北京新机场线高架地段双块式无砟轨道结构设计

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桥梁地段CRTS I型双块式无砟轨道道床施工技术

桥梁地段CRTS I型双块式无砟轨道道床施工技术
m= r n 1 l + ( 1一 r ) m2
别位 于桩 项 1 . 3 7 m、1 . 5 3 m、 1 . 6 9 m 处 。m 法剪 力计 算 值 最 人 ,
所 以本结构采用 m法计算结果对其进行桩 配筋。
结合 计 算 模 型 的 结 果根 据 公路 桥 涵 地 綦 与 基 础 设 汁 范
1 工 程 概 况
ห้องสมุดไป่ตู้底座板上设置 ,采用外轨抬 高方式 。并在缓和 曲线范 内线
无砟 轨 道 道 床 板 内 的 纵横 向钢 筋 交 叉 处 做 绝 缘 处 理 。 接
西 宝 铁 路 客运 专线 是 我 国 《 中长 期 铁 路 规 划 网》中 “ 四 纵 性过 渡 。
四横”客运专线东西向主骨架之一徐兰快速客运铁路 的重要
速发展 ,起到重要的促进作用。西宝铁路客运专线正线里程 接 地 单元 问 的接 地 端 予 不 连接 。
长 1 3 8 . 1 0 7 k m。 该工程轨道类 型设计 为 C R T S I 型双块式无砟 2 主 要施 工 方 法 轨道道床 。轨道结构设计使用寿命 6 O年 ,其最 高行驶速度
组成部分 ,也是国家实施西部大开发战略的重点项 目。工程 地钢筋利用道床板内的结构钢筋 ,单元板 内设置 3根纵向接 建成后对提升西安铁路枢纽地位 ,增强中西部地区铁路运输 地钢 筋 , 一 根 横 向接 地 钢 筋 和 4个 接 地端 予 。道 床 板 每 1 0 0 m 能力和路 网机动性 , 推动 关中一 天水经济区和川陕渝经济区快 形成 一个接地单元, 单元 内相邻接地端子使用接地俐缆连接 ,
位 凹 槽 四 壁 的 弹性 垫层 为 8 8 0  ̄ 6 0  ̄ 8 mm 的弹 性 垫 板 ,底 座 板 计单 位 提 供 。桥 梁地 段 CP I I I 控 制 刚在 CP l l 控 制 的 础

CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道轨排框架法施工

CRTS Ⅰ型双块式无砟轨道轨排框架法施工
(2)混 凝土 收 面控制 无 砟轨 道道 床板 的混 凝土施 工 主要 采用 0.7%坡 度 尺 、1IOm 刮尺 控 制道 床板 混 凝 土顶 面标 高 。其 中坡 度尺 用 于两线 轨枕 之 间以及 轨 枕 块 外 侧 部 位 ,1.Om 刮 尺 用 于 钢 轨 下 、纵 向轨枕 间整 平 。收 面时用 木抹 抹平 混凝 土表 面 ,再用 钢抹 子进 行 压光 ,轨排 横梁下 部 采用 加 长木 抹子 找平 ,采用 加长 钢抹 子压 光 。 2.7.2 道床板 裂 缝控 制 为 了 防止混凝 土 产生 裂缝 ,可采 取 如下 措施 : (1)良好 的混凝 土配合 比
CRTS I型双块 式无砟 轨道 轨排框架 法施 工
三航南 京分 公 司 倪 亭 谭 程 龙 邰 光
1 概 述 1.1 工 程简 介 大 西 铁路 客运 专 线 站 前 Ⅳ 标 段 三 项 目
部 负责 的大西铁路 客运专线无砟 轨道施 工 中 , 桥 梁地段起讫 里程 为 DK354+145.24~DK377+
水泥用量不可太大(每方用量不超过 240kg), 适当加大掺和料 比例 (每方用量 不少于180kg); 含 砂 率不 可太 低 (不低 于 38%);石 子 级 配 良 好 ;减 小 水 胶 比 、尽 可 能 减小 坍 落 度 (坍 落度 为 16~18cm )等
(2)严格 控制 振捣 振 捣密实 ,特 别注 意枕底 和轨 枕周 围振 捣 到位 。如发 现振 捣后 表面 砂浆层 过厚 ,刮 除 表 面浮浆 补充 混凝 土或待 混凝 土 即将初 凝 时 二 次振捣 。 (3)收 面压光 在振 捣过后 ,立 即使 用 高程控 制 刮尺进 行粗 平并 控制 高程 。然 后用 木抹子 粗平 ,再用 钢抹 子 细平抹 光 ,在混凝 土初 凝时 用钢 抹子 压光 ,如 有必要 ,增 加压光 次数 。 (4)控制好 钢 轨应力 释放 的时 机 混凝 土初 凝 时 ,用  ̄75mm、2kg的铁 球 轻轻 放在 混凝 土表 面静置 片刻 ,将铁 球拿 起 , 测量 混 凝 土 表 面压 痕 :当直 径 小 于  ̄30mm 时 ,及 时 松 开框 架竖 杆 ;紧接 着 松扣 件 ,不 可 过早 或过 晚 。过 早将使 轨 排下沉 移位 ,过 晚则 钢轨应 变将 使框 架混凝 土 开裂 。 (5)充分保 湿养 护 混 凝 土初凝 压光后 。下 层用 土工 布覆 盖 , 浇水后 用 塑料布 覆盖 。设 专 人养护 。

