《选线设计》第8章(1)-既有线改建设计

选线设计——既有线改建设计土木工程学院道路与铁道工程系易思蓉四川成都二环路北一段111号电话87602879邮编:610031Email:sryi@第三节既有线改建设计本节要点熟悉既有线改建设计的工作内容了解既有线改建的原因、方法、一般规定和注意事项、既有线改建线路测绘工作内容掌握放大纵断面图设计方法掌握既有线平面改建设计方法了解横断面改建设计方法及要求第三节既有线改建设计既有线改建设计工作内容及原则设计内容收集经济技术资料进行工程地质勘察线路测绘和调查既有个体工程调查施工组织和概算资料的调查收集有关图纸资料了解既有线运营情况，取得客货运量与行车组织等经济技术资料，研究提高铁路能力的措施，并提出分期加强的方案查明不良地质及重点工程的地质条件，提出改建或绕行方案意见，修建第二线时，还应包括第二线左右侧的意见，提供桥、隧、路基各类工程设计所需要的工程地质资料，以及沙石等建筑材料的资料包括平面测绘、纵断面测量、横断面测绘、地形测绘和各种调查，以便研究线路改建方案并进行平纵面设计对桥梁、涵洞、隧道、路基的设计、施工和使用情况进行调查，以确定其利用、加固和改建原则，并收集设计所需要的资料。修建第二线时，还要收集第二的边侧和线间距资料进行施工组织和概算调查，以编制概预算，并提供方案经济比较用单价第三节既有线改建设计既有线改建设计工作内容及原则设计总原则应符合《技规》和《线规》的基本要求和有关标准。充分利用既有建筑物与设备改建施工时，必须保证正常运营和行车安全有理由时，允许改建设计的标准较新建铁路标准适当降低纵断面改建设计改建原因（1）路基发生沉陷、冻害而变形；（2）线路维修过程中因更换道碴、起道、落道而引起轨面高程的改变；（3）延长站线引起站坪两端纵断面的改建；（4）削减超限坡时需抬降路基高程；（5）受洪水威胁地段需加高路基；纵断面改建设计一般规定最大坡度与坡度差（1）改建既有线时，对局部超过限制坡度的地段，若降坡将引起困难工程，且运营实践和牵引计算检算证明列车可以利用动能以不低于机车计算速度通过的坡度，可予以保留，但既有线为双线时，不应妨碍自动闭塞的采用。（2）改建既有线的最大坡度地段，若按规定进行曲线和隧道折减将引起巨大工程时，可以保留原标准。（3）改建既有线如有充分技术经济依据时，其相邻坡段的坡度差可保留原数值。纵断面改建设计一般规定坡段长度

改建既有线的坡段长度，当设计速度小于等于160km/h的路段，在困难条件下可采用200m；设计速度为200km/h的路段，最小坡段长度一般不宜小于600m，困难条件下不应小于400m，且连续使用时不得超过两个。纵断面改建设计一般规定竖曲线

（1）设计速度大于或等于160km/h的路段，坡度代数差大于或等于1‰时，须设置圆曲线型竖曲线，且竖曲线最小长度不宜小于25m。竖曲线半径不得小于15000m。（2）设计时速不大于160km/h的路段，如既有线相邻坡段采用抛物线型竖曲线连接时，在其顶点的曲率半径不小于新线规定标准的条件下，可保留原有连接方式。抛物线型竖曲线系由一定变坡率（‰）的20m连续坡段组成，其线型与圆曲线接近，顶部的相应竖曲线半径RSH为（m）

纵断面改建设计一般规定纵断面高程基准以轨面标高为基准改建施工方法道碴起道渗水土起道抬降路基面直线地段为左侧钢轨的轨面标高，曲线路段为内轨的轨面标高起道高度小于50cm时起道高度为50～100cm时起道高度大于100cm或落道后道床厚度小于规定标准时纵断面改建设计一般规定轨面高程与拉坡原则一般不采用挖切路基的办法来降低轨面标高仅在受建筑限界与结构物构造控制，以及为消除路基病害的路段方可采用。一般不宜降低既有线轨面标高，以免挖切道床影响正常运营；仅在个别路段，为避免改建桥隧建筑物，避免挖切路基，或为了减少线路改造，才允许挖切道床以降低轨面标高道床厚度仅允许较规定标准减薄5cm，但最小道床厚度不得小于25cm。纵断面改建设计放大纵断面图采用放大纵断面图的目的设计细致准确，更细致地研究既有轨面标高的升降，保证尽可能利用既有建筑物将纵断面设计得更加经济合理纵断面改建设计放大纵断面图图式横向比例1:10000纵向比例1:100(或1:200)线路纵断面图下部：资料与数据纵断面改建设计放大纵断面图放大纵断面图设计方法填写资料栏各栏数据既有线平面、百米标与加标、地面标高、既有道床厚度及既有轨面标高、路基病害路段与工程地质特征纵断面改建设计放大纵断面图图式资料与数据纵断面改建设计放大纵断面图放大纵断面图设计方法道床底部高程与计算轨面高程计算

