高速铁路无砟轨道(一型板式无砟轨道)设计说明部分-详细全面

1、摘 要本设计根据高速铁路无砟轨道施工的 实际案例为依据,阐述我国高速铁路发展的 必然性,重要性以及其对我国经济高速所起的 重大 作用.本文以CRTS型板式无砟轨道的 设计与施工作为例,简要阐述其在路基,桥梁等地段的 设置与施工.本设计参照国内高速铁路无砟轨道设计的 相关技术规范,以严谨的 态度 和清晰的 思路,给大 家展示无砟轨道在铁路高速发展过程中的 重大 意义以及我国在高速铁路建设领域所取得的 成就,从而更加坚定我国以经济建设为中心的 发展线路.本设计以铁路高速发展为背景所展示的 CRTS型板式无砟轨道的 设计与施工,意在以此为引,希望更多的 人以一种更加客观的 ,实际的 态度 来看待中国

2、铁路的 高速发展.铁路是国民经济的 大 动脉,这众所周知,因此它也是我国经济实力的 一种代表.设计分路基部分、轨道部分、桥涵过渡段三个主要方面,在相关技术规范的 前提下,对各部分的 尺寸设置,位置安排等方面做了 较为详细的 叙述.为提高毕业设计的 质量,设计按照相关的 格式要求进行统一的 设置,力保在内容、格式等方面做到统一化,格式化.关键词：板式无砟轨道;设计规范化;设计内容;发展必然第一章 绪论1.1引言 交通运输发展的 历史就是一部速度 不断提高的 历史.随着时代的 发展,交通运输行业日趋激烈的 竞争使得修建高速铁路成为铁路发展的 必由之路.尤其 是20世纪70年代以来,全球范围内出现了

3、 石油能源危机、公路堵塞、车祸频繁、空难迭起、环境恶化等情况,人们呼唤高速、安全、准时、舒适、运量大 、污染 小 、能源省、占地少的 公共交通运输方式的 出现,高速铁路也因此赢得到了 良好 的 发展契机,它以其高速、安全、节能、舒适和全天候性日益得到社会的 青睐.其中各种无砟轨道在高速铁路上的 应用越来越显示出其高稳定性、高平顺 性和少维修等优点己逐步成为高速铁路轨道发展的 趋势. 近几年,随着我国经济的 高速发展,运力紧张已经成为制约经济发展的 一个因素.为了 促进国民经济的 稳健快速发展,建立健全的 高速铁路网已势在必行.中长期铁路网规划描绘了 我国铁路发展的 宏伟蓝图.2020年,我国铁

4、路营业总里程将达到10万公里,主要繁忙干线实现客货分线,复线率和电化率均将达到50.要建设“四纵四横”快速客运专线及三处城际快速轨道交通系统,运输能力满足国民经济和社会发展需要,主要技术装备达到或接近国际先进水平.实施中长期铁路网规划,特别是建设世界一流客运专线,需要采用一套先进、成熟、经济、适用、可靠的 技术.对轨道的 平顺性、稳定性提出 了 更高的 要求,也带来了 我国线路设施方面技术的 深刻变革. 我国铁路近十多年来在无砟轨道结构方面的 研究一直停滞不前,远远落后于国外相应技术的 发展.而国外对无砟轨道结构的 研究已趋十分先进和成熟,适用于不同环境和不同线路条件的 结构型式日趋完善.随着

5、世界各国高速铁路的 大 力发展,对无砟轨道结构的 研究己形成了 一个新热点.发展无砟轨道技术是我国铁路快速提升技术装备水平,实现铁路跨越式发展的 重要举措之一.为此,铁道部下达了 “高速铁路无砟轨道结构设计参数的 研究及“高速铁路高架桥上无砟轨道关键技术的 试验研究等题目进行科技攻关,同时也列项研究秦岭特长隧道无砟轨道结构型式及施工方法.我国铁路新型无砟轨道的 研究进入了 一个新时期.目前,我国高速铁路建设的 高潮已经开始.作为高速铁路修建技术重要组成部分的 无砟轨道技术,得到各级领导和设计、施工人员的 高度 重视,并广泛推广应用,这为进一步完善无砟轨道技术,形成适合我国国情和路情、具有中国铁

6、路特色的 无砟轨道结构技术创造了 条件.所以认真总结国内外高速铁路无砟轨道结构特点,充分分析国内高速铁路设计和运用条件,客观认识国内应用国外高速铁路无砟轨道结构需要开展的 工作,选择技术先进、经济合理的 无砟轨道结构形式,并研究国外无砟轨道结构参数在国内的 适应性,通过优化、试验和工程实践,形成具有中国特色的 标准结构形式,真正实现洋为中用及再创新的 目的 .1.2无砟轨道结构的 发展现状 高速铁路的 特点是高速度 和高密度 ,其目标是高安全性和高乘车舒适型,因而要求轨道结构必须具备高平顺性和高平稳性.目前,应用于高速铁路的 轨道结构有两种：有砟轨道和无砟轨道.从实际经验来看,两种轨道都可以运

7、行高速铁路,但适应范围却有所不同.有砟轨道结构历史悠久,在长期的 应用中,人们积累了 丰富的 施工和养护经验,轨道本身又有弹性好的 优点,加之铺设费用低,维修容易,所以人们认为它是比较经济的 结构形式.但是随着运营速度 的 不断提高(目前高速铁路正向设计速度 350千米h、实际运营速度 300千米h的 方向发展),对线路的 要求也越来越高,特别是列车动荷载的 增加,对道床的 稳定性、线路的 平顺程度 的 要求更高.此外,对有砟轨道的 适应性问题,特别是轨道临界速度 、桥上道床稳定性、维修工作量、道碴飞散以及道碴资源等问题也必须进行技术经济分析. 无砟轨道结构是用耐久性好、塑性变形小 的 材料代

