crts_iii型板式無砟軌道畢業設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 式無砟軌道在施工和制作方 面上的一些優點，吸收了軌枕埋入式無砟軌道整體性好的優勢。砂漿層 (采用高性能水泥瀝青砂漿 )為半剛性材料，彈性模量達到 5000N/mm2，接近其下的支承層，厚度僅為 30mm，目的是將軌道板和底座板連接成整體結構。由于是采用數控磨床打磨，尤其是承軌部位，博格板式軌道的尺寸能夠保證較高的精度。另外，博格軌道板之間通過連接鎖件連接，最大限度地減少了軌道板自由端數量，對于改善填充砂漿和軌道板受力狀態有很大的好處，可采用彈性模量相對較高的 BZM 填充砂漿。 博格板式無砟軌道系統及構造見 圖 。其層次結構依次為 :防凍層 (FSS)，其由級配砟石構成 。支承層 (HGT)，其由 300mm 厚的水硬性混凝土構成 。砂漿層 (BZM)，其由高性能水泥瀝青砂漿構成 。扣件，采用 Vossloh300。軌道板，采用 6500mm*2550*200mm的預應力鋼筋混凝土結構 。鋼軌，采用的標準是 UIC60 鋼軌。 圖 博格板式軌道結構 （四）德國其他形式的無砟軌道 目前在德國取得普通許可證的還有 Getrac 型無砟軌道，是將軌排直接支撐在精確鋪設的瀝青混合材料道床板上，軌枕通過混凝土錨塊彈性 地連接到瀝青層上，混凝土錨塊可以將來自軌排的橫向作用力傳遞到瀝青層上，軌道一旦損壞，可以快速地修復，恢復運營。 2020 年德國聯邦鐵路管理局批準對 Getrac 型軌道進行設計完善工作，包括減少瀝青層寬度和厚度，優化支承層變形模量，減少結構層數量。 GetracA3 通過擴大軌蘭州交通大學畢業設計（論文） 11 枕支撐面積，實現了進一步優化厚度和結構還有 Sato、 ATD、 BTD、 Walter 等結構。 三、 法國等其他國家的無砟軌道 除了德國以及日本外，在世界上還有很多的國家也都進行了關于無砟軌道方面的試驗和鋪設研究。這其中法國高速鐵路是以有砟 軌道為主要研究方向，但他們也在地中海TGV的隧道內（長 千米）試鋪了雙塊式（即是 Sateba)無砟軌道結構。從 1969 年英國就已經開始了對無砟軌道（ PACT 型）的研究和試鋪，直到在 1973 年無砟軌道得到了正式推廣應用，同時也打開了西班牙、加拿大、南非和荷蘭等國的國外市場。在這些國家的高速鐵路和重載的橋、隧結構上均有采用，其總共的鋪設長度約為 80 千米。瑞士國鐵在 1966 年首次在隧道內應用的彈性支承塊式無砟軌道（即 LVT)，其在英吉利海底隧道（最高時速為 200km)也有使用。除此之外，這種軌道結構在韓國、丹 麥以及法國和葡萄牙等國均有使用。 四、 我國的無砟軌道 我國無砟軌道的研究與國外的研究幾乎同步，都是上個世紀 60 年代左右，但是由于當初我國的國情和周邊環境的影響，使我國的無砟軌道的研究研究進步緩慢。進入 90年代中期以來，為適應我國鐵路提速以及高速鐵路發展的需求，我國無砟軌道的研發步入了一個新階段，這時期我國才進入鐵路大發展時期，已建鐵路先后實施了六次大面積的提速，隨著 21世紀的到來，我國的無砟軌道的發展逐漸提上日程。 板式軌道在我國開始研究的時間很早，早在 20 世紀 70年代就開始研究 CA 砂漿技術。