道床底面高程=既有轨面高程-既有轨道高度计算轨面高程=道床底面高程+设计轨道高度轨道高度=钢轨高度+垫板厚度+轨枕高度+道床厚纵断面改建设计放大纵断面图放大纵断面图设计方法既有纵断面绘制初步纵断面拉坡轨面纵坡设计设计轨面标高计算既有轨面抬降值纵断面改建设计放大纵断面图图式线路纵断面图纵断面改建设计改建既有线纵断面设计注意事项桥涵有碴桥涵梁上通常不允许落低既有线高程，必要时可用道碴起道的方法抬高轨面高程；轨面抬高值一般在10~15cm范围内明桥面桥梁上应根据既有轨面高程设计纵断面涵洞处允许适当抬降既有轨面高程纵断面改建设计改建既有线纵断面设计注意事项隧道需要提高隧道净空或削减隧道坡度时，采用落道方法；但降低值不宜大于0.4m，以免破坏隧道边墙基础车站站坪站内正线不宜过多抬降；站坪纵断面改建应综合考虑，使整个改建工程量最小。车站正线改建时，可用站线作为施工临时通车线路基结合路基横断面、支挡结构、路基病害进行改建设计三、平面改建设计平面测绘与曲线改建平面测绘丈量里程设置外移桩线路调绘曲线测量偏角法坐标法三、平面改建设计曲线改建原因及改建方式既有曲线拨正提高线路标准加大曲线半径加长缓和曲线长度加长夹直线同向曲线改为一个大曲线三、平面改建设计曲线改建原因及改建方式提高线路标准加长缓和曲线长度加长夹直线同向曲线改为一个大曲线三、平面改建设计曲线改建原因及改建方式线路绕行曲线裁弯取直桥隧建筑物位置改移三、平面改建设计曲线改建的测设方法直接测设法当既有线与改建线线间距离较大时，改建线可采用新线方法直接测设；既有线拨动法曲线及其毗邻路段的改建，通常是将既有线拨动到设计位置，设计时需要算出既有线每个测点拨动到设计位置的拨动量。拨动量计算方法绳正法计算拨动量渐伸线原理计算拨动量既有线拨距计算渐伸线原理渐伸线的线型及特性渐伸线的法线是对应点上原曲线的切线渐伸线上任意两点曲率半径之差，等于对应点上原曲线弧长的增量；既有线拨距计算渐伸线原理计算渐伸线长度的公式渐伸线长度E为AB曲线的中心角在其对应弧段上的定积分既有线拨距计算渐伸线原理计算渐伸线长度的公式OA曲线的中心角为OA曲线曲率K在其对应弧段上的定积分圆曲线与三次抛物线型缓和曲线的曲率圆曲线曲率为常数：K=1/R；缓和曲线的曲率为变量，随计算点距ZH（或HZ）点的长度而变换既有线拨距计算渐伸线长度计算式既有线拨距计算绳正法拨道计算基本原理及测量方法用一根不易变形的20m长的弦线，两端紧贴外轨内侧顶线下16mm处,在弦的中点量出弦线与外轨侧面的距离，称为实测正矢；并规定实测正矢与”计划正矢”之差、实测正矢连续差及实测正矢最大最小值之差的限值。若实测正矢超过规定值，则曲线需要进行整正。既有线拨距计算既有线拨距计算绳正法拨道计算计划正矢的计算圆曲线——圆曲线上各点正矢应相等缓和曲线设y1,y2,y3,……为各测点的支距，则有：对于常用缓和曲线，各点正矢可表示为：fs为缓和曲线的正矢递减率，当n为缓和曲线分段数时，则有：既有线拨距计算绳正法拨道计算计划正矢的计算缓和曲线当HY点正好落在测点上时，其正矢为fc-f0，但由于圆曲线一般都不是10m的整倍数，因此YH或HZ点就不可能恰好落在测点上，其正矢要作为特殊情况进行计算。设HZ点左右测点分别为b（缓和曲线上）、a（直线上），距HZ点的距离分别为B、A，且λ=L/2，则两测点的正矢为：既有线拨距计算绳正法拨道计算计划正矢的计算缓和曲线同样，设YH点左右测点分别为a（圆曲线上）、b（缓和曲线上），距YH点分别为A、B，则有：设HZ点左右测点分别为b（缓和曲线上）、a（直线上），距HZ点的距离分别为B、A，且λ=L/2，则两测点的正矢为：第二缓和曲线上其它各测点的计划正矢，可根据各点至ZH点的距离按比例求得。既有线拨距计算既有线拨距计算绳正法拨道计算拨距计算既有线渐伸线长度设曲线上各测点的实测正矢为相应的渐伸线长度为本，则：也就是说，第n点的渐伸线长度等于其前一点(n-1)为止的正矢累积的合计数的两倍。既有线拨距计算绳正法拨道计算拨距计算设计曲线渐伸线长度设曲线上各测点的计算点正矢为相应的渐伸线长度为本，则：拨距计算第n点的拨道量为拨道完成后，第n测点的实际正矢应为：既有线拨距计算绳正法拨道计算拨道计算的限制条件保证曲线整正前后始终点的切线方向不变。要求计划正矢的总和必须等于实测正矢的总和；、保证曲线整正前后始终点位置不变，要求曲线终点拨量为零；保证曲线上某些控制点因受具体条件限制而不能拨动之出的拨量为零。偏角法拨距计算既有线渐伸线长度计算出发数据外业测量中测出的既有曲线上每20m测点的偏角计算公式1）基本公式圆曲线的渐伸线长度缓和曲线的渐伸线长度一般公式E=该测点偏角的弧度数×该测点距置镜点的曲线长2）通用计算式（1）置镜点设在始切线：（2）置镜点设在A点：（3）置镜点在B点：既有线拨距计算既有线拨距计算（4）通用计算公式：第n置镜点的渐伸线长度为：第n测段中各测点的渐伸线长度的通用计算公式为：既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算计算条件既有曲线拨正到设计位置，曲线长度应基本保持不变，才能保证必要的计算精度。