【正文】 m/m) 軌道板縱向負(fù)彎矩 (kNm/m) 底座縱向正彎矩 (kNm/m) 底座縱向正彎矩 (kNm 鋼軌負(fù)彎矩 kNm/m 軌道板縱向負(fù)彎矩 kN 板式軌道結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)如表 所列。彈性地基梁板模型符合無砟軌道結(jié)構(gòu)的受力特點，能夠有效地反映承載層的空間彎曲變形；在該模型的鋼軌上施加輪載可直接得到無砟軌道各承載層的縱、橫向彎矩，既克服了彈性地基疊合梁模型忽略無砟軌道縱、橫向變形協(xié)調(diào)條件，將縱、橫向彎矩分開計算而造成的較大計算誤差的缺點，也克服了彈性地基梁體模型層間約束強(qiáng)且計算繁瑣的缺點。它的適用領(lǐng)域非常廣泛，例如鋼筋混凝土橋梁 ： 板型橋梁、剛架橋梁、預(yù)應(yīng)力橋梁 。 道床板R 1R 2 R 2a ak 圖 當(dāng)量彈性地基梁模型 而在軌道橫向，是將相鄰扣件中間截取的道床板單元作為簡支懸臂梁處理。凸形擋臺頂面應(yīng)與大板頂面基本保持同一高度，既能保證板端面受力均勻，又不凸出過高，凸形擋臺高度取 250mm。由于緩和曲線地段的超高是逐漸變化的，每個底座單元的高度應(yīng)根據(jù)超高變化合理設(shè)置。為了減少軌道板類型，橋上無砟軌道板長度可確定為 4853mm，相應(yīng)的扣件節(jié)點間距為 617mm。 ● 底座每隔 1 個板單元設(shè) 1 個橫向伸縮縫。 23 圖 隧道內(nèi)板式軌道橫斷面（單位： mm） 隧道內(nèi)板式軌道底座混凝土伸縮縫的設(shè)置：洞內(nèi)每 3 個軌道板單元處（約 15m）設(shè)置一個；洞口向內(nèi)延伸 200m 范圍內(nèi)，約每 5m 處設(shè)置 1 個。每隔 2 個板單元設(shè) 1 個橫向伸縮縫，寬度為 20mm，用瀝青板填充。 施工方法：自上至下施工，道岔和岔枕現(xiàn)場組裝、精調(diào)完成后，進(jìn)行道床板混凝土的澆筑。 CRTSⅠ型雙塊式無砟軌道 CRTSⅠ 型雙塊式無砟軌道是將預(yù)制的雙塊式軌枕組裝成軌排 ,以現(xiàn)場澆筑混凝土方式將軌枕澆入均勻連續(xù)的鋼筋混凝土道床內(nèi) ， 并適應(yīng) ZPW2020 軌道電路的無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。 CRTSⅢ型板式無砟軌道 CRTSⅢ 型板式無砟軌道是將預(yù)制軌道板通過水泥瀝青沙漿調(diào)整層 ,鋪設(shè)在現(xiàn)場攤鋪的混凝土支承層或現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土底座（橋梁）上 ,并適應(yīng) ZPW2020 軌道電路的連續(xù)軌道板結(jié)構(gòu)，且對每塊板限位的無砟軌道結(jié)構(gòu)形式。 CRTSⅡ 系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、軌道板、 CA 砂漿墊層、混凝土支承層（路基）或鋼筋混凝土底座（橋梁）、側(cè)向擋塊、隔離層等部分組成。 軌道結(jié)構(gòu)類型 應(yīng)用線路 CRTSⅠ 型板式 遂渝試驗段、石太、廣州新客站、廣深港、廣株、滬寧 城際等 CRTSⅡ 型板式 京津城際、京滬、京石、石武、津秦、滬杭、合蚌等 CRTSⅠ 型雙塊式 武廣客專，合武、溫福、福廈、襄渝、太中銀等線路的長大隧道內(nèi) CRTSⅡ 型雙塊式 鄭西客專 岔區(qū)無砟軌道 軌枕埋入式：京津城際、武廣客專、鄭西客專等 板式： 京津城際、武廣客專、京滬等 表 客運(yùn)專線無砟軌道類型 CRTSⅠ型板式無砟軌道 CRTSⅠ 型板式無砟軌道是將預(yù)制軌道板通過水泥瀝青砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)在現(xiàn)場澆筑的具有凸形擋臺的鋼筋混凝土底座上，并適應(yīng) ZPW2020 軌道電路的單元軌道 板無砟軌道結(jié)構(gòu)型式。 ●PACT型無砟軌道（ Paved concrete track） 英國從 1969 年開始進(jìn)行 PACT 無砟軌道的研究。 （ 6）由于采用橡膠套靴和塊下橡膠墊板，初期投資比有砟軌道大。 圖 普通 A型軌道板 圖 框架型軌道板 12 圖 用于特殊減振區(qū)段的防振 G 型軌道板 圖 用于路基上的 RA 型軌道板 日本板式軌道型式及其基本特征 日本對各種型號的板式無砟軌道的開發(fā)是統(tǒng)一有序。圖 為旭普林無砟軌道結(jié)構(gòu)圖。 （ 2）埋入長軌優(yōu)化為短枕，后期澆注混凝土與軌枕之間的裂縫減少。 mm2。 博格板式軌道的特點 博格板式軌道除了完全滿足德國鐵路對于軌道的技術(shù)要求外，還具有以下特點： （ 1）軌道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受施工現(xiàn)場條件制約。 目前，國際上并沒有對無砟軌道的統(tǒng)一分類。 7 表 我國新型無砟軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況 試鋪段 無砟軌道結(jié)構(gòu)型式 試鋪段長度 備注 秦沈線 沙河特 長枕埋入式 692 直線， 24m 簡支箱梁 狗河特 板式 741 直線， 24m 簡支箱梁 雙何特 板式 740 曲線， 32m 簡支箱梁 贛龍 線 楓樹排隧道 板式 719 直線 渝懷線 魚嘴 2 號隧道 長枕埋入式 710 曲線 為進(jìn)一步優(yōu)化長枕埋入式無砟軌道結(jié)構(gòu)，鐵道科學(xué)研究院在鐵道部高速辦的指導(dǎo)下，提出了雙塊式無砟軌道，機(jī)構(gòu)方案，并進(jìn)行了相關(guān)的試驗室試驗。 以上研究成果為我國新型無砟軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。 80 年代曾試鋪過瀝青整體道床、由瀝青混凝土鋪裝層與寬枕組成的整體道床以及由瀝青關(guān)注的固化道床等，在大型客站和隧道內(nèi)試鋪，總長約 10km，但并為正式推廣。這種軌道也稱為 PACT 型無砟軌道。試驗中確定路基的最大下沉量限值為 30mm。 先期在雷達(dá)車站土質(zhì)路基上鋪設(shè)的無砟軌道運(yùn)營已超過 30 年，通過總重達(dá) 4000 億噸，運(yùn)營速度達(dá) 230km?h1，除了在運(yùn)營初期出現(xiàn)過 4～ 6mm 的均勻沉降和在軌枕周邊與素混凝土之間出現(xiàn)過某些無害裂紋外，軌道結(jié)構(gòu)完好。但無砟軌道結(jié)構(gòu)本身的工程費(fèi)用高于有砟軌道，特別是在對振動和噪聲等環(huán)境要求較高的地段，用于減振降噪措施的費(fèi)用比有砟軌道要高。 ●減少客運(yùn)專線特級道砟的需求 為了延緩客運(yùn)專線有砟軌道上道砟的磨耗和粉化，道砟材料要求采用為客運(yùn)專線專門制定的特級道砟標(biāo)準(zhǔn)。 ●免除高速條件下有砟軌道的道砟飛濺 我國秦沈客運(yùn)專線在線路開通之前進(jìn)行的行車試驗表明：行 車速度達(dá)到 250km?h1時，道心道砟出現(xiàn)飛砟現(xiàn)象，造成車輛轉(zhuǎn)向架部分的車軸、制動缸等被道砟打擊的現(xiàn)象。 客運(yùn)專線的行車速度高、密度大，所有線路地面檢查、維修作業(yè)都必須在“天窗”時間內(nèi)進(jìn)行。 日本于 20 世紀(jì) 70 年代率先開發(fā)和使用板式無砟軌道技術(shù)，至今，鋪設(shè)的板式軌道已占日本先干線的 60%以上。 1964 年建成通車的日本東海道新干線，開創(chuàng)了鐵 路高速行車的實用化歷史。 研究結(jié)果：總結(jié)了荷載作用位置、扣件剛度、軌道板寬度、 CA 砂漿彈性模量、地基彈性系數(shù)等主要參數(shù)對軌道板、 CA 砂漿和底座的 受力影響規(guī)律，求得列車豎向荷載作用下軌道板和底座的最不利彎矩。 