（道路与铁道工程专业论文）高速铁路相邻涵洞间过渡段路基动力响应相互影响分析.pdf

舌3 二30v 上 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包 含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共 同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：童丝! 亟 学位论文版权使用授权书 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有 权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内 容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科 学技术信息研究所将本学位论文收录到中国学位论文全文数据库， 并通过网络向社会公众提供信息服务。 作者签名：立盟翩签碰日期：丛年月萎日 硕上学位论文 摘要 摘要 武广铁路客运专线是一条全线铺设无碴轨道的高速铁路，与传统的铁路相比 具有运行速度快、设计标准高的特点，因此对路基变形的要求也就更高、更严了， 而路桥、路隧、路涵过渡段的路基变形问题又是研究的一大重点和难点。无碴轨 道过渡段的刚度值平稳变化以及减少差异沉降和控制轨面弯折变形等措施是保 证线路平顺性的关键。本文在广泛查阅国内外相关研究成果的基础上，以武广客 运专线相邻涵洞间的路基过渡段为研究对象，以国家自然科学基金项目和铁道部 科技项目为依托，采用数值模拟和现场实测相结合的方法，研究了相邻涵洞问路 基过渡段在列车动荷载作用下的动响应特征，也获得了许多有价值的研究成果， 对高速铁路无碴轨道路基的设计和施工具有一定的参考价值。本文的主要研究工 作和研究成果如下： ( 1 ) 通过对武广客运专线d k l 2 5 2 + 6 7 9 + 7 3 1 相邻涵洞问路基过渡段的长期 沉降监测，获取了过渡段不同位置的沉降值，通过对过渡段路基的沉降预测分析 得到最终沉降量为3 8 6 m m 4 1 5 m m ，其不均匀沉降量为0 2 9 m m 。 ( 2 ) 通过现场波速试验得到过渡段路基填料级配碎石+ 5 水泥、a b 组填料、 粘土层的动弹性模量e d 分别为1 7 1 4 6 m p a 、7 6 5 6 m p a 、6 1 6 7 m p a ；动剪切模量 g d 分别为6 5 5 5 m p a 、2 8 2 o m p a 、2 2 7 3 m p a 。通过现场激振试验分别测得涵洞顶 部、涵洞侧部、过渡段之间普通路段的路基竖向抗压刚度分别为1 6 2 5 k n m m 、 1 3 5 5k n m m 和1 2 1 3k n m m ，其刚度比为1 3 4 ：1 1 2 ：l 。 ( 3 ) 基于a d a m s r a i l 软件建立车辆轨道耦合模型，运用武广客运专线实际 工程的参数对相邻涵洞间过渡段路基进行了动响应分析。结果表明：在现有不平 顺状况下，列车以3 5 0 k m h 的速度通行过渡段的安全性、平稳性和舒适度都能得 到保障，但当车速达到4 0 0 k m h 时，车体的安全性和稳定性均出现不利变化；根 据实际的设计方案和处理措施，过渡段两端结构物的刚度不成为过渡段的主控因 素；过渡段折角大于1 o 时，车辆运行的安全性和稳定性不能得到保证，所以必 须严格控制过渡段折角小于1 ；单个涵路过渡段的设置长度不宜小于1 5 m ， 而相邻涵洞过渡段的两涵洞间距不宜小于4 0 m ；当涵洞间距大于8 0 m 时，其相 互之间的动力影响基本可以忽略，即可以当成两个独立的涵一路过渡段考虑。 ( 4 ) 运用a n s y s 软件建立轨道路基有限元分析模型，结合武广客运专线实 测路基参数对相邻涵洞间过渡段路基进行了动响应分析，其结果表明：在行车速 度3 5 0 k m h 的工况下，过渡段路基基床表层顶面的动应力和动位移幅值均远小于 规范规定的限值；由于过渡段的设置，各动响应的幅值在刚柔过渡段区域出现了 一硕上学位论文摘要 阶梯型的渐变过程，这就大大平缓了由于刚度差异带来的不平顺；各动响应幅值 沿路基深度方向均出现衰减，其中振动加速度和动应力衰减最为明显，而动位移 衰减程度最小。 ( 5 ) 引入小波分析理论，对实测动态信号进行小波阈值滤波，获得了噪声被 有效消除的动态信号，为幅值分析和统计分析提供了较为准确的数据。通过对现 场实测数据的时频分析，得出了无论是路基还是过渡段，基床表层振动速度频谱 的主频虽各不相同，但第一主频的主要集中在3 - 6 0 h z 。 ( 6 ) 实测动应力最大值出现在两个涵洞顶部，而动位移最大值出现在两涵洞 问的普通路基段，分析可知这都与结构物的刚度相关。