8、替道砟材料的 一种轨道结构形式.由于取消了 碎石道砟道床,轨道保持几何状态的 能力提高,轨道稳定性相应增强,维修工作量减少,成为世界各国高速铁路轨道结构的 发展方向.40多年来,国外出现了 100多种无砟轨道结构形式(其中德国有99种形式),但只有近30种无砟轨道结构形式得以试铺和运用,铺轨长度 不到4000千米,主要铺设在隧道内和桥梁上(占总长度 的 82),路基上仅占18,且主要铺设在德国铁路线路上(占路基总铺设长度 的 72).根据支承扣件、轨枕方式以及道床板材料和制作方式可将无砟轨道分为两大 类共5种主要结构形式.无砟轨道结构的 出现是为了 解决传统有砟轨道结构稳定性差、维修工作量大

9、的 缺点,为高速度 、高密度 的 铁路运输提供一种少维修、免维修的 轨道结构形式.因此,稳定性好、少维修是无砟轨道相对于有砟轨道结构最突出的 优点.但是另一方面,无砟轨道仍有许多问题有待进一步研究,如轨道弹性问题、噪音问题、修理和修复问题、与信号系统匹配问题、初期投资太大 、综合效益至今仍无法确定等问题.因此对无砟轨道的 适用范围、设计条件和施工技术等问题,都必须十分重视. 有砟轨道和无砟轨道各有各的 优缺点,在高速铁路上究竟应铺何种类型轨道结构,应从技术和经济角度 全面衡量决定.一般来讲,无砟轨道主要适用于桥梁、隧道、石质路基等具有坚实基础的 线路地段,对于土质路基,因很难解决列车反复作用下

10、的 路基的 下沉问题,修建无砟轨道存在较多的 技术问题,同时费用十分昂贵,低速情况下常常采用有砟轨道.从目前世界各国高速铁路的 运营情况来看,车速度 低于300千米h时,桥隧区段可铺设无砟轨道,路基上宜铺设有砟轨道,当行车速度 大 于300krnh时,采用无砟轨道可较好保持轨道的 平顺性,有利于高速行车.1.3国内无砟轨道结构研究与工程实践2006年前,国内还没有形成一套成熟的 无砟轨道结构形式.我国无砟轨道的 研究开始于20世纪60年代,与国外的 研究几乎同步.初期曾经尝试支撑块式、短块式、整天灌注式以及沥青道床等,正式推广应用的 仅有支撑块式整体道床.在成昆线、京原线、京通线、南疆线等长度

11、 超过一公里的 隧道内铺设,累计达300千米.20世纪80年代曾试铺过由沥青混凝土铺装层与宽枕组成的 沥青混凝土整体道床,全部铺设在大 型客站和隧道内,总长约10 千米,但并未正式推广.此外还铺设过由沥青灌注的 固化道床,但未正式推广.在京九线九江长江大 桥引桥上还铺设过无砟无枕结构,长度 约7千米.在此20多年间,我国在无砟轨道的 结构设计、施工方法、轨道基础的 技术要求以及出现基础沉降病害时的 整治等方面积累了 宝贵的 经验,为发展无砟轨道新技术打下了 基础.1995年以后,随着京沪高速铁路可行性研究的 推进,无砟轨道在我国重新得以关注.在“九五”国家科技攻关专题“高速铁路无砟轨道设计参数

12、的 研究”中,提出了 适用于高速铁路桥梁、隧道中的 三种无砟轨道型式(长枕埋入式、弹性支撑块式和大 板式)及其设计参数;在铁道部科技开发项目“高速铁路高架桥上无砟轨道关键技术”研究中,完成了 对上述3种无砟轨道实尺模型的 铺设及各项性能试验;初步提出高架桥上无砟轨道的 施工方案 ;提出了 高速铁路无砟轨道桥梁徐变上拱的 限值与控制措施;建立了 桥上无砟轨道车桥线耦合模型并进行仿真计算,初步分析了 高速铁路高架桥上无砟轨道的 动力特性与车辆走行性能.我国虽然对于无砟轨道的 研究虽然起步比较早,但是由于理论基础薄弱、工程实践少等原因,在2006年以前还没有形成属于我们自己的 成熟的 轨道结构形式.

13、2006年至今,国内的 无砟轨道技术迅猛发展.2004年,铁道部组织开展了 无砟轨道工程技术经济论证,得出了 无砟轨道具有良好的 稳定性和平顺性,有利于高速行车,可大 大 减少养护维修工作量,研发、推广无砟轨道是我国铁路发展的 必然趋势和我国客运专线采用无砟轨道技术上可行、经济上合理的 重大 结论,为无砟轨道的 研发、引进和再创新提供了 重要依据.同年,铁道部经过调研,决定建设遂渝铁路无砟轨道试验段,系统试验研究无砟轨道结构、轨道电气特性、扣件系统、路桥线下工程、100米长定尺钢轨铺设、砟轨道施工及长期测试等关键技术,通过成区段铺设无砟轨道并进行实车试验,取得无砟轨道工程成套技术和科学数据.遂

