路橋過渡段主要技術(shù)標準及結(jié)構(gòu)

1、路橋過渡段主要技術(shù)標準與結(jié)構(gòu)設計路橋過渡段主要技術(shù)標準與結(jié)構(gòu)設計 高速鐵路的發(fā)展必須以安全、可靠、舒適等為前提，這高速鐵路的發(fā)展必須以安全、可靠、舒適等為前提，這些均取決于構(gòu)成鐵路系統(tǒng)各方面的高品質(zhì)和高可靠性。鐵些均取決于構(gòu)成鐵路系統(tǒng)各方面的高品質(zhì)和高可靠性。鐵路線路的穩(wěn)定與平順是必不可少的條件之一。路線路的穩(wěn)定與平順是必不可少的條件之一。 將軌道的不平順控制在一定范圍之內(nèi)將軌道的不平順控制在一定范圍之內(nèi), ,是保證列車安全是保證列車安全、舒適且不間斷運行的關(guān)鍵。舒適且不間斷運行的關(guān)鍵。 路橋過渡段主要技術(shù)標準與結(jié)構(gòu)設計路橋過渡段主要技術(shù)標準與結(jié)構(gòu)設計-問題的提起問題的提起路橋過渡段路橋過渡段

2、設計設計-問題的提起問題的提起 鐵路路基與橋梁結(jié)構(gòu)物接續(xù)時，因路基填方與橋梁鐵路路基與橋梁結(jié)構(gòu)物接續(xù)時，因路基填方與橋梁橋臺的剛度差異及兩種結(jié)構(gòu)物的變形特性存在明顯的不橋臺的剛度差異及兩種結(jié)構(gòu)物的變形特性存在明顯的不同，列車通過時極易產(chǎn)生線路不平順性問題，影響行車同，列車通過時極易產(chǎn)生線路不平順性問題，影響行車的安全性和舒適性。的安全性和舒適性。 不同結(jié)構(gòu)物銜接處的過渡段設計不同結(jié)構(gòu)物銜接處的過渡段設計-問題的提起問題的提起 鐵路線路是由不同特點、性質(zhì)迥異的構(gòu)筑物鐵路線路是由不同特點、性質(zhì)迥異的構(gòu)筑物( (橋、隧橋、隧、路基等路基等) )和軌道構(gòu)成的和軌道構(gòu)成的, ,它們相互作用它們相互作用、

3、相互依存相互依存、相互補相互補充共同構(gòu)成了一條平滑線路。充共同構(gòu)成了一條平滑線路。路橋過渡段三維模型路橋過渡段三維模型 在路基與橋梁的連接處在路基與橋梁的連接處, ,由于路基與橋梁剛度差別巨大由于路基與橋梁剛度差別巨大, ,必將引起軌道剛度變化。必將引起軌道剛度變化。 路基與橋臺的沉降也不均勻路基與橋臺的沉降也不均勻, ,在橋路過渡點附近極易產(chǎn)在橋路過渡點附近極易產(chǎn)生變形差生變形差, ,導致軌面發(fā)生彎折。導致軌面發(fā)生彎折。 當列車高速通過時當列車高速通過時, ,剛度差異和線路不平順性必然會引剛度差異和線路不平順性必然會引起車輛與線路相互作用力的增加起車輛與線路相互作用力的增加, ,加速線路狀態(tài)

4、的劣化加速線路狀態(tài)的劣化, ,降低線路設備的服務質(zhì)量降低線路設備的服務質(zhì)量, ,增加線路的養(yǎng)護維修費用增加線路的養(yǎng)護維修費用, ,嚴重時甚至危及行車安全。嚴重時甚至危及行車安全。產(chǎn)生不平順性的主要原因產(chǎn)生不平順性的主要原因 在路橋間設置一定長度的過渡段在路橋間設置一定長度的過渡段, ,可使軌道剛度逐漸可使軌道剛度逐漸變化變化, ,并最大限度地減小路橋間的變形差并最大限度地減小路橋間的變形差, ,以達到保證列以達到保證列車安全、平穩(wěn)、舒適運行的目的。車安全、平穩(wěn)、舒適運行的目的。解決不平順性的主要思路解決不平順性的主要思路 根據(jù)路橋過渡段線路不平順的發(fā)展規(guī)律，路橋根據(jù)路橋過渡段線路不平順的發(fā)展規(guī)

5、律，路橋過渡段的處理應包含兩個方面的內(nèi)容過渡段的處理應包含兩個方面的內(nèi)容1. 1. 路橋縱向路橋縱向剛度剛度匹配匹配：列車荷載影響較大范圍內(nèi)列車荷載影響較大范圍內(nèi)( (基基床部分床部分) )線路結(jié)構(gòu)抵抗動載變形的能力線路結(jié)構(gòu)抵抗動載變形的能力, ,即軌道綜合模即軌道綜合模量量( (剛度剛度) )的平順過渡的控制問題；的平順過渡的控制問題；2. 2. 路橋路橋沉降差沉降差異的控制異的控制：剛性橋臺與柔性路基間工后剛性橋臺與柔性路基間工后沉降差和多次重復荷載作用下路基累積下沉不均勻引沉降差和多次重復荷載作用下路基累積下沉不均勻引起軌面彎折變形的限值問題。起軌面彎折變形的限值問題。 這兩個方面都對列

