路桥过渡段主要技术标准与结构

1、路桥过渡段主要技术标准与结构设计路桥过渡段主要技术标准与结构设计 高速铁路的发展必须以安全、可靠、舒适等为前提，这高速铁路的发展必须以安全、可靠、舒适等为前提，这些均取决于构成铁路系统各方面的高品质和高可靠性。铁些均取决于构成铁路系统各方面的高品质和高可靠性。铁路线路的稳定与平顺是必不可少的条件之一。路线路的稳定与平顺是必不可少的条件之一。 将轨道的不平顺控制在一定范围之内将轨道的不平顺控制在一定范围之内, ,是保证列车安全是保证列车安全、舒适且不间断运行的关键。舒适且不间断运行的关键。 路桥过渡段主要技术标准与结构设计路桥过渡段主要技术标准与结构设计-问题的提起问题的提起路桥过渡段路桥过渡段

2、设计设计-问题的提起问题的提起 铁路路基与桥梁结构物接续时，因路基填方与桥梁铁路路基与桥梁结构物接续时，因路基填方与桥梁桥台的刚度差异及两种结构物的变形特性存在明显的不桥台的刚度差异及两种结构物的变形特性存在明显的不同，列车通过时极易产生线路不平顺性问题，影响行车同，列车通过时极易产生线路不平顺性问题，影响行车的安全性和舒适性。的安全性和舒适性。 不同结构物衔接处的过渡段设计不同结构物衔接处的过渡段设计-问题的提起问题的提起 铁路线路是由不同特点、性质迥异的构筑物铁路线路是由不同特点、性质迥异的构筑物( (桥、隧桥、隧、路基等路基等) )和轨道构成的和轨道构成的, ,它们相互作用它们相互作用、

3、相互依存相互依存、相互补相互补充共同构成了一条平滑线路。充共同构成了一条平滑线路。路桥过渡段三维模型路桥过渡段三维模型 在路基与桥梁的连接处在路基与桥梁的连接处, ,由于路基与桥梁刚度差别巨大由于路基与桥梁刚度差别巨大, ,必将引起轨道刚度变化。必将引起轨道刚度变化。 路基与桥台的沉降也不均匀路基与桥台的沉降也不均匀, ,在桥路过渡点附近极易产在桥路过渡点附近极易产生变形差生变形差, ,导致轨面发生弯折。导致轨面发生弯折。 当列车高速通过时当列车高速通过时, ,刚度差异和线路不平顺性必然会引刚度差异和线路不平顺性必然会引起车辆与线路相互作用力的增加起车辆与线路相互作用力的增加, ,加速线路状态

4、的劣化加速线路状态的劣化, ,降低线路设备的服务质量降低线路设备的服务质量, ,增加线路的养护维修费用增加线路的养护维修费用, ,严重时甚至危及行车安全。严重时甚至危及行车安全。产生不平顺性的主要原因产生不平顺性的主要原因 在路桥间设置一定长度的过渡段在路桥间设置一定长度的过渡段, ,可使轨道刚度逐渐可使轨道刚度逐渐变化变化, ,并最大限度地减小路桥间的变形差并最大限度地减小路桥间的变形差, ,以达到保证列以达到保证列车安全、平稳、舒适运行的目的。车安全、平稳、舒适运行的目的。解决不平顺性的主要思路解决不平顺性的主要思路 根据路桥过渡段线路不平顺的发展规律，路桥根据路桥过渡段线路不平顺的发展规

5、律，路桥过渡段的处理应包含两个方面的内容过渡段的处理应包含两个方面的内容1. 1. 路桥纵向路桥纵向刚度刚度匹配匹配：列车荷载影响较大范围内列车荷载影响较大范围内( (基基床部分床部分) )线路结构抵抗动载变形的能力线路结构抵抗动载变形的能力, ,即轨道综合模即轨道综合模量量( (刚度刚度) )的平顺过渡的控制问题；的平顺过渡的控制问题；2. 2. 路桥路桥沉降差沉降差异的控制异的控制：刚性桥台与柔性路基间工后刚性桥台与柔性路基间工后沉降差和多次重复荷载作用下路基累积下沉不均匀引沉降差和多次重复荷载作用下路基累积下沉不均匀引起轨面弯折变形的限值问题。起轨面弯折变形的限值问题。 这两个方面都对列

