(一)路基工程
路基是轨道的基础,也叫线路下部结构,承受轨道和机车车辆荷载,主要由以下三部分组成。
(1)路基本体。在各种路基形式中,为了能按线路设计要求铺设轨道而构筑的部分,称为路基本体。路基本体由路基顶面、路肩、基床、边坡、基底几部分构成,路基本体是直接铺设轨道结构并承受列车荷载的部分,如路堤、路堑等。
(2)路基防护和加固建筑物。它属于路基的附属建筑物,是为确保路基本体的稳固性而采用的必要的经济合理的附属工程措施。路基防护设备用于防止或削弱风霜雨雪、气温变化及流水冲刷等各种自然因素对路基体所造成的直接或间接的有害影响。常用的防护设备是坡面防护和冲刷防护。路基加固设备是用于加固路基本体或地基的工程设施。
(3)路基排水设备。它属于路基的附属建筑物,路基的排水设备分地面排水设备和地下排水设备两种。地面排水设备用以拦截地面径流,汇集路基范围内的雨水并使其畅通地流向天然排水沟谷,以防止地面水对路基的浸湿、冲刷而影响其良好状态。地下排水设备用以拦截、疏导地下水和降低地下水位,以改善地基土和路基边坡的工作条件,防止或避免地下水对地基和路集体的有害影响,如排水沟,侧沟,天沟等。
2.高速铁路路基的特点
(1)高速铁路路基的多层结构系统。如图1-1,图1-2,图1-3所示。
图1-1 德国高速铁路有碴轨道路堤横断面
图1-2 法国高速铁路路堤横断面
图1-3 日本高速铁路板式轨道路基横断面
(2)控制变形是路基设计的关键
由于沿线地形和地质条件千差万别、土的变形理论不完善、现有的沉降计算方法不健全,且计算精度远不能满足铁路客运专线路基工后沉降控制要求。因此,要实现路基变形控制的要求,不仅要有准确的地质资料以及正确的土工参数,还涉及设计中沉降估算方法的正确选取、沉降控制措施的合理选择,以及路基施工质量控制、沉降监测系统与分析评估等各个方面的工作,客运专线无砟轨道路基变形控制必须按系统工程对待。
3.高速铁路对路基的要求
(1)路基要达到高速铁路轨道高、平、顺的要求;
(2)路基必须满足高速铁路对工后沉降的要求;
(3)必须严格控制路基的不均匀沉降;
(4)必须控制路基的初始不平顺。
4.高速铁路对路基的处理措施
(1)提高路基填筑标准且强化基床结构
将路基作为土工机构物来进行设计与施工,对填筑材料、压实标准、变形控制、检测要求等的标准较现行铁路标准有很大提高,同时强化基床结构,特别是基床表层。
(2)严格控制路基沉降变形
高速行车需要高度平顺和稳定的轨下基础,控制变形是高速铁路路基设计的关键。路基沉降变形主要包括三个方面:列车行驶中路基面产生的弹性变形,长期行车引起的机床累积下沉(塑性变形),路基本体填土及地基的压缩下沉。《客运专线路基设计暂行规定》中规定:“路基工后沉降量一般地段不应大于5厘米,沉降速率应小于2厘米/年,桥台台尾过渡段路基工后沉降量不应大于3厘米。无砟轨道路基工后沉降量一般地段不应大于2厘米。”
(二)轨道工程(www.daowen.com)
1.高速铁路轨道工程的特点
高速铁路轨道结构和普通铁路轨道结构一样,由钢轨、轨枕、扣件、道床、道岔等部分组成。这些力学性质决然不同的材料承受来自列车车轮的作用力,它们的工作是紧密相关的。任何一个轨道零部件的性能、强度和结构的变化都会影响所有其他零部件的工作条件,并对列车运行质量产生直接的影响,因此轨道结构是一个系统,要用系统论的观点和方法进行研究。
2.高速铁路轨道结构的主要类型
高速铁路轨道结构主要类型有两类:有砟轨道和无砟轨道。传统的铁路轨道通常由两条平行的钢轨组成,钢轨固定放在枕木上,下面为小碎石铺成的路砟。路砟和枕木均起加大受力面、分散火车压力、帮助铁轨承重的作用,防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里。此外,路砟小碎石还有几个作用:减少噪声、吸热、减震、增加透水性等。这就是有砟轨道。