研究結(jié)論： 軌下墊層剛度在 50～ 80kN/mm 范圍內(nèi)為宜， CA 砂漿彈性模量對鋼軌與軌道板及底座板的位移影響不是很明顯，地基彈性系數(shù)宜采用 190MPa/m， 通過建立路基上板式無柞軌道梁一板有限元模型計算得到的彎矩值，根據(jù)容許應(yīng)力法并結(jié)合上述彎矩值對無柞軌道混凝土底座進(jìn)行配筋計算。此后，高速鐵路技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新。與有砟軌道相比，板式軌道具有更好的整體性、穩(wěn)定性和耐久性，雖然技術(shù)較復(fù)雜，一次性投資大于有砟軌道，但其使用壽命周期長，通常使用周期為 30 年，軌道板在使用周期內(nèi)基本上免維修，運(yùn)營過程中維修的工作量可堅守 70%以上，能夠有效緩解高 速鐵路運(yùn)營與維修的矛盾，總的成本并不比有砟軌道高，為高速度、高密度的鐵路運(yùn)輸提供了有利條件。我國客運(yùn)專線由于跨線列車多，自身的行車密度又大，不可能完全像國外高速鐵路那樣白天行車、夜間軌道維修作業(yè)。 3 根據(jù)法國 TGV 鐵路運(yùn)營經(jīng)驗，有砟軌道在列車速度達(dá)到 350km?h1 時，出現(xiàn)較嚴(yán)重的道砟飛濺現(xiàn)象。我國特級道砟標(biāo)準(zhǔn)與國外高速鐵路道砟標(biāo)準(zhǔn)相比，盡管在性能指標(biāo)上仍有一定的差距，但符合這種性能要求的巖藏資源在我國，特別 是中南和西南地區(qū)仍相當(dāng)稀少，可能難以滿足我國新建客運(yùn)專線的需求?？傮w來說，無砟軌道建設(shè)期投資大于有砟軌道。運(yùn)營中僅少數(shù)扣件需要調(diào)整，維修工作量很少。經(jīng)模擬通過總重 4500 萬噸 t 的重復(fù)加載試驗后，最終下沉量為 ，達(dá)到了試驗的預(yù)期目標(biāo)。英國鐵路試鋪的 PACT 型無砟軌道，具有投資較低、維修費(fèi)用少、噪音小、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點，適宜在隧道內(nèi)和高架橋上使用。另外，在京九線長江大橋引橋上鋪設(shè)了無砟無枕結(jié)構(gòu)，長度約 7km。 1999 年在鐵道部科技開發(fā)計劃項目“秦沈客運(yùn)專線橋上無砟軌道設(shè)計、施工技術(shù)條件的研究與編制”的有力推動下，秦沈客運(yùn)專線選定了 3 座高架橋作為無砟軌道的試鋪段。 我國鐵路在無砟軌道研究方面已經(jīng)做了一定的工作，在橋梁和隧道內(nèi)都有了相應(yīng)的無砟軌道結(jié)構(gòu)試鋪段。按照無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，可分為整體結(jié)構(gòu)式和直接支承結(jié)構(gòu)式，如表 所示。 （ 2）每塊板上有 10 對承軌臺，承軌臺的精度用機(jī)械打磨并由計算機(jī)控制。 B355W60M 型雙塊式軌枕按照 650mm 的間距排列，每組軌枕枕塊下依靠兩個鋼筋木行架支撐，軌枕塊精確定位后澆注混凝土，混凝土標(biāo)號為 B35。 （ 3）對土質(zhì)路基、橋梁、高架橋、隧道、道岔區(qū)段以及減振要求區(qū)段，可以采用統(tǒng)一結(jié)構(gòu)類型，技術(shù)要求、標(biāo)準(zhǔn)相對單一，施工質(zhì)量容易控制，更適應(yīng)于高速鐵路。旭普林無砟軌道的軌頂?shù)剿残曰炷辽暇壍木嚯x為588mm。在多年的試驗研究實踐中對不同等級的線路、不同自然條件、不同車速和不同要求開發(fā)出不同型號的板式無砟軌道。但是在運(yùn)營費(fèi)方面，根據(jù) SBB 運(yùn)營統(tǒng)計和國內(nèi)前期應(yīng)用的估計，總運(yùn)營費(fèi)用較有砟軌道看節(jié)省約 50%。 PACT 型軌道為就地灌筑鋼筋混凝土道床，鋼軌直接與道床連接，并連接支承在軌道板上的連續(xù)帶狀橡膠墊層上，在英國、新西蘭、加拿大和荷蘭等國鐵路及軸重 30t 的重載線上應(yīng)用，鋪設(shè)總長度約 80 km。 