京滬高速鐵路縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理與方法

1、1京 滬 高 速 鐵 路縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理與方法內(nèi)容提要2 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ) 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ)高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述34高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)從總體上分為有砟軌道和無(wú)砟軌道。兩類(lèi)軌道結(jié)構(gòu)在技術(shù)經(jīng)濟(jì)性方面具有一定的差異，世界各國(guó)均根據(jù)自己的國(guó)情路情合理選用，以取得最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 法國(guó)-有砟軌道 德國(guó)-無(wú)砟軌道5隨著列車(chē)運(yùn)行速度的不斷提高，有砟軌道道砟粉化及道床累積變形的速

2、率隨之加快，須通過(guò)軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)化措施來(lái)滿(mǎn)足高速鐵路對(duì)線(xiàn)路的高平順性、穩(wěn)定性、減少頻繁線(xiàn)路維修工作的要求。 自上世紀(jì)60年代，國(guó)外在研究強(qiáng)化有砟軌道的同時(shí)，相繼研發(fā)了以“高平順性”和“少維修”為主要目標(biāo)的無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，隨著無(wú)砟軌道技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的不斷完善，其在高速鐵路上的應(yīng)用范圍愈來(lái)愈廣，日本、德國(guó)、韓國(guó)、我國(guó)臺(tái)灣等后期修建的高速鐵路中無(wú)砟軌道所占比例均在90%以上。 縱連板式 雙塊式 單元板式6無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式預(yù)制板式現(xiàn)澆混凝土式單元板式縱連板式整體軌枕埋入式雙塊軌枕埋入式我國(guó)高速鐵路建設(shè)中采用的無(wú)砟軌道型式如下:縱連板式縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述7 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連

3、板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ)8縱連板式無(wú)砟軌道技術(shù)引進(jìn)于德國(guó)Max Bgl公司，該軌道系統(tǒng)的前身是1979年鋪設(shè)在“卡爾斯費(fèi)爾德-達(dá)豪”試驗(yàn)段上的一種預(yù)制板式軌道，該軌道系統(tǒng)的組成類(lèi)似于日本新干線(xiàn)板式軌道；它吸收了軌枕埋入式無(wú)砟軌道整體性和板式軌道制作和施工便利的特點(diǎn)，并在后續(xù)研發(fā)工作進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)?？v連板式無(wú)砟軌道在德國(guó)科隆至法蘭克福高速鐵路A標(biāo)段、紐倫堡至因格斯塔特高速鐵路北段（35km）兩項(xiàng)高鐵線(xiàn)路上經(jīng)受了工程實(shí)踐的檢驗(yàn)。 縱連板式無(wú)砟軌道試驗(yàn)段9整體板式板與板連接橫向施加預(yù)應(yīng)力 紐倫堡-因格斯塔特路基上軌道結(jié)構(gòu) 紐倫堡-因格斯塔特隧道內(nèi)軌道

4、結(jié)構(gòu)縱連板式無(wú)砟軌道系統(tǒng)在德國(guó)應(yīng)用情況縱連優(yōu)點(diǎn)：有效約束板端在活載、溫度梯度等荷載 作用下翹曲變形，較好地保證線(xiàn)路平順 性。德國(guó)橋上無(wú)砟軌道型式？10德國(guó)的各種無(wú)砟軌道形式采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是DS804和AKFF（無(wú)砟軌道工程技術(shù)要求綱要 2002），根據(jù)橋梁的長(zhǎng)度分別對(duì)橋上無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)進(jìn)行了明確的規(guī)定。短橋：指橋長(zhǎng)在25m以下的橋梁，通常是單跨簡(jiǎn)支梁橋或剛架橋；長(zhǎng)橋：指25m以上的單跨、多跨簡(jiǎn)支或連續(xù)梁橋。德國(guó)橋上無(wú)砟軌道應(yīng)用情況11短橋上無(wú)砟軌道可連續(xù)鋪設(shè)，在道床板底部鋪設(shè)滑動(dòng)層，通過(guò)在道床板兩側(cè)設(shè)置側(cè)向擋塊固定其橫向位置。但為避免梁端轉(zhuǎn)角對(duì)無(wú)砟軌道受力的影響以及滿(mǎn)足頂梁要求，無(wú)砟軌道在梁端接

