【文章內(nèi)容簡介】 梁面設(shè)置滑動(dòng)層，達(dá)到隔離橋梁和軌道間相互作用的目的，能夠減小由于橋梁伸縮而引起的鋼軌以及板內(nèi)縱向附加力，減少橋梁和軌道之間的相互影響，從而能夠?qū)崿F(xiàn)在大跨度連續(xù)梁上取消伸縮調(diào)節(jié)器的目的。(七)一般情況下，在橋梁固定支座上方，在橋梁和底座板之間設(shè)置剪力齒槽和預(yù)埋件，從而能夠達(dá)到及時(shí)將制動(dòng)力、溫度力傳遞到墩臺上的目的。(八) 在梁縫處設(shè)置高強(qiáng)度擠塑板。減小梁端轉(zhuǎn)角對無砟軌道的影響。(九) 在底座板兩側(cè)設(shè)置側(cè)向擋塊，進(jìn)行橫向、豎向限位。(十)支承層使用的是水硬性材料或素混凝土，不需要配筋，結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，這樣可以減少工程投資，同時(shí)由于不配筋還有利于施工。第六節(jié) CRTSⅢ型無砟軌道目前研究存在的問題 對比CRTSⅠ型、CRTSⅡ型兩種板式無砟軌道系統(tǒng)的水泥乳化瀝青砂漿材料，岔區(qū)板式無砟軌道充填層材料采用自密實(shí)混凝土，其經(jīng)濟(jì)性相對較好。隨著國內(nèi)對無砟軌道結(jié)構(gòu)認(rèn)識和研究的深化，完全有基礎(chǔ)和條件也有足夠的能力來研究開發(fā)一種新型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，該新型板式無砟軌道在受力狀態(tài)、經(jīng)濟(jì)性、施工性、可維修性及耐久性等方面，能夠具備各型板式軌道的優(yōu)點(diǎn)，減少缺點(diǎn)。由此，各相關(guān)參研單位在總結(jié)我國既有無砟軌道研究與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對無砟軌道理論研究、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造技術(shù)、維修技術(shù)等開展了系統(tǒng)性的研究，獲得了比較豐碩的果實(shí)，創(chuàng)新研制了CRTSⅢ型板式無砟軌道，這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、一種全新的無砟軌道結(jié)構(gòu)體系。目前在我國，CRTSⅢ型板式無砟軌道已被成功的應(yīng)用在成灌線上。成灌線上CRTSⅢ。 成灌線上 CRTSⅢ 型板式無砟軌道 對運(yùn)營的成灌鐵路的觀察得到了如下幾點(diǎn)建議： (一)繼續(xù)加大對無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新工作的研究，并同時(shí)對無砟軌道工程中的評估體系、結(jié)構(gòu)壽命、動(dòng)力特性、速度與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、成本以及養(yǎng)護(hù)維修等方面的研究工作進(jìn)行更加深入的研究，并能夠建立試驗(yàn)段，這個(gè)試驗(yàn)段主要是用來測試在時(shí)速350km下的軌道結(jié)構(gòu)，同時(shí)還要進(jìn)行一些現(xiàn)場試驗(yàn)研究，并且能夠根據(jù)我國的實(shí)際情況研究結(jié)出適合我國的碩果。 (二)建議加大軌道原材料方面的實(shí)驗(yàn)研究，比如加大對自密實(shí)混凝土和路基軌道板的連接材料以及軌道間填充材料等方面的實(shí)驗(yàn)研究。 (三)建議能夠?qū)Τ晒噼F路軌道結(jié)構(gòu)中的重要部件（扣件等）定期進(jìn)行測量檢查，以便能夠?qū)o砟軌道的長期穩(wěn)定性進(jìn)行研究，能夠?yàn)閷頍o砟軌道結(jié)構(gòu)研究提供充足的數(shù)據(jù)儲(chǔ)備。