实测动应力和动位移均较 仿真计算值小，但其沿过渡段线路的纵向和路基深度方向的整体变化趋势基本相 同。 关键词：高速铁路，密集型过渡段，动力响应，有限元分析，小波分析，行 车试验 硕 ：学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t t h ew u h a n g u a n g z h o up a s s e n g e rl i n ei sah i 曲s p e e dr a i l w a y p a v e dw i t hb a l l a s t l e s st r a c k so nt h ew h o l el i n e c o m p a r e dw i t hc o m m o n r a i l w a yo fb a l l a s tt r a c k s ，i ti sf a s t e ro p e r a t i o na n dh i 曲e rd e s i g ns t a n d a r d s o ，i ti ss t r i c t e rr e g u i r e m e n ti nd e f o r m a t i o no ft h es u b g r a d e ，a n dt h e d e f o r m a t i o no ft h e c u l v e r t s u b g r a d e ( o rb r i d g e s u b g r a d e ， o r t u n n e l s u b g r a d e ) t r a n s i t i o n s e c t i o ni so n eo ft h em o s ti m p o r t a n t r e s e a r c h e s t h u s ，i ti st h ek e yo fs u b g r a d ed e s i g nt om a k es t i f f n e s s c h a n g es m o o t h l ya n d t oc o n t r o lt h ed i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n ta n dt h e b e n d i n go fr a i lt o pa n ds oo n w h i c he n s u r e sas m o o t h1 i n e t h et h e s i s w h i c hi s s u p p o r t e di np a r ta s ap r o g r a mo fn a t i o n a ln a t u r a ls c i e n c e f o u n d a t i o no fc h i n a ( n o ：5 0 6 7 817 7 ) h a ss t u d i e dt h ed y n a m i cr e s p o n s e c h a r a c t e r i s t i c so ft h ed i f f e r e n t c o n d i t i o n s c u l v e r t s u b g r a d e t r a n s i t i o n s e c t i o n su n d e rt h et r a i nl o a di n f l u e n c e i th a sa d o p t e dt h ec o m b i n a t i o no f n u m e r i c a ls i m u l a t i o na n df i e l d m e a s u r i n g o i l t h e g r o u n do ft h e w u h a n g u a n g z h o up a s s e n g e rr a i l l i n ea n do nt h eb a s i so fl o t so fr e l e v a n t r e s e a r c ha th o m ea n da b r o a d i th a sg a i n e dm a n yv a l u a b l er e s e a r c hr e s u l t s ， w h i c hp r o v i d es o m er e f e r e n c ev a l u ef o rd e s i g na n dc o n s t r u c t i o no ft h e b a l l a s t l e s st r a c k s t h em a i nr e s e a r c hw o r ko ft h i sd i s s e r t a t i o ng a i n e dc a n