CRST型双块式无碴轨道工具轨法施工技术.ppt

CRST型双块式无碴轨道工具轨法施工技术.ppt
2006年在武广客运专线上第一次设计采用该技术正 式修建我国第一条350km/h时速的双块式无碴轨道,并 于2009年底开通运营。推动了我国高速铁路的发展进 程。并在我国高速铁路建设中充当着重要角色。
前言
目前,国内CRTSⅠ型双块式无碴轨道经铁科院、 第四设计院等单位的反复研究,以逐渐趋于成熟, 逐步完善并形成了较成熟的技术体系,解决了双块 式无碴轨道的使用条件和设计问题;经中国中铁、 中国铁建等施工单位及国内多家制造厂家的不断努 力、改进、完善、再创新和实践检验,逐步形成了 较成熟的施工工艺,并实现了大面积施工工装的国 产化。
双块式无碴轨道工具轨法施工,需采用大量的专 用设备,人工配合工作量大,分工序简介如下(见 工序图):
双块式无碴轨道施工就是在线下工程的底座上, 用工具轨控制好双块式轨枕的空间位置,按设计布 置钢筋网后浇注混凝土,形成预制双块式轨枕与现 浇混凝土合为一体的钢筋混凝土轨道板。施工主要 内容是绑扎钢筋和现浇混凝土。
第三章 底座施工(路基)
通过沉降评估的路基段
第三章 底座施工(路基)
摊铺机施工路基支承层
第三章 底座施工(路基)
摊铺机施工路基支承层效果
第三章 底座施工(路基)
模筑混凝土施工路基支承层效果
第三章 底座施工(路基)
已完成的路基直线段支承层
第三章 底座施工(路基)
已完成的路基曲线段支承层
第三章 底座施工(桥梁)
第一章 双块式无碴轨道施工内容简介
模板、安装纵向模板、精确调整轨排空间位置、清除杂物、 浇注轨道板混凝土、养护轨道板、拆除纵向模板、拆除横 向模板、拆除支撑螺杆、拆除螺杆调节器托轨盘、测量轨 道板施工后精度(作为向铺设长轨单位移交资料)拆除工 具轨及临时夹板、填补轨道板支撑螺杆孔并养护、铺设临 时运输轨、拆除临时运输轨、铺设长轨(由长轨铺设单位 完成)、测量长轨精度、精确调整长轨、清理现场、正式 向接管单位验交。

双块式无砟轨道

双块式无砟轨道

二、CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术及工艺
为了达到高速度、高舒适性、高安全性、耐久性和少维护 等特点对无砟轨道线型提出的高平顺性要求,保证行车速度 目标值得以实现,同时又满足高效施工的要求,无砟轨道施 工流程的各个环节都起着重要作用,其中以下几项技术和工 艺尤为关键:
二、CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术及工艺
扣件系统组成示意图
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
CRTSⅠ型系统组成示意图(路基直、曲)
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
CRTSⅠ型系统组成示意图(桥梁直、曲)
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
CRTSⅠ型系统组成示意图(隧道直、曲)
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
二、CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术及工艺
二、CRTSⅠ型双块式无砟轨道施工关键技术及工艺
2.3 轨排组装及粗调技术 轨枕及其扣件的规格、型号及质果要符合设计及相关技术 条件要求。工具轨应采用正线轨型相同的新钢轨,且工具轨应 无磨损、变形、损伤及毛刺等。如采用轨排框架应有足够的刚 度、强度和稳定性。轨排组装时应注意轨缝的控制,不得出现 死轨缝。 粗调要力求精确,为轨道精调创造最佳条件,特别是高程 和中线的控制,几何位置控制在±5mm,高程比设计低2~ 5mm为宜。良好的粗调可以极大的减小精调的工作量。
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
系统结构 〃钢轨; 〃扣件系统; 〃双块式轨枕; 〃道床板; 〃下部基础结构 CRTSⅠ型系统组成示意图
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
CRTSⅠ型系统组成示意图(轨枕)
一 、CRTSⅠ型双块式无砟轨道结构介绍
钢轨 螺纹道钉 轨下垫板 弹条 轨距挡板 轨枕 铁垫板 弹性垫层 塑料套管