5、縫處必須斷開(kāi)。德國(guó)橋上無(wú)砟軌道應(yīng)用情況 德國(guó)短橋上無(wú)砟軌道構(gòu)造特征12長(zhǎng)橋上無(wú)砟軌道不允許連續(xù)鋪設(shè)，軌道板的長(zhǎng)度一般在4.05.0m之間，板間隔縫為0.1m。在梁跨間接縫及橋梁與橋臺(tái)間接縫位置，同樣為避免梁端轉(zhuǎn)角對(duì)無(wú)砟軌道受力的影響以及滿(mǎn)足頂梁要求，無(wú)砟軌道須在接縫處斷開(kāi)。長(zhǎng)橋上軌道板與底座混凝土板間應(yīng)設(shè)置隔離層，必要時(shí)頂起軌道板進(jìn)行更換。德國(guó)橋上無(wú)砟軌道應(yīng)用情況 德國(guó)長(zhǎng)橋上無(wú)砟軌道構(gòu)造特征13 紐倫堡-因格斯塔特橋上軌道結(jié)構(gòu)博格型無(wú)砟軌道在德國(guó)橋上應(yīng)用情況 橋上軌道板外形尺寸：4.50m2.55m0.30m 尺寸 限位措施14京津城際鐵路縱連板式無(wú)砟軌道的應(yīng)用情況針對(duì)京津城際鐵路高架橋?yàn)橹鞯?/p>

6、線(xiàn)路特征，為避免橋上過(guò)多使用補(bǔ)償板、加快施工進(jìn)度，設(shè)計(jì)提出了長(zhǎng)橋上無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)新方案（簡(jiǎn)稱(chēng)“長(zhǎng)橋新方案”），并進(jìn)行了技術(shù)論證。 京津城際鐵路高架橋 京津城際鐵路高架橋上軌道結(jié)構(gòu)15京津城際鐵路縱連板式無(wú)砟軌道的應(yīng)用情況長(zhǎng)橋新方案與目前德國(guó)、日本已建高速鐵路橋上無(wú)砟軌道的主要差別在于它采用了連續(xù)的軌道結(jié)構(gòu)，放棄了長(zhǎng)橋上無(wú)砟軌道必須設(shè)置斷縫并在梁端接縫處斷開(kāi)的設(shè)計(jì)原則。京津城際鐵路橋上無(wú)砟軌道采用長(zhǎng)橋新方案，路基上無(wú)砟軌道采用既有方案。 既有長(zhǎng)橋方案 長(zhǎng)橋新方案采用了連續(xù)的軌道結(jié)構(gòu)（預(yù)制軌道板底座板），放棄了長(zhǎng)橋上無(wú)砟軌道必須設(shè)置斷縫并在梁端接縫處斷開(kāi)的設(shè)計(jì)原則。為解決軌道結(jié)構(gòu)連續(xù)帶來(lái)的影響，分別

7、采取了以下措施。16特點(diǎn)京津城際鐵路橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)思路17不傳遞縱向力減弱梁端轉(zhuǎn)角對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響傳遞縱向力123軌道在梁端的受力問(wèn)題？橋梁伸縮對(duì)軌道受力影響的問(wèn)題？縱向力的傳遞問(wèn)題？?jī)?yōu)點(diǎn)：從而避免橋梁伸縮對(duì)底座混凝土板受力的影響，也可以避免長(zhǎng)橋上鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置。京津城際鐵路橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)思路18限制橫向位移保證軌道屈曲穩(wěn)定性45軌道橫向受力的問(wèn)題？軌道穩(wěn)定性的問(wèn)題？京津城際鐵路橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)認(rèn)為橋跨間縱向連接剛度的加大可以使得橋上的縱向力在橋跨間更為均勻的分配；另外在橋臺(tái)后采用了“端刺+摩擦板”的方案，解決底座混凝土板自橋梁至路基過(guò)渡的問(wèn)題，使橋上

8、縱向力不影響端刺以外路基上的軌道結(jié)構(gòu)。19臺(tái)后“端刺+摩擦板”方案6橋上縱向力傳遞問(wèn)題？京津城際鐵路橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)思路路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理20 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ)在路基上，軌道板鋪設(shè)在水硬性材料支承層上（HGT，最小厚度為30cm厚），HGT下設(shè)防凍層等，軌道板和HGT間灌注瀝青-水泥砂漿（CA砂漿）墊層保證兩者的可靠粘結(jié)。路基上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)構(gòu)造標(biāo)準(zhǔn)軌道板設(shè)計(jì)流程 標(biāo)準(zhǔn)軌道板設(shè)計(jì)流程 路基上軌道結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)軌道板設(shè)計(jì)模型約束條件：彈簧系數(shù)確定依據(jù)混凝土年鑒（1987 年