期間曾試驗鋪設過支撐塊式、短枕式以及瀝青道床和整體灌注式等，而到最后只有支撐塊式整體道床得到了正式的推廣使用，其總共鋪設了約 300 千米，主要是在成昆線、京原線和京通線上的隧道內（長度超過 1千米）鋪設應用。瀝青混凝土整體道床（由瀝青混凝土鋪裝層和寬枕組成的結構型式）曾在 1980 年初得到應用，它鋪設的長度有 10千米，并且全部鋪設應用在大型客站以及隧道內。除此之外還有由涵青灌注的固化道床沒能被推廣應用。 1999 年完成“秦沈客運專線橋上無砟軌道設計、施工技術條件 ” 的研究與編制，在秦沈客運專線選定了狗河特 大橋和雙何特大橋作為板式軌道的試鋪地段，研究了適應于寒冷地區使用 CA 砂漿。在長度為 千米的西康線秦嶺隧道內鋪設了彈性支承塊式無砟軌道，并且已經在 2020 年正式開通運營；秦沈客運的沙河特大橋試鋪了長枕埋入式無砟軌道（ 692 米）；在長度為 741 米的狗河特大橋直線上以及長度為 740 米的雙河特蘭州交通大學畢業設計（論文） 12 大橋曲線上試鋪了板式無砟軌道見 圖 。 圖 秦沈線板式無砟軌道橫截面圖 我國臺灣省高速鐵路（臺北一高雄）的全線長度為 345 千米已經投入使用，鋪設的無砟軌道的總長度達到了 155 千米 ,其中德國雷達 2020 型無砟軌道鋪設在 96組道岔區(總共 123 組）。 無砟軌道是一個復雜的系統工程，在和世界上的發達國家（德國、日本等）相比，在無砟軌道技術方面我國仍有不少的差距。比如在大跨度橋梁和路基地段上出現的問題：梁端轉角限值的確定、梁體徐變上拱以及縱向力在橋梁與無砟軌道間的傳遞特征和路基地段沉降控制等，我們需要加倍的努力來研究出解決這些問題的方法。 即便是這樣，我們取得的成績還是值得肯定的。通過在隧渝線上進行的有關無砟軌道的綜合試驗研究，創新 研究形成了我國的 CRTSⅠ 型無砟軌道結構型式。對于京津城際上的關于無砟軌道的進一步研究，研究產生了適合我國的新的 CRTSⅡ 型無砟軌道。除此之外，在武廣客運專線進行的無砟軌道再創新研究試驗中 ,有關 CRTSⅢ 型無砟軌道的研究工作也在成灌線進行著。 CRTSⅠ 型無砟軌道結構有兩種類型：板式和雙塊式。CRTSⅡ 型和 I 型一樣也是兩種類型。在這其中，在武廣高速鐵路上鋪設了 CRTSⅠ 型雙塊式無砟軌道結構，而在鄭西高速鐵路上則鋪設應用了 CRTSⅡ 型雙塊式無砟軌道型式。 第五節 板式無砟軌道發展現狀 關于無砟 軌道的研究我國雖然開始時間和外國幾乎一致，但真正發展是在鐵路六次蘭州交通大學畢業設計（論文） 13 大面積提速以后。在 21 世紀，我國的無砟軌道發展才越來越快。 一、 CRTSⅠ 型板式無砟軌道 CRTSⅠ 型軌道板采用 C60 混凝土預制而成，其中涉及到的有水泥、摻合料、外加劑、粗細骨料、鋼筋、預應力鋼棒、封錨砂漿等 14 種主要原材料。 CRTSⅠ 型軌道板采用塌落度為 80120 mm 的 C60 混凝土灌注，經過靜停、升溫、恒溫、降溫這四個階段的蒸汽養護控制，采用后張法施加預應力以保證軌道板的高強度和耐久性指標。 CRTSⅠ 型板式無砟 軌道是這樣一種軌道結構型式：將預制好旳軌道板首先經過水泥瀝青砂漿調整層，在現場繞注在擁有凸形擋臺的鋼筋輪底座上面，能夠適應 ZPW2020軌道電路。 