【正文】 隨機(jī)性，軌道在一定的運(yùn)輸條件下安全地完成規(guī)定任務(wù)的概率應(yīng)該達(dá)到規(guī)定的要求。軌道整體結(jié)構(gòu)變形包括彈性變形和永久變形。軌道結(jié)構(gòu)和一般工程結(jié)構(gòu)的顯著差別實(shí)在運(yùn)營(yíng)條件下，要隨時(shí)消除這些永久變形。為保證列車安全、可靠運(yùn)行，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的狀態(tài)和各部件的關(guān)系都規(guī)定了嚴(yán)格的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，軌道結(jié)構(gòu)是一個(gè)系統(tǒng)，要用系統(tǒng)論的觀點(diǎn)和方法進(jìn)行研究。由于列車速度的提高給鋼軌結(jié)構(gòu)的作用力與速度的n次方成正比，高速鐵路的軌道結(jié)構(gòu)必然比普通鐵路具有更高的安全性、可靠性和平順性。216。有砟軌道具有結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單、造價(jià)低、建設(shè)周期短，線路的彈性和減振性能較好、噪聲較小，軌道超高和幾何形態(tài)調(diào)整簡(jiǎn)單、且破壞后修復(fù)時(shí)間短、自動(dòng)化及機(jī)械化維修效率高等優(yōu)點(diǎn)。216。由于取消了碎石道床，軌道保持幾何狀態(tài)的能力提高，軌道穩(wěn)定性增強(qiáng)，維修工作減少，明顯優(yōu)于有砟軌道，成為目前高速鐵路的主要發(fā)展方向。表21 無(wú)砟軌道和有砟軌道比較鋼軌是鐵路軌道的主要組成部件。鋼軌必須為車輪提供連續(xù)、平順和阻力最小的滾動(dòng)表面。(2)較高的抗疲勞傷損的安全可靠性，防止軌頭內(nèi)側(cè)剝離及可能由此引起的鋼軌橫向斷裂。(3)較強(qiáng)的抗不均勻磨耗性能和鋼軌全長(zhǎng)范圍內(nèi)硬度的均勻性，避免引起波紋、波浪等不均勻磨耗。(5)良好的道岔機(jī)加工性能，以獲得良好的道岔質(zhì)量。(7)嚴(yán)格的尺寸公差及鋼軌工作邊平順性，減少軌道周期性不平順。我國(guó)鐵路在20世紀(jì)80年代前基本使用U71Mn和U74鋼軌，分屬于90kg和80kg，由于承載力不足，明顯不適應(yīng)運(yùn)輸要求。通過(guò)技術(shù)鑒定。軌枕在軌道結(jié)構(gòu)中的作用是支撐鋼軌，并將鋼軌傳來(lái)的壓力傳遞給道床，同時(shí)可固定鋼軌的位置及有效保持軌距、方向等軌道形位。這是因?yàn)榭v向、橫向阻力大，能夠提供足夠的穩(wěn)定性，滿足高速鐵路的穩(wěn)定性要求。日本、德國(guó)等國(guó)家主要采用整體式軌枕。而法國(guó)TGV高速線路為了減少軌道變形、增大強(qiáng)度，采用每根245kg、。同時(shí)，雙塊式由于重量較整體式輕，其制造工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本和運(yùn)輸鋪設(shè)費(fèi)用也相對(duì)較低。我國(guó)近50年發(fā)展應(yīng)用的軌枕形式與大多數(shù)國(guó)家一樣采用整體式預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，建立了一整套關(guān)于軌枕設(shè)計(jì)、制造、鋪設(shè)、養(yǎng)護(hù)管理等的體系，以及規(guī)程、技術(shù)條件、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量監(jiān)管等技術(shù)保障。