9、）規(guī)定。截面信息：采用軌道和HGT換算截面，按剛度等效的原則換算為0.196m厚度。計(jì)算荷載：活載250kN（UIC71）考慮動(dòng)力效應(yīng)50%和彎道上20%的附加力。 溫度：系統(tǒng)溫差40。 預(yù)應(yīng)力：兩端連接部位，按650kN計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)軌道板縱向設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)規(guī)范中關(guān)于荷載規(guī)定，在無(wú)砟道床的承重結(jié)構(gòu)中，可以將集中荷載（450kN）分布在軌道的3個(gè)支撐點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)軌道板縱向設(shè)計(jì)計(jì)算-活載軌道板在縱向是通長(zhǎng)的，將軌道板近似認(rèn)為兩端固定的桿件考慮，故在系統(tǒng)溫差作用下：T=1.010-540=0.4混凝土的收縮變形依據(jù)DIN4227進(jìn)行，考慮自14天收縮變形。s,=-0.23軌道板混凝土受壓檢算（溫度+活載組合）

10、總=3.5+15.6=19.1MPaVB=30/19.1=1.57鋼筋受拉檢算（溫度+收縮組合）考慮到軌道板的鋼筋（620）布置在軌道板的中部，所以不計(jì)入活載作用下鋼筋受力，僅考慮在降溫和混凝土收縮情況下鋼筋的應(yīng)力，如下，鋼筋=0.632.1105132.3MPa286MPa=500MPa/1.75標(biāo)準(zhǔn)軌道板縱向設(shè)計(jì)計(jì)算-溫度和收縮荷載在軌道板接縫部位，只有620的鋼筋連接，根據(jù)軌道板內(nèi)部鋼筋受拉檢算結(jié)果，檢算接縫部位鋼筋受力，同時(shí)控制裂縫寬度。在降溫和收縮共同作用下，軌道板承受的軸向力為：N=鋼筋*A鋼筋=132.3MPa3.1610-3m2=418kN在截面B（接縫）部位，考慮縱向連接可以

11、共可以提供650kN=300kN預(yù)壓荷載，計(jì)算鋼筋應(yīng)力為：連接鋼筋=（418-300）kN/1.8810-3m2=62.7MPa連接=62.7/210000=0.3L=650mm0.3=0.195mm另外，根據(jù)活載作用下軌道板的彎矩（38.0kNm），計(jì)算鋼筋應(yīng)力幅值：Fg1=M/Z=38.0/（0.850.13）=344kN扣除300kN的預(yù)應(yīng)力，F(xiàn)g2= Fg1-300=44kNg=44kN /1.8810-3m2=23MPa180MPa標(biāo)準(zhǔn)軌道板縱向接縫設(shè)計(jì)檢算根據(jù)計(jì)算結(jié)果，最大的支撐反力為107.5kN，HGT支撐層底部寬度為3.25m，縱向間距取0.6m，下部土壓力為：土體=107.

12、5/（3.250.6）=55.1KPa在計(jì)算中參考混凝土年鑒2000（P299），“在計(jì)算最大地面壓應(yīng)力時(shí)，如果考慮現(xiàn)已有的冗余，選擇動(dòng)力系數(shù)1.17，認(rèn)為是足夠的”土體=55.11.17/（1.21.5）=35.8 KPa認(rèn)為土體應(yīng)力小于允許值50 KPa，滿(mǎn)足要求?；钶d作用下土壓力檢算在橫向，軌道板簡(jiǎn)化為65m寬軌枕進(jìn)行計(jì)算，模型為兩端帶懸臂的簡(jiǎn)支梁。荷載根據(jù)慕尼黑工大擬定的工作表格EI測(cè)定（軸重300kN，輪重150kN），并提出該荷載包括所有的荷載組合、動(dòng)力系數(shù)及曲線(xiàn)段行車(chē)所造成的附加荷載等，并根據(jù)道床形式的不同分別進(jìn)行計(jì)算。標(biāo)準(zhǔn)軌道板橫向設(shè)計(jì)計(jì)算LF1LF2LF3標(biāo)準(zhǔn)軌道板橫向設(shè)計(jì)計(jì)