(四)能夠加大對于施工工藝和工裝方面的研究工作，增強(qiáng)無砟軌道施工方面技術(shù)再創(chuàng)新的研究力度，為以后CRTSⅢ型板式無砟軌道在施工方面的專業(yè)化和標(biāo)準(zhǔn)化做出努力。路基上CRTSⅢ。 路基上CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)橫斷面圖在《成都至都江堪鐵路CRTSⅢ型板式無砟軌道技術(shù)總結(jié)》中，西南交通大學(xué)對成灌鐵路上CRTSⅢ型無砟軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)行了比較系統(tǒng)的理論方面的研究，提出了 “路基縱連、橋上單元”的總體設(shè)計(jì)思路。因?yàn)閱卧迨綗o砟軌道使用預(yù)制板，所以單元板式無砟軌道的施工速度比較快，并且單元板式無砟軌道的可維修性比較強(qiáng)，同時(shí)結(jié)構(gòu)承力和傳力路線也很明確，非常有利于進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化施工管理，但同時(shí)它的CA砂漿是薄弱環(huán)節(jié)。縱連板式無砟軌道所使用的是打磨的帶預(yù)裂縫的預(yù)制板，在板間進(jìn)行縱方向的連接，但是在其板間連接處也是比較容易開裂的。在技術(shù)總結(jié)中沒有研究使用自密實(shí)混凝土層代替CA砂漿的路基單元式軌道結(jié)構(gòu)的情況，所以很有必要對其再進(jìn)行試驗(yàn)研究，最后再進(jìn)行分析對比研究采用單元式和縱連式的軌道結(jié)構(gòu)，最終就能夠形成比較完整的關(guān)于CRTSⅢ型板式無砟軌道的理論體系。第七節(jié) 本文研究的意義、主要內(nèi)容及方法一、 本文研究的意義 我國的CRTSⅢ型板式無砟軌道最早出現(xiàn)在成灌線上。因?yàn)槌晒嗑€的設(shè)計(jì)及施工周期都非常緊湊，而且其設(shè)計(jì)時(shí)速只是200km。所以CRTSⅢ型板式無砟軌道還需要長期的運(yùn)營以便觀測它的實(shí)際運(yùn)營數(shù)據(jù)來支持以及優(yōu)化改進(jìn)結(jié)構(gòu)型式，最終形成擁有自主品牌的新型板式無砟軌道系統(tǒng)，從而能夠?yàn)槲覈母咚勹F路完全走向世界打好堅(jiān)實(shí)的戰(zhàn)略技術(shù)基礎(chǔ)。二、 主要研究內(nèi)容及方法 本文所選用的是我國自主知識產(chǎn)權(quán)的CRTSⅢ型板式無砟軌道作為研究對象，模擬分析是用大型通用有限元軟件（ANSYS)來進(jìn)行的，從而求出在荷載作用下無砟軌道結(jié)構(gòu)的受力和變形情況，根據(jù)模擬的結(jié)果來總結(jié)其受力變形規(guī)律。本論文的主要工作如下： 首先，通過收集并閱讀大量的資料來了解關(guān)于無砟軌道方面的各種研究信息，全面介紹國內(nèi)外關(guān)于無砟軌道的研究和應(yīng)用的相關(guān)情況，重點(diǎn)介紹我國自主研制的CRTSⅢ型板式無砟軌道的研究水平及其應(yīng)用情況。其次，本文選擇CRTSⅢ型板式無砟軌道作為研究對象，深入的研究了土質(zhì)路基上板式無砟軌道的受力變形特點(diǎn)。閱讀了大量的研究成果后，我們最終采用了梁板模型來模擬實(shí)際軌道結(jié)構(gòu)，通過大型有限元軟件ANSYS來計(jì)算CRTSⅢ型無砟軌道結(jié)構(gòu)，然后再計(jì)算出軌道的各主要的參數(shù)：板的垂向位移、板的橫縱向位移、板的縱橫向彎矩等。在建立模型時(shí)，把道床板和支承層都看做是板殼單元，從而建立梁板模型來進(jìn)行研究。這是由于水硬性混凝土支承層（簡稱支承層）以及道床板（含軌枕）在厚度方向上的長度尺寸都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其在長度和寬度方向上的尺寸；本文也沒對 CRTSⅢ型建立的實(shí)體單元，是因?yàn)槠溆?jì)算時(shí)間很長，并且彎矩等主要參數(shù)也沒辦法直接求出，所以并沒有使用其來進(jìn)行計(jì)算。