我國(guó)Ⅲ型軌枕研制工作起步于20世紀(jì)90年代，已經(jīng)有了二十年的歷史，但由于反戰(zhàn)速度比較快又有新Ⅱ型軌枕的經(jīng)驗(yàn)，因此在技術(shù)方面具有較好的基礎(chǔ)。一種是鐵道科學(xué)研究院主研的TKⅢ型軌枕，另一種是專業(yè)設(shè)計(jì)院主研的YⅢ型軌枕。TK—Ⅲ型軌枕主要特點(diǎn)。并適當(dāng)加寬了枕底，使枕下支承面 積增加17%，端側(cè)面積約增加20%，單根枕重量增加31%，因此，可有效提高道床的縱、橫向阻力，減緩重載運(yùn)輸所產(chǎn)生的道床累積變形，提高線路的穩(wěn)定性；2. 軌下和中間截面的設(shè)計(jì)承載力，較Ⅱ型軌枕分別提高了43%和65%。鋼軌扣件就是軌道上用以聯(lián)結(jié)鋼軌和軌枕(或其他類型軌下基礎(chǔ)）的零件，又稱中間聯(lián)結(jié)零件。提速線路的扣件運(yùn)行速度高、行車密度大，對(duì)軌道平順性有極高的要求，因此對(duì)鋼軌扣件有比一般扣件有更高的要求。由鋼軌和軌枕組成的軌道框架完全由鋼軌扣件聯(lián)結(jié)，它必須保證框架幾何特征的穩(wěn)定，即牢固保持軌距，防止鋼軌傾翻和軌距擴(kuò)大。2. 足夠的防扒阻力在列車荷載作用下，鋼軌受到碾壓存在沿軌枕產(chǎn)生位移的可能性，如果鋼軌產(chǎn)生爬行，會(huì)引起諸多線路病害。同時(shí)，扣件還應(yīng)該具有良好的保持扣壓力性能。軌下墊層起減振和隔振的作用。4. 零部件精度高，可靠性好提速線路高平順型的技術(shù)要求對(duì)扣件的精度提出了很高的要求，因此扣件的個(gè)零部件除了本身應(yīng)該具有的高精度外，其組裝精度也必須要滿足高速行車的需要。5. 絕緣性好為保證行車的絕對(duì)安全，鋼軌扣件應(yīng)具有良好的絕緣性能，確保軌道電路正常工作。如TF—M型扣件，TF—Y型彈性扣件和彈條扣件。因?yàn)閺椥钥奂哂锌趬毫Υ蟆⒙?lián)結(jié)牢固和良好的彈性等特點(diǎn)。我國(guó)彈條扣件分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型彈性分開(kāi)式扣件。不足以滿足我國(guó)高速鐵路的發(fā)展。道床是有砟軌道的重要組成部分，能夠承受軌枕傳遞的各種力的作用，減緩和吸收輪軌間的振動(dòng)和噪聲且便于維修。高速鐵路有砟軌道對(duì)道砟的要求比一般線路更為嚴(yán)格，以便盡可能減少養(yǎng)護(hù)工作。如果沒(méi)有彈性，列車就無(wú)法高速行駛。一般要求道砟顆粒盡量大小均勻，以保證排水暢通。因此，一般采用雙層道床。為了使道床的水能夠迅速下滲，防止翻漿冒泥，在墊層底部要加設(shè)用塑料和瀝青等材料制作的各種形式的封閉層。但在橋上有砟軌道道床會(huì)出現(xiàn)砟份化現(xiàn)象，導(dǎo)致道床臟污、彈性失效，影響排水功能，因此，提速線路橋上倒床厚度采用35cm，同時(shí)，為了防止道砟粉化，采用道砟下鋪設(shè)砟下膠墊或采用彈性軌枕等措施。 鋼軌的選取考慮到我國(guó)既有線兼容，以及在鋼軌生產(chǎn)、管理、維修使用的方便，改建線路采用我國(guó)生產(chǎn)的CHN60鋼軌斷面的U71Mn鋼軌。綜合考慮，線路采用Ⅲ型枕比較合理?？奂x?、笮蛷棗l扣件，其為無(wú)擋肩扣件，適合于重大運(yùn)量、高密度的運(yùn)輸條件。 道床的選取提速線路上，道床應(yīng)有足夠的厚度，以減少路基面所受的壓力和振動(dòng)，保證路基頂面不發(fā)生永久變形。枕下道砟厚度為35cm，墊層道砟厚度為20cm的Ⅰ級(jí)道砟。