CRTSⅠ 型板式無砟軌道的結構由下列部分組成：鋼軌、扣件系統、充填式塾板、軌道板、水泥乳化瀝青砂漿調整層、混凝土底座、凸形擋臺還有周圍填充樹脂等。在這其中，扣件采用的標準是無擋肩彈性分開式扣件，要小心節點間距。其一般為 629 毫米，最好不要超過 650 毫米，如果超過了就應該進行特殊檢算，下圖是 CRTSⅠ 型板式無砟軌道的結構組成。板式無砟軌道 （圖 ） 分為平板 型無砟軌道和框架式無砟軌道。 圖 板式無砟軌道結構示意圖 CRTSⅠ 型板式軌道板釆用工廠化的方法進行生產，并能夠做到提前預制存儲。必須要通過關于無砟軌道對 鋪設條件的評估，并且確定能夠達到軌道施工要求后，方才能夠進行灌注底座混凝土和凸型擋臺，將軌道板運輸到線路上，進行鋪設后并且精確調整軌道板后，方能進行 CA 砂裝的灌注工作，進而鋪設無縫線路。 CRTSⅠ 型板式軌道結構特點如下 : (一 )由于采用了比較堅實的混凝土基礎，所以減小了軌道板的設計強度。軌道板有蘭州交通大學畢業設計（論文） 14 多種作用，如可以承載、傳遞縱橫向力、對鋼軌進行定位等。 (二 )CA 砂漿作為調整層，軌道板的定位，可以通過調整 CA 砂漿厚度來調整，從而能夠確保軌道板正確合理的幾何定位，但是要求 CA 砂漿有著姣好的流動性、傳力能力要強，這就對 CA 砂漿要求比較高。 (三 )這種無砟軌道結構采用層次分明的層狀結構體系設計原理，維修或撤換比較方便。 (四 ) 為了能夠更有效的傳遞縱橫向力，在混凝土底座上設置圓形凸形擋臺。其凸形擋臺是主要的傳力結構，必須采取保護措施，設計時在凸臺和軌道板之間設置緩沖層，以減少在傳遞水平力時對凸臺造成的沖擊 ，增加其使用壽命。 (五 )該軌道結構可修性好、施工效率高、彈性好、通用性強。 CRTSⅠ 型板式無砟軌道的技術特點： (一 )能夠很好的保證鋪設的精度：首先在混凝土底座上直接“放置”已經預制好的軌道板，然后通過在軌道板和底座中間填充水泥乳化瀝青砂漿來達到調整軌道板的目的。 (二 )由于施工性能非常好，可以最大限度地減少在現場上的工作量，從而能夠使用機械化施工，因此提高了作業水平，大大加快了施工進度。 (三 )可修復性很好，不僅可以通過扣件來調整軌道的幾何形位，也能夠用調整水泥瀝青砂漿還有凸形擋臺樹脂厚度的方法來適應 線下基礎的變形：垂向和橫向的變形。由于是使用單元板式結構，所以當在軌道板損壞或者是線下基礎有利變形的時候，可以能夠用更換軌道板還有重新灌注砂漿的辦法來達到快速修復的目標，從而對線路運營的干擾程度降到最小。 (四 )具有很好的減振降噪能力以及抗震性能、同時也有較好的彈性。 CRTSⅠ 型無砟軌道板的工藝流程可以概括為：鋼筋骨架制作完成后，到固定模板位置安裝就位，澆筑混凝土，蒸汽養護至脫模強度脫模，進行翻板檢查，檢查合格后進行 預應力張拉和錨穴孔封錨作業，水養完成后運輸至存板區存放 。 二、 CRTSⅡ 型板式無砟軌道 CRTSⅡ 型板式無砟軌道技術在京津城際客運專線得到應用，此種技術有這比較多的優點，例如定位精度高、美觀、取消伸縮調節器、工程量小、平順性好等。 CRTSⅡ 型板式無砟軌道其主要結構都是在工廠預制好的，故其為預制板式軌道結構，其結構組成在橋上與路基、隧道地段有很小的區別。