b es u m m a r i z e da sf o l l o w s ( 1 ) b yt h el o n g t e r mm o n i t o r i n go ft h es e t t l e m e n to np a s s e n g e r r a i l l i n ed k12 5 2 + 6 7 9 + 7 31 w eh a v eg o tt h es e t t l e m e n tv a l u ea td i f f e r e n t p o s i t i o n sb e t w e e nt h ec u l v e r t - s u n g r a d et r a n s i t i o ns e c t i o n s ，t h ep r e d i c t e d f i n a ls e t t l e m e n to ft h et r a n s i t i o ns u b g r a d ei sb e t w e e n3 8 6 m ma n d 4 15 m m t h ed i f f e r e n t i a ls e t t l e m e n ti s0 2 9 m m ( 2 ) i th a sb e e ng a i n e do np a r a m e t e ro b t a i n m e n tt e s t st h a tt h ea v e r a g e e do fg r a d i n gm a c a d a mm i xw i t h5 c e m e n t ，a 、bf i l l e r so fs o i l c l a s s i f i c a t i o n ，c l a yl a y e r sw e r e17 l4 6 m p a ，7 6 5 6 m p a ，6l6 7 m p a ，a n dt h e a v e r a g eg d o f g r a d i n gm a c a d a mm i xw i t h5 c e m e n t ，a 、bf i l l e r so fs o i l c l a s s i f i c a t i o n ，c l a yl a y e r sw e r e6 5 5 5 m p a ，2 8 2 0 m p a ，2 2 7 3 m p a m e a s u r e d b yf i e l dv i b r a t i o nt e s t ，t h ev e r t i c a lc o m p r e s s i v es t i f f n e s so ft h et o po ft h e c u l v e r t ，c u l v e r tl a t e r a l ，n o r m a ls e c t i o nb e t w e e nt r a n s i t i o ns e c t i o no ft h e 硕士学位论文a b s t r a c t r o a d b e ds u b g r a d ew e r e16 2 5 k n m m ，13 5 5k n m ma n d121 3k n m m ， t h es t i f f n e s s r a t i ow a s1 3 4 ：1 1 2 ：1 ( 3 ) u s i n ga d a m s r a i ls o f t w a r et os e tu pv e h i c l e s r a i l sc o u p l i n g m o d e l ，c o m b i n i n gw i t h t h e w u h a n - g u a n g z h o up a s s e n g e rd e d i c a t e d p r a c t i c a le n g i n e e r i n gp a r a m e t e r s ，t h ed y n a m i cr e s p o n s ea n a l y s i so ft h e t r a n s i t i o ns e c t i o n sc l o s eb yc u l v e r t ss h o w st h a t ：i r r e g u l a f i t yi nt h e e x i s t i n gc i r c u m s t a n c e s ，t h ec o m m o ns e c u r i t y , s t a b i l i t ya n dc o m f o r to f t r a i n so f3 5 0 k m | hp a s s i n gt h r o u g ht h et r a n s i t i o ns e c t i o n sc a nb e g u a r a n t e e d ，b u tw h e nt h es p e e dr e a c h e s4 0 0 k m | h 。