许多专家认为,从经济角度和维修管理角度看,高速铁路应采用无砟轨道。特别是在桥隧结构上,由于无砟轨道减少了二期恒载和建筑高度,采用无砟轨道更为有利。除此以外,无砟轨道还具有使用寿命长、线路状况良好、不易胀轨跑道、高速行车时不会有石砟飞溅等优点,因此无砟轨道在国外高速铁路上获得了越来越广泛的应用,其铺设范围已从桥梁、隧道发展到土质路基和道岔区,无砟轨道结构在高速铁路上的大量铺设已成为发展趋势。
3.我国高速铁路轨道
国内高速铁路常用的有:CRTSⅠ、Ⅱ、Ⅲ型板式无砟轨道;CRTSⅠ、Ⅱ型双块式无砟轨道;道岔区轨枕埋入式无砟轨道。
CRTSⅠ型板式无砟轨道:预制轨道板通过水泥沥青砂浆调整层,铺设在现场浇注的钢筋混凝土底座上,由凸形挡台限位,适应ZPW-2000轨道电路的单元轨道板无砟轨道结构。
CRTS Ⅱ型板式无砟轨道: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筑的具有滑动层的钢筋混凝土底座(桥梁)上,适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构。
CRTS Ⅲ型板式无砟轨道: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,并对每块板限位,适应ZPW-2000轨道电路的连续轨道板无砟轨道结构。
CRTSⅠ型双块式无砟轨道: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ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构。
CRTSⅡ型双块式无砟轨道:将预制的双块式轨枕通过机械振动法嵌入现场浇注的均匀连续的钢筋混凝土道床内形成整体,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构。
道岔区轨枕埋入式无砟轨道:将预制混凝土岔(轨)枕组装成标准道岔轨排,现浇入混凝土形成均匀连续钢筋混凝土道床,并适应ZPW-2000轨道电路的无砟轨道结构。
(三)桥梁工程
为满足高速列车安全运行和旅客乘坐舒适度的要求,桥梁上部结构一般采用预应力混凝土结构,下部结构一般采用混凝土或钢筋混凝土结构。跨度大于或等于20米的梁部结构,采用双线整孔箱形截面梁,必要时,也可采用两个错孔布置的单线箱形截面梁。跨度小于20米的梁部结构,一般采用钢筋混凝土刚构、框构和多片式T梁,并施加横向联结形成整体桥面。
高速铁路桥梁的有以下特点:
1.梁体应有足够大的竖向刚度、横向刚度和抗扭刚度,限制温差和混凝土徐变产生的上拱变形,以保证线路的高平顺性和避免不良的车桥动力响应;
2.桥梁墩台应有足够大的纵向刚度,以限制桥上无缝线路轨道的附加应力和制动时梁轨相对位移,保证桥上无缝线路的平顺与稳定;
3.桥型的选择应尽量避免增设无缝线路伸缩调节器;
4.桥梁结构及构造布置应符合耐久性要求,并便于检查和维修。
(四)隧道工程
中国高速铁路隧道的主要特点:分布区域广且地质环境复杂;隧道断面净空,有效面积大;采用复合式衬砌与明洞式钢筋混凝土结构相结合的支护方式;道床形式主要为无砟轨道。
(五)站场工程
1.为高速度运行的机车车辆提供高平顺性与高稳定性的轨面条件;
2.保证线路各个组成部分具有一定的坚固性与耐久性,长期在运营条件下保持良好的状态;
3.同时,要求建立严格的线路状态检测和保障轨道持久高平顺的科学管理系统。
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