6、車的運行產(chǎn)生影響這兩個方面都對列車的運行產(chǎn)生影響, ,但產(chǎn)生的原因各但產(chǎn)生的原因各不相同不相同, ,影響程度也不一樣影響程度也不一樣, ,必須區(qū)別對待必須區(qū)別對待, ,有針對性地有針對性地進行處理進行處理, ,才能達到較好效果。才能達到較好效果。目前對于過渡段問題的研究主要集中于車輛與線路相互目前對于過渡段問題的研究主要集中于車輛與線路相互作用的動力學分析，以及臺后路基填料等問題，對于作用的動力學分析，以及臺后路基填料等問題，對于靜靜力荷載作用下過渡段和橋臺的變形耦合特性力荷載作用下過渡段和橋臺的變形耦合特性的研究還鮮的研究還鮮見報道。見報道。土具有非線性的性質(zhì)，其剛度的大小與應變水平有關(guān)，土

7、具有非線性的性質(zhì)，其剛度的大小與應變水平有關(guān)，當土體應變超過最大允許應變時將發(fā)生剪切破壞，從而當土體應變超過最大允許應變時將發(fā)生剪切破壞，從而使剛度和強度顯著減小，因此使剛度和強度顯著減小，因此過渡段路基的變形將直接過渡段路基的變形將直接影響過渡段路基的剛度變化影響過渡段路基的剛度變化，從而影響線路縱向剛度的，從而影響線路縱向剛度的合理匹配。合理匹配。臺背和填土的相互作用臺背和填土的相互作用，橋臺的水平位移和傾角將受到，橋臺的水平位移和傾角將受到臺背路基變形的影響，而過大的水平位移以及傾角會引臺背路基變形的影響，而過大的水平位移以及傾角會引響橋臺使用性能、改變線路的平順性。響橋臺使用性能、改變

8、線路的平順性。 有必要探究兩種結(jié)構(gòu)物的相互作用關(guān)系有必要探究兩種結(jié)構(gòu)物的相互作用關(guān)系-路橋變形耦合路橋變形耦合特性。特性。國外路橋過渡段的處理原則與方法國外路橋過渡段的處理原則與方法要求事項：要求事項：路路基基和橋梁之間，不得出現(xiàn)有害性不均勻下沉現(xiàn)象。和橋梁之間，不得出現(xiàn)有害性不均勻下沉現(xiàn)象。不得急劇改變道床不得急劇改變道床( (或軌下結(jié)構(gòu)或軌下結(jié)構(gòu)) )剛度（剛度（值），以值），以減緩軌道位移，或保證列車舒適運行。減緩軌道位移，或保證列車舒適運行。地震時，橋臺背后的路堤不得出現(xiàn)大幅度的下沉。地震時，橋臺背后的路堤不得出現(xiàn)大幅度的下沉。高速鐵路高速鐵路結(jié)構(gòu)物容許變位判別標準匯總結(jié)構(gòu)物容許變位判

9、別標準匯總1-4橋臺面轉(zhuǎn)角橋臺水平位移臺后路基面折角臺背錯臺2 38 mm6 2 mm1 周德珪周德珪.日本新干線網(wǎng)結(jié)構(gòu)物設計標準解釋日本新干線網(wǎng)結(jié)構(gòu)物設計標準解釋(東北、上越、成田東北、上越、成田用用)J 世界橋梁，世界橋梁，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 中華人民共和國行業(yè)標準編寫組中華人民共和國行業(yè)標準編寫組TB100202009高速鐵路設計規(guī)高速鐵路設計規(guī)范（試行）范（試行）S北京：中國鐵道出版社北京：中國鐵道出版社2010. 4日本鉄道総合技術(shù)研究所日本鉄道総合技術(shù)研究所. 鉄道構(gòu)造物等設計標準鉄道構(gòu)造物等設計標準同解説同解説(基礎構(gòu)基礎構(gòu)造物造物抗土圧構(gòu)造物抗土圧構(gòu)造物)S .東京：丸善株式會社東京：丸善株式會社具體措施：具體措施：減少路堤本身的固結(jié)沉降量減少路堤本身的固結(jié)沉降量 優(yōu)質(zhì)的路堤材料優(yōu)質(zhì)的路堤材料 嚴格的施工管理嚴格的施工管理為避免基床強度的突變，橋臺背后的路堤設置過渡段為避免基床強度的突變，橋