6、车的运行产生影响这两个方面都对列车的运行产生影响, ,但产生的原因各但产生的原因各不相同不相同, ,影响程度也不一样影响程度也不一样, ,必须区别对待必须区别对待, ,有针对性地有针对性地进行处理进行处理, ,才能达到较好效果。才能达到较好效果。目前对于过渡段问题的研究主要集中于车辆与线路相互目前对于过渡段问题的研究主要集中于车辆与线路相互作用的动力学分析，以及台后路基填料等问题，对于作用的动力学分析，以及台后路基填料等问题，对于静静力荷载作用下过渡段和桥台的变形耦合特性力荷载作用下过渡段和桥台的变形耦合特性的研究还鲜的研究还鲜见报道。见报道。土具有非线性的性质，其刚度的大小与应变水平有关，土

7、具有非线性的性质，其刚度的大小与应变水平有关，当土体应变超过最大允许应变时将发生剪切破坏，从而当土体应变超过最大允许应变时将发生剪切破坏，从而使刚度和强度显著减小，因此使刚度和强度显著减小，因此过渡段路基的变形将直接过渡段路基的变形将直接影响过渡段路基的刚度变化影响过渡段路基的刚度变化，从而影响线路纵向刚度的，从而影响线路纵向刚度的合理匹配。合理匹配。台背和填土的相互作用台背和填土的相互作用，桥台的水平位移和倾角将受到，桥台的水平位移和倾角将受到台背路基变形的影响，而过大的水平位移以及倾角会引台背路基变形的影响，而过大的水平位移以及倾角会引响桥台使用性能、改变线路的平顺性。响桥台使用性能、改变

8、线路的平顺性。 有必要探究两种结构物的相互作用关系有必要探究两种结构物的相互作用关系-路桥变形耦合路桥变形耦合特性。特性。国外路桥过渡段的处理原则与方法国外路桥过渡段的处理原则与方法要求事项：要求事项：路路基基和桥梁之间，不得出现有害性不均匀下沉现象。和桥梁之间，不得出现有害性不均匀下沉现象。不得急剧改变道床不得急剧改变道床( (或轨下结构或轨下结构) )刚度（刚度（值），以值），以减缓轨道位移，或保证列车舒适运行。减缓轨道位移，或保证列车舒适运行。地震时，桥台背后的路堤不得出现大幅度的下沉。地震时，桥台背后的路堤不得出现大幅度的下沉。高速铁路高速铁路结构物容许变位判别标准汇总结构物容许变位判

9、别标准汇总1-4桥台面转角桥台水平位移台后路基面折角台背错台2 38 mm6 2 mm1 周德珪周德珪.日本新干线网结构物设计标准解释日本新干线网结构物设计标准解释(东北、上越、成田东北、上越、成田用用)J 世界桥梁，世界桥梁，1979， 02：1-542 Barker,R.M.,Dunean，J.M.Rojiani.Et.Manuals for the Design of Bridge Foundations.National Cooperative Highway Research Program Report 343.1991，Washington,DC:Transportation R

10、esearch Broad3 中华人民共和国行业标准编写组中华人民共和国行业标准编写组TB100202009高速铁路设计规高速铁路设计规范（试行）范（试行）S北京：中国铁道出版社北京：中国铁道出版社2010. 4日本鉄道総合技術研究所日本鉄道総合技術研究所. 鉄道構造物等設計標準鉄道構造物等設計標準同解説同解説(基礎構基礎構造物造物抗土圧構造物抗土圧構造物)S .東京：丸善株式会社東京：丸善株式会社具体措施：具体措施：减少路堤本身的固结沉降量减少路堤本身的固结沉降量 优质的路堤材料优质的路堤材料 严格的施工管理严格的施工管理为避免基床强度的突变，桥台背后的路堤设置过渡段为避免基床强度的突变，桥

11、台背后的路堤设置过渡段 优于路堤的材料优于路堤的材料 严于路堤的施工与管理严于路堤的施工与管理其它措施其它措施优质材料填筑过渡段结构优质材料填筑过渡段结构(日本)路基与涵洞路基与涵洞(日本)禁止直接在涵洞上面铺设钢筋混凝土板。禁止直接在涵洞上面铺设钢筋混凝土板。确保级配碎石层确保级配碎石层（厚厚30cm30cm）及路堤的厚度。及路堤的厚度。其余的施工及其质量，要求与路堤和桥梁过渡段相同。其余的施工及其质量，要求与路堤和桥梁过渡段相同。采用水泥改良土的过渡段采用水泥改良土的过渡段(日本)有后底座桥梁桥梁水泥稳定处理水泥稳定处理过渡段过渡段RC基础基础路堤路堤采用水泥改良土土工格栅的过渡段采用水泥

