【正文】 m/m)軌道板橫向負(fù)彎矩(kNm/m)底座縱向正彎矩(kNm/m)底座縱向負(fù)彎矩(kNm/m)底座橫向正彎矩(kNm/m)底座橫向負(fù)彎矩(kNm/m)鋼軌正彎矩(kNm)鋼軌負(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。 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/m190MPa/m500MPa/m1000MPa/m軌道板縱向正彎矩(kNm/m)軌道板縱向負(fù)彎矩(kNm/m)軌道板橫向正彎矩(kNm/m)軌道板橫向負(fù)彎矩(kNm/m)底座縱向正彎矩(kNm/m)底座縱向負(fù)彎矩(kNm/m)底座橫向正彎矩(kNm/m)底座橫向負(fù)彎矩(kNm/m)鋼軌正彎矩(kNm)鋼軌負(fù)彎矩(kNm)、軌道板、砂漿層、底座的位移地基彈性系數(shù)50MPa/m190MPa/m500MPa/m1000MPa/m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)由上表可知，隨著地基彈性系數(shù)的增大，所有位移均減小，且以190MPa/m為分界點(diǎn)，之后變化緩慢。對(duì)于不同參數(shù)下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力比對(duì)之后，確定扣件剛度采用80KN/mm，CA砂漿層的彈性模量采用300MPa，地基彈性系數(shù)采用190MPa/m。4 板式無(wú)砟軌道的底座和軌道板的配筋 設(shè)計(jì)原則及規(guī)范采用容許應(yīng)力法及平衡設(shè)計(jì)原則，按單筋矩形截面梁，分別對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物進(jìn)行截面配筋計(jì)算。在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物受拉區(qū)僅由鋼筋承受拉力，并且認(rèn)為在承載過(guò)程中，鋼筋和混凝土的彈性模量保持不變。根據(jù)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中配筋公式： 其中為普通鋼筋的容許應(yīng)力，根據(jù)《鐵路橋規(guī)》中普通鋼筋的容許應(yīng)力取值應(yīng)按照以下方法取值。(1) Q235鋼筋在主力或主力加附加力作用下容許應(yīng)力[]應(yīng)取130MP或160MP。(2) HRB335鋼筋：1)母材及縱向加工的閃光對(duì)焊接頭在主力或主力附加力作用下容許應(yīng)力[σs]分別為180MP或230MP。2) 未經(jīng)縱向加工的閃光對(duì)接頭在主力作用下，容許應(yīng)力按表41采用。表41 HRB335鋼筋主力加附加力作用下焊接接頭容許應(yīng)力[]（MPa）鋼筋直徑(mm)應(yīng)力比ρ≥d≤1617518018018016d≤25150165180180d=281401551701803) 未經(jīng)縱向加工的閃光對(duì)焊接頭在主力加附加力作用下容許應(yīng)力按42采用。表42 HRB335鋼筋主力加附加力作用下焊接接頭容許應(yīng)力[]（MPa）鋼筋直徑(mm)應(yīng)力比ρ≥d≤1623023023023016d≤25195215230230d=28182202221230 為受壓區(qū)相對(duì)高度，取 (3) n為鋼筋的彈性模量與混凝土的變形模量之比，根據(jù)《鐵路橋規(guī)》中n的取值(見(jiàn)表43)。在下文的配筋計(jì)算中n取8。表43 n的取值 混凝土強(qiáng)度等級(jí)結(jié)構(gòu)類(lèi)型C20C25～C35C40～C60橋跨結(jié)構(gòu)及頂帽201510其他結(jié)構(gòu)15108(4)為彎曲受壓及偏心受壓時(shí)混凝土的容許應(yīng)力，根據(jù)《鐵路橋規(guī)》中混凝土容許應(yīng)力取值(見(jiàn)表44)。(5) h0為界面的有效高度h0=has，在橫截面中as取為40mm，在縱截面中as也取為40mm。