高速铁路桥上无砟轨道结构特点与施工技术毕业论文

高速铁路桥上无砟轨道结构特点与施工技术毕业论文内容摘要：

道的结构选型 无砟轨道结构选型应符合施工性、维护性、动力性适应性和经济性的 5 个基本原则。  施工性的核心是施工速度  维护性的核 心是少维护  动力性的核心是轨道弹性  适应性的核心是工程实际  经济性的核心是生命周期 客运专线无砟轨道类型 CRTSⅠ型板式无砟轨道结构 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构 CRTSⅡ型板无砟轨道结构 CRTSⅢ型板无砟轨道结构 岔区轨枕埋入式无砟轨道结构 岔区板式无砟轨道结构 17 桥上无砟轨道的类型 国内无砟轨道 CRTSⅠ型板式无砟轨道结构 CRTSⅡ型板式无砟轨道结构 CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构 CRTSⅡ型双块式无砟轨道结构 岔区轨枕埋入式无砟轨道结构 岔区板式无砟轨道结构 国外无砟轨道 博格板式无砟轨道 雷达型无碴轨道 旭普林型无碴轨道 日本板式无碴轨道 弹性支承块型 (LVT)无碴轨道 其他类型无砟轨道 18 2 桥上无砟轨道的结构特点 世界高速铁路的发展证实，高速铁路基础工程如果使用常规的有砟轨道系统 ，道碎粉化严重，线路维修频繁，安全性、舒适性、经济性相对较差。 因此，无砟轨道逐渐成为高速铁路工程技术的发展方向。 无砟轨道的优点： （ 1） 线路平顺性高、钢轨支点支承均匀性好，旅客乘坐舒适性好。 （ 2） 从根本上消除了道床的累积变形，显著减 少了维修工作量和维修装备，延长维修周期，从而可大幅节省维修费用。 （ 3） 耐久性好，服务期长（设计使用寿命 60年）。 （ 4） 提供更高、更稳定的线路纵、横向阻力， 保证无缝线路在恶劣气候、紧急制动条件下的稳定性。 在确保列车运行安全和舒适性的前提下，困难地段的选线设计参数有可能放宽，有利于适应地形选线，并可减少工程量。 （ 5） 避免了高速铁路特级道砟资源的需求，道床整洁美观，避免高速条件下的道砟飞溅问题。 （ 6） 自重轻，可减轻桥梁二期恒载 ；结构高度低，可改善隧道通风条件。 无砟轨道的不足之处： （ 1） 初期工程投资较大。 （ 2） 轨道必须建于坚实、稳定的基 础上，一旦下部基础残余变形超出扣件调整范围或导致轨道结构裂损，修复和整治难度大。 （ 3） 道床面相对平滑，轮轨产生的辐射噪声相对较大。 无砟轨道的结构形式繁多，技术上也各有其特点。 目前，国际上并没有对无砟轨道进行统一分类。 19 国内桥上无砟轨道结构特点 Ⅰ型板式无砟轨道结构 定义：预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现浇的具有凸形挡台的钢筋混凝土底座上的单元轨道板无砟轨道结构型式。 特点：单元板，板与板之间不纵连，不设横向挡块。 引进日本无砟轨道技术。 CRTSⅠ型板式无砟轨道结构优缺 Ⅱ型板式无砟轨道结构 定义：预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层，铺设在现场摊铺的混凝土支承层或现场浇注的钢筋混凝土底座（桥梁）上，并适应 zpw2020 轨道电路的无砟轨道结构型式。 特点：板与板之间要纵连，设有横向挡块。 引进德国博格板技术。 优 点 缺 点 1. 桥上、隧道和路基上轨道结构型式基本相同，利于轨道结构与线下工程的标准化设计。 2. 现场混凝土施工量少 ； 水泥沥青 砂浆袋装灌注， 施工工效高、进度快。 3. 轨道板为工厂预制， 质量易于保证；可采用框架结构，经济性好； 现场设制造厂灵活、建厂 投资相对较小。 4. 可修复性较好。 水泥沥青 砂浆 可实现上下部结构分离。 1. 钢轨铺设后，轨道精细调整工作量较大。 2. 水泥 乳化沥青 砂浆 、凸形挡台填充树脂、充填式垫板材料 的生产、施工专业性强。 