【正文】 分析軟件 MIDAS 對(duì)模型進(jìn)行求解，并對(duì)軌道板和底座進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)和校核。目前，高速鐵路的發(fā)展趨勢(shì)是運(yùn)營(yíng)速度≥ 300km/h，其對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的平順性和穩(wěn)定性要求更高。同時(shí)也可相應(yīng)減少每個(gè)部門配置的維修機(jī)械、停車股道數(shù)量和房屋等設(shè)施。 ●建設(shè)期工程總投資大于有砟軌道 與有砟軌道相比，盡管無(wú)砟軌道的結(jié)構(gòu)高度低、自重輕、無(wú)砟軌道在隧道中鋪設(shè)時(shí)，軌頂面一下的隧道開挖面積可適當(dāng)減??；在橋上鋪設(shè)時(shí)，由于其二期恒載相應(yīng)減輕，從而降低橋、隧工程費(fèi)用。正式在土質(zhì)路基上鋪設(shè)普通 A 型板式軌道前， 1991 年在北陸新干線路堤上鋪設(shè)了 60m 的試驗(yàn)段，進(jìn)行靜、動(dòng)載試驗(yàn)。先后在成昆線、京原線、京通線、南疆線等長(zhǎng)度超過(guò) 1km 的隧道內(nèi)鋪設(shè)，總鋪設(shè)長(zhǎng)度約 300km。 通過(guò)十年來(lái)無(wú)砟軌道的理論研究、室內(nèi)模型試驗(yàn)、橋上和隧道內(nèi)試驗(yàn)段鋪設(shè)，我國(guó)在高速鐵路無(wú)砟軌道方面取得了一下主要研究成果： （ 1） 無(wú)砟軌道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括普通 A 型板式軌道和長(zhǎng)枕埋入式無(wú)砟軌道； （ 2） 制定兩種無(wú)砟軌道部件的設(shè)計(jì)以及制造與驗(yàn)收技術(shù)條件； （ 3） 制定橋上和 隧道內(nèi)無(wú)砟軌道工程施工技術(shù)細(xì)則與質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)； （ 4） 小跨度簡(jiǎn)支箱梁（ 32m 以下）的變形限制以及設(shè)計(jì)與施工方面的控制措施； （ 5） 與無(wú)砟軌道相關(guān)的隧道設(shè)計(jì)技術(shù)要求； （ 6） 無(wú)砟與有砟軌道間過(guò)度段的主要技術(shù)要求； （ 7） 無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力測(cè)試與長(zhǎng)期觀測(cè)技術(shù)。博格板式 軌道系統(tǒng)軌頂至水硬性混凝土頂面的距離為 474mm。 圖 雷達(dá) 2020 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 10 雷達(dá) 2020 型無(wú)砟軌道的特點(diǎn) 雷達(dá) 2020 型無(wú)砟軌道具有如下特點(diǎn) ： （ 1）與雷達(dá)普通型軌道相比，軌頂?shù)剿残曰炷辽媳砻?的距離減少到 473mm，軌道板各層的厚度累計(jì)減少了 177mm；在軌距不變的前提下，軌枕全長(zhǎng)由 減少到，所用混凝土量大大減少。目前常的有普通 A 型軌道板（見圖 ）、框架型軌道板 （見圖 ）、用于特殊減振區(qū)段的防振 G 型軌道板（見圖）及早期用于路基上的 RA 型軌道板（見圖 ）等。其特點(diǎn)有 : （ 1）通過(guò)軌道板與瀝青層的彈性連接保持穩(wěn)定的軌道形狀； （ 2）能夠使用傳統(tǒng)的道路和軌道施工設(shè)備； （ 3）所需的工作步驟少，施工時(shí)間短； （ 4）在生產(chǎn)工廠就可以將錨塊和軌道扣件預(yù)先裝配好； （ 5）既適用于道岔也適用于線路； （ 6）無(wú)障礙地排水。 17 圖 隧道內(nèi) CRTSⅠ 型板式無(wú)砟軌道 CRTSⅡ型板 式無(wú)砟軌道 CRTSⅡ 型板式無(wú)砟軌道是將預(yù)制軌道板通過(guò)水泥瀝青砂漿調(diào)整層，鋪設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪的混凝土支承層或現(xiàn)場(chǎng)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)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式。路基及隧道地段底座為普通混凝土支承層，可降低建設(shè)成本，同時(shí)還可減少鋼筋網(wǎng)對(duì)信號(hào)軌道電路參數(shù)的影響； （ 2）與 CRTSⅡ 軌道相比，軌道板不需打磨，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)過(guò)程、降低成本，軌道精調(diào)通過(guò)扣件及填充式墊板調(diào)整完成。經(jīng)計(jì)算，路基上支承層寬度為 3200～ 3800mm，厚度根據(jù)承載條件來(lái)計(jì)算確定，但不得小于 300mm。連接鋼筋的數(shù)量應(yīng)根據(jù)無(wú)縫線路縱向力的大 24 小及無(wú)砟軌道道床與橋面間的摩擦力大小來(lái)確定。其厚度和配筋應(yīng)根據(jù)下部基礎(chǔ)的變形（如橋梁的跨中撓度、路基承載力，以及 不均勻沉降等）條件來(lái)確定。 26 在軌道縱向，它是將多層結(jié)構(gòu)根據(jù)剛度相等原理通過(guò)換算成為單層（即道床板）當(dāng)量彈性地基梁模型。 模型的選擇 根據(jù)無(wú)砟軌道的結(jié)構(gòu)和受力特點(diǎn)，采用彈性點(diǎn)支承梁模 擬鋼軌、板殼單元模擬無(wú)砟軌道各結(jié)構(gòu)層，建立無(wú)砟軌道彈性地基梁板模型，進(jìn)行無(wú)砟軌道各結(jié)構(gòu)層的荷載彎矩計(jì)算。 