[PPT]路基结构讲义_ppt

1、路 基 结 构 强度要求：应有足够的强度以抵抗列车荷载产生的动应力而不致破坏；能抵抗道碴压入基床土中，防止道碴陷槽等病害的形成；在路基填筑阶段能承受重型施工车辆走行而不形成印坑，以免留下隐患 一 对基床的要求刚度要求：在列车荷载的重复作用下，塑性累积变形很小，避免形成过大的不均匀下沉造成轨道的不平顺，增加养护维修的困难；在列车高速行驶时，基床的弹性变形应满足高速行走的安全性和舒适性要求，同时还能保障道床的稳固防渗要求：能够防止雨水浸入造成路基土软化，防止翻浆冒泥等病害在可能发生冻害的地区，还有防冻等特殊要求二 基床土的疲劳特性基床土承受的荷载是列车产生的长期重复作用的动应力，在它的作用下，基床

2、的破坏或过大的有害变形不是短期发生的，而是长期累积发展的结果 Herth对伦敦粘土所做的疲劳试验 累积应变与荷载重复次数关系曲线（Herth） 从图上可见，有两组不同形状的试验曲线，其中一组为破坏性曲线，其变形随试验振次的增加而逐渐发展直到破坏另一组为衰减性曲线，其变形速率逐渐缓慢最后达到稳定状态介于这两组曲线之间的为摆动性曲线，摆动性曲线的应力水平标志着一个区分破坏性和衰减性的界限。临界动应力，如果基床动应力小于该临界动应力，则基床累积永久变形便会得到有效的控制临界动应力的大小与土的种类、含水量、密实度、围压大小、荷载的作用频率等有关一般而言，临界动应力随加载频率的提高而减小，因此对路基而言

3、，当列车速度较低时，路基病害减少，随着列车速度的提高，路基病害迅速增加，这已被既有线的实际情况所证实 三 基床厚度的确定原则基床可分为基床表层和底层，把受列车动荷载作用强、又可受水和气温作用而影响土的性质的区域称为基床表层，把其以下部位称为基床底层因此基床的厚度按列车荷载产生的动应力与自重应力之比小于0.2的原则确定基床表层厚度可采用变形控制或强度控制两种方法确定变形控制法:在列车荷载作用下路基顶面变形量不大于允许值强度控制法:作用在基床表层下填土上的动应力不大于填土容许动应力根据变形控制法，如已知基床表层材料的弹性模量E1和基床表层下的土弹性模量E2，根据Boussinesq理论，即可算出满

4、足路基变形条件的基床表层厚度 满足变形条件的基床表层厚度与基床表层材料、土基模量的关系 按照强度控制法，如果把荷载动应力沿深度的衰减曲线与路基土动强度随深度增加的曲线叠加同一张图上，它们的交点则表示所要求的基床表层厚度，见图 按强度控制法确定的基床表层厚度 时速140公里及以下铁路线路基床结构 设计速度(km/h)基床表层厚度(m)基床底层厚度(m)基床总厚度(m)2000.601.902.502500.702.303.00四 基床结构基床结构基本上可分为二层系统、多层系统或强化的基床结构两种型式传统的普速线路多为道床与土质基床直接相连的二层系统，称为土基床在道床与土路基之间设置一层路基保护层

5、或垫层的基床结构称为多层系统或强化的基床结构 多层系统中的路基保护层或垫层可以有效地防治基床病害德国和法国高速铁路路基基床的保护层厚度为2530cm，日本高速铁路板式轨道有30cm厚的保护层，其中表面为5cm厚的沥青混凝土或水硬性高炉矿碴碎石日本强化基床表层结构图 表32 日本新干线强化基床表层的厚度路基保护层（PSS)、防冻层(FSS)、填筑路堤层、地基过渡层。 路基保护层的最小厚度要求为0.20 m；防冻层要求为粗粒土，主要起防冻和性能过渡的作用；垫层厚度与路基种类和路基表面应力有关。当路基的质量不良时，路基垫层的厚度应大于60 cm；当路基状态良好时，路基垫层的厚度约需35 cm。另外，