11、臺背后的路堤設置過渡段 優(yōu)于路堤的材料優(yōu)于路堤的材料 嚴于路堤的施工與管理嚴于路堤的施工與管理其它措施其它措施優(yōu)質(zhì)材料填筑過渡段結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)材料填筑過渡段結(jié)構(gòu)(日本)路基與涵洞路基與涵洞(日本)禁止直接在涵洞上面鋪設鋼筋混凝土板。禁止直接在涵洞上面鋪設鋼筋混凝土板。確保級配碎石層確保級配碎石層（厚厚30cm30cm）及路堤的厚度。及路堤的厚度。其余的施工及其質(zhì)量，要求與路堤和橋梁過渡段相同。其余的施工及其質(zhì)量，要求與路堤和橋梁過渡段相同。采用水泥改良土的過渡段采用水泥改良土的過渡段(日本)有后底座橋梁橋梁水泥穩(wěn)定處理水泥穩(wěn)定處理過渡段過渡段RC基礎基礎路堤路堤采用水泥改良土土工格柵的過渡段采用水泥

12、改良土土工格柵的過渡段(日本)無后底座水泥穩(wěn)定處理水泥穩(wěn)定處理過渡段過渡段橋梁橋梁RC基礎路堤路堤土工格柵土工格柵過渡段的施工及其質(zhì)量過渡段的施工及其質(zhì)量 材料材料級配碎石：有碴軌道級配碎石：有碴軌道水泥穩(wěn)定級配碎石：板式無碴軌道水泥穩(wěn)定級配碎石：板式無碴軌道 壓實級配碎石層壓實級配碎石層單層施工厚度單層施工厚度15cm15cmK K3030值值200MN/m200MN/m3 3，或壓實度，或壓實度9595以上以上 水泥穩(wěn)定級配碎石層水泥穩(wěn)定級配碎石層設計標準強度設計標準強度q qu u=2 N/mm=2 N/mm2 2=2 MPa摻灰量摻灰量：重量比高于重量比高于2 2，最好達到，最好達到3

13、 3左右。左右。事先通過室內(nèi)試驗決定事先通過室內(nèi)試驗決定其它方法其它方法-1通過增大軌排抗彎模量來增加軌道剛度。德國通過增大軌排抗彎模量來增加軌道剛度。德國ICEICE高速鐵高速鐵路的路的MuhlbergMuhlberg隧道入口處采用了這種方法，其隧道內(nèi)是板隧道入口處采用了這種方法，其隧道內(nèi)是板式軌道結(jié)構(gòu)，隧道外為有碴混凝土軌枕線路。過渡段長度式軌道結(jié)構(gòu)，隧道外為有碴混凝土軌枕線路。過渡段長度約約3030m,m,由四根附加在軌枕上的鋼軌組成由四根附加在軌枕上的鋼軌組成, ,兩根在運行軌之兩根在運行軌之間間, ,兩根在運行軌外側(cè)。兩根在運行軌外側(cè)。在過渡段較硬一側(cè)在過渡段較硬一側(cè), ,通過設置軌

14、下、枕下、碴底橡通過設置軌下、枕下、碴底橡膠墊塊膠墊塊( (板板) )來調(diào)整軌道豎向剛度。來調(diào)整軌道豎向剛度。 對于有碴軌道結(jié)構(gòu)對于有碴軌道結(jié)構(gòu), ,由于列車荷載的動力作用較大由于列車荷載的動力作用較大, ,常使橋上和隧道內(nèi)的道碴發(fā)生磨損粉化。為了解決常使橋上和隧道內(nèi)的道碴發(fā)生磨損粉化。為了解決這個問題這個問題, ,日本在高速鐵路的道碴底鋪設了一層約日本在高速鐵路的道碴底鋪設了一層約2525mmmm厚的橡膠墊。該層橡膠墊的設置厚的橡膠墊。該層橡膠墊的設置, ,能降低軌道豎能降低軌道豎向剛度向剛度, ,減小路橋間軌道剛度變化。減小路橋間軌道剛度變化。使用力學性能較好的輕型材料使用力學性能較好的輕

15、型材料( (如如EPS,EPS,人工氣泡混人工氣泡混凝土等凝土等) )填筑過渡段是近年國內(nèi)外研究開發(fā)和應用的填筑過渡段是近年國內(nèi)外研究開發(fā)和應用的一種減輕結(jié)構(gòu)物自重的工藝方法。一種減輕結(jié)構(gòu)物自重的工藝方法。 其它方法其它方法-2在過渡段范圍內(nèi)路基填土上現(xiàn)澆一塊鋼筋混凝土厚板在過渡段范圍內(nèi)路基填土上現(xiàn)澆一塊鋼筋混凝土厚板, ,并使并使一端支承在剛性基礎一端支承在剛性基礎( (橋臺橋臺) )上上, ,利用鋼筋混凝土厚板的抗彎模利用鋼筋混凝土厚板的抗彎模量來增大軌道剛度。該法在公路系統(tǒng)得到了廣泛應用量來增大軌道剛度。該法在公路系統(tǒng)得到了廣泛應用, ,也取得也取得了較好效果。了較好效果。臺背處存在差異