表 無(wú)砟軌道的彎矩計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目 數(shù)值 單位 軌道板縱向正彎矩 kNm/m) 底座橫向負(fù)彎矩 (kN 36 表 不同地基彈性系數(shù)下的鋼軌、軌道板、底座的彎矩 地基彈性系數(shù) 50MPa/m 190MPa/m 500MPa/m 1000MPa/m 軌道板縱向正彎矩 (kNm/m) 底座縱向負(fù)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(wú)砟軌道位移計(jì)算結(jié)果 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 圖 鋼軌位移云圖 圖 軌道板位移云圖 圖 砂漿層位移云圖 34 圖 混凝土底座位移云圖 當(dāng) 扣件剛度分別采用 40KN/mm、 60 KN/mm、 80 KN/mm、 100KN/mm 時(shí)，彎矩、位移結(jié)果如表表 和表 。 表 板式軌道結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù) 項(xiàng)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(diǎn)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(wú)砟軌道梁板模型的荷載工況 對(duì)無(wú)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。 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(dòng)支架法、滿堂支架法 。凸形擋臺(tái)周圍采用彈性好、強(qiáng)度高的 樹脂 材料替代 CA 砂漿。對(duì)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。為保證與隧道沉降縫 變形協(xié)調(diào)，在沉降縫處，底座對(duì)應(yīng)設(shè)置伸縮縫。 22 岔區(qū)板式無(wú)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。 CRTSⅢ 板式無(wú)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 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(tái)等部分組成。但是在運(yùn)營(yíng)費(fèi)方面，根據(jù) SBB 運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)和國(guó)內(nèi)前期應(yīng)用的估計(jì)，總運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較有砟軌道看節(jié)省約 50%。旭普林無(wú)砟軌道的軌頂?shù)剿残曰炷辽暇壍木嚯x為588mm。 B355W60M 型雙塊式軌枕按照 650mm 的間距排列，每組軌枕枕塊下依靠?jī)蓚€(gè)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(hào)為 B35。按照無(wú)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。 1999 年在鐵道部科技開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“秦沈客運(yùn)專線橋上無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)、施工技術(shù)條件的研究與編制”的有力推動(dòng)下，秦沈客運(yùn)專線選定了 3 座高架橋作為無(wú)砟軌道的試鋪段。英國(guó)鐵路試鋪的 PACT 型無(wú)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(diǎn)，適宜在隧道內(nèi)和高架橋上使用。運(yùn)營(yíng)中僅少數(shù)扣件需要調(diào)整，維修工作量很少。我國(guó)特級(jí)道砟標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)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(guó)，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(guó)新建客運(yùn)專線的需求。我國(guó)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(guó)外高速鐵路那樣白天行車、夜間軌道維修作業(yè)。此后，高速鐵路技術(shù)不斷發(fā)展和創(chuàng)新。 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(duì)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。 日本于 20 世紀(jì) 70 年代率先開發(fā)和使用板式無(wú)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。 ●免除高速條件下有砟軌道的道砟飛濺 我國(guó)秦沈客運(yùn)專線在線路開通之前進(jìn)行的行車試驗(yàn)表明：行 車速度達(dá)到 250km?h1時(shí)，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(dòng)缸等被道砟打擊的現(xiàn)象。但無(wú)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(duì)振動(dòng)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。