12、改良土土工格栅的过渡段(日本)无后底座水泥稳定处理水泥稳定处理过渡段过渡段桥梁桥梁RC基础路堤路堤土工格栅土工格栅过渡段的施工及其质量过渡段的施工及其质量 材料材料级配碎石：有碴轨道级配碎石：有碴轨道水泥稳定级配碎石：板式无碴轨道水泥稳定级配碎石：板式无碴轨道 压实级配碎石层压实级配碎石层单层施工厚度单层施工厚度15cm15cmK K3030值值200MN/m200MN/m3 3，或压实度，或压实度9595以上以上 水泥稳定级配碎石层水泥稳定级配碎石层设计标准强度设计标准强度q qu u=2 N/mm=2 N/mm2 2=2 MPa掺灰量掺灰量：重量比高于重量比高于2 2，最好达到，最好达到3

13、 3左右。左右。事先通过室内试验决定事先通过室内试验决定其它方法其它方法-1通过增大轨排抗弯模量来增加轨道刚度。德国通过增大轨排抗弯模量来增加轨道刚度。德国ICEICE高速铁高速铁路的路的MuhlbergMuhlberg隧道入口处采用了这种方法，其隧道内是板隧道入口处采用了这种方法，其隧道内是板式轨道结构，隧道外为有碴混凝土轨枕线路。过渡段长度式轨道结构，隧道外为有碴混凝土轨枕线路。过渡段长度约约3030m,m,由四根附加在轨枕上的钢轨组成由四根附加在轨枕上的钢轨组成, ,两根在运行轨之两根在运行轨之间间, ,两根在运行轨外侧。两根在运行轨外侧。在过渡段较硬一侧在过渡段较硬一侧, ,通过设置轨

14、下、枕下、碴底橡通过设置轨下、枕下、碴底橡胶垫块胶垫块( (板板) )来调整轨道竖向刚度。来调整轨道竖向刚度。 对于有碴轨道结构对于有碴轨道结构, ,由于列车荷载的动力作用较大由于列车荷载的动力作用较大, ,常使桥上和隧道内的道碴发生磨损粉化。为了解决常使桥上和隧道内的道碴发生磨损粉化。为了解决这个问题这个问题, ,日本在高速铁路的道碴底铺设了一层约日本在高速铁路的道碴底铺设了一层约2525mmmm厚的橡胶垫。该层橡胶垫的设置厚的橡胶垫。该层橡胶垫的设置, ,能降低轨道竖能降低轨道竖向刚度向刚度, ,减小路桥间轨道刚度变化。减小路桥间轨道刚度变化。使用力学性能较好的轻型材料使用力学性能较好的轻

15、型材料( (如如EPS,EPS,人工气泡混人工气泡混凝土等凝土等) )填筑过渡段是近年国内外研究开发和应用的填筑过渡段是近年国内外研究开发和应用的一种减轻结构物自重的工艺方法。一种减轻结构物自重的工艺方法。 其它方法其它方法-2在过渡段范围内路基填土上现浇一块钢筋混凝土厚板在过渡段范围内路基填土上现浇一块钢筋混凝土厚板, ,并使并使一端支承在刚性基础一端支承在刚性基础( (桥台桥台) )上上, ,利用钢筋混凝土厚板的抗弯模利用钢筋混凝土厚板的抗弯模量来增大轨道刚度。该法在公路系统得到了广泛应用量来增大轨道刚度。该法在公路系统得到了广泛应用, ,也取得也取得了较好效果。了较好效果。台背处存在差异