CRTSⅠ 系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、 CRTSⅠ 型軌道板、充填式墊板、 CA 砂漿墊層、混凝土底座、凸形擋臺等部分組成。 在路基、 隧道 基礎(chǔ)上的 CRTSⅡ 型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)組成相同，路基地段的軌道板連續(xù)鋪設(shè)于混凝土支承層上，隧道內(nèi)軌道板鋪設(shè)于混凝土支承層上或隧底仰拱回填土上，軌道板間通過縱向預(yù) 留鋼筋和連接器進(jìn)行縱向連接。 CRTSⅢ 板式無砟軌道 系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、充填式墊 板、軌道板、水泥瀝青砂漿墊層、混凝土支承層（路基）或鋼筋混凝土底座（橋梁）等部分組成。 CRTSⅠ 雙塊 式無砟軌道 系統(tǒng)主要由鋼軌、扣件系統(tǒng)、雙塊式軌枕、混凝土整體道床、混凝土支承層（路基）或鋼筋混凝土底座（橋梁）等部分組成。 22 岔區(qū)板式無砟軌道 結(jié)構(gòu)組成：道岔及配件、預(yù)制混凝土道岔板（厚度 240mm）、自密混凝土調(diào)整層（厚 180mm）及找平層（ 130mm）等。 由于板式軌道底座直接構(gòu)筑在混凝土支承層上，因此在過渡區(qū)域的混凝土支承層應(yīng)預(yù)埋與底座之間連接的鋼筋。為保證與隧道沉降縫 變形協(xié)調(diào)，在沉降縫處，底座對應(yīng)設(shè)置伸縮縫。 ● 由于板式軌道的軌道板為平板，線路的豎曲線只能通過底座、 CA 設(shè)計調(diào)整層的厚度，以及扣件墊板進(jìn)行設(shè)置，為扣件 留出 足夠的調(diào)整量，以利于后期對軌道狀態(tài)的調(diào)整。對于 24m 梁可采用 1 種軌道板類型， 32m 梁采用 2 種結(jié)構(gòu)類 型。底座寬度為 2600～ 3000mm，厚度根據(jù)具體鋪設(shè)區(qū)段的基礎(chǔ)支承條件計算確定。凸形擋臺周圍采用彈性好、強(qiáng)度高的 樹脂 材料替代 CA 砂漿。 q道床板R R 圖 簡支懸臂梁模型 彈性地 基疊合梁理論 在軌道縱向，是把一股鋼軌和半寬軌道板（或道床板）和混凝土底座（或支承層）用彈簧聯(lián)結(jié)成一個整體，并作為彈性地基上的二重或三重疊合梁彎曲變形力學(xué)分析模型。 聯(lián)合橋梁 ： 鋼箱型橋梁、梁板橋梁、 預(yù) 應(yīng)力鋼筋混凝土 箱型橋梁 ： 懸臂法、頂推法、移動支架法、滿堂支架法 。 (1)無砟軌道各結(jié)構(gòu)層在厚度方向上的尺寸遠(yuǎn)小于其他 2 個方向的尺寸，且荷載作用下的撓度遠(yuǎn)小于其厚度 ，符合彈性薄板的結(jié)構(gòu)特點，適合于采用薄板模擬；鋼軌屬于細(xì)長結(jié)構(gòu)，適合于采用梁模擬，因此，無砟軌道的荷載應(yīng)力宜采用彈性地基梁板模型 (以下簡稱梁板模型 )進(jìn)行計算。 表 板式軌道結(jié)構(gòu)計算參數(shù) 項目 數(shù)值 備注 列車 荷載 300KN 鋼軌 60kg/m CHN60 扣件間距 625mm 扣件節(jié)點剛度 80KN/mm 軌道板外形尺寸 2400mm190mm 軌道板混凝土彈性模量 36 103 MPa C60 軌道板混凝土泊松比 CA 砂漿厚度 50mm 板下滿布 CA 砂漿彈性模量 100～ 300MPa 底座外型尺寸 3200mm300mm 底座混凝土彈性模量 103MPa C40 底座混凝土泊松比 路基彈性系數(shù) 190MPa/m K30 31 無砟軌道梁板模型的荷載工況 對無砟軌道進(jìn)行受力分析，分別考慮了溫度荷載、結(jié)構(gòu)自重以及車輛荷載的作用。m/m 軌道板橫向正彎矩 kNm 32 圖 軌道板橫向彎矩云圖 圖 軌道板縱向彎矩云圖 圖 混凝土底座橫向彎矩云圖 圖 混凝土底座縱向彎矩云圖 33 表 無砟軌道位移計算結(jié)果 鋼軌最大位移 mm 軌道板最大位移 mm 砂漿層