高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書全面介紹了世界各國(guó)無碴軌道結(jié)構(gòu)類型、特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì),并結(jié)合理論和試驗(yàn)研究了高速鐵路無碴軌道結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。 趙國(guó)堂（1964.02—）男，漢族，安徽淮南人。中國(guó)共產(chǎn)黨黨員。博士學(xué)位。曾任京滬高速鐵路股份有限公司副總經(jīng)理兼總工程師。2012年3月被任命為中國(guó)鐵路總公司副總工程師。2100433B

作為最主要的無碴軌道結(jié)構(gòu)型式之一，板式軌道在日本新干線應(yīng)用廣泛。經(jīng)過30余年的經(jīng)驗(yàn)積累，日本新干線板式軌道在設(shè)計(jì)、施工及養(yǎng)護(hù)維修等方面日趨成熟。自20世紀(jì)，累計(jì)鋪設(shè)里程已達(dá)2700多千米。國(guó)內(nèi)對(duì)板式無碴軌道的研究是隨著對(duì)高速鐵路的研究不斷深入進(jìn)行的，已在秦沈線狗河特大橋（741）、雙何特大橋（740），贛龍線楓樹排隧道（719），遂渝線，并在京滬高鐵上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模鋪設(shè)。

板式無碴軌道由60kg/m鋼軌、彈性分開式扣件、軌道板、乳化瀝青水泥砂漿（CA砂漿）、混凝土凸形擋臺(tái)及混凝土底座等部分組成，軌下設(shè)置充填式墊板。對(duì)無碴軌道的研究尚處于起步階段，沒有形成規(guī)范的無碴軌道計(jì)算理論，在本線板式無碴軌道設(shè)計(jì)過程中，我們?cè)趯?duì)中國(guó)內(nèi)的三重疊合梁模型、德國(guó)的當(dāng)量疊合梁模型深入研究基礎(chǔ)上，采用更為接近實(shí)際的有限元梁—板模型。

石太客運(yùn)專線作為中國(guó)國(guó)內(nèi)一條集高速客運(yùn)與重載貨運(yùn)于一體的客運(yùn)專線，將首次大規(guī)模鋪設(shè)板式無碴軌道，而當(dāng)前國(guó)內(nèi)尚沒有形成規(guī)范的無碴軌道計(jì)算理論，因此需深入研究板式無碴軌道受力規(guī)律，以保證設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)、合理。采用有限元理論，建立了板式無碴軌道的梁—板模型，應(yīng)用大型有限元工具軟件A9BCB對(duì)模型進(jìn)行求解。

應(yīng)用有限單元理論建立板式無碴軌道結(jié)構(gòu)的整體模型：鋼軌采用彈性點(diǎn)支承梁模擬；扣件采用線性離散彈簧模擬；軌道板采用板單元進(jìn)行模擬；CA砂漿調(diào)整層采用實(shí)體單元模擬；底座采用彈性地基板模擬，以反映下部基礎(chǔ)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的支承作用；地基系數(shù)采用k30進(jìn)行計(jì)算。

中國(guó)的無碴軌道主要從2002年開始應(yīng)用。主要是中國(guó)國(guó)內(nèi)技術(shù)，參照國(guó)外的成熟的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以秦沈線為契機(jī)，設(shè)計(jì)了兩種類型的無碴軌道，主要是日本的板式軌道；還有鐵科設(shè)計(jì)的長(zhǎng)枕式無碴軌道。當(dāng)然在這之前，無碴軌道技術(shù)在秦嶺隧道等都已有應(yīng)用。

無碴軌道設(shè)計(jì)主要有幾下的幾個(gè)難點(diǎn)，一個(gè)軌道部件的設(shè)計(jì)，另一個(gè)道床設(shè)計(jì)。03年后就有了一個(gè)客運(yùn)專線的想法，希望有一個(gè)跨越式發(fā)展，從原來的120km/h提高了200~250km/h。對(duì)于軌道部件的強(qiáng)度、穩(wěn)定性及調(diào)整性都有了較高的要求。

對(duì)于無碴軌道技術(shù)，鐵道部最初的想法是全部引進(jìn)國(guó)外的技術(shù)。主要是日本和德國(guó)的技術(shù)。德國(guó)的主要的雙塊式（redar200）和博格板，日本主要是板式軌道。引進(jìn)國(guó)外技術(shù)同時(shí)，對(duì)于部分的技術(shù)也應(yīng)引進(jìn)，因此國(guó)外的單位負(fù)責(zé)培訓(xùn)。鐵道部已經(jīng)組織了多次軌道工程技術(shù)的培訓(xùn)。

客運(yùn)專線對(duì)于軌道部件的最大的特點(diǎn)是要求高平順，因此對(duì)于軌道部件要求，精細(xì)制造和設(shè)計(jì)。軌道主要有3個(gè)主要部件，軌枕、扣件和道岔技術(shù)。

客運(yùn)專線還有一個(gè)特別之處就是軌道電路。由于信號(hào)制式要求，要求軌道采用必要的絕緣措施，因此要求部件和道床設(shè)計(jì)應(yīng)具有高絕緣性。

路基上無碴軌道部件設(shè)計(jì)主要解決路基沉降的問題，因此往往在客運(yùn)專線中，多用以橋代路的方式，反而節(jié)約投資。博格板和雙塊式具有較好的整體性，在德國(guó)有多年的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，是一個(gè)成功的事例。