【正文】 20x 12y 12x 22y 22x 13x 23y 23y 13E 2 I 4k 4E 3 I 5k 5qx 21y 21x 11y 11x 12y 12x 13y 13x 20y 20x 22y 22x 23y 23x 21y 21eL 3 L 2 L 1 L 0eq基礎(chǔ) L 3軌道板( 或道床板)底座( 或支承層) 圖 二重疊合梁橫向計(jì)算模型 L 1 L 2 L 3x 11y 11x 21y 21x 31y 31x 12y 12x 22y 22x 32y 32x 13x 23y 23y 33x 33y 13E 1 I 1k 1E 2 I 2E 3 I 3k 2k 3P軌道板( 或道床板)底座( 或支承層)基礎(chǔ)鋼軌 圖 三重疊合梁縱向計(jì)算模型 軌道板鋼軌Pk 2 E 2 I 2 E 1 I 1 k 1 k 3 E 3 I 3 底座k 4qE 2 I 4q軌道板底座k 5E 3 I 5 圖 a 軌道縱向 圖 b 軌道橫向 圖 彈性地基疊合梁模型 而在軌道橫向，是把從相鄰鋼軌扣件中間截取的軌道板（或道床板）和底座（或支承層）單元用彈簧聯(lián)結(jié)，并作為彈性地基上的二重梁彎曲變形力學(xué)分析模型 ，上述彈性地基疊合梁模型可通過文克勒法或有限元法求解。 大跨度橋梁 ： 懸索橋、斜拉橋、拱橋 。 (2)梁板模型可較好地模擬無砟軌道的結(jié)構(gòu)與受力特點(diǎn)，有效地反映承載層的空間彎曲。 由于 只 中間的 5m結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，因此車輛荷載添加于中間段的鋼軌上，根據(jù)《客運(yùn)專線無昨軌道鐵路設(shè)計(jì)指南》，設(shè)計(jì)動(dòng)輪載取荷載大小為 300KN。m/m 軌道板橫向負(fù)彎矩 kN 表 不同扣件剛度下軌道板與底座彎矩 扣件剛度（ kN/mm） 40 60 80 100 軌道板橫向正彎矩 (kNm/m) 表 、軌道板、砂漿層及底座的位移 鋼軌最大位移 (mm) 軌道板最大位移 (mm) 砂漿層最大位移 (mm) 底座最大位移 (mm) 35 結(jié)論：由以上表格可看出，軌道板與底座板彎矩隨著軌下墊 層剛度的增大逐漸增大，軌道板和底座板彎矩變化規(guī)律趨于線性；隨著軌下墊層剛度的增大，鋼軌最大位移逐漸減??；相比鋼軌而言，軌道板及底座板的最大位移則隨著軌下墊層剛度的增大而增大。m/m) 底座橫向正彎矩 (kNm/m) 軌道板橫向負(fù)彎矩 (kNm) 地基彈性系數(shù)采用 K30， 分別按 50MPa/m、 190MPa/m、 500MPa/m、 1000MPa/m進(jìn)行建模，結(jié)果如表 和表 。m/m) 軌道板橫向正彎矩 (kNm/m) 底座橫向正彎矩 (kNm/m 底座橫向負(fù)彎矩 kN MIDAS 運(yùn)行結(jié)果及分析 當(dāng)扣件剛度為 80kN/mm、 CA 砂漿彈性模量 300MPa、地基系數(shù)為 190MPa/m 時(shí)的計(jì)算結(jié)果如表 32 所示和表 33 所示。當(dāng) CA 砂漿用實(shí)體模擬時(shí)稱作 梁－板－體 模型，當(dāng) CA 砂漿用彈簧模擬時(shí)稱作 梁－板－板 模型。 國家基礎(chǔ)建設(shè) ： 飛機(jī)場(chǎng)、大壩、港口。 MIDAS/Civil 是針對(duì) 土木結(jié)構(gòu) ，特別是分析象預(yù)應(yīng)力箱型橋梁、懸索橋、 斜拉橋 等特殊的橋梁結(jié)構(gòu)形式，同時(shí)可以做非線性邊界分析、水化熱分析、材料非線性分析、 靜力彈塑性分析 、動(dòng)力彈塑性分析。 彈性地基梁理論 它是把由混凝土道床承載層、水硬性混凝土支承層、路基基床及地基構(gòu)成的無砟軌道，在設(shè)計(jì)時(shí)區(qū)分為軌道縱向和軌道橫向計(jì)算模型。設(shè)計(jì)采用圓形截面，外形必須與軌道板相匹配。底座的設(shè)計(jì)應(yīng)在保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的前提下，考慮板式軌道施工設(shè)備和機(jī)具的使用。綜合考慮， 取 板的寬度為 2400mm。為保證無砟軌道結(jié)構(gòu)與梁體的可靠連接，實(shí)現(xiàn)梁體與無砟軌道道床間的結(jié)構(gòu)變形的協(xié)調(diào)，在混凝土底座范圍內(nèi)的橋面，應(yīng)設(shè)置一定數(shù) 量的連接鋼筋。借鑒日本板式軌道在隧道內(nèi)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，以及我國贛龍線楓樹排隧道板式軌道試驗(yàn)段的研究成果，可以得出隧道內(nèi)無砟軌道底座與凸形擋臺(tái)可直接在隧道基地基底回填曾上的構(gòu)筑結(jié)論。厚度與 寬度 范圍應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)承載能力、荷載傳遞特性及道床厚度確定。 