(6) 根據(jù)計(jì)算的As值，按《鋼筋混凝土用熱軋帶肋鋼筋》(GB1499—98)選用鋼筋面積As，兩者容許相差不應(yīng)大于5%。選用鋼筋時(shí)應(yīng)滿(mǎn)足直徑、根數(shù)及間距等構(gòu)造要求。表44 混凝土的容許應(yīng)力(MPa)序號(hào)應(yīng)力種類(lèi)符號(hào)C20C25C30C35C40C45C50C601中心受壓[σc]2彎曲受壓及偏心受壓[σb]3有箍筋及斜筋時(shí)的主拉應(yīng)力[σtp1]4無(wú)箍筋及斜筋時(shí)的主拉應(yīng)力[σtp2]5梁部分長(zhǎng)度中全由混凝土承受的主拉應(yīng)力[σtp3]6純剪應(yīng)力[τc]7光鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)力[c] (7)最小配筋率：對(duì)最小配筋率的要求見(jiàn)表45。表45 最小配筋率鋼筋種類(lèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)C20C25～C45C50～C60Q235HRB335(8)截面最大裂縫寬度容許值 —99的規(guī)定，混凝土道床板截面最大裂縫寬度容許值采用[Wf]=。首先，在己知設(shè)計(jì)荷載力矩M、混凝土容許應(yīng)力 []及鋼筋容許應(yīng)力[]、截面尺寸b及h的條件下，求所需的受拉鋼筋截面面積。其次是進(jìn)行截面應(yīng)力復(fù)核，檢算鋼筋拉應(yīng)力和混凝土壓應(yīng)力是否符合容許條件。最后還要檢算截面的最大裂縫。 軌道板的配筋及驗(yàn)算（1）配筋設(shè)計(jì)軌道板縱向配筋彎矩鋼筋與混凝土彈模之比 n=8混凝土彎曲受壓容許應(yīng)力C55 []=鋼筋受拉容許應(yīng)力HPB235鋼筋[]=160MPa受壓區(qū)相對(duì)高度: 截面有效高度mmmm2選用5根Φ18 mm2%，小于5%，符合要求。（2）配筋驗(yàn)算配筋率μ：，符合要求。相對(duì)受壓區(qū)高度受壓區(qū)高度mm換算截面慣性矩鋼筋壓應(yīng)力：MPMP混凝土壓應(yīng)力MPMP，符合要求（3）裂縫驗(yàn)算受彎構(gòu)件截面受拉邊緣處的裂縫寬度計(jì)算公式為：式中 Wf—計(jì)算裂縫寬度(mm)；k1—鋼筋表面影響系數(shù)，；k2—考慮荷載特性的影響系數(shù)，， r=；σs—受拉鋼筋重心處的鋼筋應(yīng)力(MPa)；Es—鋼筋的彈性模量(MPa)，取 ；d—受拉鋼筋直徑(mm)；μz—受拉鋼筋的有效配筋率， 。式中 n=1—受拉鋼筋根數(shù)；As1—單根鋼筋截面面積(mm2)；a1—拉鋼筋重心到截面受拉邊緣的距離(mm)；b—計(jì)算截面寬度(mm)。經(jīng)計(jì)算裂縫寬度不符合最小裂縫寬度要求。此時(shí)應(yīng)按容許最大裂縫寬度進(jìn)行校核。選取10根Φ14，配筋率?！?，符合要求?？紤]上下層鋼筋布置，應(yīng)配筋相差不大，可對(duì)稱(chēng)配筋，橫向配筋可上下各配10根Φ14。（1）配筋設(shè)計(jì)截取一個(gè)鋼軌扣件間距的底座作為橫向計(jì)算單元。彎矩 鋼筋與混凝土彈模之比 n=8混凝土彎曲受壓容許應(yīng)力C40 【】=鋼筋受拉容許應(yīng)力HPB235鋼筋【】=160MPa受壓區(qū)相對(duì)高度 截面有效高度mm mm2選用， mm2兩者容許差為 3％，小于5％，符合要求。（2）配筋驗(yàn)算相對(duì)受壓區(qū)高度 受壓區(qū)高度mm換算截面慣性矩mm4鋼筋壓應(yīng)力： MP MP混凝土壓應(yīng)力MPMP,符合要求。（3）裂縫驗(yàn)算受彎構(gòu)件截面受拉邊緣處的裂縫寬度計(jì)算公式為：（mm）mm≤經(jīng)計(jì)算裂縫寬度符合最小裂縫寬度要求。故采用HPB235鋼筋，考慮結(jié)構(gòu)受力基本要求，配筋方案為橫向上下側(cè)各為10根Φ14的鋼筋，縱向?yàn)橐粋€(gè)鋼軌扣件間距上下各2根Φ16鋼筋。 混凝土底板配筋及驗(yàn)算（1）配筋設(shè)計(jì)彎矩kNm/m鋼筋與混凝土模彈之比n=8混凝土彎曲受壓容許應(yīng)力C40 [σb]=鋼筋受拉容許拉應(yīng)力 [σS]=160MP受壓區(qū)相對(duì)高度 鋼筋重心到受拉截面邊緣的高度mm截面有效高度nnmm2選用8根Φ18鋼筋mm2%，小于5%，符合要求。