1、蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄第一章 緒論3第一節(jié) 引言3第二節(jié) 高速鐵路的 發(fā)展及現(xiàn)狀4一、 國外高速鐵路的 發(fā)展4二、 我國高速鐵路的 發(fā)展現(xiàn)狀5第三節(jié) 無砟軌道概況5一、 無砟軌道的 概念及特性5二、 無砟軌道的 類型6第四節(jié) 各國無砟軌道發(fā)展概況7一、 日本的 無砟軌道8二、 德國的 無砟軌道10三、 法國等其他國家的 無砟軌道13四、 我國的 無砟軌道14第五節(jié) 板式無砟軌道發(fā)展現(xiàn)狀15一、 CRTS型板式無砟軌道16二、 CRTS型板式無砟軌道17第六節(jié) CRTS型無砟軌道目前研究存在的 問題19第七節(jié) 本文研究的 意義、主要內(nèi)容及方法21一、 本文研究的 意義21二、 主要研究

2、內(nèi)容及方法21第二章 CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)要求23第一節(jié) CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)23一、 CRTS型板式無砟軌道系統(tǒng)簡(jiǎn)介23二、 CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成24三、 CRTS型板式無砟軌道的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)24第二節(jié) 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)25一、 軌道板25二、 自密實(shí)混凝土層25三、 支承層25四、 底座26第三章 計(jì)算參數(shù)與模型27第一節(jié) 計(jì)算參數(shù)的 選取27第二節(jié) 模型的 建立28一、 單元的 定義30二、 荷載工況31三、 計(jì)算結(jié)果31四、 溫度 應(yīng)力計(jì)算35第四章 軌道板的 配筋36第一節(jié) 軌道板配筋的 計(jì)算36第二節(jié) 軌道板設(shè)計(jì)荷載彎矩值的 確定36第三節(jié) 軌道板縱向

3、配筋計(jì)算36一、 軌道板采用的 混凝土及鋼筋36二、 軌道板預(yù)應(yīng)力筋的 配筋36三、 縱向非預(yù)應(yīng)力筋的 配筋37四、 配置箍筋38第四節(jié) 軌道板橫向配筋計(jì)算38一、 軌道板采用的 混凝土及鋼筋38二、 軌道板橫向預(yù)應(yīng)力筋的 配筋38三、 軌道板橫向非預(yù)應(yīng)力筋的 配筋39四、 配置箍筋40第五章 底座板的 配筋41第一節(jié) 底座板的 配筋計(jì)算原則41第二節(jié) 底座板設(shè)計(jì)彎矩的 確定41第三節(jié) 底座板縱向配筋41一、 底座板采用的 混凝土及鋼筋41二、 底座板縱向配筋及復(fù)核41三、 底座板縱向箍筋配置42第四節(jié) 底座板橫向配筋43一、 底座板橫向配筋采用的 混凝土及鋼筋43二、 底座板橫向配筋計(jì)算及復(fù)

4、核43三、 軌道板橫向箍筋配置44第六章 CRTS型板式無砟軌道的 施工工藝簡(jiǎn)介45第一節(jié) CRTS型軌道板預(yù)制工藝45一、 軌道板生產(chǎn)施工工藝流程45二、 軌道板張拉及封錨45三、 軌道板濕養(yǎng)、水養(yǎng)和噴淋養(yǎng)護(hù)47四、 軌道板的 存放和運(yùn)輸47第二節(jié) CRTS型板式無砟軌道施工工藝48一、 混凝土施工48二、 自密實(shí)混凝土48結(jié)論53致謝54參考文獻(xiàn)5554第一章 緒論第一節(jié) 引言 在20世紀(jì)60年代,日本“新干線”的 運(yùn)營速率大 于200千米/h,這開啟了 世界高速鐵路發(fā)展的 新篇章.我國2003年建成的 秦沈客運(yùn)專線,全線按200千米/h的 速度 設(shè)計(jì),從山海關(guān)至綏中的 試驗(yàn)段設(shè)計(jì)時(shí)速為3

5、00千米/h,這拉開了 我國高速鐵路發(fā)展的 序幕.哈達(dá)客運(yùn)專線是我國鐵路規(guī)劃“四縱四橫”主框架京哈通道的 主要組成部分,哈達(dá)客運(yùn)專線從南面起為大 連市,向北方沿途經(jīng)過沈陽、長(zhǎng)春,終點(diǎn)站是哈爾濱,正線全長(zhǎng)為903.939千米,設(shè)計(jì)最高時(shí)速達(dá)到了 350 千米/h.現(xiàn)有的 中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃逐漸較難適應(yīng)當(dāng)今快速發(fā)展的 形勢(shì)了 ,因此中長(zhǎng)期鐵路網(wǎng)規(guī)劃調(diào)整方案 在08年獲得了 批準(zhǔn).計(jì)劃在2020年我國鐵路營業(yè)里程將超過12萬公里.同時(shí)計(jì)劃鐵路的 營業(yè)總里程將是10萬公里,在主要繁忙的 干線上將實(shí)現(xiàn)客貨分線,電化率、復(fù)線率將達(dá)到50%.進(jìn)一步加大 建設(shè)“四縱四橫”的 快速客運(yùn)專線.同時(shí)擴(kuò)大 城際客運(yùn)系統(tǒng)

6、的 組團(tuán)建設(shè),將來我國所有省會(huì)及有50萬的 人口以上的 大 城市將建立總規(guī)模超過5萬公里的 快速客運(yùn)網(wǎng).作為一種傳統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)型式,有砟軌道在國內(nèi)被廣泛的 應(yīng)用,雖然它具有建設(shè)費(fèi)用低、噪聲傳播范圍小 、以及自動(dòng)化效率高等的 優(yōu)點(diǎn).但是其在實(shí)際運(yùn)營中,存在的 產(chǎn)生不均勻的 下沉,線路幾何行位較難于長(zhǎng)期保持,維修工作量大 等缺點(diǎn).與有砟軌道對(duì)比來看,無砟軌道有著：穩(wěn)定性好、維修工作量小 等優(yōu)點(diǎn),能夠?yàn)楫?dāng)今的 高速度 、高密度 的 線路運(yùn)輸提供一種少維修、免維修的 結(jié)構(gòu)形式.所以無砟軌道的 結(jié)構(gòu)最突出的 優(yōu)點(diǎn)是：穩(wěn)定性好、少維修.上個(gè)世紀(jì)60年代以來,世界上很多國家都開始研究使用無砟軌道,如日本、德國

7、、英國、法國等國.在這些國家中日本和德國無疑是處于領(lǐng)先地位的 .而我國通過在秦沈客運(yùn)專線上的 試鋪,積累了 豐富的 經(jīng)驗(yàn),為以后大 規(guī)模的 鋪設(shè)打下了 堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ).無砟軌道重新得到了 大 家的 廣泛關(guān)注,得益于京滬高速鐵路的 建設(shè)及運(yùn)營.在“高速鐵路無砟軌道設(shè)計(jì)參數(shù)的 研究”中,分別提出了 三種無砟軌道的 型式：板式、長(zhǎng)枕埋入式以及彈性支撐塊式,它們的 應(yīng)用范圍是橋梁和隧道.并且鋪設(shè)了 和實(shí)驗(yàn)了 這三種型式的 實(shí)際尺寸模型,還使用在了 相關(guān)的 工程中.雖然有了 些成績(jī),但是我國在高鐵無砟軌道這塊還是比較薄弱的 ,還需要不斷的 學(xué)習(xí)和借鑒國外先進(jìn)的 技術(shù),并且要認(rèn)識(shí)到和他們之間的 差距.伴隨著