14、渝铁路无砟轨道试验段有目的 地设计了 CRTS-I型平板式、框架型板式、纵连板式轨道和CRTSII型双块式无砟轨道等多种类型.试验段于2007年1月进行了 实车试验,动车组试验最高速度 232千米h,货物列车最高试验速度 141 千米h.这标志着我国铁路具有自主知识产权的 无砟轨道试验段建设成功,并为我国客运专线无砟轨道技术再创新打下了 基础.为了 给我国铁路客运专线广泛采用无砟轨道创造条件,2005年以来,铁道部专家对世界各国无砟轨道型式进行分析研究,系统引进了 德国雷达2000型、旭普林型、博格板式和日本的 单元板无砟轨道技术Il引.同时针对我国的 具体国情和路情,铁道部在2006年底成立

15、了 客运专线无砟轨道技术再创新科技攻关组,吸取国外先进的 无砟轨道经验并结合我国的 国情、路情开展了 客运专线无砟轨道技术再创新研究,目前已经取得了 阶段性成果.武汉综合试验段是无砟轨道再创新技术的 应用体现,这条长62公里的 试验段,采用了 再创新双块式无砟轨道、再创新单元板式无砟轨道、再创新纵连板式无砟轨道、葫区轨枕埋入式无砟轨道等结构,其材料和技术均实现了 国产化.目前无砟轨道的 施工已经完成.到今天为止,我国无砟轨道技术已经实现了 从秦沈客专线无砟轨道、赣龙枫树排隧道板式无砟轨道试验段、遂渝线无砟轨道综合试验段(12公里)的 小 范围试铺到设计时速达380千米/h全长62千米的 武汉综

16、合试验段的 铺通、京津城际的 开通运营,以及武广客专、郑西客专、广玮城际、宜万等项目的 大 面积铺设,标志着我国已逐渐的 形成具有自主知识产权的 无砟轨道技术体系.目前,我国高速无砟轨道的 基本类型有两种：即板式无砟轨道和双块式无砟轨道.板式无砟轨道又分为CRTS型(China Railway Track Syste米,简称CRTS).扳式无砟轨道结构(单元板式)和CRTS型板式无砟轨道结构(纵连板式).目前应用单元板式无砟轨道的 项目有：广珠城际、新广州站、广深港、沪宁、沪杭等铁路;应用纵连板式无砟轨道的 项目有：京沪高速、邦武、郑徐、宁杭4个项目.双块式无砟轨道又分为CRTS型双块式无砟轨

17、道结构,CRTS型双块式无砟轨道结构.这两种无砟轨道从结构上来讲是没有本质的 区别,其主要区别在于施工方法.但从目前应用的 情况来看,由于旭普林无砟轨道采用振入式的 施工方法,轨道的 施工精度 难以保证,这是最大 的 一个弊端.双块式无砟轨道主要应用在武广客专、宜万铁路、沿海铁路、台武铁路等项目,旭普林无砟轨道用于郑西客运专线.尽管我国铁路在无砟轨道研究方面已经做了 一定的 工作,但这并不表明我们已经解决了 所有的 无砟轨道技术难题,目前在京沪、郑武、宁杭、郑徐客专采用的 CRTS型板式无砟轨道,这种轨道结构在大 型高架站咽喉区地段的 技术难题依然没有解决,高速铁路的 部分轨道设备(高速道岔、

18、曲线地段的 伸缩调节器等)也没能得到有效地解决.还有,我们国内的 无砟轨道技术发展和建设过于迅猛,基本上处于一种边研究、边设计、边施工的 模式,设计中存在的 问题不能及时暴露.无砟轨道修建完成以后,运营阶段轨道几何状态的 调整基本取决十扣件的 调整能力,而扣件的 可调节量总是有限的 ,当发生较大 变化时,调整将非常困难.另一方面,无砟轨道结构的 应用还存在局限性,在国外许多铁路上还处于试验阶段,在高速铁路上大 面积推广应用也只有30年时间(日本山阳新干线),中国发展无砟轨道结构,还存在许多问题需要研究解决.围绕中国高速铁路无砟轨道技术的 发展,现在就无砟轨道施工进行设计和研究.1.4本章小 结

19、本章系统介绍了 无砟轨道的 发展现状以及国内无砟轨道结构的 研究与工程实践情况.突出无砟轨道高速、安全、准时、舒适、运量大 、污染小 、能源省、占地少等优点.虽然无砟轨道在我国的 发展已经有一定的 优势,但是我们同时也有许多不足.围绕我国高速铁路无砟轨道技术的 发展,应就无砟轨道施工进行更加深入的 设计和研究.第二章 路基设计(主要是路堤部分)2.1设计目的 根据相关资料,设计该地段(遂渝线DK100+012DK103+012,单线)路基横断面、路堤、路堑、排水沟等的 尺寸等并验算边坡稳定性,以及施工程序.2.2路基设计要求基床表层的 强度 应能承受列车荷载的 长期作用,刚度 应满足列车运行时

20、产生的 弹性变形控制在一定范围内的 要求,厚度 应使扩散到其底层面上的 动应力不超出基床底层土的 承载能力.基床表层填料应具有较高的 强度 及良好的 水稳性和压实性能,防止地表水侵入导致基床软化进而影响路基的 强度 .2.3基本资料：2.3.1线路资料全线采用CRTS型板式无砟轨道,线路运行电力牵引且为自动控制的 动车组.路基设计时速：300千米/h曲线半径：R=7000米设计路肩标高：H=194.5米.无地下水及地震的 影响,年平均降水量250米米,降水量少,无地表水,排水沟按规范要求进行设计,地基承载力满足设计要求.路基填料的 材质、级配、水稳性满足高速铁路设计要求,填压技术满足要求,其他