（2）配筋驗(yàn)算配筋率受壓區(qū)高度換算截面慣性矩混凝土壓應(yīng)力MP鋼筋壓應(yīng)力 MP[σs]（3）裂縫驗(yàn)算受彎構(gòu)件截面受拉邊緣處的裂縫寬度計(jì)算公式： 符合要求式中 Wf —計(jì)算裂縫寬度(mm)；k1—鋼筋表面影響系數(shù)，；k2 —考慮荷載特性的影響系數(shù)，， r=；σs —受拉鋼筋重心處的鋼筋應(yīng)力(MPa)；Es—鋼筋的彈性模量(MPa)，取 ；d—受拉鋼筋直徑(mm)；181。z —受拉鋼筋的有效配筋率。 n=1—受拉鋼筋根數(shù)；As1—單根鋼筋截面面積(mm2)；a1—拉鋼筋重心到截面受拉邊緣的距離(mm)；b—計(jì)算截面寬度(mm)?？紤]上下層鋼筋布置，應(yīng)配筋相差不大，可對(duì)稱(chēng)配筋，橫向配筋可上下層各配置8根Φ18鋼筋。（1）配筋設(shè)計(jì)截取一個(gè)鋼軌扣件間距的底座作為橫向計(jì)算單元。按照配筋計(jì)算基本步驟進(jìn)行配筋計(jì)算及校核，計(jì)算過(guò)程及結(jié)果如下：混凝土底座縱向下側(cè) kNm/m鋼筋與混凝土彈模之比 n=8混凝土彎曲受壓容許應(yīng)力C40 MP鋼筋受拉容許應(yīng)力Ⅱ級(jí)鋼筋 MP受壓區(qū)相對(duì)高度截面有效高度mmmm2選用1根Φ18鋼筋 mm2%，率大于5%，符合要求。（2）配筋驗(yàn)算：配筋率，不符合要求此時(shí)按最小配筋率計(jì)算，則mm2選2根Φ16鋼筋，As＝配筋率受壓區(qū)高度換算截面慣性矩混凝土壓應(yīng)力MP[σb]鋼筋壓應(yīng)力MP（3）裂縫驗(yàn)算 =，符合要求。故采用HPB235鋼筋，考慮結(jié)構(gòu)受力基本要求，配筋方案為橫向上下側(cè)各為的鋼筋。結(jié)論本論文概述了無(wú)砟軌道的發(fā)展歷史以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況，介紹無(wú)砟軌道不同類(lèi)型并簡(jiǎn)述了無(wú)砟軌道的優(yōu)缺點(diǎn)。本文中較為詳細(xì)地介紹了我國(guó)客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)主要無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)型式和特點(diǎn)，并對(duì)板式無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了綜述。MIDAS是本次設(shè)計(jì)中使用到的有限元分析軟件，應(yīng)用有限元分析軟件MIDAS建立了土路基上板式無(wú)砟軌道的梁板板力學(xué)分析模型，并進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，遴選出最優(yōu)設(shè)計(jì)模型，并對(duì)板式無(wú)砟軌道軌道板及底座進(jìn)行配筋，得到如下結(jié)論： (1) 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(xiàn)性，在軌下墊層剛度小于50kN/mm時(shí)變化速率較快，在50kN/mm之后變化趨于平緩。由此可以得出軌下墊層剛度在50～80kN/mm范圍內(nèi)為宜。(2) CA砂漿彈性模量對(duì)鋼軌與軌道板及底座板的位移影響不是很明顯。(3) 地基彈性系數(shù)宜采用190MPa/m。(4) 通過(guò)建立路基上板式無(wú)柞軌道梁一板有限元模型計(jì)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(duì)無(wú)柞軌道混凝土底座進(jìn)行配筋計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明，路基上板式無(wú)碎軌道混凝土底座的配筋主要由最小裂縫寬度決定。參考文獻(xiàn)1. 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