8、實(shí)施路網(wǎng)規(guī)劃的 腳步的 進(jìn)行,一系列的 客運(yùn)專線得以批準(zhǔn),這些都說明了 我國的 客運(yùn)專線項(xiàng)目的 逐漸啟動(dòng).同時(shí)我國的 城市軌道交通逐漸進(jìn)入了 建設(shè)的 高潮階段,預(yù)計(jì)在未來的 十年內(nèi),我國城市軌道交通的 建設(shè)投資將會(huì)超過3萬億元.高鐵和城市軌道交通修建技術(shù)中重要的 組成部分：無砟軌道技術(shù),將會(huì)被大 家高度 重視,并應(yīng)該被廣泛推廣和應(yīng)用,這將為形成具有中國特色的 無砟軌道技術(shù)打下良好的 基礎(chǔ).雖然我們的 研究應(yīng)用起步也很早,但是由于各種原因,還是沒有形成成熟的 體系,因此在對(duì)國外高速鐵路設(shè)計(jì)與應(yīng)用方面上,我們要抓緊學(xué)習(xí)與研究,同時(shí)還要討論國外技術(shù)在我國的 適用性,并通過大 量的 實(shí)驗(yàn)研究,總結(jié)優(yōu)化

9、,發(fā)現(xiàn)規(guī)律,進(jìn)而能夠形成具有鮮明中國特色的 軌道型式.目前存在的 問題依然有很多,所以需要我們的 鐵路科研工作者更加努力鉆研.第二節(jié) 高速鐵路的 發(fā)展及現(xiàn)狀一、 國外高速鐵路的 發(fā)展 高速鐵路的 發(fā)展起源于60年代的 日本,日本在1964年修建了 世界上第一條高速鐵路(日本東京至大 阪高速鐵路),從而拉開了 世界高速鐵路發(fā)展的 序幕.受到日本高速鐵路的 影響,歐洲各國也開始了 建設(shè)高速鐵路,到2005年,世界范圍內(nèi)的 高速鐵路運(yùn)營總里程己超過6000公里(且主要集中于歐洲和日本).世界高速鐵路的 發(fā)展基本可分為三個(gè)階段：(1)20世紀(jì)60年代中期至80年代末期是高速鐵路建設(shè)的 第一次高潮(以日

10、本、德國、法國和意大 利的 高速鐵路為代表).日本建成了 山陽、上越等多條新千線;法國建成東南和大 西洋高速新線;德國和意大 利也在國內(nèi)開始修建高速鐵路.(2)世界高速鐵路建設(shè)的 第二次高潮是以日本和歐洲各國的 高速鐵路為代表,從20世紀(jì)80年代末開始,一直到90年代中期.受日本和法國高速鐵路的 影響,20世紀(jì)80年代末,歐洲各國也開始了 對(duì)高速鐵路的 研究和建設(shè),德國、法國、瑞典等歐洲發(fā)達(dá)國家通過修建高速鐵路將國內(nèi)的 核心城市連接起來.在此段時(shí)間內(nèi),出現(xiàn)了 著名的 瑞典擺式列車和英法國際局速鐵路(局速鐵路下穿英吉利海峽).(3)從20世紀(jì)90年代中期形成至今,全世界范圍內(nèi)掀起高速鐵路的 建設(shè)

11、第三階段的 高潮.受到日本和歐洲發(fā)達(dá)國家高速鐵路的 影響,世界各發(fā)達(dá)國家開始了 高速鐵路的 大 規(guī)模建設(shè),或是新建新的 高速鐵路,或是對(duì)既有鐵路進(jìn)行改造.據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在此段時(shí)間內(nèi),國外修建高速鐵路的 總共里程已超過3000公里.二、 我國高速鐵路的 發(fā)展現(xiàn)狀我國高速鐵路的 研究起步比較早,受到世界高速鐵路發(fā)展的 影響,近年來,我國的 高速鐵路也得到了 巨大 的 發(fā)展.在全國范圍內(nèi)我國不僅開展了 對(duì)既有線的 改造來提高速度 ,還大 規(guī)模的 開始了 客運(yùn)專線和城際鐵路的 建設(shè),截至2010年,我國已擁有超過1.4萬公里的 時(shí)速在160公里以上的 鐵路里程,已超過6000公里的 時(shí)速在200公里以

12、上的 鐵路里程.2008年,我國第一條高速鐵路(京津城際高速鐵路)的 開通運(yùn)行,標(biāo)志著我國正式進(jìn)入了 高速鐵路時(shí)代.隨著鄭西、武廣、京滬等客運(yùn)專線的 建成及通車,我國已經(jīng)成為世界上高速鐵路運(yùn)營里程最多的 國家.我國將于2020年基本完成高速鐵路的 修建和對(duì)既有線路的 全面改造,使高速鐵路遍及我國主要的 城市和地區(qū),高速鐵路網(wǎng)基本形成,使鐵路成為主要的 交通工具.第三節(jié) 無砟軌道概況軌道是列車運(yùn)行的 必不可少的 基礎(chǔ)設(shè)施,軌道的 結(jié)構(gòu)性能對(duì)列車的 安全、平穩(wěn)運(yùn)行有重要的 影響.鐵路和城市軌道交通的 軌道結(jié)構(gòu)沒有本質(zhì)上的 區(qū)別.它的 主要作用是引導(dǎo)車輛運(yùn)行,直接承受荷載,然后再傳遞給路基或撟隧.軌

13、道結(jié)構(gòu)需要擁有合理的 維修周期以及足夠的 強(qiáng)度 、穩(wěn)定性、平順性,以保證列車能夠安全平穩(wěn)運(yùn)行.一、 無砟軌道的 概念及特性有砟軌道和無砟軌道是鐵路軌道的 兩種基本類型.有砟軌道由鋼軌、軌枕、連接零件、道砟、道岔等組成,此外有些線路還配有防爬器、軌距拉桿等附屬軌道部件.無砟軌道是以混凝土或?yàn)r青材料取代容易磨耗、粉化和破砟的 道砟材料的 一種軌道結(jié)構(gòu)型式.在世界鐵路得到迅猛發(fā)展主要得益于其優(yōu)點(diǎn)：使用壽命長(zhǎng)、剛度 均勻性好、平順性好、軌道幾何形位能持久保持、維修工作量少等. 有砟軌道在列車的 不停作用下的 不足之處就是軌道殘余變形累積很快,而且由于軌道高低不平順而導(dǎo)致旅客乘坐舒適性的 降低,并且養(yǎng)護(hù)

14、維修工作量也會(huì)增加很多.此外,還能夠引起道砟飛濺. 無砟軌道的 主要優(yōu)點(diǎn)是：良好的 穩(wěn)定性,幾何形位能持久保持,能減少養(yǎng)護(hù)維修工作量;長(zhǎng)波不平順性好,可提升乘車舒適度 ;耐久性好,軌道使用壽命長(zhǎng);橫向阻力提高,安全性高;結(jié)構(gòu)高度 低,自重輕,可降低隧道凈空,減少橋梁二期恒載;道床整潔好看,從而解決了 由于道砟飛濺所導(dǎo)致的 很多問題;對(duì)渦流制動(dòng)系統(tǒng)能夠更好的 適應(yīng),從而提供充足的 富余量為將來更快速的 列車行駛.由此可以預(yù)見,即使在今天的 形勢(shì)下,我們也應(yīng)該加大 對(duì)無砟軌道的 研究,從而在為將來高速鐵路建設(shè)和城市軌道建設(shè)中打好堅(jiān)實(shí)的 基礎(chǔ),對(duì)無砟軌道的 研究與應(yīng)用也必然將成為鐵路發(fā)展中的 一個(gè)階