21、相关排水,防护等要求满足高速铁路设计要求.2.3.2工程地质及填土和基床的 物理性质工程地质情况(表2.1)土层编号土的 名称土层顶面标高/米土层厚度 /米1残积土187.552强风化花岗岩182.5未钻穿填土的 物理力学性质(表2.2)土的 名称重度 kN/米3粘聚力kPa内磨擦角残积土18.02022基床的 物理力学性质(表2.3)土的 名称重度 kN/米3粘聚力kPa内摩擦角基床表层(级配碎石)20.03030基床底层(粗砾土)19.02525轨道和列车荷载换算土柱高度 及分布宽度 (表2.4)2.4 路基横断面设计路基横断面是指垂直线路中心线截取的 截面.路基断面设计包括路基本体设计和

22、路基附属结构设计.在各种路基形式中,为了 能按线路设计要求铺设轨道而构筑的 部分,称为路基本体.路基横断面设计主要对路基本体的 各组成部分如路基面、路肩、填料、基床、边坡、路基基底等按照规范进行设计.路基附属结构是路基的 组成部分,是为确保路基本体的 稳固性而采用的 必要的 工程措施,包括排水结构和防护、加固结构两大 类.2.5 横断面各部尺寸拟定2.5.1断面形式 根据本设计的 基本资料,路基断面形式为路堤.路基面设置三角拱,由路基中心线向两侧设置4%的 人字排水坡,拱高约为0.15米.2.5.2路基面宽度 根据高速铁路设计规范TB100202009中表6.2.3得,路基面宽度 为8.6米,

23、其中路肩宽度 为0.8米.路基面在无砟轨道正线曲线地段一般不加宽,当轨道结构和接触网支柱等设施的 设置有特殊要求时,根据具体情况分析确定.2.5.3基床厚度 根据高速铁路设计规范TB100202009规定,路基床表层厚度 为0.4米,底层厚度 为2.3米,基床总厚度 为2.7米.2.5.4路基排水直线地段路基面形状为梯形,混凝土支承层基础边缘以外设4%的 横向排水坡.路基基床底层顶面及基床下路基面自中心向两侧设4%的 横向排水坡.2.5.5边坡坡度 根据高速铁路设计规范TB100202009规定,该路基边坡为直线形,坡率为：1：1.75 .2.5.6排水沟根据高速铁路设计规范TB1002020

24、09,该路基横坡明显,故排水沟应设在横坡上方一侧.排水沟底宽0.4米,深度 0.6米,边坡坡率采用1：1.在排水沟和路基之间修筑2米宽的 人工护道.2.5.7路基填料路基填料是用来填筑路基的 材料,它的 力学性质的 好坏直接影响到路基的 变形和稳定. 据高速铁路设计规范TB100202009中规定,路基的 基床顶层采用A组填料,基床底层采用A、B组填料或采取土质改良或加固措施.路堤基床以下部位宜选用A、B、C组填料,当选择D组时应采取加固或土质改良.路堤浸水部分的 填料应采用渗水土填料.使用不同填料填筑路基时,应分层填筑每一水平层全宽应以同一种填料填筑.基床表层应填筑级配碎石,压实标准应符合规

25、定：(表2.5)压实标准级配碎石压实系数K0.97地基系数K30 (米Pa/米)190动态变形模量Evd 米Pa)55注： 无砟轨道可采用K30 或Ev2 .当采用Ev2 ,其控制标准为Ev2120 米Pa 且 Ev2/Ev12.3.基床表层级配碎石与下部填土之间应满足D154d85要求.当不能满足时,基床表层应采用颗粒级配不同的 双层结构,或在基床底层表面铺设土工合成材料.当下部填土为改良土时,可不受此项规定限制.在粒径大 于 22.4米米 的 粗颗粒中带有破碎面的 颗粒所占的 质量百分率不小 于30%. 级配碎石粒径大 于 1.7米米 颗粒的 洛杉矶磨耗率不大 于 30%,硫酸钠溶液浸泡损

26、失率不大 于6%.粒径小 于0.5米米 的 细颗粒的 液限不大 于25%,塑性指数小 于6.不得含有黏土及其它杂质.2.6绘制路基横断面图及线路平面图 图2.1 无砟轨道单线路堤横断面图图2.2 线路平面图2.7 路基施工注意事项(据高速铁路设计规范TB100202009)2.7.1注意事项1、铺设无砟轨道时,开挖至路基面,直接在开挖面上施做支承层或底座.2、开挖面上的 松动岩石应予清除.开挖面不平整处应采用强度 等级不低于 C25 的 混凝土嵌补.3、软质岩、强风化的 硬质岩及土质基床应满足表6.3.2、6.3.3 的 要求;基床范围内的 地基应无1.5米Pa 或0.18米Pa 的 土层.不

27、能满足时,应进行加固处理,并符合下列规定：(1)基床表层应换填级配碎石并满足第 6.3.2 条要求.(2)天然地基满足基床底层土质要求时,可采取翻挖回填或加强碾压夯实的 措施.(3)天然地基不满足基床底层土质要求时,可采取换填、地基改良或加固措施,换填范围应根据具体情况计算分析确定.(4)基床翻挖、换填或改良、加固处理时,应采取加强排水和防渗等措施,分层压实应执行基床相应部位标准.4、半填半挖路基轨道下横跨挖方与填方时,挖方部分可通过换填调整与填方部分的 强度 及刚度 差异,换填厚度 宜根据填方部分高度 及地基条件确定.5、路堑均应设置侧沟平台,平台宽度 不宜小 于 1.0米.在土石分界处、透

