“路桥过渡段”在高速铁路线路结构中的应用分析

1、“路桥过渡段”在高速铁路线路结构中的应用分析王希岩 周大勇中铁十八局秦沈指挥部摘 要：本文分析了我国现有铁路台后线路不平顺的主要原因，介绍了高速铁路台后设置过渡段的几种方法。结合工程实例，分析了“路桥过度段”处理台后线路不平顺的效果及其发展前景。关键词：平顺度 过渡段 沉降差 效果1.概述建国以来，我国在路基工程的建设上取得了许多成就，无论在科研，还是工程实践上，都有很大的发展和提高，积累了丰富的经验。但随着生产力水平的不断提高，经济的迅速发展，路基工程水平已经跟不上运输发展的需要，尤其是在路桥交界处，存在着线路不平顺，严重制约了行车速度，甚至影响了行车安全。解决这一问题，已经刻不容缓。2.影

2、响台后线路平顺度的原因分析2.1路桥交界的力学分析通常采用综合弹性系数来表示铁路轨道的竖向刚度，其大小与弹性扣件、碎石道床及线路下部结构（路基、桥梁、隧道）的刚度有关。如图（一）a、b所示，其计算式为： K=k1k2k3/（k1k2+ k2k3 + k1k3 ）（1）式中：K轨道综合弹性系数（MN/m）k1轨下垫板的弹性系数（MN/m）k2碎石道床的弹性系数（MN/m）k3路基基床/桥梁桥台/隧道基础等的弹性系数（MN/m） （a）有渣线路结构示意图（纵向） （b）轨道刚度模型示意图（横向）图（一）对于桥台上的轨道结构： k3k2> k1 故由式（1）得：Kq= k1k2 /（k1+ k

3、2）（2）Kq桥台上的轨道综合弹性系数对于路基上的轨道结构：令B= k2/ k3 ，则由式（1）得：Kt= k1 k2/ k1（1+B）+ k2 （3）Kt路基上的轨道综合弹性系数在路桥过度段，设路桥间轨道刚度的变化率为P，则P=（Kq-Kt）/Kt 即P= k1B/（k1+ k2）（4）通过理论计算（略）和调查表明，路桥交界处轨道刚度变化较小，对行车的安全和舒适性几乎没有影响。这说明，对于高速铁路来讲，路桥过度段的刚度差异并不是影响铁路行车速度和安全的主要原因。2.2台后线路变形，引起轨面弯折分析 铁路线路的变形主要由轨道结构、路基基床、路基本体及地基土层的变形组成。轨道结构和路基基床的变形

4、主要由动载引起的，这种变形是不可避免的，只能通过强化处理，将变形控制在较低水平。路基本体和地基土层的变形主要由恒载引起的，其在荷载的作用下，将会产生较大的沉降变形，而桥台的沉降变形小，这样，在路桥结合处就会产生较大的沉降差，引起轨面的严重变形，如图（二）。这是影响高速铁路安全、平稳运行的主要原因。过渡段轨面变形（弯折）示意图图（二）3.控制台后线路变形的几种方法通过以上分析，我们知道了，路和桥沉降差较大是影响台后线路平顺度的主要原因。如何解决这一问题，目前主要有以下两种方法：3.1控制台后轨面弯折变形要使火车高速、安全、舒适的运行，首先要保证钢轨的平顺性，要达到这一目的，就目前来讲，只能根据车

5、辆/线路系统的分析理论，建立路桥过度段的分析模型，进行全面系统的动力学计算后，进行解决。3.2降低路、桥的沉降差台后线路的平顺性，是制约行车速度的关键。解决这一问题的中心就是如何将台背土路基与桥台交界处的沉降差减小，同时，将错落式沉降变成连续的斜坡式沉降，使之平缓过渡。现在，工程上通过在台后设置“路桥过度段”代替桥缺口的方法，已经达到了上述目的，且效果很好。其过渡段一般采用级配碎石结构、加筋土路堤结构、钢筋混凝土过渡板等结构进行施工。如图（三）a、b、c所示图（三）4.实例应用分析我国第一条快速铁路秦沈铁路客运专线，全长404.6Km,设计运营时速160Km，路桥过渡段工后沉降不大于8cm。其

6、路桥过渡段采用的是图（三）a所示的级配碎石结构形式，这种形式的特点为：4.1过渡段为上宽下窄倒梯形，梯形与桥台同高,梯形下底长35m，梯形腰部斜坡坡度小于1：2，梯形上底长为L，L值按照下式计算：L=2H+A，L过渡段长度（m） H路堤高度（m）A常数，取35m4.2施工时采用级配碎石分层填筑压实，填层厚度小于20cm，其填层的技术标准为：孔隙率（百分率） n< 20% 基床表层以下 n< 15% 基床表层地基系数（Mpa/m）K30 150 基床表层以下 K30 190 基床表层5 应用效果和前景秦沈客运专线采用“路桥过度段”，解决了以往路桥沉降位差较大的问题，提高了台后线路的平顺性，并大幅度提高了行车速率和舒适度。这充分表明，用路桥过度段，解决台后线路平顺度的方法是可行的，这为我国高速铁路的开发打下了坚实的技术基础，也标志着我国铁路的建设水平又上了一个新的台阶。同时，我们相信，随着国内