16、沉降，设置搭板将路桥交界处的台阶式跳跃台背处存在差异沉降，设置搭板将路桥交界处的台阶式跳跃沉降变成连续斜坡式沉降，达到消除或减弱桥头跳车的危害。沉降变成连续斜坡式沉降，达到消除或减弱桥头跳车的危害。其它方法其它方法-3 过渡板法过渡板法其它方法其它方法-4 加筋土法加筋土法 在过渡段路堤填土（必要时也可包括地基）中埋设一在过渡段路堤填土（必要时也可包括地基）中埋设一定数量的高强度和高模量拉筋材料定数量的高强度和高模量拉筋材料, ,形成加筋土路堤结构。形成加筋土路堤结构。加筋土不仅能增加路基强度加筋土不仅能增加路基强度, ,而且还能大幅提高路基刚度而且还能大幅提高路基刚度, ,显著减小路基变形。

17、通过调整拉筋材料的布置间距和位置显著减小路基变形。通过调整拉筋材料的布置间距和位置可方便地达到提高路桥间轨道平顺度的目的。可方便地达到提高路桥间轨道平顺度的目的。过渡段灌注胶凝材料过渡段灌注胶凝材料(德国) 其它方法其它方法-5国内路桥过渡段的处理原则与方法国内路桥过渡段的处理原则与方法存在的问题1 铁道线路主要是由线路上部的轨道结构和线路下部的铁道线路主要是由线路上部的轨道结构和线路下部的路基、桥梁、隧道等结构物组成。轨道结构又是由不同力路基、桥梁、隧道等结构物组成。轨道结构又是由不同力学性能的材料学性能的材料( (钢轨、轨枕、道碴，扣件等钢轨、轨枕、道碴，扣件等) )组合而成组合而成, ,

18、当两当两种结构物之间存在接续时，由于刚度、变形特性的不同，种结构物之间存在接续时，由于刚度、变形特性的不同，势必造成线路平顺性发生改变。路桥、路涵、路隧等过渡势必造成线路平顺性发生改变。路桥、路涵、路隧等过渡段经常是线路运行的薄弱环节。段经常是线路运行的薄弱环节。 以前以前( (低速铁路时代低速铁路时代) )，各种因素引起的轨面变形可通过起拨道捣，各种因素引起的轨面变形可通过起拨道捣固工作进行修复固工作进行修复, ,故我国铁路系统对普速铁路过渡段的处理一直未重视。故我国铁路系统对普速铁路过渡段的处理一直未重视。 当列车高速运行在路桥过渡段区间时，由于刚度的巨变以当列车高速运行在路桥过渡段区间时

19、，由于刚度的巨变以及差异沉降的存在，使得附加动力作用会明显增大，而且该附及差异沉降的存在，使得附加动力作用会明显增大，而且该附加动力作用还会随着速度的提高不断被放大加动力作用还会随着速度的提高不断被放大( (如图所示如图所示) )，这将，这将导致轨道累积变形增大，石碴粉化，道床翻浆，轨枕空吊，钢导致轨道累积变形增大，石碴粉化，道床翻浆，轨枕空吊，钢轨磨耗加剧，影响列车运行的舒适性、安全性，继而诱发行车轨磨耗加剧，影响列车运行的舒适性、安全性，继而诱发行车车事故。因此，路桥过渡段问题的存在严重限制了列车运行速车事故。因此，路桥过渡段问题的存在严重限制了列车运行速度的提高。度的提高。存在的问题2列

20、车进出过渡段时的轮轨动力作用示意列车进出过渡段时的轮轨动力作用示意 从基础形式角度看，不管是铁路桥台还是公路桥台，从基础形式角度看，不管是铁路桥台还是公路桥台，主要可以划分成主要可以划分成扩展基础型扩展基础型及及桩基础形式桩基础形式。对于扩展基础。对于扩展基础型桥台，台后路基的填筑作用可能导致桥台发生滑动破坏、型桥台，台后路基的填筑作用可能导致桥台发生滑动破坏、倾倒破坏、以及承载力破坏等，尤其是在高填方地区，如倾倒破坏、以及承载力破坏等，尤其是在高填方地区，如图所示。图所示。(a)滑动破坏滑动破坏(b)(b)倾倒破坏倾倒破坏(c)承载力破坏承载力破坏扩展基础型桥台破坏形式扩展基础型桥台破坏形式

