【《浮置板轨道结构特点与初步设计分析案例概述》3100字】

浮置板轨道结构特点与初步设计分析案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u9268浮置板轨道结构特点与初步设计分析案例概述 1302791.1橡胶浮置板轨道结构及技术特点 2123431.2钢弹簧浮置板轨道结构分析与初步设计 5105931.1.1轨道结构 5252511.1.2轨道减振原理 6152441.1.3轨道结构特点 625461.3钢弹簧浮置板结构设计 776331.3.1基本假设 714591.3.2设计依据 7280071.3.3结构设计参数 81.1橡胶浮置板轨道结构及技术特点浮置板轨道结构由钢轨，轨枕，道床，道岔和联结零件组成，浮置板式轨道结构一般由钢筋混凝土浮置板，弹性支承元件，减振扣件与混凝土底座组成，通过扣件联结钢轨与浮置板，再将其置于弹性隔振器上与混凝土底座分隔，是一种质量—弹簧系统。浮置板轨道的钢轨不与轨枕直接相连，而是固定在钢筋混凝土的板式整体道床上，再将浮置板式道床整体置于隔振器上。 浮置板轨道按照浮置板的施工方法可分为两类：连续现浇浮置板和预制板式浮置板。按弹性支承元件类型可分为两种类型：弹簧支承浮置板轨道和橡胶支承浮置板轨道。橡胶支承浮置板轨道是利用扣件将钢轨与钢筋混凝土浮置板固定，再将浮置板两侧用弹性材料固定，浮置板整体置于弹性橡胶支座上，构成质量-弹簧系统，减振效果为13dB左右，但是使用寿命较短，投入使用后期的减振效果较差，且难以维修养护。橡胶支承型浮置板结构依据橡胶支承方式可再分为三种类型：整体支承式；线性支承式；分布支承式。法国的格勒诺布尔、德国的慕尼黑、西班牙的马德里，法国的南特、意大利的米兰、斯特拉斯堡、鲁昂、罗马、瑞士的日内瓦和西班牙的巴伦西亚地铁均采用了整体支承式浮置板轨道结构。整体支承式结构通过完全全断面设置隔振垫实现减振效果，有工作量小、构造简单、施工工期短、实际误差小、支承面积大、道床受力均匀、对轨道纵向力和横向力的抵抗性好、成本较低等优点，缺点是橡胶材料的用量比较大，难以维修养护。德国的埃森、多特蒙德、慕尼黑地铁采用线性支承式浮置板轨道结构，线性支承式结构是沿轨道走向在左右两根钢轨下方的基础上设置固定宽度的隔振垫，裁剪隔振垫的工作量较大，但与整体支承式结构相比更节省材料，并且降低了轨道结构的固有频率。美国的旧金山、华盛顿、洛杉矶、亚特兰大、澳大利亚的墨尔本、德国的纽伦堡、波恩、慕尼黑、汉堡、加拿大的多伦多、我国广州、香港、深圳等城市采用的是分布式支承结构，这种支承方式是沿轨向在钢轨的下部基础表面按一定的间隔距离设置固定尺寸的隔振垫且通常在安装位置固定设置凹槽以便准确定位，固有频率低，大大提高了橡胶支承浮置板轨道的减振能力，还为更换隔振垫提供了便利，但隔振垫的裁剪工作量，施工的难度与工期与线性支承式相比也进一步增加，对轨道横纵向力和的抵抗能力较差，须与合理的剪切模量、弹性模量、支承橡胶厚度、垫板尺寸相配合来限制变形。（a）整体支承式（b）线性支承式（c）分布支承式图2-1橡胶支承浮置板轨道结构1.2钢弹簧浮置板轨道结构分析与初步设计1.1.1轨道结构图2-2钢弹簧浮置板轨道应用实例钢弹簧浮置板轨道由钢弹簧，钢筋混凝土浮置板，扣件，钢轨等组成，有三种类型，分别为内置式，侧置式和支座式。因其具有三维弹性且水平稳定性高，大大减小了轨道整体的水平位移，不用另配限位装置使用。钢弹簧经过表面防腐蚀处理和应用抗疲劳技术设计，使用年限一般比橡胶隔振垫长，设计使用时限一般达50年。但由于其造价较高，一般仅限于在我国有特殊减振要求的区段使用。钢弹簧浮置板轨道检修，校正，更换弹性元件都较橡胶型浮置板轨道方便，整体道床间的间隔也很小，不会增大结构的高度。图2-3钢弹簧浮置板轨道结构1.1.2轨道减振原理钢弹簧浮置板轨道结构为重型质量—弹簧系统，使用钢弹簧隔振器使轨道板处于悬浮状态，钢弹簧浮置板因其重量较大，固有频率远低于车辆激振频率，通过整个轨道系统的惯性运动以衰减振动，少量剩余的荷载和振动通过轨道传至基础，有极高的减振效率，是降低地铁传振和噪声的最有效方法。减振器内部钢弹簧与具有三维弹性的液体或固体粘滞阻尼结合使用，以吸收噪声。能在激振环境进行高效减振，且结构参数可合理调整范围较大，与橡胶支承浮置板轨道相比，振动衰减的速度更快，减振效果更好，适用范围更广。1.1.3轨道结构特点增大浮置板道床密度可以明显降低自振频率,取得较好的减振效果。减少钢弹簧刚度可以有效减小系统的低阶固有频率。钢轨扣件刚度对浮置板轨道系统影响不大，不做重点考虑。增大钢弹簧布置的间距可以明显降低系统低阶固有频率。（5）厚度合适即可。没有必要去增加浮置板厚度。（6）增加浮置板长度能钢弹簧浮置板轨道系统的各阶频率，其中低阶频率较高阶频率变化量小：在设计时可以适当增大浮置板长度。（7）固有频率低，并且具有较高的隔振效率和固体传声控制效率。（8）应用范围广。浮置板的质量及钢弹簧的刚度均有比较强的可塑性，可以通过灵活改变它们的参数来达到不同的隔振目的。1.3钢弹簧浮置板结构设计1.3.1基本假设（1）不考虑钢轨，钢筋混凝土轨道板，混凝土底座的自重荷载；（2）不考虑下部基础沉降位移。