【正文】 砟層，受施工誤差和混凝土基礎變化等因素的影響，軌道高低狀態(tài)的變化不能像有砟軌道那樣進行起道、搗固作業(yè)，只能通過扣件進行調整，因此，無砟軌道結構要求其所用扣件具有一定的調高能力[8]。相對于有砟軌道，無砟軌道結構具有較強的穩(wěn)定性和軌道幾何狀態(tài)保持能力，線路在正常運行條件下，軌距的變化量較小，但考慮到混凝土基礎的施工誤差、扣件的制造公差以及鋼軌磨耗等因素，要求無砟軌道結構所用扣件具有一定的左右位置調整能力。②防爬阻力大。具有一定的防爬阻力是保證軌條穩(wěn)定的基礎。我國新建鐵路線路開通前道床縱向阻力設計參數(shù)，高速鐵路線路≥14KN/枕()，時速200km客貨共線≥12kN/枕(20kN/m)。而道床縱向阻力的實測值，Ⅱ()，()。可見，有砟軌道扣件防爬阻力大于道床縱向阻力，滿足軌條穩(wěn)定和無縫線路鋪設要求。③足夠的扣壓力。鋼軌扣件必須有足夠的扣壓力，以保證鋼軌與支承體之間的可靠聯(lián)結。這個扣壓力應使鋼軌在彎曲和轉動時，不致使軌底沿墊板發(fā)生縱向位移，即要求扣件的縱向阻力大于道床的縱向阻力。當然，扣壓力也不易太大，否則會使扣件彈性急劇下降，影響扣件使用壽命。如果鋼軌扣壓力較大，則由于防爬阻力的增大，鋼軌的溫度伸縮或斷口量就小；又由于軌排剛性的增大，阻止長鋼軌臌曲的能量就大，這對無縫線路的穩(wěn)定性是極其有效的。在特殊地段，扣件的扣壓力有相應的特殊要求。例如，在陡坡地段，扣件扣壓力要比一般地段大，而在鋪設無縫線路的長大橋上無砟道床，則要比一般地段小，為減小梁軌間的相互作用力，采用小阻力扣件，以防止過大的溫度力傳至下部結構。我國鐵路軌道PC枕和軌道板多用彈條扣件，其單個彈條扣壓力設計參數(shù)，II型彈條≥10kN，III型彈條≥11kN，WJ一2彈條為4kN。④零部件少，減小維修工作量?，F(xiàn)代鐵路軌道維修只能在很短的封鎖點內進行，因而要求鋼軌扣件少維修。這就要求扣件各部件有足夠的強度，在期望的使用壽命周期內扣件各部件不產生疲勞傷損和顯著的殘余變形；同時要求扣件有更好的性能，當扣壓件和軌下彈性墊層產生磨耗和殘余變形時，扣件阻力減小不大，扣件螺栓無需經常進行復擰。⑤剛度均勻，平順性好。現(xiàn)代快速鐵路為保證良好的行車品質，提高行車舒適性，要求扣件各節(jié)點剛度一致，以保證線路彈性的均勻，保證旅客乘坐的舒適性。與有砟軌道相比，無砟軌道結構中由于取消了提供線路彈性的道砟層，這樣就要求無砟軌道的扣件更能具有良好的彈性，以最大限度地降低軌道的振動，減緩輪軌間的沖擊。在相當長一段時間內，限于我國的生產設備和管理能力，扣件剛度的均勻、穩(wěn)定往往很難保證。⑥減振性能良好。鋼軌扣件具有較低的剛度是減小輪軌作用力、實現(xiàn)減振降噪的有效手段，但較低的剛度容易影響扣件對軌條的約束能力，特別是防止扣件外翻的能力，需要通過巧妙的結構設計實現(xiàn)二者的平衡?；炷琳碥壍篮蜔o砟軌道的彈性，主要是由鋼軌扣件提供的。這種軌道的剛度一般要比木枕軌道大得多。因此，必須設法降低混凝土軌下基礎的剛度，使之盡可能接近于木枕有砟軌道的剛度水平。理論研究和試驗結果表明，要做到這一點，扣件節(jié)點垂向剛度應以30kN/mm左右為宜，亦即采用低剛度的軌下膠墊。同時鋼軌扣件的橫向剛度以20～40kN/mm為宜，以減輕輪軌橫向力的作用。但橫向剛度不足又會使軌距擴大超限，這在運營中是不允許的。⑦絕緣性能好。為保證行車絕對安全，要求鋼軌扣件有良好的絕緣性能，保證軌道電路的正常工作。無砟軌道的軌道板或道床板，在每塊板上都設有許多鋼軌扣件，并且在板內還布有許多鋼筋，它不像有砟軌道那樣，PC枕是通過道砟而單獨鋪設的。