21、存在的问题3 对于桩基础型式桥台，特别是在松软土地区，由于路基填对于桩基础型式桥台，特别是在松软土地区，由于路基填土引起的土引起的地基土的侧向流动、挤出地基土的侧向流动、挤出使桥台桩基受弯矩作用发使桥台桩基受弯矩作用发生挠曲甚至折断，造成桥台前移、倾倒，如图所示。此外，生挠曲甚至折断，造成桥台前移、倾倒，如图所示。此外，由于台背填土的存在使地基土发生固结，桥台桩基受到由于台背填土的存在使地基土发生固结，桥台桩基受到负摩负摩阻力阻力作用，引起基础产生较大的沉降并伴有不均匀沉降发生作用，引起基础产生较大的沉降并伴有不均匀沉降发生等等。等等。软土地基的侧向流动造成桥台桩基的折断软土地基的侧向流动造成

22、桥台桩基的折断存在的问题4引起过渡段桥头跳车的因素引起过渡段桥头跳车的因素存在的问题5造成桥头跳车的原因造成桥头跳车的原因( (据据BriaudBriaud等等) )存在的问题6存在的问题7 过渡段设计过于简单过渡段设计过于简单, ,参数指标和技术标准不明确参数指标和技术标准不明确, ,基本上还处于经验设计阶段。基本上还处于经验设计阶段。 施工过程中施工过程中, ,由于路桥过渡段的位置特殊由于路桥过渡段的位置特殊, ,台后填料台后填料不易达到最佳的压实效果不易达到最佳的压实效果, ,竣工后沉降较大。竣工后沉降较大。 施工计划的安排也增大了过渡段处理难度。桥梁作施工计划的安排也增大了过渡段处理难

23、度。桥梁作为重点工程一般都优先进行施工为重点工程一般都优先进行施工, ,路基工程由于被认为路基工程由于被认为施工难度较小而放在最后施工难度较小而放在最后, ,路桥过渡段则是在铺架前突路桥过渡段则是在铺架前突击完成击完成, ,没有一定的静置稳定时间没有一定的静置稳定时间, ,运营后沉降变形大就运营后沉降变形大就不足为奇了不足为奇了, ,需进行频繁养护维修才能保证轨道的平顺。需进行频繁养护维修才能保证轨道的平顺。 大量的调查分析表明大量的调查分析表明, ,我国普速铁路路桥过渡段的病害广泛我国普速铁路路桥过渡段的病害广泛而严重而严重, ,经常的维修使得一些线路桥台后的路基道碴囊深度达经常的维修使得一

24、些线路桥台后的路基道碴囊深度达2 23 3m,m,纵向延伸约纵向延伸约10103030m m。 工务养护维修工作量远大于其它地段。工务养护维修工作量远大于其它地段。 车辆脱轨事故中的很大部分也常发生在过渡段附近。车辆脱轨事故中的很大部分也常发生在过渡段附近。 目前国内对于过渡段问题的研究主要集中于车辆与线目前国内对于过渡段问题的研究主要集中于车辆与线路相互作用的动力学分析，软土地基桥台桩基受力研究以路相互作用的动力学分析，软土地基桥台桩基受力研究以及台后路基填料动力学特性等问题，也取得了相当的科研及台后路基填料动力学特性等问题，也取得了相当的科研成果，如影响行车安全平稳运行的主要控制因素的确定

25、、成果，如影响行车安全平稳运行的主要控制因素的确定、不同行车速度下折角限值标准的提出、填土荷载不大于不同行车速度下折角限值标准的提出、填土荷载不大于3c3cu u时桩基弯矩较小以及动荷载作用下过渡段路基动力学特性时桩基弯矩较小以及动荷载作用下过渡段路基动力学特性的分析等等。的分析等等。 对于静力荷载下过渡段路基和桥台变形耦合特性的分对于静力荷载下过渡段路基和桥台变形耦合特性的分析还析还鲜见报道鲜见报道。不同桩间距下桥台。不同桩间距下桥台- -过渡段路基的沉降特征，过渡段路基的沉降特征，桥台承台与路基柔性基础下刚性桩体受力规律，刚性承台桥台承台与路基柔性基础下刚性桩体受力规律，刚性承台下桩长范围

26、内桩间土附加应力分布特征。下桩长范围内桩间土附加应力分布特征。研究现状1 与铁路的情况相似与铁路的情况相似, ,公路路桥过渡段也存在不平顺问题公路路桥过渡段也存在不平顺问题, ,严重时会造成路面凹陷严重时会造成路面凹陷, ,形成错台等破损形成错台等破损, ,严重影响行车严重影响行车的速度和舒适性的速度和舒适性, ,甚至失去控制，导致交通事故。甚至失去控制，导致交通事故。 公路路面结构刚性较大公路路面结构刚性较大, ,下部建筑物的不均匀沉降将下部建筑物的不均匀沉降将直接反映到路面直接反映到路面, ,不像铁路轨道可通过调整道碴厚度进行不像铁路轨道可通过调整道碴厚度进行修复修复, ,公路桥头跳车的问