13、算橫向預(yù)應(yīng)力筋為610，根據(jù)DIN 4227計(jì)算收縮和徐變系數(shù)，有效預(yù)應(yīng)力取870MPa。計(jì)算結(jié)果如下：混凝土最大拉應(yīng)力1.84 MPa，混凝土可以長(zhǎng)久承載此應(yīng)力。標(biāo)準(zhǔn)軌道板橫向設(shè)計(jì)計(jì)算-預(yù)應(yīng)力與活載組合 標(biāo)準(zhǔn)軌道板設(shè)計(jì)流程小結(jié)軌道板接縫張拉測(cè)試分析溫度梯度荷載的測(cè)試分析橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理33 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ)設(shè)計(jì)構(gòu)造特點(diǎn)1 新方案中的預(yù)制軌道板和底座混凝土板在長(zhǎng)橋上是跨過(guò)梁縫的連續(xù)結(jié)構(gòu)，軌道板結(jié)構(gòu)及外形尺寸不受橋跨的限制，可采用與路基、隧道內(nèi)一致的軌道板，軌道板本身的制造

14、和安裝鋪設(shè)較既有方案簡(jiǎn)便。2 底座混凝土板在每孔橋梁固定支座上方，通過(guò)預(yù)設(shè)齒槽、錨固螺栓（每排728mm）以保證其和橋梁間縱向的可靠連接，其余部位通過(guò)在梁面設(shè)置滑動(dòng)層以保持滑動(dòng)狀態(tài)，認(rèn)為可不計(jì)橋梁伸縮對(duì)無(wú)砟軌道的影響。既有方案長(zhǎng)橋新方案3 通過(guò)梁縫處前后3.1m范圍的梁面上鋪設(shè)5cm厚硬質(zhì)泡沫塑料板，以減小梁端轉(zhuǎn)角對(duì)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)受力的影響。4 通過(guò)在底座板兩側(cè)設(shè)計(jì)側(cè)向擋塊進(jìn)行橫向限位（底座板與梁面間橫向?yàn)榛瑒?dòng)狀態(tài)）。5 通過(guò)在臺(tái)后路基上設(shè)置摩擦板、端刺等結(jié)構(gòu)，使橋梁縱向力不影響路基段軌道結(jié)構(gòu)。6 在設(shè)有排水坡的梁面上噴涂防水層，取消了鋼筋混凝土保護(hù)層。39在長(zhǎng)橋新方案中，軌道結(jié)構(gòu)的主承重構(gòu)件是

15、底座混凝土板，各項(xiàng)設(shè)計(jì)均是圍繞底座混凝土板展開(kāi)的，以下重點(diǎn)對(duì)底座混凝土的設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。底座混凝土板設(shè)計(jì)原理41底座混凝土板為通長(zhǎng)的普通鋼筋混凝土構(gòu)件，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中必然出現(xiàn)開(kāi)裂；開(kāi)裂后的底座混凝土板不提供抗彎剛度，將長(zhǎng)橋上的底座混凝土板按拉壓桿件設(shè)計(jì)；應(yīng)用了開(kāi)裂后鋼筋混凝土構(gòu)件剛度折減的理念，考慮底座混凝土不同開(kāi)裂程度時(shí)的剛度；對(duì)底座混凝土板按照正常使用極限狀態(tài)和承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)。剛度折減概念的應(yīng)用42底座混凝土板法向力與應(yīng)變關(guān)系圖德國(guó)規(guī)范（開(kāi)裂前）（充分開(kāi)裂后）（純鋼筋狀態(tài)）（確定底座混凝土板不同開(kāi)裂程度時(shí)的剛度）極限狀態(tài)法設(shè)計(jì)43正常使用極限狀態(tài)檢算承載能力極限狀態(tài)檢算溫度為主組合活