本方法仅适用于将错动的既有曲线拨正为规则线型，以及拨动前后曲线长度不会大量变化的改建设计保证设计曲线和既有曲线的转角相等；使测量终点设计曲线和既有曲线的渐伸线长度相等，即力争减小曲线路段工程量既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算拨距计算步骤（i）计算既有曲线各测点的渐伸线长度；（ii）选定设计曲线半径；（iii）计算设计曲线各测点的渐伸线长度；（iv）求出拨动距离既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算拨距的大小及方向拨距大小拨距方向为正值，表示向圆心方向拨动（曲线内压）；Δ为负，表示向切线方向移动（曲线外挑）拨动距离=设计曲线的渐伸线长-既有曲线的渐伸线长既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选配设计曲线半径平均偏角法估计既有曲线半径为：既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选配设计曲线半径三点法估计既有曲线半径为：既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选配设计曲线半径二阶差商法既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选配设计曲线半径算例如表6－6实例，由K10＋100至K10＋260为圆曲线线段。用三点法，取K10+100为B，EB＝3326；K10＋180为C，EC＝44.935；L＝80。则计算K10+100至K10＋260共9个测点渐伸线二次差值，n＝7，＝5.597。则既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选配设计曲线半径设计曲线半径的取值设计曲线半径根据估算的既有曲线半径值取整，并且应尽量接近既有曲线半径值。取整时，可参考下表中数据。转角度数（）<1010～2020～3030～50>50曲线半径取整值（m）±25±10±5±2～1具体选定既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算计算曲线曲中（QZ）点里程QZ点里程应保证终切线不拨动，即拨动前后曲线的转角不变，测量终点的拨距为零。设测量终点距QZ点的距离为X，则测量终点的渐伸线长度为QZ里程=测量终点里程-X令：既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算选取缓和曲线长度a计算设计曲线长度和ZY点里程；b在圆曲线范围内选取三个测点，令各测点的，对应的缓和曲线内移距为：c按平均值计算缓和曲线长度：既有线拨距计算渐伸线原理拨距计算推算设计曲线各主要点里程计算设计曲线渐伸线长度计算拨距量既有曲线测量资料既有曲线渐伸线长度计算+设计曲线渐伸线长度计算拨距计算置镜点测点里程（）（）（rad）ll·EJL或X与X·lES＝ES－EJ－12345678910111213141516K9+960+98000010000100.0000485200.0010.00100.001K10+00000020000200.0000970400.0040.004ZH＝K9+999.9920.01000.004+02000130001300.0004363600.0260.02620.010.0270.0270.001+04000920009200.0027150800.2170.217ZY＝K10+049.99240.010.2130.2130.004+06002450024500.00722371000.7220.72260.010.7200.7200.002+08004900049000.01425351201.7101.71080.011.7071.7070.003K10+10012140121400.02375591403.3263.326HY＝K10+099.99250.012.5010.8333.3340.008+12053100652400.1200399202.4015.72770.014.9010.8335.7340.007+14063940801200.1400142405.6018.92790.018.1020.8338.9350.008+16074830910100.1600370609.60212.928110.0112.1020.83312.9350.007+18085720101900040517.731QZ＝K10+189.618130.0116.9030.83317.7360.005+2001006101127500.200082610020.00823.334150.0122.5030.83323.3360.002+2201114401236200.220008412026.40129.727170.0128.9030.83329.7360.009+2401223401345200.240079714033.61136.937190.0136.1040.83336.9370.000+2601332201454000.260054016041.60944.935210.0144.1040.83344.9370.002K10+2801441001602400.280028418050.40553.731YH＝K10+279.244230.0152.9050.8330.76053.7380.007+3001123002725400.4787050209.57463.305250.0162.5050.83320.760.03063.3080.003+3201217002819400.49441304019.77673.507YZ＝K10+329.244270.0172.9050.83340.760.22673.5120.005+3401302202905000.50759996030.45684.187290.0184.1060.83360.730.74884.1910.004+3601338302941100.51812648041.45095.181310.0196.1060.83380.761.75595.1840.003+3804053013008