27、题更加严重。公路桥头跳车的问题更加严重。 近年来，随着我国高等级公路的大量兴建，设计车近年来，随着我国高等级公路的大量兴建，设计车速的提高速的提高, ,桥头跳车问题变得日益严重和尖锐，已引起了桥头跳车问题变得日益严重和尖锐，已引起了公路界的高度重视。经过几年的不断努力，采取了许多公路界的高度重视。经过几年的不断努力，采取了许多技术处理措施，并已取得了一定成绩。对这些成果进行技术处理措施，并已取得了一定成绩。对这些成果进行分析总结，可为我国高速铁路路桥过渡段的设计提供一分析总结，可为我国高速铁路路桥过渡段的设计提供一定参考。定参考。 研究现状2处理原则与方法处理原则与方法1桥头设置搭板和枕粱桥头

28、设置搭板和枕粱 上置式钢筋混凝土搭板是搭板布置的基本形式。一端上置式钢筋混凝土搭板是搭板布置的基本形式。一端支撑在桥台上，另一端简支于枕粱上。搭板可水平放置，支撑在桥台上，另一端简支于枕粱上。搭板可水平放置，也可倾斜布置。板厚可均匀，也可渐变。也可倾斜布置。板厚可均匀，也可渐变。 也有中置式和下置式搭板布置形式也有中置式和下置式搭板布置形式 搭板长度一般都小于搭板长度一般都小于1010m m，5 56m6m最多，极个别情况可最多，极个别情况可达达1515m m。过渡板法过渡板法图2图110液化土层非液化土层地基面2030405060603232314050a50a50处理原则与方法处理原则与方

29、法2 桥头设置搭板桥头设置搭板, ,可使刚性桥台与柔性路基间刚度逐渐可使刚性桥台与柔性路基间刚度逐渐变化。但桥台基础和台后土体工后发生的不均匀沉降将变化。但桥台基础和台后土体工后发生的不均匀沉降将使桥头搭板的纵坡发生变化使桥头搭板的纵坡发生变化, ,从而影响行车的舒适性。从而影响行车的舒适性。 经试车检测经试车检测, ,搭板纵坡变化值大于搭板纵坡变化值大于0.40.40.60.6时时, ,就会就会对行车的舒适性产生影响。对行车的舒适性产生影响。 解决桥头跳车的问题除了使路面刚度逐步过渡外解决桥头跳车的问题除了使路面刚度逐步过渡外, ,还还必须使台后路基具有足够强度和稳定性必须使台后路基具有足够

30、强度和稳定性, ,严格控制路桥严格控制路桥间的不均匀沉降。否则间的不均匀沉降。否则, ,桥头搭板的设置将失去功能。桥头搭板的设置将失去功能。表 4-5 搭板纵坡变化值与乘车跳动感调查表 搭板纵坡变化（） 乘车跳动感 12.1 较大 11.3 较大 9.6 明显 6.6 明显 5.9 稍有 4.8 没有 3.7 没有 3.3 没有 2.8 没有 1.6 没有 处理原则与方法处理原则与方法3粗粒级配料填筑粗粒级配料填筑 级配粗粒料级配粗粒料( (如砾碎石、水泥稳定粒料、灰土、低标号如砾碎石、水泥稳定粒料、灰土、低标号混凝土等混凝土等) )用于过渡段填筑用于过渡段填筑, ,无论是铁路系统无论是铁路系

31、统, ,还是公路系还是公路系统统, ,都是一种最常用的处理方法都是一种最常用的处理方法, ,即使桥头设置了搭板即使桥头设置了搭板, ,仍仍需在板下填筑级配粗粒土需在板下填筑级配粗粒土, ,防止搭板纵坡变化超限。防止搭板纵坡变化超限。 桥头路堤使用粗粒级配料填筑的主要目的是减小路堤桥头路堤使用粗粒级配料填筑的主要目的是减小路堤自身的压缩性自身的压缩性, ,但如果没有进行充分压实但如果没有进行充分压实, ,同样会产生较同样会产生较大沉降大沉降, ,而不能发挥应有的作用。为此，必须进行充分压而不能发挥应有的作用。为此，必须进行充分压实和严格检测。实和严格检测。加筋土路堤结构加筋土路堤结构 试试验研究