15、段標(biāo)志.二、 無砟軌道的 類型無砟軌道作為一個(gè)龐大 的 體系,到目前依然沒有統(tǒng)一的 系統(tǒng)并且全面的 分類方法.一般來講,按照軌枕可以劃分為預(yù)制板式和雙塊式.日本板式和德國博格板式是板式的 典型代表.雙塊式無砟軌道按照軌枕與道床板的 關(guān)系可以分為三類：軌枕支承式無砟軌道、軌枕嵌入式無砟軌道和軌枕埋入式無砟軌道.軌枕支承式無砟軌道是一種概念上最靠近有砟軌道的 結(jié)構(gòu),常見的 有BTD型、ATD型與GETRAC型.軌枕嵌入式無砟軌道的 減震降噪效果非常好,但是它也有其缺點(diǎn)：套靴部分的 防水措施以及可靠性差,因此一般都只用于隧道內(nèi),而且由于其結(jié)構(gòu)的 各部分的 壽命具有不協(xié)調(diào)性,所以其對(duì)高速的 適應(yīng)性也明

16、顯弱其它兩種.Sonneville型和Stedef型以及Sateba5312型等是最常見的 嵌入式無確軌道結(jié)構(gòu).而軌枕埋入式無碴軌道在其施工過程中對(duì)混凝土工程的 要求特別高,所以要嚴(yán)格控制.Rheda型、Ziiblin型(圖1.3.2)和Heltka米p型是比較常見的 結(jié)構(gòu)型式. 圖1.3.2 Ziiblin型無砟軌道結(jié)構(gòu)圖旭普林型無砟軌道和雷達(dá)2000型軌道系統(tǒng)比較相似,他們都是將雙塊埋入式無砟軌道鋪設(shè)在水硬性混凝土承載層上,但是其所采用的 施工工藝是不相同的 .如圖1.3.2所示無砟軌道常見的 分類： 圖1.3.2 無砟軌道類型第四節(jié) 各國無砟軌道發(fā)展概況從上個(gè)世紀(jì)60年代以來,很多國家都

17、開始投入力量進(jìn)行研究和使用無砟軌道,包括室內(nèi)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)以及其在高速鐵路上的 推廣應(yīng)用,經(jīng)過大 約半個(gè)世紀(jì)的 時(shí)間,逐步發(fā)展出了 擁有各自特色的 結(jié)構(gòu)型式.一、 日本的 無砟軌道日本發(fā)展無砟軌道采取的 是統(tǒng)一的 推廣研究模式,而且以板式軌道為主要研究方向,新干線的 無砟軌道結(jié)構(gòu)型式相對(duì)單一.從上個(gè)世紀(jì)60年代開始,日本就成立了 鐵道綜合技術(shù)研究所來進(jìn)行無砟軌道結(jié)構(gòu)的 理論研究以及實(shí)驗(yàn)研究.在其開發(fā)的 開始階段,研究人員對(duì)于不同的 板式軌道方案 都進(jìn)行了 設(shè)計(jì)選型,并且在實(shí)驗(yàn)室通過大 量的 部件試驗(yàn)以及實(shí)際尺寸模型加載試驗(yàn),再加以設(shè)計(jì)修改和鋪設(shè)運(yùn)營線上的 試驗(yàn)段,最后就研究產(chǎn)生了 日本的 板式

18、軌道系列的 多種產(chǎn)品.板式軌道是日本新干線無砟軌道的 主要結(jié)構(gòu)型式,其主要結(jié)構(gòu)有普通A型板式軌道(圖1.4.1和圖1.4.2)和框架型軌道板(圖1.4.3和圖1.4.4).普通A型板式軌道主要應(yīng)用于橋上或者隧道內(nèi),它的 主要特點(diǎn)有:(1) 板式軌道的 底座是板式無砟軌道的 基礎(chǔ),曲線超高的 實(shí)現(xiàn)可以通過對(duì)底座的 特殊設(shè)計(jì),在進(jìn)行底座設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)考慮到基礎(chǔ)變形,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足其變形要求.(2) 板式軌道的 板式無砟軌道的 每塊底座上設(shè)置兩凸形擋臺(tái),其可作為日本板式無砟軌道鋪設(shè)和校準(zhǔn)時(shí)的 基準(zhǔn)點(diǎn),這只是其一個(gè)作用,其主要作用是限制軌道板的 縱橫向位移以及固定其位置.(3) CA砂漿(CA砂漿是指乳化水

19、泥瀝青砂漿墊層)填充在混凝土底座和軌道板之間,CA砂漿可提供一定的 彈性,一旦發(fā)現(xiàn)損壞可方便地進(jìn)行維修,除此之外,在施工時(shí),對(duì)其厚度 進(jìn)行調(diào)整,以達(dá)到施工要求并使下部基礎(chǔ)施工誤差不至于影響上部結(jié)構(gòu)的 形位.(4)軌道板為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),軌道板在工廠預(yù)制,可以保證較高的 制造質(zhì)量和精度 ,施工簡(jiǎn)單、施工進(jìn)度 容易保證、質(zhì)量和精度 能較高保持.框架型軌道板主要有以下一些特點(diǎn)有: (l) 減少了 軌道板的 體積和自重,減少了 很多的 乳化水泥瀝青砂漿墊層(CA砂漿)用量,降低了 生產(chǎn)成本,經(jīng)濟(jì)效益有很大 的 提高;(2)相對(duì)于A型板式軌道其施工更簡(jiǎn)便,且增加了 施工的 性能和效率,板下乳化水泥

20、瀝青砂漿墊層(CA砂漿)在施工時(shí)更加均勻了 .(3)板的 翹曲(由溫度 變化而引起的 )相對(duì)減少了 很多,保證了 板下乳化水泥瀝青砂漿墊層(CA砂漿)耐久性,減少了 損壞度 ,在相當(dāng)大 的 程度 上使維修工作量減少了 .下圖為兩種日本板式軌道結(jié)構(gòu)圖形,由混凝土底座、凸形擋臺(tái)、板下乳化水泥瀝青砂漿墊層(CA砂漿)、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土軌道板、扣件、鋼軌等組成. 圖1.4.1 板式無砟軌道 圖1.4.2 A型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖 圖1.4.3 框架式無砟軌道 圖1.4.4 框架型無砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖二、 德國的 無砟軌道德國鐵路上采用了 一種比較靈活的 無砟軌道研發(fā)應(yīng)用機(jī)制.由德鐵制定統(tǒng)一的 無砟軌道

21、設(shè)計(jì)基本要求,由各公司、企業(yè)自行研制開發(fā),無砟軌道需要經(jīng)過5年的 試鋪運(yùn)營考驗(yàn),并經(jīng)過德國聯(lián)邦鐵路管理局(EBA)審定通過后,方才能過正式投入應(yīng)用.該研發(fā)機(jī)制大 大 激發(fā)了 全社會(huì)研發(fā)無砟軌道的 積極性.在19591988年這一時(shí)期是德國無砟軌道的 研發(fā)與試鋪期,共試鋪無砟軌道36處,累計(jì)21.6千米.在此期間先后在土質(zhì)路基、高架橋上及隧道內(nèi)試鋪了 多種混凝土道床和瀝青混凝土道床的 無砟軌道,經(jīng)過不斷地改進(jìn)、優(yōu)化和完善,形成了 德國鐵路的 七大 系列四十多種無砟軌道和比較成熟的 技術(shù)規(guī)范與管理體系,并且研制了 成套的 施工機(jī)械和工程質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備,為無砟軌道在德國鐵路上廣泛推廣應(yīng)用創(chuàng)造了 良好的