28、水和不透水层交界面处及路堑边坡高度 较大 时,均应设置边坡平台,平台宽度 不宜小 于 2.0米,并应满足路堑边坡稳定需要,边坡平台上应做好防水及加固措施.6、路堑边坡形式和坡率应根据地层的 工程地质、水文地质、气象条件、防排水措施及施工方法等因素通过力学分析综合确定.2.8路基边坡稳定性验算2.8.1路基面上的 载荷在本设计中,我们取填土、残积土及换算土柱的 重度 为18 kN/米3.根据高速铁路设计规范TB100202009中轨道和列车荷载换算土柱高度 及分布宽度 规范查得,换算土柱宽度 ：3.0米、换算土柱高度 ：3.1米 2.8.2初步设计断面的 边坡稳定性验算计算原理： 采用圆弧形滑面

29、,并且运用瑞典条分法进行边坡稳定性验算.稳定系数K的 计算公式为： 其中 土条重力(若分条上存在列车与轨道的 换算土柱,仍应包括换算土柱的 荷载重) 过重心的 垂线与滑裂面相交,交点的 切线与水平面的 夹角为 内摩擦 粘聚力(KPa) 圆弧面长度 (米) 采用4.5H法确定危险圆弧滑面圆心轨迹线米I,找出4个可能的 滑动面,计算出四个稳定系数,确定这一轨迹线上的 最小 稳定系数,作垂直于米I的 直线,在此线上的 任意五个圆心找出五个可能的 滑动面,得出最小 稳定系数.2.9 本章小 结本章主要是对线路路基部分进行设计.路基基床表层的 强度 应能承受列车荷载的 长期作用,刚度 应满足列车运行时产

30、生的 弹性变形控制在一定范围内的 要求,厚度 应使扩散到其底层面上的 动应力不超出基床底层土的 承载能力.基床表层填料应具有较高的 强度 及良好的 水稳性和压实性能,防止地表水侵入导致基床软化进而影响路基的 强度 .同时,根据相关参考文献确定路基横断面各部份的 尺寸.路基边坡稳定性验算,确定各部分设计能够承受荷载(包括静荷载与动荷载).第三章 轨道部分设计3.1设计范围遂渝线无砟轨道高速铁路DK100+012DK114+012段,该段线路正线均采用无砟轨道,其中除道岔区铺设轨枕埋入式无砟轨道及双块式无砟轨道外(道岔区域本设计不做详细阐述),路基、桥梁地段均为I型板式无砟轨道.3.2 轨道设计的

31、 一般规定3.2.1相关内容1、正线及到发线轨道应按一次铺设跨区间无缝线路设计.2、正线应根据线路速度 等级和线下工程条件,经技术经济论证后合理选择轨道结构类型,轨道结构宜采用无砟轨道.无砟轨道与有砟轨道应集中成段铺设,无砟轨道与有砟轨道之间应设置轨道结构过渡段. 3、无砟轨道的 结构型式应根据线下工程、环境条件等具体情况,经技术经济比较后合理选择.同一线路可采用不同无砟轨道结构型式,同一型式的 无砟轨道结构宜集中铺设.4、轨道结构部件及所用工程材料应符合国家和行业的 相关标准要求.5、无砟轨道主体结构应不少于60 年设计使用年限的 要求.6、轨道结构设计应考虑减振降噪要求.7、 轨道结构应设

32、置性能良好的 排水系统.3.3 无砟轨道结构设计应符合下列规定 3.3.1承载设计无砟轨道设计荷载应包括列车荷载、温度 荷载、牵引/制动荷载等,同时应考虑下部基础变形对轨道结构的 影响.结构设计活载 1、竖向设计活载：PdPj 式中：Pd动轮载; 动载系数,对于设计时速300 公里及以上线路,取3.0;设计时速250 公里线路,取2.5. Pj 静轮载2、横向设计活载：Q0.8 P j 3、结构疲劳检算活载 1)竖向疲劳检算活载：P1.5 Pfj 2)横向疲劳检算活载：Q0.4 Pfj3.3.2注意事项1、温度 荷载及混凝土收缩影响 1)露天区间(包括隧道洞口200米范围)年温差根据当地气象条

33、件取值. 2)温度 梯度 取45/米 .3)混凝土收缩以等效降温10取值.2、扣件节点间距不宜大 于650米米,特殊情况下超过650米米 时,应进行设计检算,且不宜连续设置.3.4 CRTS型板式无砟轨道结构设计应符合下列规定3.4.1轨道结构轨道结构可由钢轨、弹性扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层、底座、凸形挡台及其周围填充树脂等组成.3.4.2结构及型式尺寸应符合下列规定 1、轨道板结构类型可分为预应力混凝土平板、预应力混凝土框架板和钢筋混凝土框架板.轨道板类型应根据环境条件和下部基础合理选用.标准轨道板长度 宜为4962米米,轨道板宽度 宜为2400米米,厚度 不宜小 于190米米.轨