32、表明验研究表明, ,使用加筋土路堤结构处理桥台跳车使用加筋土路堤结构处理桥台跳车有两大作用有两大作用, ,一是能大大减小路堤沉降一是能大大减小路堤沉降, ,二是能将路桥二是能将路桥交界处的台阶式跳跃沉降变成连续的斜坡式沉降。交界处的台阶式跳跃沉降变成连续的斜坡式沉降。 土工网土工网( (CE131)CE131)作为拉筋材料在作为拉筋材料在K=0.85K=0.85条件下条件下, ,路堤路堤沉降只有沉降只有0.20.20.40.4cm(H=4.64m),cm(H=4.64m),未加筋的沉降为未加筋的沉降为1.91.98.38.3cm(K=0.9)cm(K=0.9)。 加筋土路堤结构能有效地处理由桥

33、背路基沉降过大加筋土路堤结构能有效地处理由桥背路基沉降过大引起的桥台跳车现象。引起的桥台跳车现象。处理原则与方法处理原则与方法4改善桥头路面结构设计改善桥头路面结构设计 从理论上讲从理论上讲, ,路堤沉降可通过加强施工和检测路堤沉降可通过加强施工和检测, ,以以及工后的养护补强等措施来逐渐消除。但实际效果及工后的养护补强等措施来逐渐消除。但实际效果并不理想并不理想, ,桥头路面仍是最易发生破损的部位。桥头路面仍是最易发生破损的部位。 根据车路相互作用的动力学原理根据车路相互作用的动力学原理, ,改善桥头线路改善桥头线路结构的设计结构的设计, ,显著减小两个对接的性质完全不同的显著减小两个对接的

34、性质完全不同的线路结构体系在抗垂直变形能力方面的差异线路结构体系在抗垂直变形能力方面的差异, ,使过使过渡段的动力特性逐渐变化，是一种治本的方法。渡段的动力特性逐渐变化，是一种治本的方法。处理原则与方法处理原则与方法5过渡段不平顺控制标准过渡段不平顺控制标准1 为了分析高速列车通过过渡段时车辆为了分析高速列车通过过渡段时车辆/ /轨道轨道/ /路基的路基的振动特性振动特性, ,寻求合理的过渡段设计参数寻求合理的过渡段设计参数, ,采用了一个车辆采用了一个车辆- -线路相互作用模型。该模型是一个线路与车辆耦合系线路相互作用模型。该模型是一个线路与车辆耦合系统统, ,车体和转向架简化为刚体车体和转

35、向架简化为刚体, ,有点头和沉浮两个自由度。有点头和沉浮两个自由度。车轮和簧下质量简化成质量块车轮和簧下质量简化成质量块, ,各部件之间由弹簧和阻各部件之间由弹簧和阻尼器连接。线路部分是由钢轨、轨枕、道床和基床组成尼器连接。线路部分是由钢轨、轨枕、道床和基床组成的三层点支承粱模型。钢轨为连续支承欧拉梁的三层点支承粱模型。钢轨为连续支承欧拉梁, ,轨枕简轨枕简化为刚体化为刚体, ,道床离散化为集中质量块。道床离散化为集中质量块。过渡段的不平顺考虑了两种类型共三种情况过渡段的不平顺考虑了两种类型共三种情况: : 轨面平顺轨面平顺, ,路桥间刚度变化。路桥间刚度变化。 轨面产生弯折轨面产生弯折, ,

36、路桥间刚度差为零路桥间刚度差为零( (即轨道基础刚度均匀即轨道基础刚度均匀) )。 过渡段轨面既产生弯折过渡段轨面既产生弯折, ,同时路桥间刚度也发生变化示。同时路桥间刚度也发生变化示。情况主要模拟过渡段轨道经起拨道调整后情况主要模拟过渡段轨道经起拨道调整后, ,仅由路桥间刚度差引仅由路桥间刚度差引起轨道刚度变化对高速行车的影响起轨道刚度变化对高速行车的影响; ;情况主要模拟在过渡段区域情况主要模拟在过渡段区域, ,假设轨道刚度是均匀的假设轨道刚度是均匀的( (即路桥间即路桥间刚度差为零刚度差为零),),仅由路桥间的沉降差引起轨面弯折对高速行车的影仅由路桥间的沉降差引起轨面弯折对高速行车的影响