b o t ht h et r a i nb o d y s e c u r i t ya n ds t a b i l i t yc h a n g ei n t oa d v e r s e ；t h es t if f n e s so fb o t he n d so f t r a n s i t i o ns e c t i o ni sn o tt h ec o n t r o l l i n gf a c t o r ；t r a n s i t i o na n g u l a r g r e a t e r t h a n1 ，t h ev e h i c l eo p e r a t i o ns a f e t ya n d s t a b i l i t yc a nn o tb eg u a r a n t e e d ， i ts h o u l db es t r i c t l yc o n t r o l l e dt h a tt r a n s i t i o na n g u l a ri sl e s st h a n1 o ： t h el e n g t ho fs e p a r a t ec u l v e r t - r o a dt r a n s i t i o ns e c t i o ns h o u l dn o tb e s m a l l e rt h a n15 m ，w h i l et h ed i s t a n c eb e t w e e nc u l v e r t so fi n t e n s i v e c u l v e r t r o a dt r a n s i t i o ns e c t i o ns h o u l dn o tb el e s st h a n4 0 m ；w h e nt h e c u l v e r t s p a c i n g i s g r e a t e r t h a n 8 0 m ，i t sb a s i c a l l ye l i m i n a t e dt h e i n t e r a c t i o nc a nb et r e a t e da st w o s e p a r a t ec u l v e r t - r o a dt r a n s i t i o n ( 4 ) u s i n ga n s y ss o f t w a r et os e tu pt r a c k f o u n d m i o nf i n i t e e l e m e n t a n a l y s i sm o d e l ，c o m b i n i n g w i t ht h e w u h a n g u a n g z h o u p a s s e n g e rd e d i c a t e dp r a c t i c a le n g i n e e r i n gp a r a m e t e r s ，t h ed y n a m i c r e s p o n s ea n a l y s i so ft h ei n t e n s i v ec u l v e r t r o a dt r a n s i t i o ns e c t i o n ss h o w s t h a t ：i nt h es p e e do f3 5 0 k m h t h ed y n a m i cs t r e s sa m p l i t u d ea n dt h e d i s p l a c e m e n ta m p l i t u d eo ft o po ft h et r a n s i t i o ns e c t i o ns u b g r a d eb e da r e m u c hs m a l l e rt h a ns p e c i f i c a t i o nl i m i t s ；a ss e t t i n gt r a n s i t i o ns e c t i o n ，t h e d y n a m i cr e s p o n s eo ft h ea m p li t u d eo ft h er i g i d f l e x i b l et r a n s i t i o ns e c t i o n a p p e a r sal a d d e r - t y p er e g i o ng r a d u a lp r o c e s s ，w