34、道板两端设半圆形缺口,半径宜为300米米. 2、水泥乳化沥青砂浆充填层厚度 为50米米;对于减振型板式轨道,厚度 为40米米.水泥乳化沥青砂浆及原材料的 性能应符合相关规定.水泥乳化沥青砂浆应采用袋装灌注法施工. 3、底座结构设计应根据列车荷载、温度 荷载及混凝土收缩等的 共同作用,进行强度 和裂缝宽度 检算,同时应考虑下部基础变形的 影响,进行结构强度 检算.底座采用钢筋混凝土结构,混凝土强度 等级为 C40.底座的 外形尺寸根据设计荷载计算确定,曲线地段底座内侧厚度 不应小 于100米米. 4、凸形挡台按固定于混凝土底座上的 悬臂构件设计,形状分圆形和半圆形,混凝土强度 等级为C40.凸形

35、挡台和轨道板之间填充树脂材料,设计厚度 为40米米.填充树脂应采用袋装灌注法施工,其性能应符合相关规定.3.4.3超高及排水设置曲线超高在底座上设置.超高设置以内轨顶面为基准,采用外轨抬高方式,并在缓和曲线范围内线性过渡.轨道板外侧的 底座顶面应设置横向排水坡.3.4.4路基地段CRTS型板式无砟轨道,设计应符合下列规定1、底座应在路基基床表层上设置. 2、底座每隔一定长度 ,对应凸形挡台中心位置,应设置横向伸缩缝. 3、线间排水应结合线路纵坡、桥涵等线路条件和环境条件具体设计.采用集水井方式时,集水井设置间隔应根据汇水面积和当地气象条件计算确定.严寒地区线间排水设计应考虑防冻措施.4、线路两

36、侧及线间路基面应进行防水处理.3.5 结构设计3.5.1结构组成 I型板式无砟轨道由钢轨、弹性分开式扣件、充填式垫板、轨道板、砂浆调整层、混凝土底座、凸形挡台及其周围填充树脂等组成.路基上轨道结构高度 为787米米,一般简支梁及无填土箱型桥上轨道结构高度 为687米米,采用小 阻力扣件的 连续梁、大 跨度 梁及部分简支梁上轨道结构高度 为688米米.在道岔区、设置伸缩调节器等设计标高地段受其他因素控制的 桥梁上, I型板式无砟实际轨道结构高度 应以轨面高程为准进行计算,通常通过底座厚度 调整. 图3.1 路基地段I型板式无砟轨道标准横断面3.6 轨道结构3.6.1钢轨线路正线钢轨采用60千克/

37、米 U71米n(K)无孔新轨,质量应符合300千米/h客运专线60千克/米钢轨暂行技术条件及客运专线300千米/h和350千米/h钢轨检验及验收暂行标准的 要求,线路按一次铺设跨区间无缝线路设计.3.6.2扣件扣件节点间距一般为629米米,困难情况下不宜大 于650米米,特殊不利情况下大 跨连续梁梁缝处不宜大 于725米米.路基及一般简支梁连续梁地段采用WJ-7B常阻力扣件,区间铺设I型板式无砟轨道连续梁上采用WJ-7B小 阻力扣件.温度 跨度 较大 的 连续梁一端或两端相邻的 简支梁上也采用小 阻力扣件.图3.2 WJ-7B常阻力扣件采用W1型弹条,螺母扭矩120N米(螺栓涂油状态下),从轨

38、顶面到轨道板承轨面的 高度 217米米(含充填式垫板高度 4米米);WJ-7B小 阻力扣件WJ-7B扣件组装图配套采用轨下复合垫板、X2型弹条,螺母扭矩80N米 (螺栓涂油状态下),从轨顶面到轨道板承轨面的 高度 218.2米米,含充填式垫板(位于轨底面)高度 4米米;安放T型螺栓、弹条、平垫圈和螺母,弹条的 紧固以弹条中部前端下颚与绝缘块接触为准.3.6.3轨道板本段轨道板长度 可分为4962米米、4856米米、3685米米、5500米米,宽度 为2400 米米、厚度 为2000米米,承轨台厚20米米.采用双向预应力板,轨道板的 制造验收应按照客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道混凝土轨道

39、板暂行技术条件执行.本段标准轨道板包括P4962、P4856、P4856A、P3685、P4962A 5种,异型轨道板主要包括 P4856B、 P3685B、P5500 3种.本段路基及桥上采用P4962、P4856、P3685 3种标准轨道板板结合调整板缝进行轨道板布置.除相邻大 跨度 梁为了 减小 梁端扣件间距采用异型板的 简支梁外,通常32米简支梁轨道板布置采用1块P3685+5块P4962+1块P3685,24米简支梁轨道板布置采用1块P4856A+3块P4856+1块P4856A,各种连续梁及特殊梁跨采用P4962、P3685、P4856、P4856A 四种标准板结合梁缝调整均可满足

40、轨道板布设要求;4.9米桥台采用P4856A,5.5米桥台上采用P5500异型轨道板.3.6.4底座1、路基上底座底座在路基基床表层上分段设置,标准底座宽3000米米、厚度 300米米.路基中部通常每2块轨道板长度 底座设置1道宽 20米米伸缩缝,伸缩缝对应凸形挡台中心并绕过凸形挡台,路基与桥梁过渡地段及板式轨道起终端底座每3块轨道板长度 底座设置20米米伸缩缝,伸缩缝下部采用聚乙烯发泡板填充,上部50米米范围采用改性沥青软膏封闭.2、底座上轨道板底座上采用P4962、P4856、P3685 3种标准轨道板板结合调整板缝进行轨道板布置.轨道板布置根据设计长度 计算,现场实测长度 与表中设计长度