因此，增大無砟軌道區(qū)間的絕緣電阻，提高每組扣件及板內配筋的絕緣性能是非常必要的。特別是應當防止降雨時絕緣電阻的降低，以免造成ATC(列車自動控制)信號接收水平降低，引起行車安全故障。一般，無砟軌道扣件絕緣電阻應在100MΩ以上，為提高軌道扣件的絕緣電阻，要求軌下膠墊大于3000MΩ，預埋絕緣套管大于410MΩ，絕緣墊板大于510MΩ，否則要及時更換。在暴雨情況下，為使軌道電路正常工作，無砟軌道兩股鋼軌之間的絕緣電阻應在4Ω/m以上。為滿足客運專線有砟軌道扣件系統(tǒng)的技術要求，開發(fā)彈條IV型、V型扣件系統(tǒng)如圖3圖32所示。圖31 彈條Ⅳ型扣件圖32 彈條Ｖ型扣件為滿足客運專線無砟軌道扣件系統(tǒng)的技術要求，開發(fā)了WJ一7型、WJ一8型扣件系統(tǒng)，如圖334所示。圖33 WJ一7扣件圖34 WJ－8扣件扣件是聯(lián)結鋼軌與軌擾的重要部件，其作用是保持鋼軌在軌枕等軌下基礎上的正確位置及鋼軌與軌擾的可靠聯(lián)結，阻止鋼軌的縱橫向移動，為軌道結構提供定的彈性，因此扣件不僅要有足夠的強度和扣壓力，還應具有良好的彈性和一定的調整能力等?？奂愋筒煌?，使用范圍也不同，設計中應根據(jù)扣件的性能參數(shù)、設計原則和上述選型設計要求，合理選用不同類型的扣件，才能充分發(fā)揮扣件的性能，達到經濟合理、安全運營的目的。 無砟軌道我國無砟軌道的發(fā)展較早，早在1935年和1939年，東北地區(qū)北老松嶺隧道就曾鋪設了整體道床。隨著我國鐵路運量的迅速增長，為了減輕線路維修工作量，延長軌道各部件的使用壽命，1957年和1958年唐山鐵道學院和鐵道部科學研究院先后開始研究、設計新型軌下基礎。圖35 隧道內剛性支承塊式無砟軌道隨后各鐵路局及各院校也開展了研究和試鋪工作，肯定了鐵路新型軌下基礎的發(fā)展前景。北京鐵路局在唐山車站的上質路基上曾試鋪了少量的埋入縱向軌枕式整體道床，其后又有呼和浩特、太原、武漢、齊齊哈爾等鐵路局先后在一些車站站線的土質和石質路基上試鋪了整體道床。由于當時試鋪時對土質路基基底沒有很好的處理，使用效果不好，大部分已被拆除。1965年以后，整體道床在我國發(fā)展較快，其中以隧道內鋪設的較多。截至1981年底止，己有141座隧道內修建了整體道床，總長度將近300km?；炷琳w道床在鐵路站場也得到了應用，上海鐵路局從1973年開始，先后在站場內鋪設了改進的土質路基整體道床，鋪設時由于注意了基底的處理，取得了較好的效果。我國北京地下鐵道全部采用了整體道床，使用效果良好。這個階段我國主要采用鋼筋混凝土支承塊式、短木枕式和整體灌注式三種，正式推廣應用的只有支承塊式無醉軌道，且主要使用在隧道中(圖35)。此外，在橋梁上也試鋪過無作無枕結構，在京九線九江長江大橋引橋上采用了這種結構，長度約7km。無砟軌道研究在中斷了近10年后，于上世紀90年代中期，隨著高速鐵路可行性研究的進程，無砟軌道的研究在我國重新得以關注。對新型無砟軌道結構設計參數(shù)、動力學仿真計算分析、室內實尺模型試驗、無砟軌道部件技術條件以及設計、施工技術條件、施工細則和驗收標準的編制、現(xiàn)場鋪設、動力測試和長期觀測等開展了一系列的綜合試驗研究，在相應的理論和實踐方面也取得了一定的進步。在西康線我國已正式開通運營最長的隧道秦嶺隧道()內采用了彈性支承塊式無砟軌道，現(xiàn)在使用狀況良好。1998年高速鐵路高架橋上無磚軌道關鍵技術的試驗研究中，完成了對三種結構型式的無砟軌道(長軌枕埋入式、彈性支承塊式、板式軌道)的初步設計、室內模型鋪設及各項性能試驗，初步提出高架橋上無柞軌道的施工方案，提出了高速鐵路無作軌道橋梁徐變上拱的限值與控制措施，建立了橋上無砟軌道車線橋藕合模型并進行了仿真計算，分析了高速鐵路高架橋上無砟軌道的動力特性與車輛走行性能。