【正文】 節(jié)省約 50%。 （ 5）可維修性比剛性整體道床大大提高，如果支承 塊、塊下墊板或橡膠套靴出現(xiàn)損傷，在損傷點的左右一段距離內(nèi)松開扣件，抬高鋼軌即可取出損傷的部件。 （ 3）通過雙層彈性墊板的隔離，使軌道各部件的荷載傳遞頻率得以降低，部件的損傷程度大大降低，幾何形位可在長時間內(nèi)得以保持，最大程度地減少了養(yǎng)護維修工作量。 13 圖 VT 無砟軌道 彈性支承塊式型無砟軌道有以下特點： （ 1）軌道結構的垂直彈性由軌下和塊下雙層彈性墊板提供，最大程度上模擬了彈性點支承傳統(tǒng)碎石道床的結構承載特性，軌道縱向節(jié)點支承剛度趨于均勻一致，通過雙層彈性墊板的剛度和阻尼的不同組合可獲得優(yōu)于有砟軌道的剛度和較好的減振效果。在多年的試驗研究實踐中對不同等級的線路、不同自然條件、不同車速和不同要求開發(fā)出不同型號的板式無砟軌道。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。 20 世紀 70 年代，板式軌道作為日本鐵路建設的國家標準進行推廣。日本板式軌道的厚度在不同部位有較大的差別，設計時需要根據(jù)不同環(huán)境和功能需要進行選擇 。旭普林無砟軌道的軌頂?shù)剿残曰炷辽暇壍木嚯x為588mm。其特點是先灌注軌道板混凝土，然后將雙塊式軌枕安裝就位，通過振動法將軌枕潛入壓實的混凝土中，直至達到精確的位置。 ●旭普林型無砟軌道 系統(tǒng)構成 旭普林型無砟軌道系統(tǒng) 1974 年開發(fā)，在科隆 — 法蘭克福高速鐵路上成功鋪設了21km。 （ 5）兩軌枕塊之間用鋼筋桁梁連接，軌距保持 穩(wěn)定。 （ 3）對土質(zhì)路基、橋梁、高架橋、隧道、道岔區(qū)段以及減振要求區(qū)段，可以采用統(tǒng)一結構類型，技術要求、標準相對單一，施工質(zhì)量容易控制，更適應于高速鐵路。 圖 雷達 2020 系統(tǒng)結構圖 10 雷達 2020 型無砟軌道的特點 雷達 2020 型無砟軌道具有如下特點 ： （ 1）與雷達普通型軌道相比，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減少了 177mm；在軌距不變的前提下，軌枕全長由 減少到，所用混凝土量大大減少。配筋率為 %~%，從而將可能出現(xiàn)的裂縫寬度限制在 范圍內(nèi)，可防止連接鋼筋受到腐蝕?？奂菟ㄥ^在雙塊式軌枕內(nèi)，使用 UIC60 鋼軌。 B355W60M 型雙塊式軌枕按照 650mm 的間距排列，每組軌枕枕塊下依靠兩個鋼筋木行架支撐，軌枕塊精確定位后澆注混凝土，混凝土標號為 B35。 9 圖 博格板式無砟軌道結構圖 圖 博格板式無砟軌道系統(tǒng)結構圖 ● 雷達型無砟軌道 系統(tǒng)構成 雷達 2020 型無砟軌道系統(tǒng)結構如下：基礎為水硬性混凝土支承層，厚度 300mm，強度不應低于 15N （ 5）具有可修復性，除在每個鋼軌支撐點處（軌道扣件）調(diào)高余量外，還可調(diào)整預制板本身的高度。 （ 3）預制軌道板可用汽車在普通施工便道上運輸，并通過龍門吊直接在線路上鋪設，無需二次搬運。 （ 2）每塊板上有 10 對承軌臺，承軌臺的精度用機械打磨并由計算機控制。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。 ● 博格板式無砟軌道 系統(tǒng)組成 路基上博格板式軌道系統(tǒng)和構造見圖 11 與圖 12。直 8 接支承結構式是指在基礎上直接鋪設無砟軌道的一種結構。按照無砟軌道結構進行分類，可分為整體結構式和直接支承結構式，如表 所示。 板式無砟軌道的結構與類型 無砟軌道從誕生、發(fā)展，到目前為止，其結構型式種類繁多，技術上也各有特點?？紤]到我國鐵路運輸運力、運能緊張局面，以及高速鐵路一般處于經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，人員流動十分頻繁，而且鐵路作為一個網(wǎng)絡，跨線列車的開行對高速鐵路的運輸組織將產(chǎn)生重要影響，從而形成了高無鐵路列車運行高速度和高密度的特點，這就不僅要求線路具有高穩(wěn)定性、高平順性，還要求線路具有高使用率，造成維修與運行矛盾更加突出，因此積極采用無砟軌道結構具體有重要意義。 