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高速鐵路軌道過渡段路基結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀

發(fā)表時間：2015-01-15 22:36 作者：admin 來源：未知瀏覽：

1引言
　　鐵路的發(fā)展必須以安全性,、可靠性,、舒適性等為前提,，以線路的高平順性和軌下基礎(chǔ)的穩(wěn)定性作保證,。高速鐵路的建設(shè)不可避免地會遇到不同軌下基礎(chǔ)連接處的過渡段,，這些地段恰恰是高速鐵路線路的薄弱環(huán)節(jié),，由于強度、剛度,、沉降等差異的存在必然會引起鋼軌的彎折變形,，致使不平順的產(chǎn)生。為了保證高速鐵路線路的高平順性,，必須對線路剛度有突變的區(qū)域進行過渡段的設(shè)置,。
　　2國外軌道過渡段的研究現(xiàn)狀
　　隨著高速鐵路的修建并成功投入運營，國外在高速鐵路的修建過程中,，一直非常注重過渡段部位,，并對過渡段的處理措施做過專門的研究。90年代初德國Gobel和Weisemann等人在室內(nèi)模擬時速160km的列車作用下,，由土工格柵加固后路堤承載力的增加和沉降量減小的問題,。意大利國家鐵路公司曾經(jīng)應(yīng)用雙向土工格柵加固鐵路路堤，在不同的橫斷面上安裝測試原件,，以確定不同類型車輛經(jīng)過時產(chǎn)生的動應(yīng)力場,。美國TTCI研究人員CharityD.Sasaoka和David Davis為解決大軸重對軌道過渡段的影響，利用NUCARSTM和GeotrackTM軟件模擬軌道剛度和阻尼對過渡段的影響分析,，得出提高過渡段區(qū)域軌道結(jié)構(gòu)的阻尼可以使車輪對軌過渡段的作用衰減30%,，此外還認為減小橋梁剛度的最好方法是調(diào)整橋上枕下剛度；美國TTCI研究人員Dingqing Li和David Davis對引起和加速路橋過渡段及軌道過渡段破壞的因素進行了研究并得出評估過渡段和一些減緩過渡段破壞的措施,。
　　對于路基與橋梁,、涵洞、隧道,、隧道與橋梁等過渡段的研究國外己有不少,，日本在路基與橋梁過渡段設(shè)置碎石填筑段；德國則是加寬路基與橋梁過渡段中路基的寬度,，道柞厚度沿橋梁至路基方向逐漸遞減,，以使線路剛度逐漸變化；法國是在路基與橋梁過渡段設(shè)置過渡橋臺等,。
　　3國內(nèi)軌道過渡段的研究現(xiàn)狀
　　在國內(nèi),，我國鐵道部科學研究院、西南交通大學,、原上海鐵道大學等有關(guān)研究者也先后通過模擬試驗研究了在列車重復荷載作用下路基基床的動應(yīng)力響應(yīng)特性,，但這些試驗和研究一般都是針對路基而言,而非針對過渡段。另外,，我國在秦沈客運專線、遂渝客運專線等對路基與橋梁,、涵洞,、隧道等過渡段都進行過大量試驗研究,對于路基與樁板結(jié)構(gòu)過渡段的研究,，我國也己在遂渝線進行過研究。石家莊鐵道學院楊廣慶等進行了高速鐵路路基與橋梁過渡段的技術(shù)措施分析,并指出設(shè)置鋼筋混凝土過渡板對路橋間的剛度平順過渡非常有利,但必須配以其他級配粗粒料或加筋土路堤結(jié)構(gòu)等處理措施才`能解決路橋間沉降差引起的軌面彎折對行車的影響,。西南交通大學羅強,、蔡英等間等運用車輛一軌道一路基相互作用的動力學理論,全面分析了路橋過渡段的軌面彎折變形、軌道基礎(chǔ)剛度的變化,、不同的行車速度,、車輛進出過渡段等情況對車輛垂向加速度和輪軌垂向力等動力學性能指標的影響規(guī)律，并指出路橋結(jié)構(gòu)的工后沉降差引起過渡段軌面彎折變形是影響行車安全與舒適的主要因素,而路橋間的剛度差,、列車的行車方向?qū)π熊嚨膭恿W性能指標影響不顯著,，并對過渡段的變形限值和過渡段長度的確定方法進行了一些研究。