1999年一2001年秦沈客運專線三座特大橋成功鋪設了長枕埋入式和板式無醉軌道，其中沙河特大橋鋪設長枕埋入式無砟軌道，狗河和雙何特大橋鋪設板式無砟軌道。2001年一2002年鐵道部在秦沈客運專線組織了三次大規(guī)模綜合試驗，“神州號”、“先鋒號”和“中華之星”動車組分別創(chuàng)造了210km/h、292km/h、。在試驗列車以不同速度運行的工況下，對三座特大橋上無砟軌道的主要軌道動力參數(shù)如輪軌垂直力、輪軌橫向力、鋼軌支點壓力、位移、脫軌系數(shù)、輪重減載率以及車體豎向、橫向穩(wěn)定性指標進行觀測，以掌握橋上無砟軌道在高速運行條件下的結構受力、變形情況與振動特性。2003年一2004年，為完善新型無砟軌道結構和施工工藝，在渝懷線魚嘴2號隧道、贛龍線楓樹排隧道分別鋪設了長枕埋入式和板式無砟軌道，同時在線路開通后將對隧道內的無砟軌道結構進行動力測試與長期觀測。國內無柞軌道結構的設計和應用起步較晚，我國無昨軌道的設計理論主要結合自身實際，也借鑒了國外無碎軌道的技術與經驗。在設計方法上，主要是考慮列車荷載的作用，基于容許應力法進行結構強度設計，并依據(jù)工程經驗或最小配筋率對整體道床等結構加強配筋。在參數(shù)的選取上，輪載動力系數(shù)和水平荷載主要依據(jù)無碎軌道動力測試確定，一般情況下動力系數(shù)取2，運量較大或速度較高時取3，特殊情況(重軸、特大運量等)應進行個別設計?？紤]到無醉軌道在運營中一旦出現(xiàn)損壞修復相當困難，從偏于安全出發(fā)，采用23倍的動載系數(shù)。秦沈客運專線和遂渝線豎向設計荷載均取300kN。電力機車通過半徑為300m的曲線段，鋼軌承受橫向水平力的最大可能值為110kN，內燃機為80kN。在計算理論方面，主要采用的有彈性地基疊合梁理論、實體有限元計算理論和彈性地基上的梁一板一板理論。彈性地基疊合梁理論曾長期指導著我國無昨軌道結構的設計，在秦沈客運專線試驗軌道中，首次應用雙層彈性地基梁模型對橋上長枕埋人式無碎軌道(類似于德國傳統(tǒng)Rheda結構)進行了設計。軌道板長8m，厚190mm。選用的外荷載彎矩值，是把軌道板在運營中的豎向與橫向外彎矩疊加后，又與制造、運輸、施工時的外荷載彎矩相比較，取較大者。實體有限元理論曾用于遂渝線無作軌道結構的檢算與分析。該理論的模型中將鋼軌作為無限長點支撐梁，采用梁單元進行離散。忽略扣件的非線性因素，將其等效為線性彈簧。無碎軌道基本形狀比較規(guī)則，在建立有限元模型時可將其各層視為實體，各層均按彈性體考慮，用實體單元模擬。基礎的處理可以視其情況，處理成不同的邊界條件。如用彈性體或彈簧等模擬。層間采用粘結，可以根據(jù)聯(lián)結的強弱程度，處理成粘連或接觸。遂渝線岔區(qū)無碎軌道曾采用梁一板一板理論對結構進行檢算，其核心為彈性地基板模型。模型中鋼軌采用梁單元，扣件采用線性彈簧模擬，道床板連同支承層采用彈性地基板單元模擬，板底支承系數(shù)采用地基K30系數(shù)。該模型的力學概念比較明晰，物理模型與實際情況能夠較好的統(tǒng)一，修正了彈性地基梁帶來的誤差，但也存在參數(shù)合理選擇的問題。由于秦沈線、遂渝線投入運營的時間都不長，為考察設計合理性，還需要收集列車荷載長期作用下軌道的傷損狀況、維修工作量和保持軌道幾何尺寸的能力，即保持軌道平順性和穩(wěn)定性的能力的資料。