CRTSⅢ型板式無砟軌道垂向動(dòng)力學(xué)分析在釆用有限元力學(xué)模型時(shí)，荷載參數(shù)以及路基上CRTSⅢ型板式無砟軌道參數(shù)是需要確定的設(shè)計(jì)參數(shù)的。其中荷載參數(shù)是指大小和施加方式；而軌道參數(shù)主要包括鋼軌和扣件的類型及其參數(shù)、道床板和水硬性混凝土支承層的類型及實(shí)常數(shù)和參數(shù)、地基彈性系數(shù)等，另外，還深入研究分析了道床板和水硬性支承層之間的連接方式，并且提出了虛擬連接方式，這是一種很理想的連接方式。第二章 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成及技術(shù)要求第一節(jié) CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)一、 CRTSⅢ型板式無砟軌道系統(tǒng)簡介CRTSⅢ型板式無砟軌道是擁有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)的新型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式。這項(xiàng)技術(shù)對于我國的科技發(fā)展來說是一項(xiàng)完全的新技術(shù)，其首次在成灌線上鋪設(shè)，并且在國內(nèi)首次使用新的材料、工裝、工藝以及成套設(shè)備等。CRTSⅢ型無砟軌道的總體設(shè)計(jì)思路是“橋上單元、路基縱連”。是將已經(jīng)預(yù)制好的軌道板經(jīng)過自密實(shí)混凝土層“放置”在底座（或是支承層）上的一種新型無砟軌道結(jié)構(gòu)型式。CRTSⅢ型板式無砟軌道在橋梁地段采用的是單元板式，用自密實(shí)混凝土代替了CA砂漿作為板下填充層，軌道板與自密實(shí)混凝土間通過設(shè)置U型連接鋼筋，來加強(qiáng)兩者之間的連接。底座上設(shè)置兩個(gè)凸臺用來傳遞水平力及限位。路基地段采用縱連板式，板間填充樹脂砂漿，板下填充自密實(shí)混凝土，支承層采用水硬性支承層(HGT)。CRTSⅢ型板式無砟軌道總體結(jié)構(gòu)方案為帶擋肩的新型單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其主要由鋼軌、扣件、預(yù)制軌道板、配筋的自密實(shí)混凝土（自平流混凝土調(diào)整層）、限位擋臺、中間隔離層（土工布）和鋼筋混凝土底座等部分組成。軌道結(jié)構(gòu)采用單元分塊式結(jié)構(gòu)，在路基、橋梁和隧道地段軌道板間均采用不連接的分塊式單元結(jié)構(gòu)。底座板在每塊軌道板范圍內(nèi)設(shè)置兩個(gè)限位臺（凹槽結(jié)構(gòu)），底座板與自平流混凝土層間設(shè)置中間隔離層?？奂捎肳J8C型扣件，如下圖所示。就CRTSⅢ型軌道板而言，其生產(chǎn)工藝和I型板相似，采用獨(dú)立臺座、雙向后張法生產(chǎn)。采用WJ8C扣件，承軌臺帶擋肩，外觀和II板相似，其精度要求也向經(jīng)數(shù)控磨床加工后的CRTSⅡ型軌道板看齊。因底座和軌道板之間的填充、調(diào)整層用自平流混凝土代替了CA砂漿，板底需預(yù)留門形鋼筋，以確保軌道板和砂漿層結(jié)合良好，防止單元板在環(huán)境溫度變化和行車重量變化時(shí)板端的翹起變形。相當(dāng)于用I型板的工藝生產(chǎn)出達(dá)到或接近經(jīng)數(shù)控磨床加工后的CRTSⅡ型軌道板精度的軌道板。二、 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)組成CRTSⅢ型無砟軌道結(jié)構(gòu)主要包括下面的一些結(jié)構(gòu)：鋼軌、軌道板、扣件、自密實(shí)混凝土、鋼筋混凝土底座（支承層）等。