CRTSⅡ 型雙塊式軌道的特點(diǎn)： （ 1）引進(jìn)德國旭普林軌道技術(shù)； （ 2）結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，軌枕采用振動(dòng)方式壓入混凝土中，避免了灌注過程中的振搗不密實(shí)，加強(qiáng)了新老混凝土結(jié)合面的連接； （ 3）施工機(jī)械化程度高，施工進(jìn)度相 對(duì)較快； （ 4）施工必須由專業(yè)人員操作，設(shè)備規(guī)模大，施工靈活性較差； （ 5）出現(xiàn)病害時(shí)修復(fù)較為困難。 CRTSⅢ 型軌道的特點(diǎn)： （ 1）與 CRTSⅠ 型軌道相比，取消了凸形擋臺(tái)，將軌道板連為整體， 定位銷或水平限位擋塊在鋪板后施工，可減少原設(shè)凸形擋臺(tái)對(duì)施工的干擾，提高鋪軌進(jìn)度。 CRTSⅡ 軌道的特點(diǎn)如下： （ 1）板與板之間要縱連，設(shè)有橫向擋塊。 圖 路基上 CRTSⅠ 型板式無砟軌道 圖 橋上 CRTSⅠ 型板式無砟軌道 CRTSⅠ 軌道的特點(diǎn)如下： （ 1）道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受現(xiàn)場(chǎng)施工條件的制約，施工進(jìn)度塊； （ 2）軌道結(jié)構(gòu)高度低，自重輕； （ 3）具有可修復(fù)性，可通過板下 CA 砂漿進(jìn)行高程調(diào)整； （ 4）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整工作量較大，初期投資高于雙塊式軌道 。 15 2 我國的板式無砟軌道 我國客運(yùn)專線主要無砟軌道結(jié)構(gòu)型式介紹 按照鐵道部標(biāo)準(zhǔn)定義，目前國內(nèi)客運(yùn)專線所確定的無砟軌道結(jié)構(gòu)主要包括 3 種板式結(jié)構(gòu)型式和 2 種枕式結(jié)構(gòu)型式： CRTSⅠ 型板式無砟軌道、 CRTSⅡ 型板式無砟軌道、CRTSⅢ 型板式無砟軌道與 CRTSⅠ 型雙塊式無砟軌道、 CRTSⅡ 型雙塊式無砟軌道?；炷淋壵硗ㄟ^澆注的瀝青固定到瀝青支持層上并永久性地保持其安裝位置。 （ 4）結(jié)構(gòu)簡單，施工相對(duì)容易，支承塊為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可在工廠高精度預(yù)制，在現(xiàn)場(chǎng)只需將鋼軌、扣件、帶橡膠套靴的支承塊加以組裝、經(jīng)各向準(zhǔn)確定位后，就地灌注道床混凝土即可成型。因此，日本的板式軌道的應(yīng)用非常廣泛，到目前位置，其板式軌道累計(jì)鋪設(shè)歷程已達(dá)到 2700 多延長公里。 旭普林無砟軌道系統(tǒng)與雷達(dá)型無砟軌道系統(tǒng)相似，都是在水硬性混凝土承載層上鋪設(shè)雙塊式無砟軌道，但采用的施工工藝不同。圖 為雷達(dá) 2020 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 （ 6）博格板式軌道的缺點(diǎn)是制造工藝復(fù)雜，成本相對(duì)較高。其層次構(gòu)成依次為：級(jí)配碎石構(gòu)成的防凍層（ FSS）、 30cm 厚的水硬性混凝土支承層（ HGT）、 3cm 厚的瀝青水泥砂漿層、 20cm 厚的軌道板，在軌道板上安裝扣件。必須看到，無砟軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用也只有 30 多年的 時(shí)間，中國發(fā)展無砟軌道結(jié)構(gòu)，還存在很多問題需要研究解決。 我國新型無砟軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況如表 。 6 隨著京滬高速鐵路可行性研究的進(jìn)展，無砟軌道在我國得到更大的關(guān)注。初期曾試鋪過支承塊式、短枕式、整體灌注式等整體道床以及瀝青道床等幾種形式，但正式推廣應(yīng)用的僅有軌枕嵌入式（支承塊式）整體道床。這種軌道已被英國、西班牙、南非、加拿大和荷蘭等國廣泛用于大軸重高速客運(yùn)專線的隧道內(nèi)和橋梁結(jié)構(gòu)上，鋪設(shè)總延長約為 80km。 20 世紀(jì) 90 年代初，為了改善 RA 型板式軌道所用瀝青材料的溫度敏感性和耐久性，提出用混凝土道床代替瀝青混凝土道床的結(jié)構(gòu)方案，并用普通 A 型軌道板取代 RA 型軌道板，實(shí)現(xiàn)板式軌道結(jié)構(gòu)型式的統(tǒng)一。到 2020，德國鐵路無砟軌道縱鋪設(shè)長度 600 多延長公里。 進(jìn)一步改善無砟 軌道彈性和降低列車軸重是今后客運(yùn)專線上發(fā)展無砟軌道的努力方向。 ●有利于適應(yīng)地形選線，減少線路的工程投資 無砟軌道的縱、橫向穩(wěn)定性較之有砟軌道大大增加。 ●工務(wù)養(yǎng)護(hù)、維修設(shè)施減少 由于維修工作量減少，可以延長每個(gè)綜合維修中心和維修工區(qū)的管轄范圍，從而減少上述維修部門的數(shù)量。 ●良好的結(jié)構(gòu)恒定性和穩(wěn)定性 無砟軌道結(jié)構(gòu)中，作為無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算參數(shù)的軌道橫向阻力、軌道縱向阻力不再依賴于材質(zhì)和狀態(tài)多變的有砟道床，其整體式軌下基礎(chǔ)可為無縫線路提供更高和更恒定的軌道縱、橫向阻力，具有更好的耐久性和更長的使用壽命。一般情況下，道床維修工作量占線路維修 工作量的 70%以上，而高速鐵路相對(duì)于普通既有線路，維修費(fèi)用要增加 2 倍，道砟使用周期減少一半。因此，要求軌道結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，各組成部分的結(jié)構(gòu)要合理，尺寸及材質(zhì)要相互配合、等強(qiáng)配套、彈性連續(xù)，以保證列車按規(guī)定的速度，安全、平穩(wěn)和不間斷地運(yùn)行。隨著高速鐵路的發(fā)展，有砟軌道因自身的缺點(diǎn)而無法適應(yīng)，因此需要設(shè)計(jì)合理的無砟軌道結(jié)構(gòu)來滿足高速鐵路對(duì)于高速度的要求。 關(guān)鍵詞 ：板式無砟軌道；有限元；梁板模型；配筋 2 Abstract The track is the important part which bears load directly and guide the train running, so the track should have enough strength and stability. Whit he development of highspeed railway, ballasted track cannot adapt to the development because of its own disadvantages. It is necessary to design reasonable ballastless track structure to meet the high speed requirement of highspeed railway. Research method: Use the Finite Element Analysis to establish beamslabslab model of slab ballastless track ,and solve the model with the help of large scale application softwareMIDAS, do the work of track slab and base reinforcement design and verification. Research method: Use the Finite Element Analysis to establish beamslabslab model of slab ballastless track ,and solve the model with the help of large scale application softwareMIDAS, do the work of track slab and base reinforcement design and verification. Research results: Sum up the force influence of the loading position, fastener stiffness, the width of track slab, CA mortar elastic modulus, foundation elastic coefficient and other major parameters， and seek the most unfavorable moment of track plate and base plate under vertical loads. Keywords： Slab ballastless track, Finite element, Beamslab model, Reinforcement I 目錄 1 緒論 ........................................................................................................................................ 1 無砟軌道概述 .............................................................................................................. 1 無砟軌道主要技術(shù)特點(diǎn) .............................................................................................. 1 世界各國無砟軌道發(fā)展情況 ...................................................................................... 4 國內(nèi)無砟軌道結(jié)構(gòu)研