16、沉降，設置搭板將路橋交界處的臺階式跳躍臺背處存在差異沉降，設置搭板將路橋交界處的臺階式跳躍沉降變成連續(xù)斜坡式沉降，達到消除或減弱橋頭跳車的危害。沉降變成連續(xù)斜坡式沉降，達到消除或減弱橋頭跳車的危害。其它方法其它方法-3 過渡板法過渡板法其它方法其它方法-4 加筋土法加筋土法 在過渡段路堤填土（必要時也可包括地基）中埋設一在過渡段路堤填土（必要時也可包括地基）中埋設一定數(shù)量的高強度和高模量拉筋材料定數(shù)量的高強度和高模量拉筋材料, ,形成加筋土路堤結(jié)構(gòu)。形成加筋土路堤結(jié)構(gòu)。加筋土不僅能增加路基強度加筋土不僅能增加路基強度, ,而且還能大幅提高路基剛度而且還能大幅提高路基剛度, ,顯著減小路基變形。

17、通過調(diào)整拉筋材料的布置間距和位置顯著減小路基變形。通過調(diào)整拉筋材料的布置間距和位置可方便地達到提高路橋間軌道平順度的目的。可方便地達到提高路橋間軌道平順度的目的。過渡段灌注膠凝材料過渡段灌注膠凝材料(德國) 其它方法其它方法-5國內(nèi)路橋過渡段的處理原則與方法國內(nèi)路橋過渡段的處理原則與方法存在的問題1 鐵道線路主要是由線路上部的軌道結(jié)構(gòu)和線路下部的鐵道線路主要是由線路上部的軌道結(jié)構(gòu)和線路下部的路基、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物組成。軌道結(jié)構(gòu)又是由不同力路基、橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)物組成。軌道結(jié)構(gòu)又是由不同力學性能的材料學性能的材料( (鋼軌、軌枕、道碴，扣件等鋼軌、軌枕、道碴，扣件等) )組合而成組合而成, ,

18、當兩當兩種結(jié)構(gòu)物之間存在接續(xù)時，由于剛度、變形特性的不同，種結(jié)構(gòu)物之間存在接續(xù)時，由于剛度、變形特性的不同，勢必造成線路平順性發(fā)生改變。路橋、路涵、路隧等過渡勢必造成線路平順性發(fā)生改變。路橋、路涵、路隧等過渡段經(jīng)常是線路運行的薄弱環(huán)節(jié)。段經(jīng)常是線路運行的薄弱環(huán)節(jié)。 以前以前( (低速鐵路時代低速鐵路時代) )，各種因素引起的軌面變形可通過起撥道搗，各種因素引起的軌面變形可通過起撥道搗固工作進行修復固工作進行修復, ,故我國鐵路系統(tǒng)對普速鐵路過渡段的處理一直未重視。故我國鐵路系統(tǒng)對普速鐵路過渡段的處理一直未重視。 當列車高速運行在路橋過渡段區(qū)間時，由于剛度的巨變以當列車高速運行在路橋過渡段區(qū)間時

19、，由于剛度的巨變以及差異沉降的存在，使得附加動力作用會明顯增大，而且該附及差異沉降的存在，使得附加動力作用會明顯增大，而且該附加動力作用還會隨著速度的提高不斷被放大加動力作用還會隨著速度的提高不斷被放大( (如圖所示如圖所示) )，這將，這將導致軌道累積變形增大，石碴粉化，道床翻漿，軌枕空吊，鋼導致軌道累積變形增大，石碴粉化，道床翻漿，軌枕空吊，鋼軌磨耗加劇，影響列車運行的舒適性、安全性，繼而誘發(fā)行車軌磨耗加劇，影響列車運行的舒適性、安全性，繼而誘發(fā)行車車事故。因此，路橋過渡段問題的存在嚴重限制了列車運行速車事故。因此，路橋過渡段問題的存在嚴重限制了列車運行速度的提高。度的提高。存在的問題2列

20、車進出過渡段時的輪軌動力作用示意列車進出過渡段時的輪軌動力作用示意 從基礎形式角度看，不管是鐵路橋臺還是公路橋臺，從基礎形式角度看，不管是鐵路橋臺還是公路橋臺，主要可以劃分成主要可以劃分成擴展基礎型擴展基礎型及及樁基礎形式樁基礎形式。對于擴展基礎。對于擴展基礎型橋臺，臺后路基的填筑作用可能導致橋臺發(fā)生滑動破壞、型橋臺，臺后路基的填筑作用可能導致橋臺發(fā)生滑動破壞、傾倒破壞、以及承載力破壞等，尤其是在高填方地區(qū)，如傾倒破壞、以及承載力破壞等，尤其是在高填方地區(qū)，如圖所示。圖所示。(a)滑動破壞滑動破壞(b)(b)傾倒破壞傾倒破壞(c)承載力破壞承載力破壞擴展基礎型橋臺破壞形式擴展基礎型橋臺破壞形式