1.3.2设计依据根据《Q_TMT0108-2019钢弹簧浮置板轨道技术规范》：1.3.1.1钢弹簧浮置板轨道结构设计要求钢弹簧浮置板轨道结构高度在地面线标准段应取750mm。钢弹簧浮置板轨道所用扣件和轨枕应与普通整体道床区一致。轨枕宜采用预制轨枕。钢弹簧浮置板轨道轨底与道床面净距不宜小于70mm；。现浇浮置板道床混凝土强度等级不应低于C40，预制板道床混凝土强度等级不应低于C50；浮置板道床基底混凝土强度等级不应低于C40。浮置板长度应均匀，标准长度为25m，采用预制板施工工艺时，直线和大曲线半径地段预制浮置板长度宜为6m，小曲线半径地段预制板长度宜为3.6m；现浇浮置板厚度不宜小于320mm，预制浮置板厚度不宜小于325mm；浮置板间应设剪力铰。高架线和地面线浮置板道床上表面不应设置排水沟，横向排水坡度不应小于2%，并利用桥梁或路基排水系统排水：1.3.1.2钢弹簧浮置板轨道系统设计要求（1）变形要求：在列车额定荷载作用下，钢弹簧浮置板最大垂向位移应小于等于3mm，钢轨的最大垂向位移应小于等于4mm。隔振性能要求：在满足常规轨道结构高度和变形要求的前提下，不考虑列车质量时，标准段钢弹簧浮置板轨道结构固有频率应为6-16Hz，钢弹簧浮置板轨道固有频率公式：(3-1)——浮置板轨道固有频率（Hz）——每延米浮置板的支承刚度（N/m）——每延米浮置板的质量（kg）代入3.2节中的数据得到轨道板固有频率，隔振性能满足要求。1.3.3结构设计参数（1）钢轨：质量m=60kg/m，截面高176mm，截面面积77.45，惯性矩=3217，=524，弹性模量取1.10×Mpa，泊松比为0.3。（2）扣件刚度与钢弹簧支座：刚度和间距分别取40kN/mm,300kN/mm，0.625m,1.25m。（3）25m现浇浮置板：取弹性模量E=35Gpa,长25m，宽3.2m，厚0.35m，泊松比0.2，密度3000kg/m3（4）车辆荷载参数：本设计采用b型列车，b型车轴重为14t，结构设计时考虑动载系数3.0，单轮静载210kN；检算时考虑动载系数1.5，单轮静载105kN。设计的相关建模规范要求和设计所需的各参数如下表：表3-1钢弹簧浮置板轨道设计参数表轨道结构部件参数类型单位数值钢轨弹性模量Mpa210000泊松比——0.3密度kg/m7800扣件刚度kN/mm40布置间距m0.625钢弹簧刚度kN/mm300布置间距m1.25浮置板弹性模量Mpa35000泊松比——0.2密度kg/m2500长m25表3-2钢弹簧布置位置序号XXXXXXY1Y210.62513.12525.62538.12550.62563.1250.61.621.87514.37526.87539.37551.87564.37533.12515.62528.12540.62553.12565.62544.37516.87529.37541.87554.37566.87555.62518.12530.62543.12555.62568.12566.87519.37531.87544.37556.87569.37578.12520.62533.12545.62558.12570.62589.37521.87534.37546.87559.37571.875910.62523.12535.62548.12560.62573.1251011.87524.37536.87549.37561.87574.375表3-3钢扣件布置位置扣件序号XXXXY1Y210.31256.562511.812519.06250.88251.317520.93757.187513.437519.687531.56257.812514.062520.312541.18758.437514.687520.937551.81259.062515.312521.562563.43759.687515.937521.187574.062510.312516.562521.812584.687510.937517.187523.437595.312511.562517.812524.0625105.937511.187518.437524.6875表3-3钢扣件布置位置（续表）扣件序号XXXXY1Y2125.312531.562537.812544.06250.88251.3175225.937531.187538.437544.6875326.562531.812539.062545.3125427.187533.437539.687545.9375527.812534.062540.312546.5625628.437534.687540.937547.1875729.062535.312541.562547.8125829.687535.937541.187548.4375930.312536.562541.812549.06251030.937537.187543.437549.6875表3-3钢扣件布置位置（续表）扣件序号XXXXY1Y2150.312556.562561.812569.06250.88251.3175250.937557.187563.437569.687535