第3章-路基受力与变形..ppt

1、3.1土动力学的基础，动载荷的主要类型的动载荷对土体的影响土的动强度及其影响因素，现行列车的活载荷图式为“中活载荷”，1951年制定的“中z活载荷”，随着数十年来机车车辆的发展变化，不断研究分析概括化的标准活载荷图式， 它代表中国客船混运线上的各种机车，中荷载修订图概要，1列车的垂直静载采用了中华人民共和国的铁路标准活载，即“中活载”。 关于设定修订负荷的采用，除本临时规定中提及的规定外，其佟预按照铁路桥路段设定修订基本规范(TB10002.1-99 )处理。 2当列车的垂直活动负荷包含列车的垂直动力作用时，该列车的垂直活动负荷等于列车的垂直静活动负荷乘以动力系数(1)，其动力系数按照铁路桥路

2、段设定修正基本规范(TB10002.1-99 )的4.3.5进行修正。 解释：3.2铁路路基承受的力的状况作用于路基面的静负荷，作用于路基面的负荷是静负荷，动负荷.静负荷：即长期负荷，是压载、枕头、轨道、卡扣等自重引起的轨道负荷。 动载荷：由列车通过时的轮载荷产生，与列车轴重、列车速度、轨道状况有关。 是分析路基本体结构的重要依据！ 路面上的静载荷：铁路路基设置修订规范将列车和轨道载荷全部修订为静载荷，换算为具有一定高度和分布宽度的土柱，修订时将路面上的轨道静载荷和列车纵向活载荷换算为与路基土相同体重度的矩形土体。 3.2.2路面上动载荷、普速铁路路基修订时，换算土柱，将静载荷和动载荷一起简化

3、为平均布的静载荷处理，但这只是路面上载荷总量的修订算法，土柱的分布形式与实际作用于路面的应力分布有很大差异。 实际作用于路面的负荷是列车不通过时轨道构造的静负荷，列车通过时附加根据列车的速度和轴重频率和周期变化的周期性负荷。 在土动力学中，明确了静负荷和动负荷引起的土的强度特性和变形特性有很大差异。 因此，随着填土动载特性，特别是列车速度的提高，进行动态分析，掌握列车动载作用在路基上产生的动应力、动位移的大小和分布规律以及疲劳特性变得越来越重要。 3.2.2路面上的动载荷_1、载荷分担、车轮载荷p大致由7个枕头分担，简化假设p由5个枕头分担，1个枕头分担的力分别为0.4p、0.2p、0.1p，

4、车身在路面内产生的附加应力是纵向分布的示意图3.2.2路面上轨道下路面上某点动应力的时序曲线揭示了前后机车和中间3辆拖车对路面的动载荷，证明了路面动应力分布规律的分析。 3.2.2路面上的动载_ 2、路面上的动应力、动应力的修正、修正时通常假定轨底应力的平均分布，从枕边以一定角度向下扩散，扩散角约为3045度，路面动应力和列车速度的关系曲线在300km/h路面上运动，3.2.2路面上的动规范推荐修正计算作用于地基表面上的动应力振幅修正公式、机车车辆的静轴重、冲击系数客运专线铁路的最大冲击系数为1.9，注意：路基面上的动应力振幅应与列车速度3.2.2路面上的动载荷_ 3、路基设定修正动应力推定(

5、规范法)，如果能够取中活载、机车车辆的静轴重p220kN、0.004，则设定修正时速为200km时，例如采用ZK活载的3.2.2路面上的动载荷_ 4、动应力为深路面上的单位面积动应力通过道床传递给路面，并继续传递给深层，在传递过程中较大时随着深度的增加而衰减，路面以下0.6m深度处的动应力已经衰减了40%以上，我国研究表明，动应力比为0.2的三轴试验结果表明，动应力比在此基础上，时速200km/h以上的各种客运专线基础地板的厚度为3m，3.2.2路面上的动载_ 4，动应力沿深度衰减，3.2.2路面上的动载_ 4，动应力沿深度衰减。 用上式算出的路基内动应力的分布曲线，与实测的数据对比，可以用B

6、oussinesq式近似路基内部的动应力、3.2.2路基面上的动载荷_ 4、沿动应力深度的衰减，由图可知，深度为枕宽的3倍，距枕底约为3.3路基承载路基土由车轮荷载引起的垂直应力可以基于弹性力学理论，假设车轮荷载为圆形平均布垂直荷载，将路基修正为弹性平均半空间体。 p轮负荷的所有单位压力(kPa) D圆形均布负荷的作用面积的直径(m) Z圆形均布负荷中心的应力作用点的深度(m )，土的容积(kN/m) Z应力作用点的深度(m )，3.3道路路基受力的状况2，道路路基工作，Za路基工作空间的深度(m) p 3.3道路路基受力情况2、道路路基工作区、路基工作区内、土基的强度和稳定性对于保证路面结构

7、的强度和稳定性极为重要，因此对工作区深度范围内的土质选择、路基的压实度应提出高要求。 注意：工作场所深度大于填土高度时，行走荷载的作用不仅施加于填土，还施加于天然地基的上部土层，因此天然地基的上部土层和填土同时满足工作场所的要求，必须充分压实。 3.3.3重复荷载对路基填土的影响，重复荷载对路基填土的作用可产生弹性和塑性变形，导致情况，1、土体逐渐压实化，土体粒子彼此在一次荷载中产生的塑性变形量越来越小，稳定，停止生长2 .每个荷载作用中的组合图层性质变更选项。 1、土的性质和状态2、相对负荷3、负荷作用的性质，即重复负荷作用的速度、各作用的持续时间、重复作用的频率。3.4弹性变形和临界动应力

