1、兰州交通大学毕业设计（论文） 1 板式无碴轨道结构设计及计算 1. 无砟轨道的介绍 1.1 技术发展概况 1.1.1 国内概况 我国铁路曾于 20世纪 30年代先后在东北牡图线的北老松岭隧道和沈丹线的福晋岭隧道铺设过长木枕和短木枕式混凝土道床轨道。 50 年代又在沈吉线水帘洞隧道铺设了预埋长木枕混凝土道床轨道。 60 年代以后，随着山区铁路的修建，先后在成昆线、京原线、京通线、南疆线等隧道内铺设了刚性支承块式混凝土整体道床轨道，总延长约 300km。并于 1984 年编制了适用于各类围岩铺设的通用设计图。与此同时，还在铁路站场、港口码头等地段土路基上铺设了经改进的整体道床轨道。 80 年代初，
2、还曾在皖赣线溶口隧道内首次铺设了类似日本的乳化沥青水泥砂浆垫层 式板式轨道。 90 年代以来，在京九线九江长江大桥引桥（长 7km）上铺设了无 砟 无枕轨道。在宝天线白清隧道和西安线秦岭特长双线隧道（长 18.4km）铺设了弹性支承块式混凝土道床轨道。迄今为止，运用效果良好。 本世纪初以来，为适应铁路运输行车速度的不断增长，又相继在秦沈客运专线双何曲线特大桥（长 740m）和狗河特大桥（长 741m）上铺设了板式轨道，沙河特大桥（长692m）上铺设了枕式无 砟 轨道。在西康线秦岭隧道、兰武线乌鞘岭特长隧道（长 20.5km）等修建弹性支承块式无 砟 轨道。在渝怀线鱼嘴二号碎（长 710m）内试
3、铺了 枕式无 砟 轨道。在赣龙线枫树排隧道（长 790m）内试铺了减振型板式无 砟 轨道。 2004 年初，国务院批准了中长期铁路网规划，确定了铁路网建设的蓝图。为迎接国务院已批准的武广、郑西、石太、京津、合宁、合武、温福、福厦、甬温 9 条铁路客运专线建设高潮的到来，实现铁路跨越式发展，到 2010 年客运专线达到 4000km，到2020 年达到 10000km 的目标，必须树立坚持部党组提出的 “ 以人为本、服务运输、强本简末、系统优化、着眼发展 ” 的建设新理念。以此为契机，目前全路科研、设计、施工、院校的领导、专家、教授和从业人员正在全力协同开展有关成区段铺设各种类型无 砟 轨道的前
4、期工作。高速客运专线成区段铺设无 砟 轨道必将成为我国铁路轨道结构的发展方向。 1.1.2 刚性支承块 整体道床 我国早在五十年代就曾开始铺设隧道内整体道床，其主要结构形式是隧道内的砼支兰州交通大学毕业设计（论文） 2 承块式整体道床，至今，统计累计铺设了约 300 余公里。其特点是结构简单，便于现场制造和施工。当隧道基底坚实稳定时轨道的稳定性好，道床美观整洁，轨道的养护维修工作量可减少 50 70。 国内 60 年代 到 80 年代修建的整体道床至今仍有相当一部份在运营中表现良好。但也有不少隧道内的整体道床在运营中出现了难以修复的病害，较严重的不得不拆除改为普通有 砟 轨道。 总结以往刚性整
5、体道床的运用过程存在以下问题： （ 1）轨道结构强 度设计偏弱，刚度偏大，弹性不足，结构动应力增大，易形成疲劳破坏； 如：发生支承块松动，支承块挡肩破坏，扣件断裂等现象。有些中心水沟式及浅侧水沟式整体结构，水浸入道床后在轨道冲击荷载作用下，形成活塞作用，加速道床砼的破坏；个别的整体道床直接修建在膨胀岩基础上，发生道床的变形破坏。在整体道床发展前期 ，造成设计强度偏弱和标准偏低的重要原因是对轨道动力作用认识不足和铁路建设资金缺乏。 （ 2）道床浇注前或隧道铺底前，基底浮 砟 及异物清理不彻底，运营后使道床砼板下不实，产生破坏。 （ 3）施工机械化水平低，劳动强度大，进度慢，轨道几何精度不好，质量