國內(nèi)無 砟軌道結構研究和工程實踐為高速鐵路無砟軌道結構運用提供了有力的技術支持。 我國鐵路在無砟軌道研究方面已經(jīng)做了一定的工作，在橋梁和隧道內(nèi)都有了相應的無砟軌道結構試鋪段。 通過十年來無砟軌道的理論研究、室內(nèi)模型試驗、橋上和隧道內(nèi)試驗段鋪設，我國在高速鐵路無砟軌道方面取得了一下主要研究成果： （ 1） 無砟軌道的結構設計，包括普通 A 型板式軌道和長枕埋入式無砟軌道； （ 2） 制定兩種無砟軌道部件的設計以及制造與驗收技術條件； （ 3） 制定橋上和 隧道內(nèi)無砟軌道工程施工技術細則與質(zhì)量檢驗評定標準； （ 4） 小跨度簡支箱梁（ 32m 以下）的變形限制以及設計與施工方面的控制措施； （ 5） 與無砟軌道相關的隧道設計技術要求； （ 6） 無砟與有砟軌道間過度段的主要技術要求； （ 7） 無砟軌道結構的動力測試與長期觀測技術。計劃在線路開通后對隧道內(nèi)的無砟軌道結構進行動力測試和長期觀測。綜合實驗結果表明，兩種無砟軌道結構形式在結構受力、變形和振動方向都達到了設計要求。 1999 年在鐵道部科技開發(fā)計劃項目“秦沈客運專線橋上無砟軌道設計、施工技術條件的研究與編制”的有力推動下，秦沈客運專線選定了 3 座高架橋作為無砟軌道的試鋪段。在“九五”國家科技攻關專題“高速鐵路無砟軌道設計參數(shù)的研究”中，提出了適用于高速鐵路橋、隧結構上的三種無砟軌道形式（長枕埋入式、彈性支承塊式和板式）及其設計參數(shù)；在鐵道部科技開發(fā)計劃項目“高速鐵路高架橋上無砟軌道關鍵技術的試驗研究”中，完成了對三種結構形式的無砟軌道（長枕埋入式、彈性支承塊式和板式無砟軌道）實尺模型的鋪設及各項性能試驗；提出高架橋上無砟軌道施工方案、橋梁徐變上拱限值與控制措施；建立了橋上無砟軌道車線橋耦 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。以后又陸續(xù)在寧西線（南京 — 西安）、蘭武復線、宜萬線、湘渝線等隧道內(nèi)以及城市軌道中得到廣泛應用，已經(jīng)鋪設和正在鋪設的這種無 砟軌道累計近 200km。 1995 年開始對彈性支承塊式無砟軌道的研究， 1996 年、 1997 年先后在隴海線白青隧道和安康線大瓢溝隧道鋪設試驗段。另外，在京九線長江大橋引橋上鋪設了無砟無枕結構，長度約 7km。先后在成昆線、京原線、京通線、南疆線等長度超過 1km 的隧道內(nèi)鋪設，總鋪設長度約 300km。 國內(nèi)無砟軌道結構研究與工程實踐 國內(nèi) 對無砟軌道的研究始于 20 世紀 60 年代，與國外的研究幾乎同時起步。 韓國 首爾至釜山的高速鐵路全長 412km，分 2 期工程建設，一期工程由首爾至 大邱 ，全長 ，二期工程由大邱至釜山南段，全長 。英國鐵路試鋪的 PACT 型無砟軌道，具有投資較低、維修費用少、噪音小、穩(wěn)定性強等特點，適宜在隧道內(nèi)和高架橋上使用。 英國鐵路的無砟軌道與日本新干 線和德國鐵路干線所鋪設的板式軌道均不相同，它是用鋼筋混凝土灌注成的無接縫連續(xù)的剛性道床板直接支承鋼軌，在軌底與混凝土道床之間放置一條帶狀的連續(xù)橡膠墊層，以給軌道提供必要的彈性，采用潘德羅爾彈條扣件聯(lián)結。PACT（ Paved Concrete Track） 軌道為英國 1969 年研制、試鋪， 1973 年正式使用的高速、 5 重載少維修無砟軌道，簡稱 PACT 軌道。 至今，板式軌道在日本既有線和新干線累計鋪設長度達 2700 延長公里。經(jīng)模擬通過總重 4500 萬噸 t 的重復加載試驗后，最終下沉量為 ，達到了試驗的預期目標。正式在土質(zhì)路基上鋪設普通 A 型板式軌道前， 1991 年在北陸新干線路堤上鋪設了 60m 的試驗段，進行靜、動載試驗。 日本板式軌道在土質(zhì)路基上的應用同樣經(jīng) 歷了 30 多年的發(fā)展歷程，開展了大量室內(nèi)外試驗研究工作。從 20 世紀 60 年代中期開始就針對板式無砟軌道結構開展了系統(tǒng)的理論研究與試驗。運營中僅少數(shù)扣件需要調(diào)整，維修工作量很少。