22、 條件.到2003年,德國鐵路無砟軌道鋪設(shè)總長(zhǎng)度 超過600延長(zhǎng)公里,他們采用的 主要結(jié)構(gòu)形式有雷達(dá)、旭普林和博格等,其中包含57組無砟道岔.(一)雷達(dá)型無砟軌道1972年德國鐵路在雷達(dá)車站上試鋪了 由德國慕尼黑工業(yè)大 學(xué)陸地交通工程試驗(yàn)中心研發(fā)的 長(zhǎng)枕埋入式無砟軌道,軌下基礎(chǔ)有整體混凝土枕和現(xiàn)澆鋼筋混凝土板組合而成,由于其鋪設(shè)的 地點(diǎn)而取名為雷達(dá)式無砟軌道.運(yùn)營實(shí)踐表明,幾乎沒有其他維修工作,維修工作量很少,顯示出良好的 質(zhì)量與性能,已廣泛應(yīng)用在土質(zhì)路基上、隧道內(nèi)和高架橋上,在德國高速鐵路上已鋪設(shè)470千米,韓國高速鐵路上鋪設(shè)50多千米,中國臺(tái)灣省高速鐵路的 96組道岔也為雷達(dá)軌枕埋入式無砟

23、道岔.雷達(dá)軌枕是埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)圖如圖1.4.5. 圖1.4.5 雷達(dá)軌枕埋入式無砟軌道圖隨著雷達(dá)軌道的 不斷改進(jìn),軌道高度 不斷降低,整體性不斷提高,最新結(jié)構(gòu)形式是Rheda2000型,已廣泛地應(yīng)用于橋梁、隧道、普通路基及樁板結(jié)構(gòu)路基上.Rheda2000型無砟軌道從上而下分別是鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、混凝土道床板和下部支撐體系.其結(jié)構(gòu)如圖1.4.6. 圖1.4.6 路基上Rheda 2000雙塊式無砟軌道斷面(二)旭普林型無砟軌道德國在1974年開發(fā)了 旭普林型無砟軌道,與雷達(dá)無砟軌道的 主要區(qū)別在于以下幾點(diǎn)：(1)施工工藝比較有特點(diǎn),先澆筑道床板混凝土,后通過振動(dòng)法將軌枕壓入道床混凝土

24、中,直至達(dá)到精確地位置.(2)為了 適應(yīng)軌枕振動(dòng)壓入法的 施工要求,旭普林無砟軌道中雙塊式軌枕的 鋼筋桁架不外露.(3)由于施工方法的 不同,旭普林軌道的 道床板上層無法配設(shè)縱向鋼筋,鋼筋主要布設(shè)在道床板中下位置處,因而道床板表面裂紋較難控制.(4)保證軌面施工精度 的 質(zhì)量控制更為復(fù)雜;但是其施工進(jìn)度 快,成本相對(duì)雷達(dá)型低.(三)博格板式無砟軌道博格板式軌道前身是1977年第一次在德國達(dá)豪至卡爾斯費(fèi)爾德試驗(yàn)段上道鋪設(shè)的 無砟軌道,其是一種預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板式軌道,結(jié)構(gòu)形式與Rheda型無砟軌道和日本的 新干線板式無砟軌道類似.博格板式軌道在橋上的 應(yīng)用,借鑒了 Rheda型無砟軌道的 成

25、功經(jīng)驗(yàn),利用硬質(zhì)泡沫塑料板和兩層聚乙烯(PE)薄膜組成一個(gè)彈性墊層,放置在混凝土底座板上.博格板式軌道和日本的 新干線板式無砟軌道的 結(jié)構(gòu)組成有所差異,主要是指縱橫向作用力方式的 不同,博格板式軌道采用板間螺桿連接或者板下凹槽連接方式,而日本的 新干線板式無砟軌道主要采用凸形擋臺(tái).博格板式軌道吸收了 日本的 新干線板式無砟軌道在施工和制作方面上的 一些優(yōu)點(diǎn),吸收了 軌枕埋入式無砟軌道整體性好的 優(yōu)勢(shì).砂漿層(采用高性能水泥瀝青砂漿)為半剛性材料,彈性模量達(dá)到5000N/米米2,接近其下的 支承層,厚度 僅為30米米,目的 是將軌道板和底座板連接成整體結(jié)構(gòu).由于是采用數(shù)控磨床打磨,尤其是承軌部位

26、,博格板式軌道的 尺寸能夠保證較高的 精度 .另外,博格軌道板之間通過連接鎖件連接,最大 限度 地減少了 軌道板自由端數(shù)量,對(duì)于改善填充砂漿和軌道板受力狀態(tài)有很大 的 好處,可采用彈性模量相對(duì)較高的 BZ米填充砂漿.博格板式無砟軌道系統(tǒng)及構(gòu)造見圖1.4.7.其層次結(jié)構(gòu)依次為:防凍層(FSS),其由級(jí)配砟石構(gòu)成;支承層(HGT),其由300米米厚的 水硬性混凝土構(gòu)成;砂漿層(BZ米),其由高性能水泥瀝青砂漿構(gòu)成;扣件,采用Vossloh300;軌道板,采用6500米米*2550*200米米的 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);鋼軌,采用的 標(biāo)準(zhǔn)是UIC60鋼軌. 圖1.4.7 博格板式軌道結(jié)構(gòu) (四)德國其

27、他形式的 無砟軌道目前在德國取得普通許可證的 還有Getrac 型無砟軌道,是將軌排直接支撐在精確鋪設(shè)的 瀝青混合材料道床板上,軌枕通過混凝土錨塊彈性地連接到瀝青層上,混凝土錨塊可以將來自軌排的 橫向作用力傳遞到瀝青層上,軌道一旦損壞,可以快速地修復(fù),恢復(fù)運(yùn)營.2004年德國聯(lián)邦鐵路管理局批準(zhǔn)對(duì)Getrac 型軌道進(jìn)行設(shè)計(jì)完善工作,包括減少瀝青層寬度 和厚度 ,優(yōu)化支承層變形模量,減少結(jié)構(gòu)層數(shù)量.Getrac-A3 通過擴(kuò)大 軌枕支撐面積,實(shí)現(xiàn)了 進(jìn)一步優(yōu)化厚度 和結(jié)構(gòu)還有Sato、ATD、BTD、Walter等結(jié)構(gòu).三、 法國等其他國家的 無砟軌道除了 德國以及日本外,在世界上還有很多的 國

28、家也都進(jìn)行了 關(guān)于無砟軌道方面的 試驗(yàn)和鋪設(shè)研究.這其中法國高速鐵路是以有砟軌道為主要研究方向,但他們也在地中海TGV的 隧道內(nèi)(長(zhǎng)7.8千米)試鋪了 雙塊式(即是Sateba)無砟軌道結(jié)構(gòu).從1969年英國就已經(jīng)開始了 對(duì)無砟軌道(PACT型)的 研究和試鋪,直到在1973年無砟軌道得到了 正式推廣應(yīng)用,同時(shí)也打開了 西班牙、加拿大 、南非和荷蘭等國的 國外市場(chǎng).在這些國家的 高速鐵路和重載的 橋、隧結(jié)構(gòu)上均有采用,其總共的 鋪設(shè)長(zhǎng)度 約為80千米.瑞士國鐵在1966年首次在隧道內(nèi)應(yīng)用的 彈性支承塊式無砟軌道(即LVT),其在英吉利海底隧道(最高時(shí)速為200千米)也有使用.除此之外,這種軌道