21、存在的問題3 對于樁基礎型式橋臺，特別是在松軟土地區(qū)，由于路基填對于樁基礎型式橋臺，特別是在松軟土地區(qū)，由于路基填土引起的土引起的地基土的側(cè)向流動、擠出地基土的側(cè)向流動、擠出使橋臺樁基受彎矩作用發(fā)使橋臺樁基受彎矩作用發(fā)生撓曲甚至折斷，造成橋臺前移、傾倒，如圖所示。此外，生撓曲甚至折斷，造成橋臺前移、傾倒，如圖所示。此外，由于臺背填土的存在使地基土發(fā)生固結(jié)，橋臺樁基受到由于臺背填土的存在使地基土發(fā)生固結(jié)，橋臺樁基受到負摩負摩阻力阻力作用，引起基礎產(chǎn)生較大的沉降并伴有不均勻沉降發(fā)生作用，引起基礎產(chǎn)生較大的沉降并伴有不均勻沉降發(fā)生等等。等等。軟土地基的側(cè)向流動造成橋臺樁基的折斷軟土地基的側(cè)向流動造成

22、橋臺樁基的折斷存在的問題4引起過渡段橋頭跳車的因素引起過渡段橋頭跳車的因素存在的問題5造成橋頭跳車的原因造成橋頭跳車的原因( (據(jù)據(jù)BriaudBriaud等等) )存在的問題6存在的問題7 過渡段設計過于簡單過渡段設計過于簡單, ,參數(shù)指標和技術(shù)標準不明確參數(shù)指標和技術(shù)標準不明確, ,基本上還處于經(jīng)驗設計階段。基本上還處于經(jīng)驗設計階段。 施工過程中施工過程中, ,由于路橋過渡段的位置特殊由于路橋過渡段的位置特殊, ,臺后填料臺后填料不易達到最佳的壓實效果不易達到最佳的壓實效果, ,竣工后沉降較大?？⒐ず蟪两递^大。 施工計劃的安排也增大了過渡段處理難度。橋梁作施工計劃的安排也增大了過渡段處理難

23、度。橋梁作為重點工程一般都優(yōu)先進行施工為重點工程一般都優(yōu)先進行施工, ,路基工程由于被認為路基工程由于被認為施工難度較小而放在最后施工難度較小而放在最后, ,路橋過渡段則是在鋪架前突路橋過渡段則是在鋪架前突擊完成擊完成, ,沒有一定的靜置穩(wěn)定時間沒有一定的靜置穩(wěn)定時間, ,運營后沉降變形大就運營后沉降變形大就不足為奇了不足為奇了, ,需進行頻繁養(yǎng)護維修才能保證軌道的平順。需進行頻繁養(yǎng)護維修才能保證軌道的平順。 大量的調(diào)查分析表明大量的調(diào)查分析表明, ,我國普速鐵路路橋過渡段的病害廣泛我國普速鐵路路橋過渡段的病害廣泛而嚴重而嚴重, ,經(jīng)常的維修使得一些線路橋臺后的路基道碴囊深度達經(jīng)常的維修使得一

24、些線路橋臺后的路基道碴囊深度達2 23 3m,m,縱向延伸約縱向延伸約10103030m m。 工務養(yǎng)護維修工作量遠大于其它地段。工務養(yǎng)護維修工作量遠大于其它地段。 車輛脫軌事故中的很大部分也常發(fā)生在過渡段附近。車輛脫軌事故中的很大部分也常發(fā)生在過渡段附近。 目前國內(nèi)對于過渡段問題的研究主要集中于車輛與線目前國內(nèi)對于過渡段問題的研究主要集中于車輛與線路相互作用的動力學分析，軟土地基橋臺樁基受力研究以路相互作用的動力學分析，軟土地基橋臺樁基受力研究以及臺后路基填料動力學特性等問題，也取得了相當?shù)目蒲屑芭_后路基填料動力學特性等問題，也取得了相當?shù)目蒲谐晒?，如影響行車安全平穩(wěn)運行的主要控制因素的確定

25、、成果，如影響行車安全平穩(wěn)運行的主要控制因素的確定、不同行車速度下折角限值標準的提出、填土荷載不大于不同行車速度下折角限值標準的提出、填土荷載不大于3c3cu u時樁基彎矩較小以及動荷載作用下過渡段路基動力學特性時樁基彎矩較小以及動荷載作用下過渡段路基動力學特性的分析等等。的分析等等。 對于靜力荷載下過渡段路基和橋臺變形耦合特性的分對于靜力荷載下過渡段路基和橋臺變形耦合特性的分析還析還鮮見報道鮮見報道。不同樁間距下橋臺。不同樁間距下橋臺- -過渡段路基的沉降特征，過渡段路基的沉降特征，橋臺承臺與路基柔性基礎下剛性樁體受力規(guī)律，剛性承臺橋臺承臺與路基柔性基礎下剛性樁體受力規(guī)律，剛性承臺下樁長范圍