6、难以保证。 （ 4）运营中当结构发生病害时，不易修复，影响了行车安全。 1.1.3 弹性整体道床 这是一种低振动无 砟 轨道结构，是由钢轨及其扣件、块下胶垫、橡胶靴套、混凝土道床板及混凝土底座等组成。 1995 年 -2000 年，由铁一院主持、铁科院、大兴铁道建筑设计院、等多家单位参与的 “ 弹性整体轨道结构及施工工艺和机具的研究 ” 科研项目。课题研究的主要内容如下： 课题研究内容主要含有四个子课题和两个试验段，四个子课题为： （ 1）弹性整体道床结构及施工和铺设技术条件的研究。 （ 2）弹性整体道床的弹性可调式扣件研究。 （ 3）超长无缝线路长钢轨一次铺设工艺及机具的研究。 （ 4）弹性
7、整体道床施工工艺及机具设备的研究。 两个试验段为： （ 1）陇海线宝天段白清隧道弹性整体道床结构试验段。 （ 2）西安安康线大瓢沟隧道弹性整体道床施工工艺及机具设备试验段。 兰州交通大学毕业设计（论文） 3 1.1.4 长轨枕埋入式无砟轨道 长轨枕埋入式无 砟 轨道主要是由整体式穿孔混凝土枕和现场灌注的混凝土道床来组成。它包括钢轨及其扣件、穿孔混凝土枕、混凝土道床和混凝土底座。 这种无 砟 轨道结构的特点是坚固、耐久、可靠、几何形位不易变动，维修工作量小，具有轨道少维修的功能。并已成功铺设在秦沈客运专线沙河特大桥上和渝怀线鱼嘴二号隧道内 。 1.1.5 土路基上无砟轨道 我国铁路在土路基上铺设
8、的无 砟 轨道结构类型主要有水泥混凝土道床无 砟 轨道和沥青混凝土道床无 砟 轨 道，但仅限于于大型客站、客技站、洗涮线、装卸线、港口码头等地段，虽应用效果良好，但这些地段的行车速度、通过运量和行车密度都低于正线标准。 应当指出，在土路基上铺筑无 砟 轨道，由于土路基的承载能力较低，又对动载荷和水浸蚀反应敏感，因此，必须特别重视对地基的加强处理和排水设施的良好设置。 近年来，无 砟 轨道的应用，在国外高速铁路上发展很快，特别是在德国新建高速线上连续长区段几乎全线铺设了 Rheda-2000 无 砟 轨道。为此，我国铁路已拟在遂渝线和武广线上铺设连续成段无 砟 轨道综合试验段，积累工程技术储备以
9、适应今后时速 200km客货共线和时速 300km 高速铁路建设的需要。 （ 1） 支承块式混凝土道床无 砟 轨道 这种土路基上混凝土道床轨道的基本特征是，在经过碾压密实的路基上先铺垫一定厚度（ 15 25cm）的砂夹碎石垫层加强，或采取桩基加强对策，然后灌注混凝土道床，道床又有单层和双层之分。单层道床为厚 35cm 的底部配置钢筋网的 C30 混凝土，双层道床下层为宽 350cm、厚 30cm 的底部配置钢筋网的 C15 混凝土，上层为宽 250cm、厚 27cm的 C25 混凝土，支承块采用 C40 钢筋混凝土。 （ 2） 宽枕沥青混凝土道床无 砟 轨道 （ 3） 承轨台式混凝土道床板铺装无 砟 轨道 1.2 国外概况 1.2.1 日本情况 日本自 1965 年开始研发新型少维修轨道，在研发中曾提出过种种结构方案，经过方案比选，考虑到预制混凝土板在制造上容易保证精度，又可在板下与下部结构之间设置可供调整的缓冲垫层，又能满足控制成本、快速施工、可维修性和轨道强度、弹性保持与有 砟 轨道等同水平等要求，因此，把这种结构形式取名为 “ 板式轨道 ” 。其研发目的是减少轨道维修，以节省人力、物力、财力，达到安全、经济和耐用的目标。 见图 1.1。