29、結(jié)構(gòu)在韓國、丹麥以及法國和葡萄牙等國均有使用.四、 我國的 無砟軌道我國無砟軌道的 研究與國外的 研究幾乎同步,都是上個(gè)世紀(jì)60年代左右,但是由于當(dāng)初我國的 國情和周邊環(huán)境的 影響,使我國的 無砟軌道的 研究研究進(jìn)步緩慢.進(jìn)入90年代中期以來,為適應(yīng)我國鐵路提速以及高速鐵路發(fā)展的 需求,我國無砟軌道的 研發(fā)步入了 一個(gè)新階段,這時(shí)期我國才進(jìn)入鐵路大 發(fā)展時(shí)期,已建鐵路先后實(shí)施了 六次大 面積的 提速,隨著21世紀(jì)的 到來,我國的 無砟軌道的 發(fā)展逐漸提上日程.板式軌道在我國開始研究的 時(shí)間很早,早在20世紀(jì)70年代就開始研究CA砂漿技術(shù).期間曾試驗(yàn)鋪設(shè)過支撐塊式、短枕式以及瀝青道床和整體灌注式

30、等,而到最后只有支撐塊式整體道床得到了 正式的 推廣使用,其總共鋪設(shè)了 約300千米,主要是在成昆線、京原線和京通線上的 隧道內(nèi)(長(zhǎng)度 超過1千米)鋪設(shè)應(yīng)用.瀝青混凝土整體道床(由瀝青混凝土鋪裝層和寬枕組成的 結(jié)構(gòu)型式)曾在1980年初得到應(yīng)用,它鋪設(shè)的 長(zhǎng)度 有10千米,并且全部鋪設(shè)應(yīng)用在大 型客站以及隧道內(nèi).除此之外還有由涵青灌注的 固化道床沒能被推廣應(yīng)用.1999年完成“秦沈客運(yùn)專線橋上無砟軌道設(shè)計(jì)、施工技術(shù)條件”的 研究與編制,在秦沈客運(yùn)專線選定了 狗河特大 橋和雙何特大 橋作為板式軌道的 試鋪地段,研究了 適應(yīng)于寒冷地區(qū)使用CA砂漿.在長(zhǎng)度 為18.4千米的 西康線秦嶺隧道內(nèi)鋪設(shè)了

31、彈性支承塊式無砟軌道,并且已經(jīng)在2001年正式開通運(yùn)營;秦沈客運(yùn)的 沙河特大 橋試鋪了 長(zhǎng)枕埋入式無砟軌道(692米);在長(zhǎng)度 為741米的 狗河特大 橋直線上以及長(zhǎng)度 為740米的 雙河特大 橋曲線上試鋪了 板式無砟軌道見圖1.4.8. 圖1.4.8 秦沈線板式無砟軌道橫截面圖我國臺(tái)灣省高速鐵路(臺(tái)北一高雄)的 全線長(zhǎng)度 為345千米已經(jīng)投入使用,鋪設(shè)的 無砟軌道的 總長(zhǎng)度 達(dá)到了 155千米,其中德國雷達(dá)2000型無砟軌道鋪設(shè)在96組道岔區(qū)(總共123組).無砟軌道是一個(gè)復(fù)雜的 系統(tǒng)工程,在和世界上的 發(fā)達(dá)國家(德國、日本等)相比,在無砟軌道技術(shù)方面我國仍有不少的 差距.比如在大 跨度 橋

32、梁和路基地段上出現(xiàn)的 問題：梁端轉(zhuǎn)角限值的 確定、梁體徐變上拱以及縱向力在橋梁與無砟軌道間的 傳遞特征和路基地段沉降控制等,我們需要加倍的 努力來研究出解決這些問題的 方法.即便是這樣,我們?nèi)〉玫?成績(jī)還是值得肯定的 .通過在隧渝線上進(jìn)行的 有關(guān)無砟軌道的 綜合試驗(yàn)研究,創(chuàng)新研究形成了 我國的 CRTS型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式.對(duì)于京津城際上的 關(guān)于無砟軌道的 進(jìn)一步研究,研究產(chǎn)生了 適合我國的 新的 CRTS型無砟軌道.除此之外,在武廣客運(yùn)專線進(jìn)行的 無砟軌道再創(chuàng)新研究試驗(yàn)中,有關(guān)CRTS型無砟軌道的 研究工作也在成灌線進(jìn)行著.CRTS型無砟軌道結(jié)構(gòu)有兩種類型：板式和雙塊式.CRTS型和I型一樣也

33、是兩種類型.在這其中,在武廣高速鐵路上鋪設(shè)了 CRTS型雙塊式無砟軌道結(jié)構(gòu),而在鄭西高速鐵路上則鋪設(shè)應(yīng)用了 CRTS型雙塊式無砟軌道型式.第五節(jié) 板式無砟軌道發(fā)展現(xiàn)狀關(guān)于無砟軌道的 研究我國雖然開始時(shí)間和外國幾乎一致,但真正發(fā)展是在鐵路六次大 面積提速以后.在21世紀(jì),我國的 無砟軌道發(fā)展才越來越快.一、 CRTS型板式無砟軌道CRTS型軌道板采用C60混凝土預(yù)制而成,其中涉及到的 有水泥、摻合料、外加劑、粗細(xì)骨料、鋼筋、預(yù)應(yīng)力鋼棒、封錨砂漿等14種主要原材料.CRTS型軌道板采用塌落度 為80-120 米米 的 C60 混凝土灌注,經(jīng)過靜停、升溫、恒溫、降溫這四個(gè)階段的 蒸汽養(yǎng)護(hù)控制,采用后

34、張法施加預(yù)應(yīng)力以保證軌道板的 高強(qiáng)度 和耐久性指標(biāo).CRTS型板式無砟軌道是這樣一種軌道結(jié)構(gòu)型式：將預(yù)制好旳軌道板首先經(jīng)過水泥瀝青砂漿調(diào)整層,在現(xiàn)場(chǎng)繞注在擁有凸形擋臺(tái)的 鋼筋輪底座上面,能夠適應(yīng)ZPW-2000軌道電路.CRTS型板式無砟軌道的 結(jié)構(gòu)由下列部分組成：鋼軌、扣件系統(tǒng)、充填式塾板、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層、混凝土底座、凸形擋臺(tái)還有周圍填充樹脂等.在這其中,扣件采用的 標(biāo)準(zhǔn)是無擋肩彈性分開式扣件,要小 心節(jié)點(diǎn)間距.其一般為629毫米,最好不要超過650毫米,如果超過了 就應(yīng)該進(jìn)行特殊檢算,下圖是CRTS型板式無砟軌道的 結(jié)構(gòu)組成.板式無砟軌道(圖1.5.1)分為平板型無砟軌道和

