《无碴轨道相关工程》PPT课件.pptx

无碴轨道相关工程 无碴轨道相关工程 n主要内容： n无碴轨道路基工程 n无碴轨道桥梁工程 n无碴轨道过渡段 n 无碴轨道轨道电路 n无碴轨道的噪声与振动 n 无碴轨道相关工程 n无碴轨道的设计，是铁道工程设计的一部分。 无碴轨道的设计应该与线路的总体规划，线路 纵断面、横断面设计一起考虑，在设计中充分 体现无碴轨道的良好性能。同时，无碴轨道的 设计应该是轨道结构、支承结构、排水、通信 信号、地基基础、接触网等的系统设计，而不 仅仅是轨道结构的设计。无碴轨道与相关铁道 工程的过渡，需要考虑刚度的渐近过渡，避免 刚度的突变引起跳车现象。本章主要介绍无碴 轨道对相关铁道工程设计的影响。 无碴轨道路基工程 n列车以100km/h以下速度行驶时，不会产生很 高的动应力，当列车速度达到300km/h时，道 床承受的动应力可比100km/h时提高50%。 n无碴轨道的高平顺性和少维修等一系列优点已 被国内外的实践所证实，因而得到了大力的推 广。但是，由于受调整能力的限制，无碴轨道 对沉降变形特别敏感，工后沉降或不均匀沉降 过大是导致路基铺设无碴轨道失败的主要原因 ，而地基的不确定性也是潜在的风险。因此， 沉降变形的控制和规避地基地质条件的风险是 路基上铺设无碴轨道的关键。 列车速度与纵向长度上的竖向允许位移关系曲线 无碴轨道路基工程 n不适合铺设无碴轨道的地质条件（德国） n1、路基的工后残余变形量大于扣件允许的运 营调整量减去轨道结构变形校正余量差值的4 倍以上，或不能排除该下沉量的路基上，不应 铺设无碴轨道。 n2、在不能清楚掌握沉陷危险（如地质构造的 活动带、矿山开采下沉区等）或可能出现不均 匀隆起（如干旱区的路堑）的路基上，也不应 铺设无碴轨道。 n3、地下水位较高，对路基的稳定和沉降有不 良影响时，规定在地下水位高于钢轨顶面以下 1.5m的地段不应铺设无碴轨道。 无碴轨道路基工程 对地基承载力的要求： 德国和法国规范要求，地基的弹性模量 Ev245MN/m2时才能施作上面的垫层。 日本规范要求，路堑的地基基数 K30110MN/m3，路堤砂质土标准贯入基 数N20，亚粘土和亚砂土的标准贯入基 数N4时，才能施作上面的垫层。 无碴轨道路基工程 n地质勘察要求（遂渝线） n沿线路布置地质勘察横断面，间距不大 于50m，在过渡段或复杂地段应适当加 密并进行纵断面勘察。勘察横断面上的 地质点不应少于3个。地质勘察采用综合 勘探技术。 无碴轨道路基工程 n沉降控制 n对于调高量为30mm的扣件，如果允许在施工 中调高6mm和4mm，那么只剩20mm可以 调整，再考虑轨道结构变形要留有5mm的余量 ，实际留给运营部门的可用于路基沉降调整的 仅为15mm。这是局部调整的极限。对于20m 范围内的情况，德国规范的规定可以到20mm 。对于更大范围的均匀沉降，德国的经验是可 为扣件运营可调整范围的3倍，德国规范规定 为扣件可调整范围的2倍，也就是30mm。过渡 段 沉降的逐渐过渡和折角的要求也在于控制不均 匀沉降。 德国铁路技术规范对轨道精度的要求(包括科隆-莱因/美 茵新建线施工控制标准) 无碴轨道路基工程 n日本铁路对路基沉降的认识 n1972年:要求路基的固实程度在最大干燥密度 的90%以上，路堤的圆锥支承力在500kN/m2 以上。 n1982年:将路堤分为上部路堤和下部路堤，其 固实程度用K30表示。其标准为：上部路堤 K30110 MN/m3，下部路堤K3070 MN/m3， 路堤与结构过渡段的级配碎石固实程度 K30150MN/m3。 n1997年在路堤材料、施工管理方面，无碴轨道 比有碴轨道有更严格的规定。 日本铁路路基沉降限制值标准 项目限制值 路基 挠曲 量 荷载条件路基挠曲量 (m)备注 机车荷载 L/800 L：按照简 支梁的挠 曲假设时 的假设跨 度 (m) 电动列车 内燃机车 荷载 列车速度 (km/h) v100L/700 10050m时， 无碴轨道铺设后的徐变上拱度不应大于L/5000 ，且不得大于20mm。 客运专线无碴轨道铁路设计指南 n3 高墩桥梁、大跨度桥梁应考虑结构长 期变形对无碴轨道平顺性的影响。必要 时，应把扣件无法调整的长期变形（上 拱或下挠）作为轨道附加不平顺进行车 桥耦合分析检算。对于等跨布置的简支 梁长桥，尚应考虑梁端变形引起的钢轨 局部隆起对列车舒适性、安全性的不利 影响。 客运专线无碴轨道铁路设计指南 n4 梁缝两侧的钢轨支点竖向相对位移不应大 于1mm。设有纵向坡度的桥梁应考虑由于活 动支座纵向水平位移引起的梁缝两侧钢轨支 点间的相对竖向位移。 