h i c hg r e a t l ys m o o t ht h e d if f e r e n c e sb r o u g h ta b o u tb yt h es t i f f n e s s i r r e g u l a r i t y ；t h ed y n a m i c r e s p o n s ea m p l i t u d ea l o n gt h ed e p t hd i r e c t i o no ft h eb a s es u f f e r e df r o m d e c a y , i nw h i c ht h ed y n a m i cs t r e s sa n dv i b r a t i o na c c e l e r a t i o na r e n u a t e o b v i o u s l y , w h i l ed y n a m i cd i s p l a c e m e n ta t t e n u a t e sal i t t l e ( 5 ) i n t r o d u c e dt h ew a v e l e ta n a l y s i st h e o r yt od e a lt h em e a s u r e d d y n a m i cs i g n a l w i t hw a v e l e tt h r e s h o l d f i l t e r i n g ，a n de f f e c t i v e l y e l i m i n a t e dt h en o i s eo fd y n a m i cs i g n a l ，a n dp r o v i d e dam o r ea c c u r a t e 硕士学位论文a b s 丁r a c t d a t af o r a m p l i t u d ea n a l y s i s a n ds t a t i s t i c a l a n a l y s i s t h r o u g h t h e t i m e f r e q u e n c ya n a l y s i so ff i e l dm e a s u r e m e n td a t a ，i th a sb e e no b t a i n e d e i t h e re m b a n k m e n to rt r a n s i t i o ns e c t i o n ，t h eb a s es u r f a c eo ft h ev i b r a t i o n b e dv e l o c i t yf r e q u e n c ys p e c t r u mi sd i f f e r e n t ，b u tt h ef i r s tf r e q u e n c ym a i n f o c u so n3 6 0 h z ( 6 ) t h ee x t r e m ed y n a m i cs t r e s sv a l u ea p p e a r e di nt h et w oc u l v e r t sa t t h et o p ，w h i l et h ee x t r e m ev a l u eo fd y n a m i cd i s p l a c e m e n ta p p e a r e di n c o m m o ne m b a n k m e n ts e c t i o nb e t w e e nt h et w oc u l v e r t s ，a n a l y s i ss h o w e d t h a ta l la b o v ew e r ea s s o c i a t e dw i t ht h es t i f f n e s so ft h es t r u c t u r e s t h e m e a s u r e dd y n a m i cs t r e s sa n dd i s p l a c e m e n tv a l u e sw e r es m a l l e rt h a n s i m u l a t i o n ，b u tt h eo v e r a l l t r e n d a l o n g t h ev e r t i c a ll i n e sa n dt h e f o u n d a t i o nd e p t ho ft r a n s i t i o ns e c t i o nw e r eb a s i c a l l yt h es a m e k e y w o r d s ：h i 曲- s p e e dr a i l w a y , t r a n s i t i o ns e c t i o n sc l o s eb yc u v e r t s ， d y n a m i cr e s p o n s e ，f i n i t e e l e m e n t a n a l y s i s ，w a v e l e t a n a l y s i s ，d y n a m i ct e s tw i t ht h et r a i n v 硕上学 3 1 5涵涵过渡段跨孔法试验分析2 5 硕上学位论文 目录 3 2 现场激振试验2 7 3 2 1 激振法试验原理2 7 3 2 2 现场激振试验设计3 0 3 2 3 涵- 涵过渡段激振法试验分析31 3 3 本章小结3 3 第四章车辆轨道动响应耦合模型分析3 4 4 1引言3 4 4 2 模型的建立3 5 4 2 1 车辆模型的建立3 6 4 2 2 轮轨接触模型的建立3 6 4 3 轨道不平顺的描述3 7 4 3 1 动力不平顺3 7 4 3 2 折角不平顺3 7 4 3 3 随机不平顺3 8 4 4 铁路动力性能评价指标4 0 4 4 1 脱轨系数4 0 4 4 2 轮重减载率4 0 4 4 3 轮轨横向力4 1 4 4 4 车体振动加速度评定标准4 1 4 4 5 平稳性及舒适性指标4 1 4 5 涵涵过渡段车轨耦合系统动响应分析4 2 4 5 1工点概况4 2 4 5 2车辆系统4 3 4 5 3基本假设4 5 4 5 4 时速3 5 0 k m h 下车轨耦合系统动响应分析4 5 4 5 5 行车速度对涵涵过渡段车轨耦合系统动响应的影响4 7 4 6 不同设计参数对过渡段动响应的影响5 2 4 6 1过渡段长度的影响5 2 4 6 2 过渡段刚度差异的影响5 3 4 6 3过渡段折角的影响5 4 4 6 4 相邻涵路过渡段涵洞间距的影响5 6 4 7本章小结5 8 第五章轨道路基动响应有限元模型分析。6 0 v i i 硕士学位论文 目录 5 1 前一言 6 0 5 2单元介绍6 0 5 2 1 实体单元：6 l 5 2 2梁和板壳单元6 6 5 2 3弹簧阻尼单元7 3 5 3模型介绍7 4 5 4荷载模拟7 5 5 5车速3 5 0 k m h 下涵涵过渡段动响应分析7 6 5 5 1研究思路7 6 5 5 2涵一涵过渡段动响应典型时程曲线7 7 5 5 3动响应幅值沿涵涵过渡段线路纵向分布情况7 9 5 5 4动响应幅值沿涵涵过渡段线路纵向分布情况8 0 5 5 5动响应幅值沿路基深度衰减情况8 1 5 6本章小结：8 2 第六章小波去噪与现场行车试验8 3 6 1 引言8 3 6 2小波分析的基本理论8 4 6 2 1连续小波变换8 4 6 2 2离散小波变换8 5 6 2 3多分辨率分析与m a l l a t 算法8 5 6 2 4小波包分析8 7 6 3现场试验简介8 8 6 3 1试验工地元件布置8 8 6 3 2现场试验安排9 0 6 3 3测试内容与方法9 0 6 4测试结果分析9 l 6 4 1实测信号的小波分析9 1 6 4 2涵涵过渡段的动态频谱分析9 4 6 4 3涵一涵过渡段动应力测试结果分析9 6 6 4 4涵涵过渡段动位移测试结果分析9 8 6 4 5涵涵过渡段振动加速度测试结果分析1 0 1 6 5 本章小结1 0 4 第七章结论与展望1 0 6 墼兰垡笙文 目录 一 一一 一_ 一 7 1 1 主要结论：1 0 6 7 1 2 今后研究工作展望10 8 参考文献i10 致谢1 2 0 攻读学位期间主要研究成果1 2 1 i x 硕上学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景 第一章绪论 在铁路、公路建设中，路基与桥梁、路基与隧道、路基与涵洞等连接处，由 于构筑物刚柔程度和变形特性的差异，在车辆荷载的长期反复作用下有可能产生 较大沉降，尤其是产生不均匀的差异沉降，导致线路的不平顺、车辆的剧烈震动 或发生“跳车”现象，从而危害到形成的安全和旅客的舒适度。对于高速铁路而 言，路况条件和行车条件的要求更为严格。因此，工程实践中常常在这些连接处 设置一段刚度逐渐变化的“过渡段”，以便缓和路基与桥梁( 涵洞、隧道等) 构 筑物刚度的突变，控制差异沉降，实现线路的平顺过渡，以满足工程建设的迫切 需求。 由于过渡段两端结构物的刚度与变形差异大，既有铁路或公路过渡段的病害 较为普遍。秦沈铁路在后期试验中也发现了一些不容忽视的问题，例如过渡段区 间列车横向摆动过大、乘客舒适性降低等，而且极有可能导致该区段轨道结构的 加速破坏。此外，实测还表明当行车速度超过2 0 0k m h 时，经过路桥( 涵) 等过 渡段存在较明显的颠簸感。 不论是在铁路建设过程中，还是在铁路既有运营线上，过渡段都是最容易被 忽视却又最容易发生病害的薄弱环节。