(四川建筑)无砟轨道路基基床垂向动应力分布规律探讨.doc

无砟轨道路基基床垂向动应力 分布规律探讨 黄晶① 罗强① 李佳① （①西南交通大学 成都 610031） 摘 要 通过动车测试试验结合理论计算分析，对CRH2动车组和C80重载货物列车分别以不同的速度通过遂渝铁路无砟轨道综合试验段桩板结构路基过渡段时的路基动应力沿深度分布规律进行了探讨。此外，本文的理论计算思路对无砟路基结构的计算理论有一定参考作用；但仍需依据大量的现场试验数据及理论计算分析而得到进一步完善。 关键词 无砟轨道 垂向动应力 现场测试 理论计算1 引言 本文根据该综合试验段运营前的动力学实车试验中对桩板结构过渡段线路中心位置路基基床动土压力的测试数据，结合理论公式计算，分析了无砟轨道路基基床动土应力沿深度的分布规律。 2 试验概况 试验工点为桩板结构与路堤过渡段，长约33m，轨道结构为双块式无砟轨道。双块式无砟轨道的主要技术参数为：采用60kg/m钢轨，扣件间距0.625m；双块式轨枕采用C50混凝土；道床板采用C40混凝土，厚0.35m；混凝土支承层采用C20混凝土,厚0.3m；基床表层采用级配碎石，厚0.4m；基床底层采用AB填料,厚2.3m[1]。过渡段路基位于路堤地段，路堤高约7m。过渡段为二次过渡型，一次过渡为正梯形布置，填料为掺3～5%水泥稳定级配碎石，二次过渡为倒梯形布置，填料为级配碎石。同时，在桩板结构与路堤的交接部位，设有钢筋混凝土过渡搭板，板长10m，板宽4.4m，板厚0.5m。 2.1测试传感器布置情况 在4#断面附近（K132+468.5）路堤中心线位置沿路堤深度依次布置5个土压力传感器，距级配碎石表面的深度分别为0.38m、0.62m、1.63m、2.22m、2.78m。桩板结构路基过渡段动应力测点具体布置情况见图1[2]。 路基基床及支承层底面动应力测试的土压力盒在路基填筑施工和轨道铺设时预先埋设（2006年3～6月）。土压力盒通过YE3818动态应变仪、Cras数据采集仪连接到计算机上。列车通过时，动态应变仪输出的电压信号由数据采集仪采集，并转换为各测点的土压力波形图。 图1 土压力盒横断面布置示意图 2.2 试验列车编组 试验列车为CRH2动车组与C80重载货物列车。 CRH2试验列车为动力分散型电力动车组，该车组由2个动力单元组成，每个动力单元由2辆动力车和2辆拖车组成“2M+2T”，全列编组为8辆车共32个轴，轴重约14t。动车组共行车40趟，其中速度为5km/h行车1趟，160km/h行车5趟，180km/h、190km/h、200km/h、210km/h均行车6趟，220km/h行车10趟。 重载货物试验列车由2辆SSE7电力机车牵引1辆空平车（NX17BK）＋2辆C70重车（蓬布敞车）+1辆自发电客车＋2辆C70重车（蓬布敞车）＋12辆C70重车+1辆试验车＋1辆C70重车（蓬布敞车）＋3辆C80重车,车辆编号顺序为下行方向，牵引质量约2100t，货物列车换长35.5m，总长390.5m。SSE7电力机车为6轴机车，轴重21t；C70重车载重68t，自重23～23.6t，总重91～91.6t，轴重22.75～22.9t；C80重车载重76t，自重20.3t，总重96.3t，轴重24.075t。重载货物试验列车共行车26趟，其中速度为5km/h行车1趟，70km/h行车1趟，80km/h、90km/h、100km/h、110km/h均行车4趟，120km/h行车6趟、130km/h行车2趟。 3测试结果分析 列车荷载以动力波的形式通过道床传递到基床表面，再向深层传播。由于土的阻尼作用吸收能量，以及土压力的扩散，路基动应力沿深度的增加而衰减[3]。 图2动车组动应力实测值沿深度变化曲线 图3货物列车动应力实测值沿深度变化曲线 CRH2试验列车在5～220km/h行车速度条件下，桩板结构与路基过渡段中心线位置各测点动土压力平均值沿路堤深度变化范围为4.0～9.6kPa，95%的单边上波动界限变化范围为7.0～13kPa，99%的单边上波动界限变化范围为8.1～14.5kPa，具体变化曲线见图2。重载货物试验列车在5～131km/h行车速度条件下，桩板结构与路基过渡段中心线位置各测点动土压力平均值沿路堤深度变化范围为2.8～17.4kPa，95%的单边上波动界限变化范围为2.8～21.8kPa，99%的单边上波动界限变化范围为2.8～23.8kPa，具体变化曲线见图3。 图2、图3分别反映出动车组和重载货物列车沿深度方向上各测点的平均动应力随深度的变化特征，具体可以看出以下总体规律：动车组与货物列车在垂向上的动应力曲线变化总体趋势相同；在相同深度处，货物列车的动应力值比动车组的动应力值大。 4理论计算分析 4.1叠合梁模型计算基本原理 在计算中，假