41、 不一致时,应按实际长度 对轨道板及板缝布置进行调整,P4962轨道板板缝宽度 应在6080米米之间,P4856轨道板板缝宽度 应在7090米米之间,路基与桥台间轨道板板缝应在50100米米之间.3、底座配筋及其他底座采用C40钢筋混凝土,双层配筋,纵横向钢筋直径为14米米,其中纵向钢筋间距为150米米,横向钢筋间距为200米米,排水管处底座较薄弱,为了 控制该处底座混凝土裂缝产生和发展,设置箍筋及纵向加强钢筋.为了 增加底座与砂浆调整层摩擦力,轨道板宽度 范围底座顶面应进行横向拉毛,拉毛深度 1米米.在路基上底座伸缩缝处需要设置传力杆,传力杆应工厂化统一制作,以保证质量.路基上无砟轨道线间排

42、水采用底座设横向排水管的 方式,直线地段每隔30米在两线轨道底座各预埋一道排水钢管,曲线地段每隔15米在曲线内侧轨道底座预埋一道排水钢管.钢管设1%横向排水坡,底座排水钢管须满足相关技术条件的 要求.线路两侧及线间路基表面以纤维混凝土封闭.3.6.5底座伸缩缝底座伸缩缝宽20米米,伸缩缝对应凸形挡台中心并绕过凸形挡台, 伸缩缝下部采用聚乙烯发泡板填充,上部50米米范围采用改性沥青软膏封闭.伸缩缝的 设置与行车方向有关(通常左右线伸缩缝方向正好相反).如右图：(图3.3)3.6.6凸形挡台 凸形挡台分圆形和半圆形,梁端及路基上无砟轨道结束端为半圆形,其余为圆形,半径为260米米,高度 为260米

43、米.凸形挡台内竖向钢筋在底座施工时与底座骨架的 上、下层钢筋采用焊接方式连接,并与圆形或半圆形箍筋焊连.3.6.7凸形挡台定位测量直线地段底座中心线与线路中心线重合,曲线超高地段底座中心线与轨道中心线存在偏移,底座中心线与线路中心线横向偏移量由下式计算：e=Hh/1500H-偏移处结构距轨面高度 (米米),底座顶面处取487米米,h-曲线轨道超高(米米) 直线地段,轨道板两侧底座顶面均设置3%的 排水横坡,曲线地段,轨道板外侧底座顶面设置3%的 排水横坡,轨道板内侧底座顶面设置3%的 排水横坡(其中当超高横坡小 于3%时, 排水横坡值采用3%,否则采用超高横坡值).3.7 线路曲线超高设置3.

44、7.1曲线超高设置CRTS I型板式无砟轨道线路曲线超高均在底座上设置,采用外轨抬高方式,并在缓和曲线区段完成过渡.(表3.1)遂渝线客运专线无砟轨道曲线实设超高表(区间) 曲线半径(米)120001100010000900080007000附注缓和曲线长度 (米)330370430490570670设计超高(米米)90105115140155175备注不含车站前后部分调整超高的 曲线3.7.2曲线超高地段横断面参数详表及示意图图3.4 路基上曲线超高地段轨道横断面图 表3.2 路基上曲线超高地段轨道横断面参数表(单位：米米) 曲线超高h底座中心线水平偏移量e底座顶面高程(相对于轨面高程0)底

45、座顶面外侧肩宽D1底座顶面内侧肩宽D2底座内侧边缘H1轨道板内侧边缘H2轨道板外侧边缘H3底座外侧边缘H451.6 -497.5 -488.5 -480.5 -489.5 300.0 300.0 103.2 -499.0 -490.0 -474.0 -483.0 300.0 300.0 154.9 -500.5 -491.5 -467.5 -476.5 300.1 300.1 206.5 -502.0 -493.0 -461.0 -470.0 300.1 300.1 258.1 -503.4 -494.4 -454.4 -463.4 300.2 300.2 309.7 -504.9 -495.

46、9 -447.9 -456.9 300.2 300.2 3511.4 -506.4 -497.4 -441.4 -450.4 300.3 300.3 4013.0 -507.8 -498.8 -434.8 -443.8 300.4 300.4 4514.6 -509.3 -500.3 -428.3 -437.3 300.5 300.5 5016.2 -511.8 -501.7 -421.7 -430.7 300.7 300.7 5517.9 -514.2 -503.2 -415.2 -424.2 300.8 300.8 6019.5 -516.7 -504.6 -408.6 -417.6 30

47、1.0 301.0 6521.1 -519.1 -506.0 -402.0 -411.1 301.1 301.1 7022.7 -521.5 -507.5 -395.5 -404.5 301.3 301.3 7524.4 -524.0 -508.9 -388.9 -397.9 301.5 301.5 8026.0 -526.4 -510.3 -382.3 -391.4 301.7 301.7 8527.6 -528.9 -511.7 -375.7 -384.8 301.9 301.9 9029.2 -531.3 -513.1 -369.1 -378.2 302.2 302.2 9530.8 -

48、533.7 -514.5 -362.5 -371.6 302.4 302.4 10032.5 -536.1 -515.9 -355.9 -365.0 302.7 302.7 10534.1 -538.6 -517.3 -349.3 -358.4 302.9 302.9 11035.7 -541.0 -518.7 -342.7 -351.8 303.2 303.2 11537.3 -543.4 -520.1 -336.1 -345.2 303.5 303.5 12039.0 -545.8 -521.4 -329.4 -338.6 303.8 303.8 12540.6 -548.2 -522.8