圖21 道床斷面示意圖表22 改建線路主要技術(shù)選取主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選取技術(shù)名稱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)鐵路等級(jí)I級(jí)正線數(shù)目雙線設(shè)計(jì)速度160km/h最小曲線半徑2600m正線線間距最大坡度12‰到發(fā)線有效長(zhǎng)度650m牽引種類電力機(jī)車類型動(dòng)車組系列軌道結(jié)構(gòu)類型有砟軌道鋼軌60kg/m U71Mn鋼軌扣件Ⅲ型彈條扣件軌枕Ⅲa型軌枕 1667根/km道床面砟為35cm和底砟為20cm的碎石道砟路基砂粘土第三章 軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算 計(jì)算資料線路條件：I級(jí)鐵路，曲線半徑2600m；鋼軌：60kg/m，U71新軌，25m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：Ⅲ型混凝土軌枕1667根/km；道床：碎石道砟，面砟35cm，墊砟20cm；路基：砂粘土。機(jī)車構(gòu)造速度160km/h。對(duì)于新建線路，對(duì)于通過(guò)R=2600m曲線軌道機(jī)車允許速度速度可按Vmax=。 鋼軌強(qiáng)度檢算動(dòng)車組的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間的距離比較大，彼此的影響甚小，可以任選一個(gè)轉(zhuǎn)向架的車輪作為計(jì)算輪，因?yàn)閯?dòng)車組為兩軸轉(zhuǎn)向架，所以都要計(jì)算車輪的當(dāng)量荷載，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)下表。（2）計(jì)算β值式中J為60kg/m軌道對(duì)水平軸的慣性矩，為。所以隨便選取一個(gè)計(jì)算輪來(lái)計(jì)算靜彎矩。（4）計(jì)算靜彎矩M （5）計(jì)算動(dòng)彎矩 計(jì)算電力機(jī)車運(yùn)行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度公式為a=△V/100，可算得速度系數(shù)為由計(jì)算偏載系數(shù)βp的公式：βp=△H。所以我們?nèi)　鱄=75mm。將上述系數(shù)帶入求。1．計(jì)算k和β值。由于都相同 所以可以求=。對(duì)于新型Ⅲ軌枕L=3600mm，=550mm，e=1175mm，60kg/m軌底寬軌底=150mm，代入式中計(jì)算軌下截面正彎矩，得： []在計(jì)算軌枕中間彎矩按兩種不同中間承載方式進(jìn)行比較。 道床頂面應(yīng)力的檢算對(duì)于Ⅲ型軌枕，由于其中部支撐在道床上，所以可以求得：上述，滿足條件。式中：。所以可求：道床厚度的計(jì)算值小于實(shí)際的道床厚度550mm，滿足要求，并采用實(shí)際的道床厚度，檢算通過(guò)第四章、平面改建設(shè)計(jì) 平面測(cè)繪 平面測(cè)繪原理平面測(cè)繪包括的工作有：（1）里程丈量（2）設(shè)置外移樁（3）線路調(diào)繪（4）曲線測(cè)量測(cè)量既有曲線，近年來(lái)一般采用偏角法。若各個(gè)置鏡點(diǎn)處的夾角用 表示，則既有曲線的轉(zhuǎn)角a 等于上述各角的總和，即曲線測(cè)量通常沿外軌進(jìn)行，也有沿線路中心線進(jìn)行的；行車繁忙的線路上，為安全起見(jiàn)，也可在外移樁上進(jìn)行。 ′ ″)不300320 0 00 053400 00 203600 00 413800 01 574000 08 354200 17 32不4400 21 334601 00 374801 16 205001 26 375201 38 195401 49 54不5601 58 515801 16 296001 25 476201 35 466401 45 136601 50 08不6801 57 30前視點(diǎn)0 12 56 漸伸線原理 漸伸線的線型漸伸線的幾何意義，可用圖42說(shuō)明。