26、內(nèi)樁間土附加應力分布特征。下樁長范圍內(nèi)樁間土附加應力分布特征。研究現(xiàn)狀1 與鐵路的情況相似與鐵路的情況相似, ,公路路橋過渡段也存在不平順問題公路路橋過渡段也存在不平順問題, ,嚴重時會造成路面凹陷嚴重時會造成路面凹陷, ,形成錯臺等破損形成錯臺等破損, ,嚴重影響行車嚴重影響行車的速度和舒適性的速度和舒適性, ,甚至失去控制，導致交通事故。甚至失去控制，導致交通事故。 公路路面結(jié)構(gòu)剛性較大公路路面結(jié)構(gòu)剛性較大, ,下部建筑物的不均勻沉降將下部建筑物的不均勻沉降將直接反映到路面直接反映到路面, ,不像鐵路軌道可通過調(diào)整道碴厚度進行不像鐵路軌道可通過調(diào)整道碴厚度進行修復修復, ,公路橋頭跳車的問

27、題更加嚴重。公路橋頭跳車的問題更加嚴重。 近年來，隨著我國高等級公路的大量興建，設計車近年來，隨著我國高等級公路的大量興建，設計車速的提高速的提高, ,橋頭跳車問題變得日益嚴重和尖銳，已引起了橋頭跳車問題變得日益嚴重和尖銳，已引起了公路界的高度重視。經(jīng)過幾年的不斷努力，采取了許多公路界的高度重視。經(jīng)過幾年的不斷努力，采取了許多技術(shù)處理措施，并已取得了一定成績。對這些成果進行技術(shù)處理措施，并已取得了一定成績。對這些成果進行分析總結(jié)，可為我國高速鐵路路橋過渡段的設計提供一分析總結(jié)，可為我國高速鐵路路橋過渡段的設計提供一定參考。定參考。 研究現(xiàn)狀2處理原則與方法處理原則與方法1橋頭設置搭板和枕粱橋頭

28、設置搭板和枕粱 上置式鋼筋混凝土搭板是搭板布置的基本形式。一端上置式鋼筋混凝土搭板是搭板布置的基本形式。一端支撐在橋臺上，另一端簡支于枕粱上。搭板可水平放置，支撐在橋臺上，另一端簡支于枕粱上。搭板可水平放置，也可傾斜布置。板厚可均勻，也可漸變。也可傾斜布置。板厚可均勻，也可漸變。 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 搭板長度一般都小于搭板長度一般都小于1010m m，5 56m6m最多，極個別情況可最多，極個別情況可達達1515m m。過渡板法過渡板法圖2圖110液化土層非液化土層地基面2030405060603232314050a50a50處理原則與方法處理原則與方

29、法2 橋頭設置搭板橋頭設置搭板, ,可使剛性橋臺與柔性路基間剛度逐漸可使剛性橋臺與柔性路基間剛度逐漸變化。但橋臺基礎和臺后土體工后發(fā)生的不均勻沉降將變化。但橋臺基礎和臺后土體工后發(fā)生的不均勻沉降將使橋頭搭板的縱坡發(fā)生變化使橋頭搭板的縱坡發(fā)生變化, ,從而影響行車的舒適性。從而影響行車的舒適性。 經(jīng)試車檢測經(jīng)試車檢測, ,搭板縱坡變化值大于搭板縱坡變化值大于0.40.40.60.6時時, ,就會就會對行車的舒適性產(chǎn)生影響。對行車的舒適性產(chǎn)生影響。 解決橋頭跳車的問題除了使路面剛度逐步過渡外解決橋頭跳車的問題除了使路面剛度逐步過渡外, ,還還必須使臺后路基具有足夠強度和穩(wěn)定性必須使臺后路基具有足夠

30、強度和穩(wěn)定性, ,嚴格控制路橋嚴格控制路橋間的不均勻沉降。否則間的不均勻沉降。否則, ,橋頭搭板的設置將失去功能。橋頭搭板的設置將失去功能。表 4-5 搭板縱坡變化值與乘車跳動感調(diào)查表 搭板縱坡變化（） 乘車跳動感 12.1 較大 11.3 較大 9.6 明顯 6.6 明顯 5.9 稍有 4.8 沒有 3.7 沒有 3.3 沒有 2.8 沒有 1.6 沒有 處理原則與方法處理原則與方法3粗粒級配料填筑粗粒級配料填筑 級配粗粒料級配粗粒料( (如礫碎石、水泥穩(wěn)定粒料、灰土、低標號如礫碎石、水泥穩(wěn)定粒料、灰土、低標號混凝土等混凝土等) )用于過渡段填筑用于過渡段填筑, ,無論是鐵路系統(tǒng)無論是鐵路系