16、載為主組合溫度為主組合活載為主組合確定最不利組合裂縫寬度/適用耐久性力學(xué)模型-豎向活載作用44力學(xué)模型變形分析結(jié)果力學(xué)模型-水平活載作用4565m路基+100m摩擦板+2533m（25跨32m的簡(jiǎn)支梁）力學(xué)模型力學(xué)模型-溫度和混凝土收縮作用46簡(jiǎn)化力學(xué)模型應(yīng)用開(kāi)裂后剛度折減理念力學(xué)模型-溫差荷載47推板試驗(yàn)分析模型力學(xué)模型-受壓檢算48依據(jù)Euler理論進(jìn)行檢算，確定扣壓式擋塊的最大間距力學(xué)模型-梁端彎曲受力狀況49模型試驗(yàn)力學(xué)模型底座混凝土板設(shè)計(jì)檢算荷載的確定1）混凝土收縮和溫度荷載根據(jù)溫度、收縮工況分析結(jié)果，收縮引起的總變形量ges約為-0.30，與降溫-30工況基本相同，故可采用-30的

17、附加溫度荷載來(lái)計(jì)算混凝土收縮的影響。最大降溫荷載按-40考慮。2）溫差荷載（與軌道板）根據(jù)軌道板與底座混凝土板溫差工況分析結(jié)果，設(shè)計(jì)偏安全地考慮剪力在整個(gè)軌道板墊層砂漿范圍內(nèi)（6.45m）疊加，即認(rèn)為從軌道板傳遞至底座混凝土板的最大荷載為410kN。3）制動(dòng)力荷載根據(jù)中國(guó)規(guī)范規(guī)定，豎向活載圖示按ZK活載（0.8UICLM71活載）取用，同樣，制動(dòng)荷載按DIN-專(zhuān)業(yè)報(bào)告101制動(dòng)荷載的80 %取用。將這個(gè)荷載分布在一條線(xiàn)最大300 m 長(zhǎng)度上，中國(guó)規(guī)范規(guī)定僅考慮一線(xiàn)制動(dòng)力/牽引力。Q lbkred =0.8Q lbkL=0.820L0.86000 kN底座混凝土板由制動(dòng)荷載產(chǎn)生的最大拉力在2.5

18、.5節(jié)中進(jìn)行了計(jì)算，并將Zlbk=1360 kN確定為最大可能的拉力。4）由單側(cè)活荷載產(chǎn)生的荷載在最不利的活荷載情況下，根據(jù)橋梁上部結(jié)構(gòu)和底座混凝土板上固定點(diǎn)的位置得出底座混凝土板的附加拉力。由單側(cè)活載產(chǎn)生的最大拉力在2.5.6節(jié)中進(jìn)行了計(jì)算，并將下列值確定為最大可能的拉力。ZLM71 =240kN底座混凝土板是軌道系統(tǒng)的主要受力構(gòu)件，因此須對(duì)底座混凝土板的開(kāi)裂寬度進(jìn)行限制。另外，設(shè)計(jì)認(rèn)為底座混凝土施工完成后能夠生成橫向微細(xì)裂紋，這對(duì)于補(bǔ)償?shù)鬃炷涟逵捎跍囟壬咚a(chǎn)生的延伸是有利的。根據(jù)DIN1045-1的要求，將底座混凝土板作為鋼筋混凝土構(gòu)件列入XC4結(jié)構(gòu)說(shuō)明等級(jí)和E類(lèi)中，允許開(kāi)裂寬度為0

19、.3mm。以DIN-專(zhuān)業(yè)報(bào)告102、ARS 11/2003作為基礎(chǔ)進(jìn)行荷載組合，檢算底座混凝土板的開(kāi)裂寬度。對(duì)于開(kāi)裂寬度檢算，降溫荷載、制動(dòng)荷載和單側(cè)活荷載起決定性作用。正常使用極限狀態(tài)檢算溫度為主的荷載組合采用疊代法進(jìn)行以下計(jì)算！取等效彈模：EII =5230MPa對(duì)假設(shè)彈模的檢驗(yàn)：用疊代法計(jì)算出的剛度是正確的！限制開(kāi)裂寬度所需的配筋：活載制動(dòng)力為主的荷載組合限制開(kāi)裂寬度所需的配筋：溫度為主的荷載組合承載能力極限狀態(tài)檢算活載制動(dòng)力為主的荷載組合底座混凝土板活載作用下底座混凝土板軸向受力狀況 活載作用下底座混凝土板軸向受力狀況分析模型如圖所示。取三跨簡(jiǎn)支梁進(jìn)行分析，固定支座處約束剛度分別按實(shí)際

