4-高速及提速铁路路基技术.ppt

开题报告 高速及提速铁路路基技术讲述内容 一、高速铁路路基的特点 二、路基动应力 三、路桥过渡段 四、基床底部及路堤填筑技术标准 五、级配碎石的级配要求、压实标准、 质量控制与检测方法 六、路基工程的新工艺、新材料的应用 一、高速铁路路基的特点 路基同时受轨道静荷载和列车动荷载的作用，路基土除出产生弹性变形外，在重复荷载作用下还产生塑性累积变形，土的强度会降低，表现出疲劳特性，同时，路基同轨道结构一起共同组成的这种线路结构是一种相对松散连接的结构型式，抵抗动荷载的能力不强。 传统的线路结构采用的是轨道—道床—土路基这种结构型式，而高速铁路线路结构应采用轨道—道床—强化层（基床表层、底层）—土路基多层结构系统，变形问题是高速铁路设计所考虑的主要控制因素，路基过去是按强度设计，现在是在达到强度破坏之前，不容许出现过大的变形。其是受刚度和变形控制。 一、高速铁路路基的特点（2） （1）控制路基变形 高速铁路对轨道的平顺性提出了更高的要求，对轨道不平顺的管理标准要求严格。路基是铁路线路工程的一个重要组成部分，是线路工程中最薄弱最不稳定的环节，其几何尺寸的不平顺，自然会引起轨道的几何不平顺。为此，不仅要求静态平顺，而且要求动态条件下不平顺。 （2）路基刚度的均匀性 列车的速度越高，要求路基的刚度越大，弹性变形越小。如果弹性变形过大，高速运行就得不到保证，类似车辆在松软的沙滩上无法行驶一样。 一、高速铁路路基的特点（3） 刚度也不能太大，否则会使列车振动加大，也不能做到平稳运行。路基的刚度不平顺会给轨道造成动态不平顺，研究表明，由刚度变化引起的列车振动与速度的平方成正比。 （3）在列车运行及自然条件下的稳定性 路基在运行及自然条件下的长期作用下，其强度不会降低、弹性不会改变，变形不会加大，做到长寿命、少维修。 总之，高速铁路的路基需要一个强度高、刚度大和路基基床、沉降很小或没有沉降的地基以及沿线路方向平缓变化的刚度。 二、路基动应力（1） 2.1荷载的分担作用 图1 荷载分担作用及钢轨挠曲变形曲线 二、路基动应力（2） 如上图所示，在轮载力P的作用下钢轨的垂向挠曲变形曲线的影响范围与轮载力大小和钢轨、轨枕、道床、路基等的刚度有关，刚度大影响范围小，刚度小的影响范围大，一般约为7根轨枕宽度，亦即轮载力P有7根轨枕分担。因此常简化假定有5根轨枕分担，分担到每根轨枕面上的支承力，日本假定分别为0.4P、0.2P及0.1P。 二、路基动应力（3） 2.2路基面上的动应力 （1）按Boussinesq理论计算，枕底压力在介质中传播的等压线为钟形曲线。一般情况下路基面上的应力分布的最大值位于轨枕正下方（线路纵向）和钢轨正下方（横断面方向），而两侧较小，计算时通常假定枕底应力均布，并从两侧枕端以角向下扩散，扩散角约为30°～45°，各国取值不同。我国取值为35°。 路基面的动应力与机车车辆类型、轨道结构标准、行车速度、线路不平顺状态等多种因素有关。除可通过理论计算确定之外，世界各国均进行了大量的现场实测。虽然测试条件各不相同，但综合国内外的实测数据，路基面动应力幅值的集中域一般在50～70kPa左右，最大值可达110kPa。 二、路基动应力（4） (2) 简化计算法 轮轨作用力的大小可以用下述关系是表达: 式中 P0——静轮重； ?——动力影响系数，与机车车辆类型和轨道的平顺性、轨道结构类型及货物偏载等因素有关； ?——速度影响系数，与机车运行速度有关； V——列车运行速度； 二、路基动应力（5） 根据我国的实测及理论分析，参考日本的简化计算方法，《京沪高速铁路线桥隧站设计暂行规定》下式计算路基动应力的最大数值，并以此作为高速铁路路的设计荷载，计算公式为： ?——速度影响系数，对高速无缝线路，=0.003，对 中速无缝线路，=0.004； ——路基设计动应力幅值（kPa）； ——机车车辆静轴重（KN）； V——列车运行速度（km/h），若V?300，仍按300计 二、路基动应力（6） 一般经验，路基动应力幅值一般应小于路基承载力的60%。。 (3) 路基面上的动应力沿深度的衰减 路基面上的动应力随深度衰减，其原因是列车荷载以动力波的形式通过道床传递到基床面，再向深度传播。在动力波的传播过程中要消耗能量，或者说由于阻尼作用土要吸收能量，因此，动应力沿深度的增加而衰减。 路基面以下0.6m范围内（据枕底约为1m）动应力衰减最为急剧。根据许多实测资料，基面下0.6