8、3.4.1路基上的弹性变形，作为路基填土，不希望产生累积的塑性变形和永久沉降，理想的状态只产生能够恢复的弹性变形，依赖于动弹性模量(回弹弹性模量)、Ed=d/d、d动应力振幅d的3.4弹性变形和3.4弹性变形和临界动应力：3.4.2基础床土的疲劳特性和临界动应力、基础床土受到的动应力有限，超过该极限路基就会产生塑性变形。 大小的影响因素：围压大小填土的种类、强度、变形率、含水量、致密度荷载频率取决于，对应的循环应力称为临界动应力。 3.4弹性变形和临界动应力3.4.2基础床土的疲劳特性和临界动应力、临界动应力随负荷频率的增加而减小。 列车速度越高，相应的负荷频度也越大，因此，对于现有的有线路基

9、来说，随着列车速度的提高，基础地板病害也会增加。3.4弹性变形和临界动应力3.4.2地基土的疲劳特性和临界动应力，围压越高临界动应力越大。 列车产生的动应力随深度的增加而逐渐减小，路基填土的临界动应力随深度的增加而增大，因此基础地板的表层工作条件最差，这也是高速铁路路基修订过程中加强路基地板表层的主要原因。 沿荷载动应力深度的阻尼曲线与临界动应力曲线重叠，该曲线随着没有设置基础地板的路基土体的深度而增加。 3.4弹性变形和临界动应力3.4.2基础地基土的疲劳特性和临界动应力，交点以上表明实际动应力水平超过了路基填土的临界动应力，如果不更换力学性能高的土，在列车载荷的作用下，路基上部会产生衰减变

10、形，这是不允许的。 压实度K1时，基床表层的厚度需要约0.6m，压实度K0.95时，基床表层的厚度需要约0.8m。 3.4弹性变形和临界动应力3.4.2地基土的疲劳特性和临界动应力，综合：交点以上的填土临界动应力必须大于实际作用的附加动应力，才能防止或减少永久变形的发生。 即交点以上的厚度表示所要求的基础地板表层深度。 设置床表层后，实际路基不同深度处的临界动应力位于动应力沿深度衰减的右边，因此，设置床的目的是提高临界动应力，这是床表层厚度的确定原则。 3.4弹性变形和临界动应力：3.4.2基础楼板结构，根据以上原因，在铁路路基修订中对该部分路基填土的厚度和材料进行了特别规定，以免路面以下列车

11、动载影响范围内的填土疲劳变形。 床内动应力影响最大的是床表层，也就是像粘性土那样临界动应力比实际动应力小的厚的部分。 因此，将基床分为由基床表层和基床底层构成的2层。 基础地面表层是路基直接承受列车载荷的部分，也称为路基的装载层或持力层，基础地面表层的修建是路基修建的最重要的部分。床结构设置修订的理由。 3.5路基与其他建筑物的连接纵向的不平滑性3.5.1路基与其他建筑物的连接处的问题几何的不平滑性和力学的不平滑性，几何的不平滑性：路基与桥台、涵洞的沉降经常不同，过渡点容易产生变形差。 由于变形差，导轨面弯曲，引起车辆和线路的相互作用力的增加。 这种不平滑被称为过渡段的几何不平滑。 力学不平滑

12、：路基和桥台、涵洞刚性差，它们在列车通过时对动载荷的响应不同，影响乘车舒适度。 这方面的不平滑被称为过渡段的力学不平滑。 影响，铁路桥过渡段病害广泛存在，纵向伸长。 公路桥头跳车。设置解决方案、过渡段解决方案：线路综合模量(刚度)的平滑过渡刚度桥台和挠性路面施工后的沉降差。3.5路基与其他建筑物的连接纵向不平坦性3.5.2过渡段的受力特征和变形规律、3.5路基与其他建筑物的连接纵向不平坦性3.5.3过渡段的设置方法、1、碎石类优质材料的填埋法2、加强土法3、轻质材料法4、过渡板法5、轻质路堤与桥台的连接处设置过渡段h路堤高度，m。 a常数为35m。 2软土地基上，台后可设置钢筋混凝土栈桥。 3

13、台后过渡段可按图4.4.9所示进行修正。 过渡段基础地面表层应满足表4.3.2-2的要求。 表层以下可以用倾斜碎石层填埋，其抗压强度应满足地基系数(k30 )在150MPa/m以上和孔隙率(n )在28%以下的要求。 碎石的倾斜范围应符合表4.4.9的规定。3.5路基与其建筑物的连接纵向不平滑性3.5.3过渡段的设置方法、碎石级的范围、注：粒子中的针状、板状碎石的含量在20%以下质软易碎碎石的含量不得超过10%粘土块和有机物的含量不得超过2%。3.5路基与其他建筑物的连接纵向不平坦性3.5.3过渡段的设置方法，4台后基坑应用混凝土填筑或碎石层填筑，进行横向排水。 5过渡段必须与其连接的堤坝同时施工。 6在台背难以碾压的2m范围内配合35%的水泥。 3.5路基与其他建筑物的连接纵向的不均匀性3.5.3过渡段的设置方法，在路堤与横向构造物(立交框构造、箱装等)的连接处设置