橋梁上由滑動層、鋼筋混凝土蘭州交通大學畢業設計（論文） 15 底座、側向擋塊、調整層 (BMZ 砂漿 )、軌道板等組成，在隧道、路基地段自下而上由支承層、調整層 (BMZ 砂漿 )、軌道板等組成。沿線路縱向底座、支承層及軌道板都是連接結構，如 圖 所示。 圖 CRTSⅡ 型板式無砟軌道圖 CRTSⅡ 型板式無砟軌道結構組成： CRTSⅡ 型板式無砟軌道主要由鋼軌、配套扣件、預制軌道板、砂漿調整層、連續底座板、滑動層、側向擋塊等部分組成，每孔梁固定支座上方設置剪力齒槽，梁縫處設置硬泡沫塑料板，臺后路基上設置有摩擦板、端刺及過渡板等。 CRTSⅡ 型板式無砟軌道的主要結構特點如下： (一 )軌道板采用工廠化預制，通過布板軟件計算出軌道板布設、制作、打磨、鋪設等工序所需的全部軌道幾何數據，實現了設計、制造和施工的數據共享。 (二 )軌道板相互之間通過縱向精軋螺紋鋼筋連接，較好的解決了板端的變形問題，從而能夠改善軌道板施加于下面結構的受力，提高了行車舒適程度。 (三 )軌道板采用數控機床打磨工藝，機床的打磨精度可以達到 毫米，再加上通過高精度的測量以及精調系統，軌道板鋪設后就能夠獲得較高精度的軌道幾何尺寸，最大程度的降低了鋪軌精調的工作量，大幅度提高了綜合施工進度。 （四）橋上底座板不受橋跨的限制，作為跨越縫隙的縱向連接結構，橋上的軌道板與路基、隧道中的軌道板是相同的，都是標準的軌道板，利于工廠化、標準化生產，便于質量控制，同時簡化軌 道板的安裝和鋪設。 (五 )摩擦板和端刺結構是橋上 CRTSⅡ 型板式無砟軌道結構的錨固體系，通過摩擦板和端刺可以將溫度力以及制動力都傳遞到路基上。 (六 )梁面設置滑動層，達到隔離橋梁和軌道間相互作用的目的，能夠減小由于橋梁蘭州交通大學畢業設計（論文） 16 伸縮而引起的鋼軌以及板內縱向附加力，減少橋梁和軌道之間的相互影響，從而能夠實現在大跨度連續梁上取消伸縮調節器的目的。 (七 )一般情況下，在橋梁固定支座上方，在橋梁和底座板之間設置剪力齒槽和預埋件，從而能夠達到及時將制動力、溫度力傳遞到墩臺上的目的。 (八 ) 在梁縫處設置高強度擠塑板。減小梁端轉 角對無砟軌道的影響。 (九 ) 在底座板兩側設置側向擋塊，進行橫向、豎向限位。 (十 )支承層使用的是水硬性材料或素混凝土，不需要配筋，結構簡單，施工方便，這樣可以減少工程投資，同時由于不配筋還有利于施工。 第六節 CRTSⅢ 型無砟軌道目前研究存在的問題 對比 CRTSⅠ 型、 CRTSⅡ 型兩種板式無砟軌道系統的水泥乳化瀝青砂漿材料，岔區板式無砟軌道充填層材料采用自密實混凝土，其經濟性相對較好。 隨著國內對無砟軌道結構認識和研究的深化，完全有基礎和條件也有足夠的能力來研究開發一種新型板式無砟 軌道結構，該新型板式無砟軌道在受力狀態、經濟性、施工性、可維修性及耐久性等方面，能夠具備各型板式軌道的優點，減少缺點。 由此，各相關參研單位在總結我國既有無砟軌道研究與應用經驗的基礎上，對無砟軌道理論研究、結構設計、建造技術、維修技術等開展了系統性的研究，獲得了比較豐碩的果實，創新研制了 CRTSⅢ 型板式無砟軌道，這是我國具有完全自主知識產權的、一種全新的無砟軌道結構體系。目前在我國， CRTSⅢ 型板式無砟軌道已被成功的應用在成灌線上。 成灌線上 CRTSⅢ 型板式無砟軌道見圖 。