其所采用的型式是有擋肩的彈性扣件，其承軌面上要設(shè)置1/40軌底坡，其間距是通過其運(yùn)營條件來確定的。為了能夠保證軌道結(jié)構(gòu)擁有高平順性，在曲線地段上扣件應(yīng)能夠預(yù)留一些設(shè)置充填式墊板的條件。CRTSⅢ型板式無柞軌道其鋼軌為普通60軌?？奂閃J 8C型扣件系統(tǒng)。軌道板為預(yù)制預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。自密實(shí)混凝土層采用C40混凝土，并在兩端設(shè)置向下的凸臺與底座板相連。底座板采用C40鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底座板兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)凹槽，與上部自密實(shí)混凝土層相連。凹槽內(nèi)側(cè)周圍緊貼1Omm橡膠墊板，底部鋪設(shè)20mm泡沫板。 CRTSⅢ型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)橫斷面示意圖三、 CRTSⅢ型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (一)因?yàn)樵跇蛄荷鲜褂玫男褪绞菃卧迨綗o砟軌道結(jié)構(gòu)，從而能夠方便進(jìn)行施工以及維修。而在路基上鋪設(shè)的是縱連板式結(jié)構(gòu)，從而提高了線路的平順性。(二)軌道板以有擋肩扣件以及雙向預(yù)應(yīng)力為配套設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。而曲線地段是經(jīng)過調(diào)整承軌臺位置從而來實(shí)現(xiàn)軌道空間上的線形。(三)板下的施工調(diào)整層使用的是自密實(shí)混凝土層，取消了CA砂漿填充層，簡化了施工工藝，減少了對環(huán)境的污染，同時(shí)降低工程造價(jià)。(四)自密實(shí)混凝土經(jīng)過軌道板下面預(yù)留“門”形鋼筋從而能夠可靠連接而變成了一種復(fù)合結(jié)構(gòu)。(五)在自密實(shí)混凝土與底座之間（橋梁）設(shè)置土工布隔離層。(六)此軌道板結(jié)構(gòu)與WJ8C扣件系統(tǒng)配套，有很好的應(yīng)用性，并使其具備較好的施工性能和保持軌距的能力。第二節(jié) 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)一、 軌道板CRTSⅢ型無砟軌道板做為我國的自主研制的一種新型的雙向預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土型式，是按照60年代的標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的，并且還設(shè)置有配套的承軌槽結(jié)構(gòu)，在板下設(shè)置U形連接鋼筋，但是在小半徑曲線地段還需要調(diào)整一下承軌槽空間位置。通常板長有這兩種：5350mm和4856mm,而板的寬度均為2500mm，板厚度為190mm。 軌道板平面布置圖二、 自密實(shí)混凝土層 CRTSⅢ型無砟軌道的軌道的軌道板下灌注自密實(shí)混凝土層，它所使用的混凝土的強(qiáng)度等級是C40，自密實(shí)混凝土層在直線地段的寬度為2700mm，但是在曲線地段則是寬度為2600mm，厚度為90mm,然而其長度是和軌道板一致。 三、 支承層 在路基地段上要鋪設(shè)支承層，并且要在沿著線路縱向方向上進(jìn)行連續(xù)鋪設(shè)。在板與板之間的縫隙位置必須要設(shè)置橫向伸縮假縫，在支承層施工完成后應(yīng)該立即進(jìn)行拉毛處理。支承層材料有下面兩種：水硬性混和料和低塑性水泥混凝土。