20 路基与隧道地段 CRTSⅡ型板式轨道系统 • 钢轨 • 弹性不分开式扣件 • 混凝土轨道板 • 水泥乳化沥青砂浆层 • 水硬性支承层 Ⅰ型双块式无砟轨道 定义：将预制的双块式轨枕组装成轨排，以现场浇注混凝土方式将轨枕浇入均匀连续的钢筋混凝土道 床内，并适应 zpw2020 轨道电路的无砟轨道结构型式。 特点：埋入式。 引进德国雷达 2020（ Rheda）无砟轨道技术。 桥梁地段 轨道结构高度： 725mm。 桥上混凝土道床板分块设置，桥上道床板长度 5～ 7m 道床板之间设最小宽度为 100mm 的横向断缝。 道床板与底座或保护层间设隔离层，以实现特殊情况下的道床板可修复。 Ⅱ型双块式无砟轨道 定义：以现场浇注混凝土方式，将预制的双块式轨枕通过机械振动嵌 21 入均匀连续的钢筋混凝土道床内，并适应 zpw2020轨道电路的无砟轨道型式。 特点：振动压入式。 引进德国旭普林轨道技术。 桥梁地段 CRTSⅠ双块式（雷达 2020）与 CRTSⅡ双块式（旭普林）无砟轨道的比较  旭普林型无砟轨道系统在路基、桥梁和隧道内的结构设计与雷达 2020型无本质区别。  其系统研发的出发点是：旭普林改变传统的施工方法，提高现浇混凝土结构的施工效率。  与 Rheda 型无砟轨道的主要不同点 旭普林与雷达 Rheda 型无砟轨道的主要不同点 ，双块式轨枕外形和配筋不同 ，道床混凝土的水灰比较大。 ，用固定架替代钢轨支撑架，将轨排 22 振动压入预先浇筑的混凝土中，其施工机械化程度高。 ，受环境影响小。 岔区轨枕埋入式无砟轨道 结构组成：道岔及配件、道床板（含桁架式预应力混凝土岔枕）、混凝土底座等。 施工方法：自上至下施工，道岔和岔枕现场组装、精调完成后，进行道床板混凝土的浇筑。 岔区板式无砟轨道 结构组成：道岔及配件、预制混凝土道岔板（厚度 240mm）、自密混凝土调整层（厚 180mm）及找平层（ 130mm）等。 技术特点： － 轨道板为普通混凝土结构，分块设置，预设连接筋； － 轨道板厂内预钻扣件螺栓孔、测量棱镜孔（精度 ）； － 板底充填自密混凝土砂浆； － 便于施工组织，不需带道岔钢轨件组装施工。 施工方法 － 自下至上施工：先铺设轨道板，后安装道岔及配件。 － 铺设精度：高程及平面 ，板接头错位 国外 桥上无砟轨道结构特点 博格板式无砟轨 道 一、 概述 23 博格板式无碴轨道系统的前身是 1979 年铺设在德国卡尔斯费尔德一达豪的一种预制板式无碴轨道。 通过对其进行包括预应力结构、结构尺寸、纵向连接等方面的优化改进；采用先进的数控磨床来加工预制轨道板上的承轨槽；使用快速方面的测量系统，使用精度容易满足高速铁路对轨道几何尺寸的高要求。 高性能沥青水泥沙浆垫层可以为轨道提供适当的刚度和弹性。 博格公司轨道板施工研制生产了成套的设备，使得博格板式轨道机械化程度高于一般轨道结构。 博格板式无碴轨道已获得了德国联邦铁路管理局颁发的许可证，可用于 的高速 铁路，目前正在德国纽伦堡至英戈尔施塔特的新建高速线上铺设。 二、系统组成 （一） 系统构成 路基上博格板式轨道系统和构造见图 21和图 22。 其层次构成依次为：级配碎石构成的防冻层（ FSS） 30cm 厚的水硬性混凝土支承层（ HGT）、3cm 厚的沥青水泥沙浆层、 20cm 厚的轨道板，在轨道板上安装扣件。 博格板式轨道系统轨顶至水硬性混凝土顶面的距离为 474mm。 （二） 轨道板 预制轨道板是在预应力台座上生产出来的，混凝土强度等级为 C45/55，可以采用 普通混凝土或钢纤维混凝土。 预制轨道板的横向为预应力钢筋，纵向为普通钢筋，板与板之间在纵向通过伸出钢筋进行传力连接。 采用这种预制轨道板的轨道均匀性好、耐久性强，横向及纵向的抗滑移阻力高。 在混凝土预制轨道板的收缩徐变完成后，使用数控磨床对承轨台进行机械加工（承轨台在生产时已留出了加工余量），可以达到极好的精度，大大减少了现场调试工作。 轨道板进行安装定位时不需过渡轨，只需对承轨台上指定的测量点进行精确定位即可。 预制轨道板有以下 3 种形式。 标准预制轨道板 24 标准预制板为长度 ,板厚 200mm 的单向预应力混凝土板，板与板之间有纵向连接，适用于路基、桥长 25m及以下的桥梁和隧道。 特殊预制轨道板 特殊预制轨道板为最大板长。 板厚 300mm 的钢筋混凝土板，可用在长度大于 25m 的桥梁上。 