20、下部結(jié)構(gòu)縱向剛度上下限值取用（18162 204206 kN/m）。模型中將軌道板與底座混凝土板模擬成一個(gè)整體截面，并分別按照剛度為100%和剛度折減50%的情況進(jìn)行計(jì)算。在距梁體縱向固定支座的上方1.39m，底座混凝土板與橋梁水平向剛性連接，其余部位只考慮兩者間的豎向連接，除硬泡沫塑料區(qū)域支撐剛度取493756kN/m外，其余部位支撐剛度取31638750 kN/m?？紤]到鋼軌與軌道板承軌臺(tái)之間的縱向滑動(dòng)阻力最大為60 kN/m，縱向滑動(dòng)阻力較小，認(rèn)為鋼軌剛度對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)影響很小，所以實(shí)際分析模型中未考慮鋼軌的影響。另外，考慮軌道結(jié)構(gòu)是通長(zhǎng)的，在兩端進(jìn)行固結(jié)處理。 利用該模型考察活載作用于中跨

21、梁體的情況下，由于底座混凝土板與橋梁的強(qiáng)制連接而引起鄰跨底座混凝土板的受力狀況。活載作用按轉(zhuǎn)角的形式施加，轉(zhuǎn)角值取0.72，結(jié)構(gòu)變形示意如圖。底座混凝土軸向力計(jì)算結(jié)果橋墩反力計(jì)算結(jié)果底座混凝土板梁端軌道結(jié)構(gòu)的彎曲受力狀況取兩跨簡(jiǎn)支梁模型進(jìn)行梁端軌道彎曲受力狀況分析，支座距梁端的距離取0.56m，梁縫寬0.1m，分析模型如圖所示。梁端轉(zhuǎn)角處軌道系統(tǒng)主要有CHN60鋼軌、軌道板、底座混凝土板、硬質(zhì)泡沫塑料和錨固螺栓組成，如圖所示。對(duì)底座混凝土板和軌道板，考慮了運(yùn)營(yíng)過(guò)程中開(kāi)裂的情況，并分別按照狀態(tài)I（無(wú)裂縫）和狀態(tài)II（開(kāi)裂）進(jìn)行分析。在開(kāi)裂狀態(tài)下將底座混凝土板和軌道板的軸向剛度和彎曲剛度折減60%

22、。二期恒載0.210.8UIC710.74溫差荷載(頂板降溫)0.32不均勻沉降0.50徐變變形(上拱)-小計(jì)1.77利用上述Sofistik模型考察荷載組合作用下梁端軌道結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和扣件上拔力，荷載作用按轉(zhuǎn)角的形式施加，各種荷載作用下轉(zhuǎn)角統(tǒng)計(jì)如下：根據(jù)上述結(jié)果，確定強(qiáng)度檢算和疲勞檢算荷載：強(qiáng)度檢算：1.521.77=5.31疲勞檢算：0.74；雙線(xiàn)活載 鋼軌扣件的檢算(LF100)根據(jù)Sofistik軟件計(jì)算結(jié)果，由工況 LF100得出鋼軌扣件最大上拔力為：Fvorh= 5.95 kN (4.21 kN)各種鋼軌扣件的允許上拔力為：IOARV 300 允許值 Fu= 12 kNFa. W

23、BG 允許值 Fu= 27 kN 特殊扣件可知：Fvorh =5.95kN允許Fu= 12 kN對(duì)承軌臺(tái)無(wú)特殊要求，也無(wú)須特殊扣件。底座混凝土板的檢算(LF200)對(duì)于底座混凝土檢算時(shí)，考慮底座混凝土板因水化熱作用已出現(xiàn)開(kāi)裂，底座混凝土剛度減弱，只有狀態(tài)I（無(wú)開(kāi)裂狀態(tài)）時(shí)的60 %，另外，在上述設(shè)計(jì)計(jì)算中，不考慮同時(shí)產(chǎn)生拉應(yīng)力情況。實(shí)際產(chǎn)生的拉應(yīng)力，例如由降溫，列車(chē)通過(guò)或制動(dòng)引起的拉應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)法向拉力，并使得混凝土完全退出工作，在極限情況下剛度下降到僅計(jì)配筋剛度的水平。另外，隨著底座混凝土板剛度降低由橋梁主梁彎曲所產(chǎn)生的底座板的彎矩也會(huì)下降。計(jì)算彎矩：Mgesamt= 75 kNm (8