　　西南交通大學王于等以有碎和無碎軌道的過渡段為例,，進行了車輛一軌道垂向動態(tài)相互作用的仿真研究,，指出了在確定軌道過渡段長度時，應(yīng)考慮動力學性能評價指標,，并提出了確定軌道過渡段長度的“臨界長度法”,。西南交通大學王其昌、蔡成標等對高速鐵路路橋過渡段的軌道折角限值進行了分析,，試提出了高速鐵路路橋過渡段軌道折角容許的限值,，確定了一套軌道過渡段動力特性的評價指標，分析了由基礎(chǔ)沉降差引起的鋼軌初始變形及行車方向,、行車速度對輪軌系統(tǒng)動力性能的影響,，提出了確定路橋過渡段長度應(yīng)根據(jù)最高行車速度、基礎(chǔ)沉降差,，由動力學評判指標來確定,。西南交通大學翟婉明等應(yīng)用動力學理論建立了車輛一軌道禍合模型，詳細研究了過渡段長度對高速列車與過渡段軌道動態(tài)相互作用性能的影響情況,，確定了高速鐵路不同類型過渡段在不同速度等級下的最小長度理論建議值,。華東交通大學雷曉燕等建立軌道過渡段基礎(chǔ)剛度突變的軌道振動微分方程，進行了軌道剛突變對軌道振動的影響性分析,，提出了軌道過渡段的整治原則,。
　　孔祥仲、劉偉平等從靜力學角度對板式軌道與普通軌道之間設(shè)置軌道剛度漸變的板式軌道過渡段提出了剛度設(shè)計方法,并建議采用不同厚度的瀝青混凝土道床寬軌枕軌道結(jié)構(gòu)作為有柞與無柞軌道過渡段型式,。中南大學陳雪華[28]基于無柞軌道路一橋一隧過渡段禍合動力學理論,，應(yīng)用高速鐵路路一橋一隧過渡段與無柞軌道相互作用的動力學模型，研究了輪重,、車速,、不平順和材料特性對無柞軌道過渡段結(jié)構(gòu)系統(tǒng)相互作用的響應(yīng)特征。國立臺灣大學施光夏運用動力學分析程序ANSYS/LS-DYNA在二維模型里面模擬了直結(jié)式軌道與普通有柞軌道過渡段中鋼軌和軌床(道床板)的動態(tài)響應(yīng),既而討論了軌下膠墊剛度對過渡段的影響,認為適當提高軌下膠墊的剛度可以有效地降低鋼軌的變形,最后討論了軌枕共振,、軌枕間距,、支承剛度與行車速度之間的關(guān)系,，認為軌枕間距越大、支承剛度越大則列車的臨界速度越高,。
　　綜上所述,目前路橋過渡段的分析是高速鐵路過渡段分析的重點,，分析的方法仍是基于車輛與線路相互作用的動力學理論，一般采用理論建模,、數(shù)值求解與試驗驗證相結(jié)合的方法,。首先對車輛一軌道相互作用中的具體問題建立適當?shù)臄?shù)學物理模型，進而尋求有效的數(shù)學分析方法以獲取系統(tǒng)響應(yīng),，再將動力學關(guān)鍵指標(如輪軌力,、車體加速度等)的試驗測量結(jié)果與理論分析結(jié)果進行對比，從而驗證并改進理論模型,。
　　4結(jié)論
　　從國內(nèi)外的過渡段研究現(xiàn)狀可以知道,，目前研究的工作大多數(shù)集中在路橋、路隧過渡段上,絕大多數(shù)針對的是路基,、橋梁或者隧道,，可以說以往研究的過渡段包括秦沈客運專線上有碎與無柞軌道(線路上部結(jié)構(gòu))的過渡段都是放在了基礎(chǔ)(線路下部結(jié)構(gòu))的過渡段上，由此不論是從施工設(shè)計還是實際運營來看都帶來了許多問題,而系統(tǒng)研究路基上有柞軌道與無碎軌道過渡段的幾乎空白,。
　　