其主要結構型式有雷達、雷達 20旭普林、 Berlin、 ATD、 Getrac和博格 型。 世界各國無砟軌道發(fā)展情況 德國是世界上研究開發(fā)無砟軌道較早的國家。 和有砟軌道相比，無砟軌道的彈性較差、環(huán)境振動和噪聲的量級較高?？傮w來說，無砟軌道建設期投資大于有砟軌道。 ●建設期工程總投資大于有砟軌道 與有砟軌道相比，盡管無砟軌道的結構高度低、自重輕、無砟軌道在隧道中鋪設時，軌頂面一下的隧道開挖面積可適當減??；在橋上鋪設時，由于其二期恒載相應減輕，從而降低橋、隧工程費用。因此，在軸重較大的客貨共線鐵路以及軸重更大的重載鐵路，國內(nèi)外規(guī)模鋪設無砟軌道的范例尚屬罕見。 無砟軌道的缺點： ●無砟軌道彈性差 日本、德國開發(fā)無砟軌道的初衷是力求無砟軌道的軌道彈性等于或接近于有砟軌道的軌道彈性，但實際開發(fā)的結果卻是無砟軌道的彈性仍低于有砟軌道。我國特級道砟標準與國外高速鐵路道砟標準相比，盡管在性能指標上仍有一定的差距，但符合這種性能要求的巖藏資源在我國，特別 是中南和西南地區(qū)仍相當稀少，可能難以滿足我國新建客運專線的需求。在選線困難的地段可以利用無砟軌道能承受較大輪軌橫向力的有利條件，在保證舒適度的前提條件下，適當放寬曲線允許超高、欠超高的限制，減小最小曲線半徑，從而有利于選線，減少工程量。 采用無砟軌道之后，就可以完全免除道砟飛濺 的顧慮。此外，在嚴寒冬季，凍結在車體下部的冰塊融化后，冰塊打在道砟上，濺起的道砟會打壞鋼軌踏面。 3 根據(jù)法國 TGV 鐵路運營經(jīng)驗，有砟軌道在列車速度達到 350km?h1 時，出現(xiàn)較嚴重的道砟飛濺現(xiàn)象。同時也可相應減少每個部門配置的維修機械、停車股道數(shù)量和房屋等設施。與采用散粒體結構的有砟道床基礎相比，在列車荷載作用下不會產(chǎn)生道砟顆粒磨耗、粉化、相對錯位 所引起的道床結構變形；在列車荷載反復作用下不會產(chǎn)生變形積累，使軌道幾何尺寸的變化基本控制在軌下膠墊、扣件及鋼軌的松動和磨損等因素之內(nèi)，從而大大降低軌道幾何狀態(tài)變化的速率，較少養(yǎng)護維修工作量，延長維修周期和軌道使用壽命。減少線路維修工作量是保證客運專線列車準點正常運行的前提條件。我國客運專線由于跨線列車多，自身的行車密度又大，不可能完全像國外高速鐵路那樣白天行車、夜間軌道維修作業(yè)。 ●良好的結構耐久性和少維修性能 無砟軌道維修工作量大大減少，被稱為“ 省維修”軌道，為延長線路的維修周期以及客運專線列車的高密度、準點正常運行提供重要保證。由此組成的軌道整體結構與有砟軌道相比具有更好的結構連續(xù)性和彈性均勻性，為提高軌道的平順性，改善乘車質(zhì)量提供了有利條件。 無砟軌道的優(yōu)點： ●良好的結構連續(xù)性和平順性 2 有砟軌道采用均一性比較差的天然道砟材料，在列車荷載作用下其道床肩寬、砟肩堆高、道床邊坡、軌枕間距及軌枕在道床中的支承狀態(tài)相對易于變化，并導致軌道幾何變形。與有砟軌道相比，板式軌道具有更好的整體性、穩(wěn)定性和耐久性，雖然技術較復雜，一次性投資大于有砟軌道，但其使用壽命周期長，通常使用周期為 30 年，軌道板在使用周期內(nèi)基本上免維修，運營過程中維修的工作量可堅守 70%以上，能夠有效緩解高 速鐵路運營與維修的矛盾，總的成本并不比有砟軌道高，為高速度、高密度的鐵路運輸提供了有利條件。目前，高速鐵路的發(fā)展趨勢是運營速度≥ 300km/h，其對軌道結構的平順性和穩(wěn)定性要求更高。由于鋼軌支承點的非連續(xù)，道床變形沿線路縱向呈現(xiàn)非均勻性特點，對保持良好的軌道幾何狀態(tài)和均衡質(zhì)量十分不利。要確保列車在高速行車條件下，安全、平穩(wěn)地不間斷運行，發(fā)展新型軌道建筑和維修技術，已成為高速鐵路技術研究的重點之一。此后，高速鐵路技術不斷發(fā)展和創(chuàng)新。隨著列車速度的提高，對軌道結構的技術要求越來越高。列車作用于軌道上的力有垂直壓力、橫向水平力、縱向水平力，以及因溫度變化所產(chǎn)生的溫度附加力等。 關鍵詞 ：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 h