35、框架式無砟軌道. 圖1.5.1 板式無砟軌道結(jié)構(gòu)示意圖CRTS型板式軌道板釆用工廠化的 方法進(jìn)行生產(chǎn),并能夠做到提前預(yù)制存儲(chǔ).必須要通過關(guān)于無砟軌道對(duì) 鋪設(shè)條件的 評(píng)估,并且確定能夠達(dá)到軌道施工要求后,方才能夠進(jìn)行灌注底座混凝土和凸型擋臺(tái),將軌道板運(yùn)輸?shù)骄€路上,進(jìn)行鋪設(shè)后并且精確調(diào)整軌道板后,方能進(jìn)行CA砂裝的 灌注工作,進(jìn)而鋪設(shè)無縫線路.CRTS型板式軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下:(一)由于采用了 比較堅(jiān)實(shí)的 混凝土基礎(chǔ),所以減小 了 軌道板的 設(shè)計(jì)強(qiáng)度 .軌道板有多種作用,如可以承載、傳遞縱橫向力、對(duì)鋼軌進(jìn)行定位等.(二)CA砂漿作為調(diào)整層,軌道板的 定位,可以通過調(diào)整CA砂漿厚度 來調(diào)整,從而能夠確

36、保軌道板正確合理的 幾何定位,但是要求CA砂漿有著姣好的 流動(dòng)性、傳力能力要強(qiáng),這就對(duì)CA砂漿要求比較高.(三)這種無砟軌道結(jié)構(gòu)采用層次分明的 層狀結(jié)構(gòu)體系設(shè)計(jì)原理,維修或撤換比較方便.(四) 為了 能夠更有效的 傳遞縱橫向力,在混凝土底座上設(shè)置圓形凸形擋臺(tái),.其凸形擋臺(tái)是主要的 傳力結(jié)構(gòu),必須采取保護(hù)措施,設(shè)計(jì)時(shí)在凸臺(tái)和軌道板之間設(shè)置緩沖層,以減少在傳遞水平力時(shí)對(duì)凸臺(tái)造成的 沖擊,增加其使用壽命.(五)該軌道結(jié)構(gòu)可修性好、施工效率高、彈性好、通用性強(qiáng).CRTS型板式無砟軌道的 技術(shù)特點(diǎn)：(一)能夠很好的 保證鋪設(shè)的 精度 ：首先在混凝土底座上直接“放置”已經(jīng)預(yù)制好的 軌道板,然后通過在軌道板

37、和底座中間填充水泥乳化瀝青砂漿來達(dá)到調(diào)整軌道板的 目的 .(二)由于施工性能非常好,可以最大 限度 地減少在現(xiàn)場(chǎng)上的 工作量,從而能夠使用機(jī)械化施工,因此提高了 作業(yè)水平,大 大 加快了 施工進(jìn)度 .(三)可修復(fù)性很好,不僅可以通過扣件來調(diào)整軌道的 幾何形位,也能夠用調(diào)整水泥瀝青砂漿還有凸形擋臺(tái)樹脂厚度 的 方法來適應(yīng)線下基礎(chǔ)的 變形：垂向和橫向的 變形.由于是使用單元板式結(jié)構(gòu),所以當(dāng)在軌道板損壞或者是線下基礎(chǔ)有利變形的 時(shí)候,可以能夠用更換軌道板還有重新灌注砂漿的 辦法來達(dá)到快速修復(fù)的 目標(biāo),從而對(duì)線路運(yùn)營的 干擾程度 降到最小 .(四)具有很好的 減振降噪能力以及抗震性能、同時(shí)也有較好的

38、彈性.CRTS型無砟軌道板的 工藝流程可以概括為：鋼筋骨架制作完成后,到固定模板位置安裝就位,澆筑混凝土,蒸汽養(yǎng)護(hù)至脫模強(qiáng)度 脫模,進(jìn)行翻板檢查,檢查合格后進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉和錨穴孔封錨作業(yè),水養(yǎng)完成后運(yùn)輸至存板區(qū)存放.二、 CRTS型板式無砟軌道 CRTS型板式無砟軌道技術(shù)在京津城際客運(yùn)專線得到應(yīng)用,此種技術(shù)有這比較多的 優(yōu)點(diǎn),例如定位精度 高、美觀、取消伸縮調(diào)節(jié)器、工程量小 、平順性好等.CRTS型板式無砟軌道其主要結(jié)構(gòu)都是在工廠預(yù)制好的 ,故其為預(yù)制板式軌道結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)組成在橋上與路基、隧道地段有很小 的 區(qū)別.橋梁上由滑動(dòng)層、鋼筋混凝土底座、側(cè)向擋塊、調(diào)整層(B米Z砂漿)、軌道板等組成,在

39、隧道、路基地段自下而上由支承層、調(diào)整層(B米Z砂漿)、軌道板等組成.沿線路縱向底座、支承層及軌道板都是連接結(jié)構(gòu),如圖1.5.2所示. 圖1.5.2 CRTS型板式無砟軌道圖CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成： CRTS型板式無砟軌道主要由鋼軌、配套扣件、預(yù)制軌道板、砂漿調(diào)整層、連續(xù)底座板、滑動(dòng)層、側(cè)向擋塊等部分組成,每孔梁固定支座上方設(shè)置剪力齒槽,梁縫處設(shè)置硬泡沫塑料板,臺(tái)后路基上設(shè)置有摩擦板、端刺及過渡板等.CRTS型板式無砟軌道的 主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：(一)軌道板采用工廠化預(yù)制,通過布板軟件計(jì)算出軌道板布設(shè)、制作、打磨、鋪設(shè)等工序所需的 全部軌道幾何數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了 設(shè)計(jì)、制造和施工的 數(shù)據(jù)共享.

40、(二)軌道板相互之間通過縱向精軋螺紋鋼筋連接,較好的 解決了 板端的 變形問題,從而能夠改善軌道板施加于下面結(jié)構(gòu)的 受力,提高了 行車舒適程度 .(三)軌道板采用數(shù)控機(jī)床打磨工藝,機(jī)床的 打磨精度 可以達(dá)到0.1毫米,再加上通過高精度 的 測(cè)量以及精調(diào)系統(tǒng),軌道板鋪設(shè)后就能夠獲得較高精度 的 軌道幾何尺寸,最大 程度 的 降低了 鋪軌精調(diào)的 工作量,大 幅度 提高了 綜合施工進(jìn)度 .(四)橋上底座板不受橋跨的 限制,作為跨越縫隙的 縱向連接結(jié)構(gòu),橋上的 軌道板與路基、隧道中的 軌道板是相同的 ,都是標(biāo)準(zhǔn)的 軌道板,利于工廠化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn),便于質(zhì)量控制,同時(shí)簡(jiǎn)化軌道板的 安裝和鋪設(shè).(五)摩擦板

41、和端刺結(jié)構(gòu)是橋上CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的 錨固體系,通過摩擦板和端刺可以將溫度 力以及制動(dòng)力都傳遞到路基上.(六)梁面設(shè)置滑動(dòng)層,達(dá)到隔離橋梁和軌道間相互作用的 目的 ,能夠減小 由于橋梁伸縮而引起的 鋼軌以及板內(nèi)縱向附加力,減少橋梁和軌道之間的 相互影響,從而能夠?qū)崿F(xiàn)在大 跨度 連續(xù)梁上取消伸縮調(diào)節(jié)器的 目的 .(七)一般情況下,在橋梁固定支座上方,在橋梁和底座板之間設(shè)置剪力齒槽和預(yù)埋件,從而能夠達(dá)到及時(shí)將制動(dòng)力、溫度 力傳遞到墩臺(tái)上的 目的 .(八) 在梁縫處設(shè)置高強(qiáng)度 擠塑板.減小 梁端轉(zhuǎn)角對(duì)無砟軌道的 影響.(九) 在底座板兩側(cè)設(shè)置側(cè)向擋塊,進(jìn)行橫向、豎向限位.(十)支承層使用的

