4 铁路线纵断面.ppt

4 铁路线路纵断面优化设计 对于铁路线路纵断面来说，一种情况是新建铁路纵断面，另一种是既有线改建设计中的纵断面（放大纵断面）。二者的主要区别是纵横向比例不同。 纵断面优化过程为：建立目标函数（造价最小）、加约束条件（坡度、坡长要求、竖曲线设置限制条件、坡度的折减）、求目标函数极小值、输出极小值时的各个变量（坡长、坡度）。 纵断面优化的大致思路基本相似，即使得工程量（工程费用）、工程和运营总费用最小！在新线设计中，主要使土石方数量最小，在既有线中，主要使起落道量最小。从而达到工程费用最小的目的。 在本章中我们仅以既有线为例来说明优化的思路和过程，优化的原理主要是怎么样使得目标函数最小。所以我们在此仅以最小二乘法结合黄金分割法来实现目标函数的最小值，从而实现优化的目的。 4.1既有线纵断面改建设计 既有线在运营过程中，个别路段的路基会因沉陷、冻害而变形，在经常维修过程中，由于更换道碴、起道、落道，也要引起轨面标高的改变。所以既有线轨面的纵断面多与原设计不同，而原设计标准又多偏低，不符合现行《线规》标准；延长站线而需加长站坪长度时，引起站坪两端纵断面的改建；削减超限坡时，需要抬高或降低路基标高；线路受洪水威胁地段，则需加高路基。这一切都要引起线路纵断面的改建。 4.1.1一般规定 改建既有纵断面设计，以线路纵断面测量出的轨面高程为准。 一般情况下，起道高程小于50cm时，用道碴起道；等于50～100cm时，用渗水土壤起道；大于100cm或落道后道床厚度小于规定标准时，需抬降路基面。为了方便施工及减轻对运营的干扰，一般不采用挖切路基的办法来降低轨面高程，仅在受建筑限界与结构物构造控制，以及为消除路基病害的地段方可采用。亦不宜降低既有线轨面高程，以免挖切道床影响正常运营，仅在个别地段，为避免改建桥隧建筑物，避免挖切路基，或为了减少线路改建工程，才允许挖切道床以降低轨面高程。道床厚度仅允许较规定标准减薄5cm以内，但最小道床厚度不得小于25cm。 4.1.2 放大纵断面图设计 既有线纵断面设计，要求细致准确，以保证充分利用既有线建筑物，减少改建工程，故应采用距离为1：10000，高程为1：100的放大纵断面图进行设计。放大纵断面图的下部，自下而上设有既有线平面、百米标与加标、地面高程、既有道床厚度、既有轨面高程、轨面设计坡度、轨面设计高程、设计与既有轨面高程差（抬降值）、病害、工程地质特征等栏。放大纵断面图的上半部绘有地面线、既有道床底面线、既有轨面线、设计轨面线、计算轨面线，并标明建筑物的特征，如车站、道口的中心里程，隧道洞门里程及长度，以及桥涵类型、孔径、中心里程及设计洪水位高程等。 一、放大纵断面设计注意事项 （一）竖曲线 竖曲线的坡度代数差，一、二级铁路差值超过3‰，三级铁路差值超过4‰时需设竖曲线，且竖曲线不应与缓和曲线重合，竖曲线不应设在明桥面上，竖曲线不应与道岔重叠。 （二）最大坡度的折减 由于平面上出现曲线和遇到长于400米的隧道时，因为附加阻力增到、粘着系数降低，而需将最大坡度值减缓。具体折减方法在资料中可查。 （三）桥涵 有碴桥涵梁上，一般应该按计算轨面高程设计纵断面。通常不允许落低既有线高程，以免因降低墩台顶面高程引起施工困难，此时需加高粱的边墙，以免道碴溢出。轨面抬高值一般在10～15cm ,以免加厚道碴后影响桥梁的应力与稳定性。当抬高值较大时，则需要加高墩台顶面高程，施工困难。墩台顶面加高值大于0.4m时应进行强度和稳定性检算。 明桥面桥梁上，轨面高程的变动必将引起抬降墩台顶面高程等困难高程，因此应根据既有轨面高程设计纵断面。 涵洞处所允许适当抬降既有轨面高程。但抬降值过大时，往往需要改建涵洞的端墙与翼墙，甚至接长涵洞。若大量降低既有轨面高程并挖低路基时，应保证涵洞顶部到道床底面的最小填土高程。 （四）隧道 隧道内需要提高隧道净空或削减隧道内的坡度时，一般采用落道方法，以免破坏隧道的拱圈，但降低值不宜大于0.4m，以免破坏隧道边墙基础。 （五）车站站坪 车站站坪内正线的纵断面一般不宜过多抬降，以免引起站内建筑物（如车站站线、咽喉区、站台、天桥信号与给水等设备）的改建。 当减缓站坪坡度、延长站坪长度、增设车站、或消减限制坡度引起站坪纵断面改建时，应该全面考虑，使整个改建工程量最小。站坪车道上坡度一般不应大于2.5‰。站坪长度由到发线有效长度和线路形式决定。