與國際水平相比，目前我國無碎軌道的設計理論水平尚存在一定的差距，需要在充分吸收國外的設計及應用經驗的基礎上，結合自身的工程實踐，逐步形成適合我國國情的設計理論體系。無砟軌道施工工藝流程為：下部結構物檢查、測量放線、鋪設軌枕、吊裝工具軌緊固螺栓扣件、初調、鋼筋綁扎、立模及固定體系、精調、澆注混凝土、灑水及養(yǎng)護、拆卸工具軌、模板及支承體系。在進行混凝土道床施工前，應對道床基底面進行檢查，對有缺陷的區(qū)域及時進行修繕施工，做好檢查和簽收工作。(1)在全管段范圍內用二等水準點，CPI、CPII、CPIII基樁控制網對線路的高程和位置進行控制測量，雙塊式無砟軌道加密基樁采用固定支腳，支腳間軸向平面X和Y方向定位限差為177。，高程限差為177。(2)整個施工期間都要求對線下主體工程的變形情況進行測量，測量結果要進行有系統(tǒng)的統(tǒng)計和分析。(3)準確放樣出道床的位置及兩側的外移樁，以便施工過程中隨時檢查的模板位置及軌道中心線是否有偏差。在結構物頂面劃出每個軌枕的分布位置，以便精確調整軌枕的平面位置和高度。用平板車把軌枕運至施工現(xiàn)場，散開放置到指定的標識位置，按設計軌距，調整軌枕的方向與間距位置。鋪設軌枕并定向后，將工具軌安置在軌枕上，在兩鋼軌端部預留20mm間隙，在軌道直線區(qū)段施工時，相鄰鋼軌的端部應在一條直線上。在所有軌枕精確定位、工具軌置好后，擰緊扣件上的軌枕螺栓。(1)將調整絲桿等間距布置，在鋼軌接頭前后和曲線地段，應縮小支撐間距，對稱安裝在兩鋼軌上，并與鋼軌垂直。(2)在固定支承架之后，使用支承架和龍門吊整機組配合進行初調。(1)鋼筋成品和半成品是合格品。進場后必須掛牌標識，做到分期分別堆放，并做好鋼筋的維護工作，避免銹蝕和油污，確保鋼筋保特清潔。(2)鋼筋在加工棚進行加工后，平直放到平板車上運到施工現(xiàn)場，不能對鋼筋進行彎曲或扭曲，鋼筋交叉處采用塑料絕緣夾與塑料線綁扎。(3)在安裝上層縱向鋼筋以及支設模板之前，必須先安裝軌枕之間的所有橫向鋼筋。(4)對縱向鋼筋必須進行接地。須保證軌枕兩根外露鋼筋之間是無縫焊接的，縱向鋼筋必須搭接1200mm，焊接長度必須達200mm。(1)根據(jù)標記進行組合鋼模板安裝，模板部件通過地錨螺栓及三角支架調節(jié)體系固定在結構頂面，每隔５m設一道橫向伸縮縫，用硅膠密封，并清潔軌排，再在軌枕與扣件上覆蓋保護層，當所有模板清潔干凈以及安裝完軌枕與扣件保護后，在結構物表面灑水直到處于飽和狀態(tài)。(2)為防止軌排在混凝土澆筑時，因混凝土浮力的作用而使軌排浮動，影響軌排精度，要求用斜支承體系來固定軌排。使用Leica軌檢小車，從一個螺栓支承架移動到另一個螺桿支承架，將鋼軌的高度與方向調整到零位置或精度要求偏差范圍內。澆筑混凝土之前，軌枕必須覆蓋，下部結構表面必須灑水濕潤、潔凈、壓實、堅固在混凝土初凝時，應采用二次振搗方法，以防止收縮裂縫的產生，當混凝土開始產生強度時，表面需按設計做好橫向排水坡，并整平，抹光。當混凝土表面達到滿意的條件，應盡快用水清潔軌枕與鋼軌?；炷翝仓瓿珊髴⒓撮_始養(yǎng)生，養(yǎng)生宜采用噴灑養(yǎng)護化合物或灑水覆蓋養(yǎng)生，混凝土未達到設計強度75％之前，嚴禁在道床上行車和碰撞軌道部件。、模板、支承架(1)當混凝土強度達到5MPa后，方可將支承絲桿放松一圈。(2)待道床混凝土達到一定強度后便可拆卸工具軌、模板、支承架，進入下一循環(huán)。無砟軌道因其良好的技術經濟性而成為我國客運專線的首選軌道結構，與傳統(tǒng)的有砟軌道相比，無砟軌道具有結構簡單、穩(wěn)定性高、軌道養(yǎng)護維修量小、鋪設方便和彈性好等優(yōu)點。但無砟軌道的結構或部件一旦遭到破壞，修復