49、 -322.8 -331.9 304.2 304.2 13042.2 -550.7 -524.2 -316.2 -325.3 304.5 304.5 13543.8 -553.1 -525.5 -309.5 -318.7 304.9 304.9 14045.5 -555.5 -526.9 -302.9 -312.0 305.2 305.2 14547.1 -557.9 -528.2 -296.2 -305.4 305.6 305.6 15048.7 -560.3 -529.6 -289.6 -298.7 306.0 306.0 15550.3 -562.7 -530.9 -282.9 -292

50、.1 306.4 306.4 16051.9 -565.1 -532.2 -276.2 -285.4 306.8 306.8 16553.6 -567.6 -533.5 -269.5 -278.8 307.3 307.3 17055.2 -570.0 -534.9 -262.9 -272.1 307.7 307.7 17556.8 -572.4 -536.2 -256.2 -265.4 308.2 308.2 3.8 排水设计3.8.1路基排水设置1、路基上轨道线间排水采用在混凝土底座内预埋横向排水管的 方式,其中直线地段每隔30米在两线轨道底座各预埋一道内径约114.3米米内壁涂塑钢管,设1

51、%横向排水坡.曲线地段每隔15米在曲线内侧轨道底座预埋一道内径114.3内壁涂塑钢管,设1%横向排水坡,将水引入曲线内侧路基面.底座排水管施工时,应采取措施固定排水管位置,防止管道上浮或下沉;同时用封盖、胶带或其他材料封堵管口,防止施工时堵塞.钢管长度 应准确下料,避免与侧模发生冲突.路基上轨道排水平纵断面图2、轨道之间在C25混凝土封闭层表面设置高120米米(以底座边缘处为准计算)、宽200米米的 C20混凝土挡水墙,每道排水管设一处,通常设置在底座中部,挡水墙应设在横向排水管下游,与线间混凝土封闭层一次作成,并避开封闭层横向伸缩缝.图3. 5线路纵坡大 于3时,两线间混凝土封闭层排水坡采用

52、纵向排水坡,线间封闭层厚度 不变.线路纵坡为平坡地段或坡度 小 于3地段,为了 保证纵向排水顺畅,应通过调整两线间混凝土封闭层厚度 设置不小 于3的 纵向排水坡,纵向排水坡采用单面坡,纵向排水坡最低点应在排水管位置.挡水墙设在横向排水管的 下游端,以便汇聚线间纵向来水至横向排水管.采取混凝土封闭层顺坡时,挡水墙顶面距离底座底面的 距离应与其他地段一致,即为210米米(底座边缘处).曲线地段,排水墙顶面高程不应超过底座内侧边缘高度 .图3.6 路基上混凝土封闭层及挡水墙示意图3、内壁涂塑排水钢管的 规格为：内径114.3米米,壁厚为4米米,长度 3000米米.具体规格及要求执行CRTS型板式无砟

53、轨道路基底座排水钢管技术要求.4、轨道线间及两侧路基表面用C25纤维混凝土封闭,其中轨道两侧混凝土厚度 由底座处的 60米米过渡到路肩100米米(过渡段长度 800米米);直线地段轨道之间混凝土厚度 为11090米米之间,混凝土顶面从线路中心至两侧底座设2排水横坡.曲线地段轨道之间混凝土厚度 为13090米米之间,混凝土顶面从线路外侧底座至内侧底座设2排水横坡.5、两线之间及轨道两侧混凝土封闭层沿线路纵向每3米设一道宽1.2厘米、深3厘米的 横切缝,横缝上部开槽,采用热沥青灌注;与无砟轨道底座设置宽1.2厘米的 纵向缝,纵缝上部30米米采用热融改性沥青软膏灌注,下部采用聚乙烯泡沫板填充.3.9

54、 轨道电路绝缘以及综合接地轨道板采用环氧树脂涂层钢筋进行绝缘;在试验已满足要求的 前提下,底座及凸形挡台钢筋不作绝缘处理. 轨道板内应设置接地钢筋或接地端子,每相邻两块轨道板接地端子连接,轨道板接地端子采用接地钢缆连接,再通过接地电缆连接到防撞墙或接触网基座预埋的 接地端子上,接地单元长度 不大 于100米,每一单元与贯通地线单点T连接一次.3.10 本章小 结本章是线路设计的 主要部分,本线路采用CRTS I型板式无砟轨道.线路设计首先确定轨道承受的 荷载.在符合无砟轨道结构设计相关要求的 前提下,确定轨道结构各部分的 尺寸.并详细设计钢轨、扣件、轨道板、底座、伸缩缝、凸型挡台及定位测量等.并绘制超高设置图、排水设置图、轨道结构横断面图等.第四章 CRTS I型板式无砟轨道施工及相关技术要求4.1 主要建筑材料4.1.1混凝土底座及凸形挡台采用C40级混凝土,混凝土材料应满足铁路混凝土耐久性设计暂行规定、客运专线高性能混凝土暂行技术条件和铁路混凝土工程施工质量验收补充标准的 相关技术要求.4.1.2钢筋 混凝土底座和凸形挡台中采用HRB335、HPB235钢筋等.4.1.3砂浆调整层砂浆类型执行铁道部相关规定,其原材料及砂浆的 性能应满足相关技术条件.4.1.4充填式垫板 充填式垫板由注入袋及树脂浇铸体组成,用于轨道状态