无碴轨道对桥梁的要求

无碴轨道对桥梁技术要求王平

1三种无碴轨道的结构组成与设计特点一、已有研究成果（1）板式轨道结构组成轨道板(PRC或RC）CA砂浆弹性调整层凸形挡台混凝土底座结构设计特点结构高度低、自重轻；轨道板预制，现场工作量少；可修复性强；初期投资大。结构组成结构组成结构组成（圆形凸形挡台）结构组成（半圆形凸形挡台）（2）长枕埋入式结构设计特点结构耐久、可靠；制造、施工简单；初期投资相对小；特殊条件下可修复。

结构组成穿孔轨枕混凝土道床板隔离层(或弹性垫层)混凝土底座结构组成（3）弹性支承块式结构组成弹性支承块

(支承块、橡胶套靴、大橡胶垫板）混凝土道床板隔离层混凝土底座结构设计特点结构减振性能好；制造、施工简单；初期投资相对较大；特殊条件下可修复。2高速铁路无碴轨道设计荷载

列车运行速度与轴重直接影响设计荷载的取值，考虑我国高速列车与中速列车共线运行的运输组织模式，在动力仿真计算分析中，高速列车采用德国ICE－2机车（最高速度300km/h、轴重195kN），中速列车采用SS8电力机车和DF11内燃机车（最高速度160km/h、轴重230kN）；根据动力仿真计算结果，采用了动轮载计算值较大的德国ICE－2型作为确定其设计荷载的机车类型。设计静轮重：P0＝195/2=97.5kN

设计动轮载：Pd＝αP0(α为动载系数，取3.0)≈300kN

2.1动力学计算模型2.2静力计算(三层叠合梁模型）（1）长枕埋入式与弹性支承块式沿钢轨纵向，采用将钢轨和道床板作为双重弹性基础叠合梁的简化力学模式进行结构内力计算；沿垂直钢轨方向，采用弹性基础上有限长梁的简化力学模式进行结构内力计算。

静力计算模型（2）板式轨道板式轨道静力计算采用有限元分析模型。因钢轨为细长构件，可视为梁看待，其支承弹性由扣件的轨下胶垫提供，并假定每一钢轨联结扣件处为一线性弹簧支承。轨道板作为板单元，板下的CA砂浆层作为线性弹簧支承体。

板式轨道结构应力计算模型3、高速铁路高架桥上

无碴轨道关键技术的试验研究对上述三种结构型式的无碴轨道进行了结构细部设计与部件试制，并在实验室内按设计要求分别铺设了10m长的实尺轨道模型；通过对实尺轨道进行振动加载、疲劳与落轴试验，考察轨道的结构强度与动力性能；初步提出高架桥上无碴轨道的施工方案；提出了高速铁路无碴轨道桥梁徐变上拱的限值与控制措施；初步分析了高速铁路高架桥上无碴轨道的动力特性与车辆走行性能；室内无碴轨道实尺模型（板式）无碴轨道实尺模型（弹性支承块式）长枕埋入式模型疲劳试验落轴试验3.1试验得出的主要结论（1）结构强度：

在单点最大荷载250KN作用过程下，道床板的表面应变成线性增长；疲劳试验前后，应变值未发生变化，三种结构的强度满足设计要求；从枕上压力的测试结果看，弹性支承块式钢轨支点压力的分配较其它两种均匀；从荷载作用下的钢轨位移看，弹性支承块式最大，长枕埋入式最小。支点压力分配及钢轨位移（2）落轴试验结果4、桥上轨道状态的调整有碴轨道：通过道碴层、扣件进行调整；无碴轨道：只有通过扣件系统进行调整。影响桥上无碴轨道不平顺的因素

预应力混凝土桥梁的徐变上拱；墩台基础的不均匀沉降；列车荷载产生的挠度；梁体上、下缘的不均匀温差4.2桥梁徐变上拱的限值与控制

基于《高速暂规》中对桥梁徐变上拱的限值要求（2cm），以及大量实测资料的统计分析，得出无碴轨道桥梁徐变上拱设计限值：

（1＋1.645×0.30）[ft]＝2.0[ft]＝1.34cm桥梁徐变上拱的影响因素（1）与设计有关的因素

桥梁的恒、活载设计弯矩比；恒载作用下桥梁截面下缘的应力水平。（2）与施工有关的因素

水灰比与水泥用量；骨料的力学性能；施加二期恒载的时间间隔。桥梁徐变上拱的控制措施（1）设计方面

增加梁高；采用部分预应力混凝土结构（2）施工方面

尽量减少水泥用量；选用弹性模量较高的骨料；尽量延长施加二期恒载的时间间隔。5、秦沈客运专线桥上无碴轨道的研究与设计

在前期理论分析与室内试验的的基础上，结合秦沈客运专线具体的运营条件和线路条件，最终选定在国外高速铁路上应用较为成熟的长枕埋入式和板式无碴轨道结构，并分别在秦沈客运专线高速试验段的沙河、狗河与双何特大桥上铺设（均在700m左右）。

5.1长枕埋入式无碴轨道（沙河）混凝土底座道床板（现浇）穿孔轨枕扣件系统（1）混凝土底座底座与梁体预埋钢筋连接成整体；在底座两端的中部设置了限位凹槽；底座与上部道床板之间设隔离层或弹性垫层；C40级混凝土。（2）混凝土道床板道床板由横向穿孔轨枕与C40填充混凝土组成；24m梁跨内每线设置6块道床板；道床板顶面设2％的人字坡。

（3）横向穿孔轨枕与道床板成为整体，共同承载；穿孔轨枕的设计必须满足道床板的横向上侧设计弯矩的要求；长度2.5m；5.2板式轨道（狗河、双何）混凝土