据统计，至1 9 9 4 年底，在我国6 80 5 3k m 的运营线上，路基总长6 40 8 8k m ，占运营线路的9 4 ，路基病害地段8 10 8 2 处，累计长1 10 5 5k m ，占运营线路的1 6 2 。在这些路基的病害中，过渡段的 问题占据了相当大的一部分；美国也有大约2 5 的桥梁( 约1 5 0 0 0 0 座构造物) 受到桥头“跳车”的影响，全国每年为此花费的维修费用预计高达1 亿美元以上。 由此看来，对过渡段的研究就具有异常重要的意义。 国外，在修建高速铁路中，对路堤与桥涵、隧道、路堑之间的过渡段一般采 取了设置填筑级配碎石( + 5 水泥) 、加筋土、c 1 5 混凝土等特殊的设计方法， 取得了较好的效果。 目前，我国铁路部门在借鉴国外经验的基础上，在秦沈客运专线、遂渝线等 铁路线上，对路桥( 涵) 等过渡段型式进行了施工工艺、行车效果的现场实测和 研究，取得了许多重要的实验研究成果。然而，对于无砟轨道路桥、路涵、路隧 以及路堤与路颦等不同类型的过渡段的差异性，高密集度相邻过渡段之间的影响 以及不同类型填料过渡段的对比性试验和研究等，几乎还是个空白。 硕士学位论文第一章绪论 为保证客运列车安全、平稳、舒适地运行，控制沿线路纵向差异沉降，尤其 是控制路基与桥涵等构筑物的差异沉降，实现轨道刚度及沉降平顺过渡是一个关 键环节0 - 6 1 。如何合理地解决全线的各类建筑物的差异沉降，实现平顺过渡，有 必要研究不同类型过渡段的动静力特性和变形特性，研究有关无砟轨道过渡段的 变形参数和施工控制技术，以及对不同填料填筑的路堤在动荷载作用下的动力特 性和变形特征作对比性试验研究，对于密集度较大的相邻过渡段之问的相互影响 需要作现场试验研究。 1 2 研究目的及意义 目前在高速铁路设计、施工中还没有正式的规范、规程，采用的多是“暂行 规定”。因而，深入地研究过渡段结构的力学机理和动力特性，并据之采取更为 有效的处置措施，以形成具有我国自主知识产权的高速铁路建设技术就显得十分 必要。 武广客运专线全长1 0 6 8 8 公里，设计时速3 5 0k m h ，线路长，标准高。沿 线地形起伏大，桥、涵、隧及路颦与路堤四类过渡段总计约4 6 6 0 处，分布在2 7 6 k m 的路基中，平均不到6 0 m 左右存在一处过渡段。根据以往的设计和施工经验， 过渡段设计一方面通过加强地基处理以实现不同构筑物之问的地基沉降过渡，同 时针对路桥、路隧、桥桥、桥隧之间距离小于1 5 0 m 或小于6 0 m 路基填筑段，通 过设置不同的过渡段型式及填料类型、压实标准等实现路堤土工构筑物的纵向刚 度过渡【7 】o 在现有过渡段的设计中，涵洞等构筑物与路基之间执行相同的工后沉降控制 标准，仅在连接处设置了级配碎石+ 5 水泥过渡，但由于两者之间采用的地基 加固方案和上部荷载水平有所不同，导致涵洞与路基的差异沉降必然存在，这种 差异沉降在目前的i 级干线铁路中普遍存在。另外，武广客运专线以路堑弃碴填 料为主，采用了大量的软岩风化物改良后填筑路基，而不同土类填筑的路堤在列 车动荷载作用下的动力特性和变形特征，以及对过渡段路基有何影响，目6 i 尚无 研究成果。针对上述情况，如何合理地解决全线的各类建筑物的差异沉降，实现 平顺过渡，有必要研究不同类型过渡段的静动力特性和变形特性，研究有关无碴 轨道过渡段的变形参数和施工控制技术，并对于密集度较大的相邻过渡段之间的 相互影响需要作现场试验研究。 硕上学位论文 第一章绪论 1 3国内外高速铁路的发展 1 3 1高速铁路中的几个概念及建设模式 高速铁路是指既有线路列车最高速度达到2 0 0 k m h 以上，或新建线路列车最 高时速达到2 5 0 k m h 以上的干线铁路，称为高速铁路。 归纳起来，当今世界上建设高速铁路主要有以下几种模式【8 】： 日本新干线模式：全部修建新线，与既有线不接轨，旅客列车专用； 法国t g v 模式：部分修建新线，与既有线接轨，部分旧线改造，旅客列车 专用； 德国i c e 模式：全部修建新线，与既有线接轨，旅客列车及货物列车混 用； 英国a p t 模式：既不修建新线，也不对旧线进行大量的改造，主要由摆式 车体的车辆组成动车组，旅客列车及货物列车混用。 从我国的国情、路情的实际情况出发，我国高速铁路的建设一方面既有线中 的繁忙干线和条件较好的双线( 如胶济、武九) 区段，通过提速改造，将旅客列 车最高速度提高到2 0 0 k m h 及以上；另一方面在客运繁忙的区段，新建时速 2 5 0 k m h - 3 5 0 k m h 的客运专线。 1 3 2国外高速铁路的发展 提高列车的运行速度是铁路赖以生存和适应社会发展的唯一出路。在日本、 法国修建高速铁路取得成效的基础上，世界上许多国家掀起了建设高速铁路的热 潮，德国、意大利、英国、西班牙等国也先后新建或改建了高速铁路。