客运专线无碴轨道铁路设计指南 n梁体横向变形的限值应符合下列规定： n1 梁缝两侧的钢轨支点横向相对位移不 应大于1mm。 n2 对于高墩桥梁、大跨桥梁，尚应考虑 日照、温差等因素对结构横向变形的影 响。必要时，应将这种变形作为附加轨 道不平顺进行车桥耦合分析计算。 客运专线无碴轨道铁路设计指南 n由于结构各种变形引起的梁缝两侧或梁 体与路基两侧扣件的附加上拔力和弹性 垫板附加压应力不应超过规定的限值。 n墩台基础的沉降量按恒载计算，其工后 沉降量应符合下列规定： n墩台均匀沉降量20mm； n相邻墩台沉降量之差5mm 无碴轨道过渡段 n原则：刚度渐进过渡 n类型： n1、轨道间过渡：加过渡轨、加硬泡沫板 n2、基础间过渡： n3、轨道间+基础间 秦沈客运专线有碴轨道与无碴轨道间的过渡辅助轨 路基上博格板式轨道与有碴轨道过段设置 德国铁路长桥过渡段 韩国路隧过渡段 路桥过渡段（客运专线无碴轨道铁路设计指南 ） n正梯形部分：水泥稳定级配碎石（掺35%水泥）倒 梯形的过渡段：采用A、B组填料。 n过渡段总长度不小于4倍桥台后路堤高度，且不得小 于20m。 n过渡段范围内的基床表层：级配碎石掺35%水泥。 路堤与横向结构物连接处过渡段设置 路堤与路堑过渡段 路堤与路堑连接处应设置过渡段。路堤与硬 质岩路堑连接处过渡段采用水泥稳定级配碎石 （掺加35%水泥）填筑；路堤与土质及软质岩 路堑连接处采用台阶方式过渡并回填与路堤相 同的填料，压实标准应符合规定。台阶顶部应 设置横向排水盲沟。过渡段范围内的基床表层 级配碎石掺35%水泥。 客运专线无碴轨道铁路设计指南 半填半挖过渡段 半填半挖路基在靠山侧根据岩层情况换填1.02.3m。过渡段的 设置类似于路堤路堑过渡段，硬质岩半填半挖过渡段采用水泥稳定 级配碎石（掺35%水泥）填筑；土质及软质岩路堑连接处过渡段 采用台阶方式过渡并回填与路堤相同的填料，压实标准应符合规定 。 土质及软质岩半填半挖路基横断面示意图 硬质岩半填半挖路基横断面示意图 无碴轨道过渡段 n道岔区过渡： n道岔区与区间无碴轨道过渡的主要问题 在于降低道岔区基础刚度，较好的方法 是采用硫化弹性基板，在道岔区分别设 置不同刚度的高弹性基板是解决道岔区 减振、限位的良好途径。 无碴轨道轨道电路 n无碴轨道对谐振式轨道电路的影响： n1、影响谐振式轨道电路的传输特性 n2、衰耗量仍比有碴轨道情况下大得多。 n3、电气绝缘节的分流损比有碴轨道大。 n4、电路传输长度短 n原因：钢筋网与轨道电路存在磁感应 标准：无碴轨道的道床漏泄电阻不得低于 2.0km；钢轨阻抗的电感偏差不大于-5%，交 流有效电阻偏差不大于+15%。 轨道电路钢轨阻抗值 频率（Hz）1700200023002600 有效电阻不大于（ /km） 1.351.50 1.65 1.79 电感不小于（mH/km） 1.25 1.241.241.23 当采用轨道电路时，无碴轨道应采取相应措施，使轨 道电路钢轨阻抗值符合表规定。 无碴轨道轨道电路 n改进的主要技术措施：钢筋结构做绝缘 化处理，尽量减少或消除无碴轨道钢筋 结构中纵向钢筋和横向钢筋所构成的闭 合回路 。 n其它措施：增加轨下至铁垫板间的橡胶 垫板厚度及在弹条与钢轨之间加设尼龙 轨距块 纵向钢筋每10m做一次隔断 横向钢筋与纵向钢筋绝缘 无碴轨道钢筋绝缘试验结构 无碴轨道的噪声与振动 n运行速度200km/h：噪声级为7385dBA ， n运行速度300km/h： 80 92dBA n 各国铁路环境噪声限值 国家评价量铁路类型 限值（dB ） 测点位置依据或发布部门 中国Leq既有铁路昼70/夜70 距铁路外轨 30m处 GB125251990铁路 边界噪声限值及其测 量方法 日本Lmax新干线75室外日本环境厅 法国Leq,12h高速铁路65室外法国国家环境保护部 德国Lmax高速铁路 88（250km/h ） 89（280km/h 距铁路中心 线25m处 城际特快列车IEC的 技术要求 瑞典Leq,24h 既有铁路75室外 注：Leq为等效声级；Lmax为最大声级；Leq,12h为12小时等效声级； Leq,24h为24小时等效声级。 各国铁路环境振动限值 国 家 限值（dB） 依据或发布部门 中 国 86 “京沪高速铁路环境影响预评价”研究提出的 建议值 中 国 80GB100701988 城市区域环境振动标准 日 本 90日本环境厅 国际铁路联盟 86ORE报告提出的建议值 挪 威 83.591OsloGardermoen铁路的设计要求 无碴轨道的噪