“路橋過渡段”在高速鐵路線路結構中的應用分析

1、“路橋過渡段”在高速鐵路線路結構中的應用分析王希巖 周大勇中鐵十八局秦沈指揮部摘 要：本文分析了我國現(xiàn)有鐵路臺后線路不平順的主要原因，介紹了高速鐵路臺后設置過渡段的幾種方法。結合工程實例，分析了“路橋過度段”處理臺后線路不平順的效果及其發(fā)展前景。關鍵詞：平順度 過渡段 沉降差 效果1.概述建國以來，我國在路基工程的建設上取得了許多成就，無論在科研，還是工程實踐上，都有很大的發(fā)展和提高，積累了豐富的經驗。但隨著生產力水平的不斷提高，經濟的迅速發(fā)展，路基工程水平已經跟不上運輸發(fā)展的需要，尤其是在路橋交界處，存在著線路不平順，嚴重制約了行車速度，甚至影響了行車安全。解決這一問題，已經刻不容緩。2.影

2、響臺后線路平順度的原因分析2.1路橋交界的力學分析通常采用綜合彈性系數(shù)來表示鐵路軌道的豎向剛度，其大小與彈性扣件、碎石道床及線路下部結構（路基、橋梁、隧道）的剛度有關。如圖（一）a、b所示，其計算式為： K=k1k2k3/（k1k2+ k2k3 + k1k3 ）（1）式中：K軌道綜合彈性系數(shù)（MN/m）k1軌下墊板的彈性系數(shù)（MN/m）k2碎石道床的彈性系數(shù)（MN/m）k3路基基床/橋梁橋臺/隧道基礎等的彈性系數(shù)（MN/m） （a）有渣線路結構示意圖（縱向） （b）軌道剛度模型示意圖（橫向）圖（一）對于橋臺上的軌道結構： k3k2> k1 故由式（1）得：Kq= k1k2 /（k1+ k

3、2）（2）Kq橋臺上的軌道綜合彈性系數(shù)對于路基上的軌道結構：令B= k2/ k3 ，則由式（1）得：Kt= k1 k2/ k1（1+B）+ k2 （3）Kt路基上的軌道綜合彈性系數(shù)在路橋過度段，設路橋間軌道剛度的變化率為P，則P=（Kq-Kt）/Kt 即P= k1B/（k1+ k2）（4）通過理論計算（略）和調查表明，路橋交界處軌道剛度變化較小，對行車的安全和舒適性幾乎沒有影響。這說明，對于高速鐵路來講，路橋過度段的剛度差異并不是影響鐵路行車速度和安全的主要原因。2.2臺后線路變形，引起軌面彎折分析 鐵路線路的變形主要由軌道結構、路基基床、路基本體及地基土層的變形組成。軌道結構和路基基床的變形

4、主要由動載引起的，這種變形是不可避免的，只能通過強化處理，將變形控制在較低水平。路基本體和地基土層的變形主要由恒載引起的，其在荷載的作用下，將會產生較大的沉降變形，而橋臺的沉降變形小，這樣，在路橋結合處就會產生較大的沉降差，引起軌面的嚴重變形，如圖（二）。這是影響高速鐵路安全、平穩(wěn)運行的主要原因。過渡段軌面變形（彎折）示意圖圖（二）3.控制臺后線路變形的幾種方法通過以上分析，我們知道了，路和橋沉降差較大是影響臺后線路平順度的主要原因。如何解決這一問題，目前主要有以下兩種方法：3.1控制臺后軌面彎折變形要使火車高速、安全、舒適的運行，首先要保證鋼軌的平順性，要達到這一目的，就目前來講，只能根據(jù)車

5、輛/線路系統(tǒng)的分析理論，建立路橋過度段的分析模型，進行全面系統(tǒng)的動力學計算后，進行解決。3.2降低路、橋的沉降差臺后線路的平順性，是制約行車速度的關鍵。解決這一問題的中心就是如何將臺背土路基與橋臺交界處的沉降差減小，同時，將錯落式沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降，使之平緩過渡?，F(xiàn)在，工程上通過在臺后設置“路橋過度段”代替橋缺口的方法，已經達到了上述目的，且效果很好。其過渡段一般采用級配碎石結構、加筋土路堤結構、鋼筋混凝土過渡板等結構進行施工。如圖（三）a、b、c所示圖（三）4.實例應用分析我國第一條快速鐵路秦沈鐵路客運專線，全長404.6Km,設計運營時速160Km，路橋過渡段工后沉降不大于8cm。其

6、路橋過渡段采用的是圖（三）a所示的級配碎石結構形式，這種形式的特點為：4.1過渡段為上寬下窄倒梯形，梯形與橋臺同高,梯形下底長35m，梯形腰部斜坡坡度小于1：2，梯形上底長為L，L值按照下式計算：L=2H+A，L過渡段長度（m） H路堤高度（m）A常數(shù)，取35m4.2施工時采用級配碎石分層填筑壓實，填層厚度小于20cm，其填層的技術標準為：孔隙率（百分率） n< 20% 基床表層以下 n< 15% 基床表層地基系數(shù)（Mpa/m）K30 150 基床表層以下 K30 190 基床表層5 應用效果和前景秦沈客運專線采用“路橋過度段”，解決了以往路橋沉降位差較大的問題，提高了臺后線路的平順性，并大幅度提高了行車速率和舒適度。這充分表明，用路橋過度段，解決臺后線路平順度的方法是可行的，這為我國高速鐵路的開發(fā)打下了堅實的技術基礎，也標志著我國鐵路的建設水平又上了一個新的臺階。同時，我們相信，隨著國內