尤其是在 2 0 世纪9 0 年代后期至现在，不仅西欧各国丌始筹划高速铁路联网，而且在北美、 东欧、大洋洲及东亚的韩国等也在积极推进高速铁路的建设和发展。 目前开行时速2 0 0 公罩以上高速列车的国家已有同本、法国、德国、意大利、 西班牙、比利时、荷兰、瑞典、英国、美国、俄罗斯，正在积极建设或规划建设 的还有瑞士、奥地利、丹麦、加拿大、澳大利亚、中国、韩国、印度等国。 1 3 3我国高速铁路的发展 长期以来，中国轨道运输一直都处于缓慢发展阶段，从1 9 7 7 年到2 0 0 4 年虽 然实施了五次大面积提速调图，但提速后仍然没有达到2 0 0 k m h 以上的速度。 2 0 0 7 年4 月1 8 同，通过区间半径的改造，路基、桥涵、隧道的加固和改造， 提速道岔的更换，以及列车提速系统装备、客运设施和相关检修设施的提升，在 硕士学位论文第一章绪论 京哈、京广、京九、陇海、沪昆、兰新、广深、胶济等1 8 条既有线上成功实施 了第六次大面积提速调图。提速后既有线列车最高运营时速达到了2 0 0 k m h ，部 分区间甚至达到了2 5 0 k m h ，全国铁路时速2 0 0 k m h 及以上的线路里程达到6 0 0 3 公里，其中速度2 5 0 k r n h 的线路达到8 4 0 公里。从此，为我国高速铁路的建设奠 定了技术基础，标志着中国铁路迈入了高速化时代。 2 0 0 7 年，通过引入、消化、吸收、再创新，具有自主知识产权的国产系列 时速2 5 0 k m 和谐号动车组批量下线，并成功运用于铁路第六次提速。截止2 0 0 8 年底，时速2 5 0 k m 和谐号动车组己投入运营1 4 0 余列。 几年来，通过原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新，我国高速铁路技 术取得了迅猛发展，积累了大量经验。 2 0 0 4 年1 月，国务院批准了中长期铁路网规划，我国铁路将形成以京沪、 京广、京哈、沪甬深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉“四纵四横 等客运专线为主 体，到2 0 2 0 年建设约1 2 万公里的客运专线网。 为进一步拉动内需、缓解金融危机，2 0 0 8 年国务院批准了中长期铁路网 规划( 2 0 0 8 年调整) ，规划到2 0 2 0 年将建成1 6 0 0 0 k m 时速2 5 0 k m 以上的高速 铁路；在“十一五”期间，中国铁路将建成7 0 0 0 k m 世界最大的高速铁路网络； 到2 0 1 2 年将建成1 2 5 0 0 k m 高速铁路，其中时速2 5 0 k m 的高速铁路6 0 0 0 k m ，时 速3 5 0 k m 的高速铁路6 5 0 0 k m ，建成京哈、京沪、京广、沿海通道、沿江通道、 沪昆通道、东陇海、青太等高速铁路，构成“四纵四横 高速铁路网构架和城际 高速铁路覆盖环渤海、长三角和珠三角经济圈。 1 4高速铁路过渡段路基研究现状 控制高速铁路线路的不平顺，保证车辆高速、安全、稳定运行，始终是高速 铁路的重要研究课题，世界各国在发展自身高速铁路的过程中，都对容易产生不 平顺的部位，尤其是过渡段位置特别重视，并依据系统工程学观点，从路基结构 设计到施工组织、从工期安排到质量检测等多方面都严格控制，以此控制轨道以 下结构的刚度变化，使不均匀沉降引起的轨面不平顺在允许范围内，从而达到线 路的平顺性p j 。 1 4 1国外过渡段的处理方式 ( 1 ) 为减少过渡段路基结构的不均匀沉降，通常在线路路基一侧，通过加 强路基结构，增大路基基床的竖向刚度，以此降低路基与桥台( 涵洞) 之间的刚 度差异，使线路不平顺减小到最低限度【1 0 】【2 0 i ，具体有以下几种方式： 加筋法，通过加入定数量的拉筋形成加筋土路基结构，这种结构不仅 4 硕士学位论文 第一章绪论 能够增强路基的强度，还能够大幅度提高路基的刚度，显著减小路基的变形； 土质改性法，通过物理或化学方式对路基填料进行必要的改良，通过这 种处理措施，提高填土的强度，降低其压缩性，增强路基刚度和减小路基变形； 优质或轻质填料法，优质填料有如碎石类填料，轻质填料如e p s 、人工 气泡混合土，轻型废弃物、火山灰、粉煤灰、中空构造物等； 过渡板法，在过渡段范围内路基填土上现浇一块钢筋混凝土板，并使板 的一端支撑于刚性构筑物上，利用钢筋混凝土板的抗弯刚度束增大轨道结构的刚 度。该法于公路系统中应用较为广泛，也取得了不错的效果。 ( 2 ) 通过提高竖向刚度来减小路桥间轨道刚度的变化率，但不能解决路桥 间沉降差引起的轨面弯折问题，具体的处理方法有： 调整轨枕长度和间距来提高轨道刚度； 增大轨排抗弯模量来增加轨道刚度； 加厚道床厚度来提高轨道刚度。 ( 3 ) 在过渡段较硬的一侧，通过设置轨下、枕下、碴底橡胶挚块来减小轨 道刚度。如日本在高速铁路刚性轨道基础的道碴层底铺设了一层厚约2 5 m m 的橡