特殊预制轨道板设有减振系统（质量弹簧系统）。 必要时还可在特殊预制板里安装信号设备。 其他补充型预制轨道板 由于存在着桥梁、隧道、道岔和新线与既有线路的接处等控制点，必要时需对预制轨道板的长度进行调整，为此可生产长度从 到小于 不等的预制轨道板。 （三） 水硬性材料支承层（ HGT） 该层厚度为 300mm，由素混凝土构成。 水硬性材料支承层的作用是保证系统刚度从防冻层经预制轨道板到钢轨的递增。 在隧道和明洞里不设水硬性混凝土支承层，直接铺设在结构底板上。 （四） 防冻层 路基上应铺设一层防冻层，以防止路基因冻融循环所引起的冻胀。 防冻层由级配碎石组成，也具有防止毛细作用发生的功能。 （五） 沟槽 为防止轨道扣件处混凝土出现裂缝，在承轨台之间预设了沟槽。 （六） 承轨台 轨道扣件安装在承轨台上。 承轨台用数控机床磨削加工，加 工精度为。 （七） 轨道扣件 预制轨道板磨削工序完成之后，在工厂里预安装轨道扣件。 25 三、 博格板式轨道的特点 博格板式轨道除了完全满足德国铁路对于轨道的技术要求外，还具有以下特点。 轨道板在工厂批量生产，进度不受施工现场条件制约。 每块板上有 10对承轨台，承轨台的精度用机械打磨并由计算机控制。 工地安装时，不需对每个轨道支撑点进行调节，使工地测量工作可大大减少。 预制轨道板可用汽车在普通施工便道上运输，并通过龙门吊直接在线路上铺设，无须二次搬运。 现场的主要 工作是沥青水泥沙浆层的灌注，灌浆层在灌注 5~6h 后即可硬化。 具有可修复性，除在每个钢轨支撑点处（轨道扣件）调高余量外，还可调整预制板本身的高度。 博格板式轨道的缺点是制造工艺复杂，成本相对较高。 四、适应不同基础设施条件的博格板式无碴轨道 （一）、路基 博格板式无碴轨道在路基上的标准截面 见图 23。 为了将工后沉降控制在允许范围内，必要时应对地基进行加固处理。 在路基上铺设预制轨道板（间隙为 50mm），首先使用调高装置对轨道板进行调整和精确定位，再将轨道板与水硬性材料支承层之间的间隙进行密封处理， 灌浆后密封灌浆孔。 接下来进行轨道板的连接。 先在窄缝处灌浆然后连接张拉预制轨道板两端露出的螺纹钢筋，使接缝处始终处于压应力状态下，最后在宽接缝处浇注混凝土，起到保护作用。 （二）、长度小于 25m 的桥梁 对于长度小于 25m的短桥来说，气候变化对桥梁变形影响很小。 因此， 26 在短桥上可使用博格板式轨道系统的标准预制轨道板。 见图 24 为短桥上的博格板式无碴轨道标准截面图。 （三）、长度大于 25 m 的桥梁 当桥梁长度超过 25m时，受温度变化和活载引起的桥梁挠度的影响，桥面在纵向和横向会发生位移。 因此，桥上需使用特殊预制轨 道板，设置限位块，以避免这种位移对轨道板产生不良影响。 图 25 为长桥上的博格板式无碴轨道标准断绝图。 （四）、隧道 隧道内的博格板式无碴轨道标准截面见图 26。 五、减振降噪措施 在对环境要求比较高的地段，无碴轨道需要降噪和防振处见图 27 为减振降噪博格板式无碴轨道。 雷达型无碴轨道 一、 概述 雷达型无碴轨道于 1972 年铺设于德国比勒非尔德至哈姆的一段线路上，以雷达车站而命名。 在使用过程中不断优化，从最初的雷达普通型发展到现在的雷达 2020 型，并且针对路基、桥梁、隧道不同基础进行了部分修改。 图 28 为最早的雷达普通型无碴轨道结构形式。 图 29 为雷达 2020型无碴轨道结构形式优化过程。 雷达型无碴轨道最初为整体轨埋人式轨道，到雷达柏林（ READBERLIN）已经发展为钢筋木行梁支撑的双块埋入式无碴轨道，但承载层仍然是槽形。 发展到雷达 2020 型时，成为由钢筋木行架连接的双块埋入式轨道，其混凝土承载层改成平板。 图 210为雷达 2020 型无碴轨道结构系统图，图 211为标准支承块结构组装图。 二、系统构成 27 雷达 2020 型无碴轨道系统结构如下：基础为水硬性混凝土支承层，厚度 300mm，强度不应低于 15Nmm2。 B355W60M 型双块式轨枕按照650mm 的间距排列，每组轨枕枕块下依靠两个钢筋木行架支撑，轨枕块精确定位后浇。