6、垫层的最小厚度还应根据路基等级、运量、轴重和养护情况综合确定。我国高速铁路路基结构形式基床表层的级配砂砾石和级配碎石必须严格控制其细集料的液限和塑性指数，亦即严格控制0.5mm以下细粒土的含量，如果细粒土含量过高，将使塑性指数增大，降低集料的强度和刚度，水稳性也差。为防止道碴嵌入及防止基床底层颗粒进入基床表层，不同材料之间的级配必须满足太沙基的反滤准则，即（为粗粒土颗粒级配曲线上相应于15含量的粒径，为细粒土颗粒级配曲线上相应于85含量的粒径）。当与下部填土不能满足此项要求时，基床表层应采用颗粒级配不同的双层结构，或在基床底层表面铺设土工合成材料。但当下部填土为改良土时，可不受此项规定的限制。

7、表层厚度与无碴轨道的混凝土支承层或混凝土底座的总厚度不应小于0.7m，底层厚度为2.3m。混凝土支承层或混凝土底座以外的路基面应设防排水层，采用厚510cm沥青混凝土或C25混凝土 第五节 路基填料和压实标准构成路基的土常按颗粒大小分为细粒土、粗粒土和岩质土有时也按土的渗水性把它们区分为渗水土和非渗水土在路基工程中，常依据土在压实后的工程性质能否满足要求而分为A、B、C、D、E五组 一 路基填料及分类A组填料也称为优质填料，如级配良好的各种硬质块石、碎石土和粗、中砂压实后，常可使堤身保持持久的良好状态由于级配良好，施工方法适当，压实时所需的压实动能也少 B组填料为良好填料，为级配不良的各种碎石

8、土，粗、中砂土，允许在碎石土中含有1530的细粒土，此外还包括由硅质或钙质胶结的软块石以及细砂，粘砂，砂粉土和砂粘土因级配不良或含有少量细粒土，力学性质受细粒土的影响，稍差于A组，硅质或钙质胶结的软块石，因质软而少棱角，压实后的强度低于硬块石这组土在压实后的力学性能仍可使路堤称为轨道的平顺稳固的支承体，所以是良好的填料C组填料为可使用的填料，包括细粒土含量在30以上的碎石土，易风化的泥质胶结软块石和粉砂，粉土，粉粘土因细粒土含量增大和粉土类土易受水温因素的作用，土的强度将低于B组，特别是粉土类土不宜用于同时受水浸润和受振动力作用的情况如土在压实后能保持干燥状态，则其强度也仍可满足堤身性状要求D

9、和E组填料分别为不应使用和严禁使用的填料D组如粉粘土、粉土和已风化成泥状的严重风化软块石等，E组如有机质含量较高的有机质土等因为这两组土的力学性质差，在受水温因素的影响下强度降低，不能确保堤身持久稳固，所以一般不应使用二 路基填料的压实要求我国现行规范规定普速线路路基基床表层应使用A、B组填料，但应满足一定的压实度要求基床底层的土质要求同上，但压实标准可适当降低，在土质无法满足时，也可取用稍差的土，但应作土质改良处理 在路堑中，基床表层的土质要求如不能满足与路堤相同的要求，如土的密实度低于路堤基床表层的要求时，则应采取压实措施；如土质不符合要求，如为易风化的泥质软岩和塑性指数和液限均大于规定值

10、的粘性土时，则在年平均降水量大于500mm地区，应采取换填或土质改良措施，其处理深度应达到基床表层的规定深度，其范围应达到线路中心线左右两侧各3m。细粒土的压实标准采用压实系数K和地基系数K30判定粗粒土的压实标准采用相对密度或孔隙率n或K30判定 压实系数 由标准击实试验得出 环刀法、灌砂法及核子湿度密度仪法等三种 地基系数K30是用直径30cm的承压板作载荷试验，通过逐级加载得到逐级加载下的沉降量，K30值大小一般是相应与沉降量0.125cm的载荷，即 K30 Tests for Soil PropertiesPlate Load testTo evaluate the in-situ supporting power of subgrades - 30cm dia. Plate- Deflection load is set to simulate train loadsk 3