31、統(tǒng), ,還是公路系還是公路系統(tǒng)統(tǒng), ,都是一種最常用的處理方法都是一種最常用的處理方法, ,即使橋頭設置了搭板即使橋頭設置了搭板, ,仍仍需在板下填筑級配粗粒土需在板下填筑級配粗粒土, ,防止搭板縱坡變化超限。防止搭板縱坡變化超限。 橋頭路堤使用粗粒級配料填筑的主要目的是減小路堤橋頭路堤使用粗粒級配料填筑的主要目的是減小路堤自身的壓縮性自身的壓縮性, ,但如果沒有進行充分壓實但如果沒有進行充分壓實, ,同樣會產(chǎn)生較同樣會產(chǎn)生較大沉降大沉降, ,而不能發(fā)揮應有的作用。為此，必須進行充分壓而不能發(fā)揮應有的作用。為此，必須進行充分壓實和嚴格檢測。實和嚴格檢測。加筋土路堤結(jié)構(gòu)加筋土路堤結(jié)構(gòu) 試試驗研究

32、表明驗研究表明, ,使用加筋土路堤結(jié)構(gòu)處理橋臺跳車使用加筋土路堤結(jié)構(gòu)處理橋臺跳車有兩大作用有兩大作用, ,一是能大大減小路堤沉降一是能大大減小路堤沉降, ,二是能將路橋二是能將路橋交界處的臺階式跳躍沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降。交界處的臺階式跳躍沉降變成連續(xù)的斜坡式沉降。 土工網(wǎng)土工網(wǎng)( (CE131)CE131)作為拉筋材料在作為拉筋材料在K=0.85K=0.85條件下條件下, ,路堤路堤沉降只有沉降只有0.20.20.40.4cm(H=4.64m),cm(H=4.64m),未加筋的沉降為未加筋的沉降為1.91.98.38.3cm(K=0.9)cm(K=0.9)。 加筋土路堤結(jié)構(gòu)能有效地處理由橋

33、背路基沉降過大加筋土路堤結(jié)構(gòu)能有效地處理由橋背路基沉降過大引起的橋臺跳車現(xiàn)象。引起的橋臺跳車現(xiàn)象。處理原則與方法處理原則與方法4改善橋頭路面結(jié)構(gòu)設計改善橋頭路面結(jié)構(gòu)設計 從理論上講從理論上講, ,路堤沉降可通過加強施工和檢測路堤沉降可通過加強施工和檢測, ,以以及工后的養(yǎng)護補強等措施來逐漸消除。但實際效果及工后的養(yǎng)護補強等措施來逐漸消除。但實際效果并不理想并不理想, ,橋頭路面仍是最易發(fā)生破損的部位。橋頭路面仍是最易發(fā)生破損的部位。 根據(jù)車路相互作用的動力學原理根據(jù)車路相互作用的動力學原理, ,改善橋頭線路改善橋頭線路結(jié)構(gòu)的設計結(jié)構(gòu)的設計, ,顯著減小兩個對接的性質(zhì)完全不同的顯著減小兩個對接的

34、性質(zhì)完全不同的線路結(jié)構(gòu)體系在抗垂直變形能力方面的差異線路結(jié)構(gòu)體系在抗垂直變形能力方面的差異, ,使過使過渡段的動力特性逐漸變化，是一種治本的方法。渡段的動力特性逐漸變化，是一種治本的方法。處理原則與方法處理原則與方法5過渡段不平順控制標準過渡段不平順控制標準1 為了分析高速列車通過過渡段時車輛為了分析高速列車通過過渡段時車輛/ /軌道軌道/ /路基的路基的振動特性振動特性, ,尋求合理的過渡段設計參數(shù)尋求合理的過渡段設計參數(shù), ,采用了一個車輛采用了一個車輛- -線路相互作用模型。該模型是一個線路與車輛耦合系線路相互作用模型。該模型是一個線路與車輛耦合系統(tǒng)統(tǒng), ,車體和轉(zhuǎn)向架簡化為剛體車體和轉(zhuǎn)

35、向架簡化為剛體, ,有點頭和沉浮兩個自由度。有點頭和沉浮兩個自由度。車輪和簧下質(zhì)量簡化成質(zhì)量塊車輪和簧下質(zhì)量簡化成質(zhì)量塊, ,各部件之間由彈簧和阻各部件之間由彈簧和阻尼器連接。線路部分是由鋼軌、軌枕、道床和基床組成尼器連接。線路部分是由鋼軌、軌枕、道床和基床組成的三層點支承粱模型。鋼軌為連續(xù)支承歐拉梁的三層點支承粱模型。鋼軌為連續(xù)支承歐拉梁, ,軌枕簡軌枕簡化為剛體化為剛體, ,道床離散化為集中質(zhì)量塊。道床離散化為集中質(zhì)量塊。過渡段的不平順考慮了兩種類型共三種情況過渡段的不平順考慮了兩種類型共三種情況: : 軌面平順軌面平順, ,路橋間剛度變化。路橋間剛度變化。 軌面產(chǎn)生彎折軌面產(chǎn)生彎折, ,