試驗(yàn)中確定路基的最大下沉量限值為 30mm。 80 年代曾試鋪過(guò)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(zhǎng)約 10km，但并為正式推廣。 7 表 我國(guó)新型無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用情況 試鋪段 無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式 試鋪段長(zhǎng)度 備注 秦沈線 沙河特 長(zhǎng)枕埋入式 692 直線， 24m 簡(jiǎn)支箱梁 狗河特 板式 741 直線， 24m 簡(jiǎn)支箱梁 雙何特 板式 740 曲線， 32m 簡(jiǎn)支箱梁 贛龍 線 楓樹排隧道 板式 719 直線 渝懷線 魚嘴 2 號(hào)隧道 長(zhǎng)枕埋入式 710 曲線 為進(jìn)一步優(yōu)化長(zhǎng)枕埋入式無(wú)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(wú)砟軌道，機(jī)構(gòu)方案，并進(jìn)行了相關(guān)的試驗(yàn)室試驗(yàn)。 博格板式軌道的特點(diǎn) 博格板式軌道除了完全滿足德國(guó)鐵路對(duì)于軌道的技術(shù)要求外，還具有以下特點(diǎn)： （ 1）軌道板在工廠批量生產(chǎn)，進(jìn)度不受施工現(xiàn)場(chǎng)條件制約。 （ 2）埋入長(zhǎng)軌優(yōu)化為短枕，后期澆注混凝土與軌枕之間的裂縫減少。 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(duì)各種型號(hào)的板式無(wú)砟軌道的開發(fā)是統(tǒng)一有序。 ●PACT型無(wú)砟軌道（ Paved concrete track） 英國(guó)從 1969 年開始進(jìn)行 PACT 無(wú)砟軌道的研究。 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。 CRTSⅠ型雙塊式無(wú)砟軌道 CRTSⅠ 型雙塊式無(wú)砟軌道是將預(yù)制的雙塊式軌枕組裝成軌排 ,以現(xiàn)場(chǎng)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(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式。每隔 2 個(gè)板單元設(shè) 1 個(gè)橫向伸縮縫，寬度為 20mm，用瀝青板填充。 ● 底座每隔 1 個(gè)板單元設(shè) 1 個(gè)橫向伸縮縫。由于緩和曲線地段的超高是逐漸變化的，每個(gè)底座單元的高度應(yīng)根據(jù)超高變化合理設(shè)置。 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(jiǎn)支懸臂梁處理。彈性地基梁板模型符合無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，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(wú)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(wú)砟軌道縱、橫向變形協(xié)調(diào)條件，將縱、橫向彎矩分開計(jì)算而造成的較大計(jì)算誤差的缺點(diǎn)，也克服了彈性地基梁體模型層間約束強(qiáng)且計(jì)算繁瑣的缺點(diǎn)。m/m 軌道板縱向負(fù)彎矩 kNm/m) 底座縱向正彎矩 (kNm/m) 軌道板縱向負(fù)彎矩 (kNm/m) 底座縱向正彎矩 (kNm 鋼軌負(fù)彎矩 kN 板式軌道結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)如表 所列。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 。凸形擋臺(tái)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(guò)高，凸形擋臺(tái)高度取 250mm。為了減少軌道板類型，橋上無(wú)砟軌道板長(zhǎng)度可確定為 4853mm，相應(yīng)的扣件節(jié)點(diǎn)間距為 617mm。 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(gè)軌道板單元處（約 15m）設(shè)置一個(gè)；洞口向內(nèi)延伸 200m 范圍內(nèi)，約每 5m 處設(shè)置 1 個(gè)。 施工方法：自上至下施工，道岔和岔枕現(xiàn)場(chǎng)組裝、精調(diào)完成后，進(jìn)行道床板混凝土的澆筑。 CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道 CRTSⅢ 型板式無(wú)砟軌道是將預(yù)制軌道板通過(guò)水泥瀝青沙漿調(diào)整層 ,鋪設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)攤鋪的混凝土支承層或現(xiàn)場(chǎng)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(duì)每塊板限位的無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)形式。 軌道結(jié)構(gòu)類型 應(yīng)用線路 CRTSⅠ 型板式 遂渝試驗(yàn)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(zhǎng)大隧道內(nèi) CRTSⅡ 型雙塊式 鄭西客專 岔區(qū)無(wú)砟軌道 軌枕埋入式：京津城際、武廣客專、鄭西客專等 板式：