24、7 kNm)計(jì)算剪力：Vgesamt = -181 kN (251 kN)設(shè)計(jì)中認(rèn)為不需要底座混凝土板當(dāng)作抗彎承重構(gòu)件，荷載通過(guò)壓力自己直接傳遞到橋梁主梁上，而不在底座混凝土板內(nèi)產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。抗疲勞檢算按0.8 UIC71 計(jì)算：M Max = 22.6 kNm活載組合系數(shù)：1 = 0.8 故：1 M Max=18 kNm工況荷載下的零應(yīng)變線(xiàn)底座混凝土板制動(dòng)和牽引力受力狀況分析列車(chē)的制動(dòng)/牽引荷載引起的水平力通過(guò)連續(xù)的軌道結(jié)構(gòu)分配在各個(gè)下部結(jié)構(gòu)上，是設(shè)計(jì)計(jì)算整個(gè)系統(tǒng)所有部分的依據(jù)。在制動(dòng)/牽引工況分析中，首先應(yīng)明確，設(shè)計(jì)認(rèn)為橋梁上部結(jié)構(gòu)和底座混凝土板之間的滑動(dòng)層間不傳遞水平力。作用在鋼軌上的水

25、平荷載首先通過(guò)承軌臺(tái)傳遞至軌道板/底座混凝土板，在橋跨結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)，作用在底座混凝土板上的水平荷載只通過(guò)水平固定點(diǎn)傳遞到橋梁結(jié)構(gòu)上；在橋臺(tái)以外兩側(cè)摩擦板范圍，設(shè)計(jì)認(rèn)為從橋梁上部傳來(lái)的水平力首先通過(guò)摩擦板逐步傳遞至路基，而后最后將剩余的水平力全部錨固在端刺內(nèi)，認(rèn)為橋梁上部的水平力不影響端刺以外的軌道結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)將底座混凝土板視作只承受法向力的桿件。橋梁縱向力在各橋跨間荷載傳遞的程度取決于橋跨間連接剛度和各墩頂水平剛度，各個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)件分配的荷載明顯受各自剛度的影響。與橋上有砟軌道線(xiàn)路和其它橋梁無(wú)砟軌道線(xiàn)路不同是，博格新方案中底座混凝土板、軌道板連續(xù)鋪設(shè)的方案使得橋跨間連接剛度明顯增大。 底座混凝土板的剛

26、度取決于裂縫的發(fā)展程度，實(shí)際剛度無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，它取決于多種因素，例如由收縮、溫度等引起裂縫的形成等。因此需要進(jìn)行極值研究，以確定可能出現(xiàn)的最大反力或內(nèi)力，且應(yīng)按不同的目標(biāo)值加以區(qū)分。如果要計(jì)算底座混凝土板的最大法向力，則底座混凝土板剛度取上限值；如果計(jì)算作用在橋墩上的最大水平力，底座混凝土板的剛度取下限值。此外，開(kāi)裂的底座混凝土板其抗拉剛度降低程度較抗壓剛度大的多，所以必須分析在承重結(jié)構(gòu)不同位置上抗壓剛度和抗拉剛度之間的多種組合，以便能夠確定最不利的狀態(tài)。 通過(guò)選取整個(gè)系統(tǒng)的一部分來(lái)計(jì)算鋼軌、軌道板和底座混凝土板由制動(dòng)產(chǎn)生的法向力。為得到鋼軌、軌道板和底座混凝土板水平傳遞荷載和由墩頂水平荷載，

27、必需選取整個(gè)系統(tǒng)中的一段線(xiàn)路進(jìn)行非線(xiàn)性計(jì)算，選段長(zhǎng)度至少為1000 m。設(shè)計(jì)首先對(duì)三種模型進(jìn)行分析計(jì)算，具體如下：模型I：由路堤到簡(jiǎn)支橋跨的過(guò)渡狀態(tài) 65m路基+100m摩擦板+2533m（25跨32m的簡(jiǎn)支梁）模型II：簡(jiǎn)支橋跨狀態(tài) 5033m（50跨32m簡(jiǎn)支梁）模型III：連續(xù)橋跨狀態(tài) 2033m+（60+100+60）m（連續(xù)梁）+2033m（20跨32m簡(jiǎn)支梁） 以下重點(diǎn)介紹由路堤到單跨簡(jiǎn)支橋梁過(guò)渡狀態(tài)力學(xué)分析模型，該模型為一平面框架，由桿件和彈簧元件組成，線(xiàn)路方向上階段間距為3.30m，與此相應(yīng)的彈簧系數(shù)都是按距離確定的。力學(xué)模型如圖所示。模型中基本信息及相關(guān)假定如下：不考慮橋梁與