36、路橋間剛度差為零路橋間剛度差為零( (即軌道基礎剛度均勻即軌道基礎剛度均勻) )。 過渡段軌面既產(chǎn)生彎折過渡段軌面既產(chǎn)生彎折, ,同時路橋間剛度也發(fā)生變化示。同時路橋間剛度也發(fā)生變化示。情況主要模擬過渡段軌道經(jīng)起撥道調(diào)整后情況主要模擬過渡段軌道經(jīng)起撥道調(diào)整后, ,僅由路橋間剛度差引僅由路橋間剛度差引起軌道剛度變化對高速行車的影響起軌道剛度變化對高速行車的影響; ;情況主要模擬在過渡段區(qū)域情況主要模擬在過渡段區(qū)域, ,假設軌道剛度是均勻的假設軌道剛度是均勻的( (即路橋間即路橋間剛度差為零剛度差為零),),僅由路橋間的沉降差引起軌面彎折對高速行車的影僅由路橋間的沉降差引起軌面彎折對高速行車的影響

37、響; ;情況是路橋過渡段不平順的實際工況情況是路橋過渡段不平順的實際工況, ,主要模擬軌面彎折與軌道主要模擬軌面彎折與軌道剛度變化對高速行車的綜合影響。剛度變化對高速行車的綜合影響。過渡段軌道剛度變化過渡段軌道剛度變化列車速度提高和路橋間剛度變化均對車體振動加速度和輪軌列車速度提高和路橋間剛度變化均對車體振動加速度和輪軌接觸力等指標存在不同程度影響。接觸力等指標存在不同程度影響。過渡段長度增加過渡段長度增加, ,對車體振動加速度和輪軌接觸力等指標均產(chǎn)對車體振動加速度和輪軌接觸力等指標均產(chǎn)生較為有利影響，當過渡段增加到一定長度后生較為有利影響，當過渡段增加到一定長度后, ,車體振動加速車體振動加

38、速度和輪軌接觸力等數(shù)據(jù)就變化很小了度和輪軌接觸力等數(shù)據(jù)就變化很小了, ,這說明存在一個合理的這說明存在一個合理的過渡長度問題。過渡長度問題。 過渡段軌面彎折過渡段軌面彎折車體振動加速度和輪軌接觸力等指標對過渡段軌面彎折車體振動加速度和輪軌接觸力等指標對過渡段軌面彎折角變角變化非常敏感。當化非常敏感。當大于某一數(shù)值大于某一數(shù)值, ,就可能對舒適性產(chǎn)生嚴重影響。就可能對舒適性產(chǎn)生嚴重影響。路橋間剛度的變化路橋間剛度的變化, ,對行車的影響遠不及軌面彎折的作用。軌對行車的影響遠不及軌面彎折的作用。軌面產(chǎn)生彎折是過渡段影響高速列車安全平穩(wěn)運行的主要因素。面產(chǎn)生彎折是過渡段影響高速列車安全平穩(wěn)運行的主要

39、因素。 過渡段軌道剛度變化和軌面彎折的綜合影響過渡段軌道剛度變化和軌面彎折的綜合影響計算數(shù)據(jù)表明計算數(shù)據(jù)表明, ,軌道剛度和軌面彎折綜合作用對振動加速度和軌道剛度和軌面彎折綜合作用對振動加速度和軌輪接觸力等指標影響稍大軌輪接觸力等指標影響稍大, ,對軌面平順度要求稍嚴。對軌面平順度要求稍嚴。 目前目前, ,我國還未建立起一個權(quán)威的車輛與線路相互作用我國還未建立起一個權(quán)威的車輛與線路相互作用的動力學性能評價體系。的動力學性能評價體系。 一般認為，任何評價指標與控制標準都是為了保證車一般認為，任何評價指標與控制標準都是為了保證車輛運行平穩(wěn)舒適安全以及減少輪軌各部件傷損和線路輛運行平穩(wěn)舒適安全以及減

40、少輪軌各部件傷損和線路狀態(tài)劣化。狀態(tài)劣化。 正常情況下正常情況下, ,當線路不平順對行車的影響滿足平穩(wěn)舒適當線路不平順對行車的影響滿足平穩(wěn)舒適性指標時性指標時, ,其同時也能滿足安全性指標。其同時也能滿足安全性指標。 京滬高速鐵路線橋隧站設計暫行規(guī)定中要求京滬高速鐵路線橋隧站設計暫行規(guī)定中要求, ,車車體振動豎向加度的舒適性控制標準為體振動豎向加度的舒適性控制標準為0.130.13g g。 根據(jù)動力學分析的計算數(shù)據(jù)根據(jù)動力學分析的計算數(shù)據(jù), ,列車速度分別為列車速度分別為160160、250250、350350km/hkm/h時時, ,由路橋結(jié)構(gòu)工后變形不均勻引起軌由路橋結(jié)構(gòu)工后變形不均勻引起

41、軌面彎折的不平順限值為面彎折的不平順限值為66. .66、33、22。 該限值與日本等的研究成果有較好的一致性。該限值與日本等的研究成果有較好的一致性。 表4-3 日本新干線結(jié)構(gòu)物豎向平移折角限值 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 臺灣高速鐵路結(jié)構(gòu)物豎向平移折角限值 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 過渡段的變形控制應重點解決兩個問題過渡段的變形控制應重點解決兩個問題: :