42、是水硬性材料或素混凝土,不需要配筋,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,施工方便,這樣可以減少工程投資,同時(shí)由于不配筋還有利于施工.第六節(jié) CRTS型無砟軌道目前研究存在的 問題 對(duì)比CRTS型、CRTS型兩種板式無砟軌道系統(tǒng)的 水泥乳化瀝青砂漿材料,岔區(qū)板式無砟軌道充填層材料采用自密實(shí)混凝土,其經(jīng)濟(jì)性相對(duì)較好.隨著國內(nèi)對(duì)無砟軌道結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)和研究的 深化,完全有基礎(chǔ)和條件也有足夠的 能力來研究開發(fā)一種新型板式無砟軌道結(jié)構(gòu),該新型板式無砟軌道在受力狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)性、施工性、可維修性及耐久性等方面,能夠具備各型板式軌道的 優(yōu)點(diǎn),減少缺點(diǎn).由此,各相關(guān)參研單位在總結(jié)我國既有無砟軌道研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的 基礎(chǔ)上,對(duì)無砟軌道理論研究、結(jié)構(gòu)

43、設(shè)計(jì)、建造技術(shù)、維修技術(shù)等開展了 系統(tǒng)性的 研究,獲得了 比較豐碩的 果實(shí),創(chuàng)新研制了 CRTS型板式無砟軌道,這是我國具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 、一種全新的 無砟軌道結(jié)構(gòu)體系.目前在我國,CRTS型板式無砟軌道已被成功的 應(yīng)用在成灌線上.成灌線上CRTS型板式無砟軌道見圖1.6.1. 圖1.6.1 成灌線上 CRTS 型板式無砟軌道 對(duì)運(yùn)營的 成灌鐵路的 觀察得到了 如下幾點(diǎn)建議： (一)繼續(xù)加大 對(duì)無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新工作的 研究,并同時(shí)對(duì)無砟軌道工程中的 評(píng)估體系、結(jié)構(gòu)壽命、動(dòng)力特性、速度 與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成本以及養(yǎng)護(hù)維修等方面的 研究工作進(jìn)行更加深入的 研究,并能夠建立試驗(yàn)段,這個(gè)試驗(yàn)段主要是

44、用來測(cè)試在時(shí)速350千米下的 軌道結(jié)構(gòu),同時(shí)還要進(jìn)行一些現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)研究,并且能夠根據(jù)我國的 實(shí)際情況研究結(jié)出適合我國的 碩果. (二)建議加大 軌道原材料方面的 實(shí)驗(yàn)研究,比如加大 對(duì)自密實(shí)混凝土和路基軌道板的 連接材料以及軌道間填充材料等方面的 實(shí)驗(yàn)研究. (三)建議能夠?qū)Τ晒噼F路軌道結(jié)構(gòu)中的 重要部件(扣件等)定期進(jìn)行測(cè)量檢查,以便能夠?qū)o砟軌道的 長(zhǎng)期穩(wěn)定性進(jìn)行研究,能夠?yàn)閷頍o砟軌道結(jié)構(gòu)研究提供充足的 數(shù)據(jù)儲(chǔ)備.(四)能夠加大 對(duì)于施工工藝和工裝方面的 研究工作,增強(qiáng)無砟軌道施工方面技術(shù)再創(chuàng)新的 研究力度 ,為以后CRTS型板式無砟軌道在施工方面的 專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化做出努力.路基上CRTS

45、型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)橫斷面圖如下圖1.6.2. 圖1.6.2 路基上CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)橫斷面圖在成都至都江堪鐵路CRTS型板式無砟軌道技術(shù)總結(jié)中,西南交通大 學(xué)對(duì)成灌鐵路上CRTS型無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了 比較系統(tǒng)的 理論方面的 研究,提出了 “路基縱連、橋上單元”的 總體設(shè)計(jì)思路.因?yàn)閱卧迨綗o砟軌道使用預(yù)制板,所以單元板式無砟軌道的 施工速度 比較快,并且單元板式無砟軌道的 可維修性比較強(qiáng),同時(shí)結(jié)構(gòu)承力和傳力路線也很明確,非常有利于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工管理,但同時(shí)它的 CA砂漿是薄弱環(huán)節(jié).縱連板式無砟軌道所使用的 是打磨的 帶預(yù)裂縫的 預(yù)制板,在板間進(jìn)行縱方向的 連接,但是在其板間連接處也是比

46、較容易開裂的 .在技術(shù)總結(jié)中沒有研究使用自密實(shí)混凝土層代替CA砂漿的 路基單元式軌道結(jié)構(gòu)的 情況,所以很有必要對(duì)其再進(jìn)行試驗(yàn)研究,最后再進(jìn)行分析對(duì)比研究采用單元式和縱連式的 軌道結(jié)構(gòu),最終就能夠形成比較完整的 關(guān)于CRTS型板式無砟軌道的 理論體系.第七節(jié) 本文研究的 意義、主要內(nèi)容及方法一、 本文研究的 意義 我國的 CRTS型板式無砟軌道最早出現(xiàn)在成灌線上.因?yàn)槌晒嗑€的 設(shè)計(jì)及施工周期都非常緊湊,而且其設(shè)計(jì)時(shí)速只是200千米.所以CRTS型板式無砟軌道還需要長(zhǎng)期的 運(yùn)營以便觀測(cè)它的 實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)來支持以及優(yōu)化改進(jìn)結(jié)構(gòu)型式,最終形成擁有自主品牌的 新型板式無砟軌道系統(tǒng),從而能夠?yàn)槲覈?高速

47、鐵路完全走向世界打好堅(jiān)實(shí)的 戰(zhàn)略技術(shù)基礎(chǔ).二、 主要研究?jī)?nèi)容及方法 本文所選用的 是我國自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 CRTS型板式無砟軌道作為研究對(duì)象,模擬分析是用大 型通用有限元軟件(ANSYS)來進(jìn)行的 ,從而求出在荷載作用下無砟軌道結(jié)構(gòu)的 受力和變形情況,根據(jù)模擬的 結(jié)果來總結(jié)其受力變形規(guī)律.本論文的 主要工作如下： 首先,通過收集并閱讀大 量的 資料來了 解關(guān)于無砟軌道方面的 各種研究信息,全面介紹國內(nèi)外關(guān)于無砟軌道的 研究和應(yīng)用的 相關(guān)情況,重點(diǎn)介紹我國自主研制的 CRTS型板式無砟軌道的 研究水平及其應(yīng)用情況.其次,本文選擇CRTS型板式無砟軌道作為研究對(duì)象,深入的 研究了 土質(zhì)路基上板式無砟

48、軌道的 受力變形特點(diǎn).閱讀了 大 量的 研究成果后,我們最終采用了 梁-板模型來模擬實(shí)際軌道結(jié)構(gòu),通過大 型有限元軟件ANSYS來計(jì)算CRTS型無砟軌道結(jié)構(gòu),然后再計(jì)算出軌道的 各主要的 參數(shù)：板的 垂向位移、板的 橫縱向位移、板的 縱橫向彎矩等.在建立模型時(shí),把道床板和支承層都看做是板殼單元,從而建立梁板模型來進(jìn)行研究.這是由于水硬性混凝土支承層(簡(jiǎn)稱支承層)以及道床板(含軌枕)在厚度 方向上的 長(zhǎng)度 尺寸都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小 于其在長(zhǎng)度 和寬度 方向上的 尺寸;本文也沒對(duì) CRTS型建立的 實(shí)體單元,是因?yàn)槠溆?jì)算時(shí)間很長(zhǎng),并且彎矩等主要參數(shù)也沒辦法直接求出,所以并沒有使用其來進(jìn)行計(jì)算.CRTS型板式

