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高速铁路轨道过渡段路基结构研究现状

发表时间：2015-01-15 22:36 作者：admin 来源：未知浏览：

1引言
　　铁路的发展必须以安全性、可靠性、舒适性等为前提，以线路的高平顺性和轨下基础的稳定性作保证。高速铁路的建设不可避免地会遇到不同轨下基础连接处的过渡段，这些地段恰恰是高速铁路线路的薄弱环节，由于强度、刚度、沉降等差异的存在必然会引起钢轨的弯折变形，致使不平顺的产生。为了保证高速铁路线路的高平顺性，必须对线路刚度有突变的区域进行过渡段的设置。
　　2国外轨道过渡段的研究现状
　　随着高速铁路的修建并成功投入运营，国外在高速铁路的修建过程中，一直非常注重过渡段部位，并对过渡段的处理措施做过专门的研究。90年代初德国Gobel和Weisemann等人在室内模拟时速160km的列车作用下，由土工格栅加固后路堤承载力的增加和沉降量减小的问题。意大利国家铁路公司曾经应用双向土工格栅加固铁路路堤，在不同的横断面上安装测试原件，以确定不同类型车辆经过时产生的动应力场。美国TTCI研究人员CharityD.Sasaoka和David Davis为解决大轴重对轨道过渡段的影响，利用NUCARSTM和GeotrackTM软件模拟轨道刚度和阻尼对过渡段的影响分析，得出提高过渡段区域轨道结构的阻尼可以使车轮对轨过渡段的作用衰减30%，此外还认为减小桥梁刚度的最好方法是调整桥上枕下刚度；美国TTCI研究人员Dingqing Li和David Davis对引起和加速路桥过渡段及轨道过渡段破坏的因素进行了研究并得出评估过渡段和一些减缓过渡段破坏的措施。
　　对于路基与桥梁、涵洞、隧道、隧道与桥梁等过渡段的研究国外己有不少，日本在路基与桥梁过渡段设置碎石填筑段；德国则是加宽路基与桥梁过渡段中路基的宽度，道柞厚度沿桥梁至路基方向逐渐递减，以使线路刚度逐渐变化；法国是在路基与桥梁过渡段设置过渡桥台等。
　　3国内轨道过渡段的研究现状
　　在国内，我国铁道部科学研究院、西南交通大学、原上海铁道大学等有关研究者也先后通过模拟试验研究了在列车重复荷载作用下路基基床的动应力响应特性，但这些试验和研究一般都是针对路基而言,而非针对过渡段。另外，我国在秦沈客运专线、遂渝客运专线等对路基与桥梁、涵洞、隧道等过渡段都进行过大量试验研究,对于路基与桩板结构过渡段的研究，我国也己在遂渝线进行过研究。石家庄铁道学院杨广庆等进行了高速铁路路基与桥梁过渡段的技术措施分析,并指出设置钢筋混凝土过渡板对路桥间的刚度平顺过渡非常有利,但必须配以其他级配粗粒料或加筋土路堤结构等处理措施才`能解决路桥间沉降差引起的轨面弯折对行车的影响。西南交通大学罗强、蔡英等间等运用车辆一轨道一路基相互作用的动力学理论,全面分析了路桥过渡段的轨面弯折变形、轨道基础刚度的变化、不同的行车速度、车辆进出过渡段等情况对车辆垂向加速度和轮轨垂向力等动力学性能指标的影响规律，并指出路桥结构的工后沉降差引起过渡段轨面弯折变形是影响行车安全与舒适的主要因素,而路桥间的刚度差、列车的行车方向对行车的动力学性能指标影响不显著，并对过渡段的变形限值和过渡段长度的确定方法进行了一些研究。
　　西南交通大学王于等以有碎和无碎轨道的过渡段为例，进行了车辆一轨道垂向动态相互作用的仿真研究，指出了在确定轨道过渡段长度时，应考虑动力学性能评价指标，并提出了确定轨道过渡段长度的“临界长度法”。西南交通大学王其昌、蔡成标等对高速铁路路桥过渡段的轨道折角限值进行了分析，试提出了高速铁路路桥过渡段轨道折角容许的限值，确定了一套轨道过渡段动力特性的评价指标，分析了由基础沉降差引起的钢轨初始变形及行车方向、行车速度对轮轨系统动力性能的影响，提出了确定路桥过渡段长度应根据最高行车速度、基础沉降差，由动力学评判指标来确定。西南交通大学翟婉明等应用动力学理论建立了车辆一轨道祸合模型，详细研究了过渡段长度对高速列车与过渡段轨道动态相互作用性能的影响情况，确定了高速铁路不同类型过渡段在不同速度等级下的最小长度理论建议值。华东交通大学雷晓燕等建立轨道过渡段基础刚度突变的轨道振动微分方程，进行了轨道刚突变对轨道振动的影响性分析，提出了轨道过渡段的整治原则。
　　孔祥仲、刘伟平等从静力学角度对板式轨道与普通轨道之间设置轨道刚度渐变的板式轨道过渡段提出了刚度设计方法,并建议采用不同厚度的沥青混凝土道床宽轨枕轨道结构作为有柞与无柞轨道过渡段型式。中南大学陈雪华[28]基于无柞轨道路一桥一隧过渡段祸合动力学理论，应用高速铁路路一桥一隧过渡段与无柞轨道相互作用的动力学模型，研究了轮重、车速、不平顺和材料特性对无柞轨道过渡段结构系统相互作用的响应特征。国立台湾大学施光夏运用动力学分析程序ANSYS/LS-DYNA在二维模型里面模拟了直结式轨道与普通有柞轨道过渡段中钢轨和轨床(道床板)的动态响应,既而讨论了轨下胶垫刚度对过渡段的影响,认为适当提高轨下胶垫的刚度可以有效地降低钢轨的变形,最后讨论了轨枕共振、轨枕间距、支承刚度与行车速度之间的关系，认为轨枕间距越大、支承刚度越大则列车的临界速度越高。
　　综上所述,目前路桥过渡段的分析是高速铁路过渡段分析的重点，分析的方法仍是基于车辆与线路相互作用的动力学理论，一般采用理论建模、数值求解与试验验证相结合的方法。首先对车辆一轨道相互作用中的具体问题建立适当的数学物理模型，进而寻求有效的数学分析方法以获取系统响应，再将动力学关键指标(如轮轨力、车体加速度等)的试验测量结果与理论分析结果进行对比，从而验证并改进理论模型。
　　4结论
　　从国内外的过渡段研究现状可以知道，目前研究的工作大多数集中在路桥、路隧过渡段上,绝大多数针对的是路基、桥梁或者隧道，可以说以往研究的过渡段包括秦沈客运专线上有碎与无柞轨道(线路上部结构)的过渡段都是放在了基础(线路下部结构)的过渡段上，由此不论是从施工设计还是实际运营来看都带来了许多问题,而系统研究路基上有柞轨道与无碎轨道过渡段的几乎空白。
　　