37、响; ;情况是路桥过渡段不平顺的实际工况情况是路桥过渡段不平顺的实际工况, ,主要模拟轨面弯折与轨道主要模拟轨面弯折与轨道刚度变化对高速行车的综合影响。刚度变化对高速行车的综合影响。过渡段轨道刚度变化过渡段轨道刚度变化列车速度提高和路桥间刚度变化均对车体振动加速度和轮轨列车速度提高和路桥间刚度变化均对车体振动加速度和轮轨接触力等指标存在不同程度影响。接触力等指标存在不同程度影响。过渡段长度增加过渡段长度增加, ,对车体振动加速度和轮轨接触力等指标均产对车体振动加速度和轮轨接触力等指标均产生较为有利影响，当过渡段增加到一定长度后生较为有利影响，当过渡段增加到一定长度后, ,车体振动加速车体振动加

38、速度和轮轨接触力等数据就变化很小了度和轮轨接触力等数据就变化很小了, ,这说明存在一个合理的这说明存在一个合理的过渡长度问题。过渡长度问题。 过渡段轨面弯折过渡段轨面弯折车体振动加速度和轮轨接触力等指标对过渡段轨面弯折车体振动加速度和轮轨接触力等指标对过渡段轨面弯折角变角变化非常敏感。当化非常敏感。当大于某一数值大于某一数值, ,就可能对舒适性产生严重影响。就可能对舒适性产生严重影响。路桥间刚度的变化路桥间刚度的变化, ,对行车的影响远不及轨面弯折的作用。轨对行车的影响远不及轨面弯折的作用。轨面产生弯折是过渡段影响高速列车安全平稳运行的主要因素。面产生弯折是过渡段影响高速列车安全平稳运行的主要

39、因素。 过渡段轨道刚度变化和轨面弯折的综合影响过渡段轨道刚度变化和轨面弯折的综合影响计算数据表明计算数据表明, ,轨道刚度和轨面弯折综合作用对振动加速度和轨道刚度和轨面弯折综合作用对振动加速度和轨轮接触力等指标影响稍大轨轮接触力等指标影响稍大, ,对轨面平顺度要求稍严。对轨面平顺度要求稍严。 目前目前, ,我国还未建立起一个权威的车辆与线路相互作用我国还未建立起一个权威的车辆与线路相互作用的动力学性能评价体系。的动力学性能评价体系。 一般认为，任何评价指标与控制标准都是为了保证车一般认为，任何评价指标与控制标准都是为了保证车辆运行平稳舒适安全以及减少轮轨各部件伤损和线路辆运行平稳舒适安全以及减

40、少轮轨各部件伤损和线路状态劣化。状态劣化。 正常情况下正常情况下, ,当线路不平顺对行车的影响满足平稳舒适当线路不平顺对行车的影响满足平稳舒适性指标时性指标时, ,其同时也能满足安全性指标。其同时也能满足安全性指标。 京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定中要求京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定中要求, ,车车体振动竖向加度的舒适性控制标准为体振动竖向加度的舒适性控制标准为0.130.13g g。 根据动力学分析的计算数据根据动力学分析的计算数据, ,列车速度分别为列车速度分别为160160、250250、350350km/hkm/h时时, ,由路桥结构工后变形不均匀引起轨由路桥结构工后变形不均匀引起

41、轨面弯折的不平顺限值为面弯折的不平顺限值为66. .66、33、22。 该限值与日本等的研究成果有较好的一致性。该限值与日本等的研究成果有较好的一致性。 表4-3 日本新干线结构物竖向平移折角限值 折角（） 最高速度 V（km/h） L30m L30m 70 9 9 110 7.5 9 160 5 6 210 4.5 4 260 3.5 3 表4-4 台湾高速铁路结构物竖向平移折角限值 折角（） 最高速度 V（km/h） L30m L30m 70 9 9 110 7.5 9 160 5 6 210 4.5 4 260 3.5 3 300 3 2.5 过渡段的变形控制应重点解决两个问题过渡段的变形控制应重点解决两个问题: :