28、底座混凝土板間的摩擦作用。橋臺(tái)后摩擦板長(zhǎng)度為100m，連續(xù)的底座混凝土板在這個(gè)位置中止，只有軌道板在HGT（水硬性膠結(jié)支承層）上繼續(xù)延伸。端刺假設(shè)為不移動(dòng)的，按水平向固結(jié)考慮。在摩擦板末端位置，底座混凝土板與端刺進(jìn)行抗彎剛性錨接。底座混凝土板直接鋪設(shè)在摩擦板（鋼筋混凝土板）上面，二者間的摩擦系數(shù)在計(jì)算中取0.31.0。設(shè)計(jì)認(rèn)為在施工過(guò)程中能夠保證摩擦系數(shù)在0.5 4700 kN 滿(mǎn)足要求若考慮側(cè)向土壓力的作用：Eah = 0.5eah h = 0.5 (20 kN/m3 3.75m 0.30) 3.75m13m = 550 kN所以，H = 550+5077 = 5627 kN 4700 kN

29、即在各種任何情況下，都可以保證抗滑動(dòng)的安全性。 開(kāi)展的相關(guān)工作92 高速鐵路軌道結(jié)構(gòu)概述 縱連板式軌道結(jié)構(gòu)概述 路基上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 橋上縱連板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)原理 開(kāi)展的相關(guān)工作 結(jié)束語(yǔ)板端接縫張拉測(cè)試94軌道板板端接縫張拉測(cè)試軌道板板端接縫張拉測(cè)試在降溫條件情況下，軌道結(jié)構(gòu)收縮（鋼筋已張拉）引起板端接縫明顯擴(kuò)展；實(shí)測(cè)21:001:00期間，環(huán)境溫度降溫5，軌道板板接縫最大擴(kuò)展量接近0.08mm。實(shí)測(cè)軌道鋼筋張拉能夠引起板端接縫壓縮（圖中折點(diǎn)部位），1#、2#測(cè)區(qū)3對(duì)鋼筋張拉前后接縫總壓縮量分別為-0.026mm和-0.020mm。綜上，實(shí)測(cè)結(jié)果表明在板端鋼筋張拉能夠引起一定的接縫壓

30、縮，但相對(duì)于溫度效應(yīng)（降溫5），其量值較小。軌道板板端接縫張拉測(cè)試在軌道板接縫兩側(cè)區(qū)域沿板長(zhǎng)布置了鋼弦應(yīng)變傳感器（每側(cè)12個(gè)），從實(shí)測(cè)縱向應(yīng)變分布可以看出：實(shí)測(cè)精軋螺紋鋼筋錨固點(diǎn)后側(cè)區(qū)域，軌道板處于受拉狀態(tài)，實(shí)測(cè)最大拉應(yīng)變?yōu)?3；精軋螺紋鋼筋錨固點(diǎn)至接縫區(qū)域，實(shí)測(cè)應(yīng)變?cè)?5+7以?xún)?nèi)，且測(cè)試結(jié)果具有一定離散性；綜上，板端接縫張拉引起的軌道板接縫附近區(qū)域壓應(yīng)變不明顯，與原設(shè)計(jì)意圖（建立預(yù)壓力300kN）具有一定的差異。 軌道板板端接縫張拉測(cè)試98軌道板板端接縫張拉測(cè)試注解：原設(shè)計(jì)這里存在概念問(wèn)題，其一先期的連接鋼筋預(yù)張力已經(jīng)發(fā)生，而日后混凝土的收縮和降溫引起的鋼筋應(yīng)力應(yīng)在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步疊加；其二由于連接鋼筋施加預(yù)應(yīng)力時(shí)，接縫混凝土并未灌注，所以連接預(yù)應(yīng)力并不能起到限制裂縫的作用；其三活載作用下應(yīng)力幅值與初張預(yù)應(yīng)力之間無(wú)關(guān)。連接鋼筋=（418+300）kN/1.8810-3m2=577.6MPa連接=418 kN /1.8810-3m