49、無砟軌道垂向動(dòng)力學(xué)分析在釆用有限元力學(xué)模型時(shí),荷載參數(shù)以及路基上CRTS型板式無砟軌道參數(shù)是需要確定的 設(shè)計(jì)參數(shù)的 .其中荷載參數(shù)是指大 小 和施加方式;而軌道參數(shù)主要包括鋼軌和扣件的 類型及其參數(shù)、道床板和水硬性混凝土支承層的 類型及實(shí)常數(shù)和參數(shù)、地基彈性系數(shù)等,另外,還深入研究分析了 道床板和水硬性支承層之間的 連接方式,并且提出了 虛擬連接方式,這是一種很理想的 連接方式.第二章 CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)要求第一節(jié) CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)一、 CRTS型板式無砟軌道系統(tǒng)簡(jiǎn)介CRTS型板式無砟軌道是擁有完全的 自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的 新型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式.這項(xiàng)技術(shù)對(duì)于我國的 科技發(fā)

50、展來說是一項(xiàng)完全的 新技術(shù),其首次在成灌線上鋪設(shè),并且在國內(nèi)首次使用新的 材料、工裝、工藝以及成套設(shè)備等.CRTS型無砟軌道的 總體設(shè)計(jì)思路是“橋上單元、路基縱連”.是將已經(jīng)預(yù)制好的 軌道板經(jīng)過自密實(shí)混凝土層“放置”在底座(或是支承層)上的 一種新型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式.CRTS型板式無砟軌道在橋梁地段采用的 是單元板式,用自密實(shí)混凝土代替了 CA砂漿作為板下填充層,軌道板與自密實(shí)混凝土間通過設(shè)置U型連接鋼筋,來加強(qiáng)兩者之間的 連接.底座上設(shè)置兩個(gè)凸臺(tái)用來傳遞水平力及限位;路基地段采用縱連板式,板間填充樹脂砂漿,板下填充自密實(shí)混凝土,支承層采用水硬性支承層(HGT).CRTS型板式無砟軌道總體結(jié)構(gòu)

51、方案 為帶擋肩的 新型單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu),其主要由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、配筋的 自密實(shí)混凝土(自平流混凝土調(diào)整層)、限位擋臺(tái)、中間隔離層(土工布)和鋼筋混凝土底座等部分組成.軌道結(jié)構(gòu)采用單元分塊式結(jié)構(gòu),在路基、橋梁和隧道地段軌道板間均采用不連接的 分塊式單元結(jié)構(gòu).底座板在每塊軌道板范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)限位臺(tái)(凹槽結(jié)構(gòu)),底座板與自平流混凝土層間設(shè)置中間隔離層.扣件采用WJ-8C型扣件,如下圖所示.就CRTS型軌道板而言,其生產(chǎn)工藝和I型板相似,采用獨(dú)立臺(tái)座、雙向后張法生產(chǎn).采用WJ-8C扣件,承軌臺(tái)帶擋肩,外觀和II板相似,其精度 要求也向經(jīng)數(shù)控磨床加工后的 CRTS型軌道板看齊.因底座和軌道板

52、之間的 填充、調(diào)整層用自平流混凝土代替了 CA砂漿,板底需預(yù)留門形鋼筋,以確保軌道板和砂漿層結(jié)合良好,防止單元板在環(huán)境溫度 變化和行車重量變化時(shí)板端的 翹起變形.相當(dāng)于用I型板的 工藝生產(chǎn)出達(dá)到或接近經(jīng)數(shù)控磨床加工后的 CRTS型軌道板精度 的 軌道板.二、 CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成CRTS型無砟軌道結(jié)構(gòu)主要包括下面的 一些結(jié)構(gòu)：鋼軌、軌道板、扣件、自密實(shí)混凝土、鋼筋混凝土底座(支承層)等.其所采用的 型式是有擋肩的 彈性扣件,其承軌面上要設(shè)置1/40軌底坡,其間距是通過其運(yùn)營條件來確定的 .為了 能夠保證軌道結(jié)構(gòu)擁有高平順性,在曲線地段上扣件應(yīng)能夠預(yù)留一些設(shè)置充填式墊板的 條件.CRT

53、S型板式無柞軌道其鋼軌為普通60軌.扣件為WJ- 8C型扣件系統(tǒng);軌道板為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);自密實(shí)混凝土層采用C40混凝土,并在兩端設(shè)置向下的 凸臺(tái)與底座板相連;底座板采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),底座板兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)凹槽,與上部自密實(shí)混凝土層相連.凹槽內(nèi)側(cè)周圍緊貼1O米米橡膠墊板,底部鋪設(shè)20米米泡沫板. 圖2.1 CRTS型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖三、 CRTS型板式無砟軌道的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (一)因?yàn)樵跇蛄荷鲜褂玫?型式是單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu),從而能夠方便進(jìn)行施工以及維修.而在路基上鋪設(shè)的 是縱連板式結(jié)構(gòu),從而提高了 線路的 平順性.(二)軌道板以有擋肩扣件以及雙向預(yù)應(yīng)力為配套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

54、.而曲線地段是經(jīng)過調(diào)整承軌臺(tái)位置從而來實(shí)現(xiàn)軌道空間上的 線形.(三)板下的 施工調(diào)整層使用的 是自密實(shí)混凝土層,取消了 CA砂漿填充層,簡(jiǎn)化了 施工工藝,減少了 對(duì)環(huán)境的 污染,同時(shí)降低工程造價(jià).(四)自密實(shí)混凝土經(jīng)過軌道板下面預(yù)留“門”形鋼筋從而能夠可靠連接而變成了 一種復(fù)合結(jié)構(gòu).(五)在自密實(shí)混凝土與底座之間(橋梁)設(shè)置土工布隔離層.(六)此軌道板結(jié)構(gòu)與WJ-8C扣件系統(tǒng)配套,有很好的 應(yīng)用性,并使其具備較好的 施工性能和保持軌距的 能力.第二節(jié) 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一、 軌道板CRTS型無砟軌道板做為我國的 自主研制的 一種新型的 雙向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土型式,是按照60年代的 標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)混凝土

55、結(jié)構(gòu)耐久性的 ,并且還設(shè)置有配套的 承軌槽結(jié)構(gòu),在板下設(shè)置U形連接鋼筋,但是在小 半徑曲線地段還需要調(diào)整一下承軌槽空間位置.通常板長(zhǎng)有這兩種：5350米米和4856米米,而板的 寬度 均為2500米米,板厚度 為190米米. 圖2.2.1 軌道板平面布置圖二、 自密實(shí)混凝土層 CRTS型無砟軌道的 軌道的 軌道板下灌注自密實(shí)混凝土層,它所使用的 混凝土的 強(qiáng)度 等級(jí)是C40,自密實(shí)混凝土層在直線地段的 寬度 為2700米米,但是在曲線地段則是寬度 為2600米米,厚度 為90米米,然而其長(zhǎng)度 是和軌道板一致. 三、 支承層 在路基地段上要鋪設(shè)支承層,并且要在沿著線路縱向方向上進(jìn)行連續(xù)鋪設(shè).在板與板之間的 縫隙位置必須要設(shè)置橫向伸縮假縫,在支承層施工完成后應(yīng)該立即進(jìn)行拉毛處理.支承層材料有下面兩種：水硬性混和料和低塑性水泥混凝土.支承層應(yīng)該首先使用水硬性混和料以此來提高支承層