漸伸線與O點(diǎn)的始切線相交于A′點(diǎn)，AA′線段的長(zhǎng)度就是A點(diǎn)對(duì)始切線OA′的漸伸長(zhǎng)度。圖42 漸伸線長(zhǎng)度與中心角的關(guān)系圖43 中心角與曲率的關(guān)系 計(jì)算漸伸線長(zhǎng)度的公式 ⑴ 漸伸線長(zhǎng)度E為OA曲線的中心角(rad)在其對(duì)應(yīng)弧段上的定積分(見(jiàn)圖7—3—2)，漸伸線的曲率是逐漸變化的。 （為OA曲線計(jì)算點(diǎn)的半徑） （為OA曲線計(jì)算點(diǎn)的曲率，） (42)⑶ 圓曲線與三次拋物線型緩和曲線的曲率 令OA曲線表示曲線路段的軌道中心線，則OA曲線由緩和曲線和圓曲線構(gòu)成。緩和曲線的曲率K為變量，隨計(jì)算點(diǎn)距ZH(或HZ)點(diǎn)的長(zhǎng)度而變化，K=。 ⑷ 漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算式 根據(jù)圓曲線和緩和曲線的曲率K，按照公式(41)、公式(42)可推導(dǎo)出圓曲線和緩和曲線的漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算公式，如表42所示。表43 漸伸線長(zhǎng)度的實(shí)用計(jì)算公式測(cè)點(diǎn)范圍漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算公式符號(hào)意義ZH—HY=測(cè)點(diǎn)里程ZH里程HY—YH=測(cè)點(diǎn)里程ZY里程YH—HZ=測(cè)點(diǎn)里程ZY里程=測(cè)點(diǎn)里程YH里程HZ以后=測(cè)點(diǎn)里程QZ里程其中，——曲線半徑（m），——緩和曲線長(zhǎng)（m），—轉(zhuǎn)角（rad）。其撥動(dòng)距離分別為和，也就是設(shè)計(jì)曲線漸伸線長(zhǎng)；或與既有曲線漸伸線長(zhǎng)、之差。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，撥動(dòng)方向是沿著漸伸線方向撥動(dòng)的。所以，大修工作中，既有曲線撥正是沿法線方向撥動(dòng)。當(dāng)然對(duì)某一測(cè)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)外挑時(shí)線路增長(zhǎng)，當(dāng)測(cè)點(diǎn)內(nèi)壓時(shí)線路縮短。所以假定曲線撥動(dòng)前后長(zhǎng)度不變，是可以滿足撥距計(jì)算的精度要求的。因?yàn)榍€半徑對(duì)20 m短弦來(lái)說(shuō)要大得多，所以20 m短弦與其相對(duì)的曲線長(zhǎng)是相差無(wú)幾的，用20 m短弦代替其所對(duì)的曲線長(zhǎng)，不會(huì)影響計(jì)算精度。 既有曲線漸伸線長(zhǎng)度的計(jì)算 在曲線外業(yè)測(cè)量中，已測(cè)出既有曲線上每個(gè)20 m測(cè)點(diǎn)的偏角，這些偏角是計(jì)算既有曲線漸伸線長(zhǎng)度的出發(fā)數(shù)據(jù)。根據(jù)表7—3—1中漸伸線長(zhǎng)度的計(jì)算式，可知其基本公式：（1）圓曲線的漸伸線長(zhǎng)度為： 式中，為測(cè)點(diǎn)的偏角。（3）據(jù)此可知，既有曲線不論是圓曲線還是緩和曲線，測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度均為：=該測(cè)點(diǎn)偏角的弧度數(shù)該測(cè)點(diǎn)距置鏡點(diǎn)的曲線長(zhǎng) 2. 