支承層應(yīng)該首先使用水硬性混和料以此來提高支承層方面的抗彎和抗裂等性能。四、 底座在橋梁和遂道地段設(shè)置的底座應(yīng)該是C40鋼筋混凝土底座，它的底座寬度為3100mm，在其上面設(shè)置了兩個(gè)尺寸為600 mmx400 mm的凹槽，并且其深度應(yīng)該與底座相同。在其底座頂面上要設(shè)置4mm厚的土工布隔離層，在凹槽四周要設(shè)置10mm厚度的復(fù)合彈性橡膠墊層；然而在橋梁地段上面底座和梁面之間是通過預(yù)埋套管和預(yù)埋鋼筋來實(shí)現(xiàn)連接的。 凹槽處彈性墊層示意圖第三章 計(jì)算參數(shù)與模型第一節(jié) 計(jì)算參數(shù)的選取建立模型時(shí)鋼軌選用的是普通軌60型。軌道板的單塊尺寸為：、。 軌道板立面布置圖自密實(shí)混凝土層在直線地段上的寬度為2700毫米，然而在曲線地段上寬度為2600 毫米，自密實(shí)混凝土的厚度為90 毫米，然而其長度是和軌道板一致的。自密實(shí)混凝土的種類通常分為雙H槽和單H槽兩種型式。本文建立的模型結(jié)構(gòu)包括鋼軌、扣件、軌道板、填充層、支承層、地基等組成部分。鋼軌采用梁單元模擬，軌道板、填充層、支承層、地基等，由于其自身特點(diǎn)可以分別采用不同的單元對它們進(jìn)行模擬。對軌道板采用板殼單元模擬以便于得到計(jì)算參數(shù)彎矩，對支承層也采用板殼單元來得到其彎矩參數(shù)。由于實(shí)體單元不能得到直接的彎矩參數(shù)，所以我們不采用實(shí)體單元對軌道板和支承層進(jìn)行模擬。因?yàn)楸疚牡哪Ｐ拓Q向荷載僅僅考慮了列車的動(dòng)力荷載（為列車的靜荷載乘以其對應(yīng)的動(dòng)力系數(shù)），鋼軌與軌道板之間用線性彈簧單元來模擬連接。參照成灌線上CRTSⅢ型板式無砟軌道的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，再結(jié)合相關(guān)的文獻(xiàn)資料及參數(shù)的相關(guān)建議，對所采用的模型計(jì)算參數(shù)進(jìn)行了匯總，: 有限元建立模型各組成部件的參數(shù)表參數(shù)量值鋼軌彈性模量Er /( N/ )泊松比軌道板彈性模量Er /( N/ )（寬度厚度長度）/m泊松比自密實(shí)混凝土彈性模量Er /( N/ )（寬度厚度長度）/m泊松比支承層彈性模量Er /( N/ )（寬度厚度長度）/m泊松比路基彈性模量Er /( N/ )（寬度厚度長度）/m泊松比彈性扣件彈性模量Er /( N/ )泊松比第二節(jié) 模型的建立本文的模型是通過ANSYS來建立的。在分析模型時(shí)，不僅需要對結(jié)構(gòu)本身的參數(shù)及類型進(jìn)行考慮，而且對機(jī)車車輛以及鐵路下部結(jié)構(gòu)也要有著充分合理的考慮，對軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)力及位移方面的分析來對軌道板進(jìn)行配筋，實(shí)際問題需要考慮很多復(fù)雜的因素，但是我們研究的是軌道板在輪對荷載作用下的受力和位移的情況。所以我們可以忽略很多其他影響很小的因素，只考慮對軌道板受力和變形有比較大的影響的因素?，F(xiàn)有的軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也可以稱為準(zhǔn)靜態(tài)的分析：它在本質(zhì)上是靜力學(xué)分析和適當(dāng)?shù)膭?dòng)力影響的相結(jié)合。軌道系統(tǒng)包含了多種部件，是一個(gè)非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，并且是通過彈性單元的元件來連接各個(gè)部件的。本文通過選用大型通用的有限元軟件ANSYS來進(jìn)行CRTSⅢ型板式無砟軌道模型的建立，目的是為了能夠?qū)壍老到y(tǒng)各部件之間的連接關(guān)系進(jìn)