計(jì)算步驟（1）若置鏡點(diǎn)設(shè)置在始切線上，如圖7—3—5所示，基本公式亦可適用，且誤差很小。故（2）置鏡點(diǎn)移至A點(diǎn)，如圖7—3—6所示，測(cè)出B點(diǎn)偏角，則B點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度可用BB′+B′P計(jì)算，BB′可用基本公式計(jì)算，B′P為OA與AB′的漸伸線長(zhǎng) 式中 ——置鏡點(diǎn)A的漸伸線長(zhǎng)； ——置鏡點(diǎn)A至測(cè)點(diǎn)B的曲線長(zhǎng)； ——弦線AB與始切線的夾角弧度數(shù)。如圖47所示，測(cè)出C點(diǎn)的偏角，則C點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度可用CC′+C′P計(jì)算，CC′可用基本公式計(jì)算，C′P為OAB與BC′的漸伸線長(zhǎng) 式中 ——置鏡點(diǎn)B的漸伸線長(zhǎng)； ——置鏡點(diǎn)B至測(cè)點(diǎn)C的曲線長(zhǎng)； ——弦線BC與始切線的夾角弧度數(shù)，圖47 置鏡點(diǎn)在曲線上的B點(diǎn)上（4）根據(jù)置鏡點(diǎn)設(shè)在O、A、B三點(diǎn)所推導(dǎo)的漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算公式，可歸納出第n個(gè)置鏡點(diǎn)漸伸線長(zhǎng)度的通用計(jì)算公式為 (43)式中 ——1，2，…n各置鏡點(diǎn)至其前一置鏡點(diǎn)間的曲線長(zhǎng)度； ——1，2，…n各置鏡點(diǎn)至其前一置鏡點(diǎn)間弦線與始切線間夾角的弧度數(shù)。 計(jì)算條件1. 前提條件既有曲線撥正到設(shè)計(jì)位置，曲線長(zhǎng)度應(yīng)基本保持不變，才能保證必要的計(jì)算精度。2. 保證終切線不撥動(dòng)保證設(shè)計(jì)曲線和既有曲線的轉(zhuǎn)角相等；使測(cè)量終點(diǎn)設(shè)計(jì)曲線和既有曲線的漸伸線長(zhǎng)度相等，即 撥距計(jì)算的步驟1. 計(jì)算既有曲線各測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度；2. 選定設(shè)計(jì)曲線半徑；3. 計(jì)算設(shè)計(jì)曲線各測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度；4. 求出撥動(dòng)距離 撥距的大小和方向曲線撥正就是把既有線上各個(gè)20m測(cè)點(diǎn)撥正到設(shè)計(jì)曲線的相應(yīng)點(diǎn)上，撥動(dòng)距離=設(shè)計(jì)曲線的漸伸線長(zhǎng)既有曲線的漸伸線長(zhǎng)Δ為正值，表示向圓心方向撥動(dòng)（曲線內(nèi)壓）；Δ為負(fù)，表示向切線方向移動(dòng)（曲線外挑） 測(cè)量曲線撥距計(jì)算1. 計(jì)算QZ點(diǎn)里程資料：既有曲線一測(cè)量資料曲線轉(zhuǎn)角 rad，測(cè)量終點(diǎn)里程680。表44 曲線半徑取整轉(zhuǎn)角度數(shù)＜1010~2020~3030~50＞50半徑取整(m)251051—2具體選定取R=26003．選取緩和曲線長(zhǎng)度資料：。 4．推算設(shè)計(jì)曲線各主點(diǎn)里程 表45 漸伸線長(zhǎng)度的實(shí)用計(jì)算式測(cè)點(diǎn)范圍漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算符號(hào)意義ZHHY