双块式无砟轨道结构

双块式无砟轨道结构

双块式无砟轨道结构双块式无砟轨道结构是一种铁路轨道的建设技术,它与传统的石子轨道不同,采用了绑定式无砟轨道结构。

这种轨道结构由轨枕、轨道衬砟和钢轨三部分组成,具有耐久、低噪音、低维修成本等优点,被广泛应用于高速铁路、城市轨道交通等重要场所。

在双块式无砟轨道结构中,轨枕是起到承接和固定钢轨的作用。

常见的轨枕材料有聚合物、钢筋混凝土和复合材料等。

轨道衬砟则是起到承受轮对载荷和向下分散的作用,常用的材料有聚合物、橡胶等。

而钢轨则是供列车运行使用的轨道。

双块式无砟轨道结构相比传统的石子轨道,具有以下优点:1. 耐久性:双块式无砟轨道结构使用的轨枕和轨道衬砟材料具有较高的耐久性,能够承受列车的长期使用而不容易损坏,从而延长了轨道的使用寿命。

2. 低噪音:双块式无砟轨道结构中,通过减震装置和隔音材料的应用,能够有效减少列车运行时产生的噪音,对沿线居民的生活产生较小的干扰。

3. 低维修成本:双块式无砟轨道结构中,由于使用了较耐久的材料并采用先进的设计,使得维修和保养的成本降低,从而减少了轨道的维护费用。

4. 环保节能:双块式无砟轨道结构所使用的材料多为可回收利用的材料,如聚合物、橡胶等,从而减少了对自然资源的消耗。

同时,由于减少了摩擦阻力和冲击力,能够节省列车的能耗。

5. 适应性强:双块式无砟轨道结构可以适应不同的铁路线路和环境,不受地质和气候等因素的影响,能够满足不同场合的铁路建设需求。

双块式无砟轨道结构的相关参考内容包括:1. 《铁道工程手册》:该手册是中国铁路工程的权威参考书籍,其中包括了双块式无砟轨道结构的设计、施工、维护等方面的内容。

2. 《无砟轨道技术手册》:该手册是无砟轨道技术研究的成果总结,其中包括了双块式无砟轨道结构的原理、应用范围、设计要点等内容。

3. 《城市轨道交通工程设计规范》:该规范是中国城市轨道交通工程设计的指导文件,其中包括了双块式无砟轨道结构在城市轨道交通中的应用要求、技术指标等内容。

双块式无砟轨道施工课件

双块式无砟轨道施工课件
适用范围
双块式无砟轨道适用于高速铁路、城 市轨道交通和重载铁路等对轨道平顺 性和稳定性要求较高的场合。
优势
双块式无砟轨道具有高稳定性、高平 顺性和低维护成本等优势,能够提高 列车运行的安全性和舒适性,降低运 营成本。
02 施工前的准备工作
施工组织设计
01
施工组织设计是双块式无砟轨道 施工前的关键环节,包括施工流 程、人员组织、设备配置、安全 保障等方面的规划。
安装情况。
验收标准与流程
验收标准
轨道几何尺寸、平顺性、稳定性等指标应符合设计要求和相关规范。
验收流程
施工单位自检、监理单位验收、第三方检测机构检测、竣工验收等步骤。
常见问题与处理措施
问题1
轨道几何尺寸不符合要求。
处理措施
调整轨道几何尺寸,重新检测直 至合格。
问题2
轨道平顺性差。
处理措施
加强轨道基础处理,提高轨道结 构的稳定性。
问题3
轨道稳定性不足。
处理措施
对轨道进行打磨、调整,加强施 工控制,提高平顺性。
05 安全管理与环境保护
安全管理措施
制定安全管理制度和操作规程
定期进行安全培训和演练
建立健全的安全管理体系,制定详细的安 全管理制度和操作规程,确保施工过程中 的安全可控。
定期对施工人员进行安全培训和演练,提 高员工的安全意识和应对突发事件的能力 。
结构组成
01
02
03
双块式轨枕
由混凝土制成的双块式轨 枕,通过扣件与钢轨连接, 提供轨道的横向和纵向支 撑。
混凝土道床板
道床板由混凝土浇筑而成, 与轨枕和基床相连接,形 成整体式的轨道结构。
扣件与调整件
扣件用于固定钢轨和轨枕, 调整件用于调整轨道的几 何尺寸,确保轨道的高平 顺性。

双块式无砟轨道整体道床施工工法

 双块式无砟轨道整体道床施工工法

双块式无砟轨道整体道床施工工法近年来,我国高铁建设在不断加速,高速铁路的建设形成了整个国家大一统的高速铁路网,这在世界范围内也是数一数二的。

其中,无砟轨道整体道床作为高速铁路轨道的重要组成部分,起到了稳固铁路的重要作用。

如何高效地施工,成为工程建设的难点。

双块式无砟轨道整体道床施工工法应运而生。

一、双块式无砟轨道整体道床的定义双块式无砟轨道整体道床施工工法,是指先行铺设一条限定轨距的临时轨道,然后在临时轨道的两旁,分别铺设两条矩形钢轨,使得两条矩形钢轨之间形成合适的孔隙,再依次进行加压、分层及排水等处理。

最终,形成一块次级道床和一块主线道床的双块状无砟轨道整体道床。

此工法成本低、施工快,是高速铁路建设的一项重要技术。

二、双块式无砟轨道整体道床施工的优势1. 施工速度快由于是在临时轨道的基础上进行施工,一定程度上避免了对线上行车的影响。

同时,该工法施工简便,无需大规模土方工程,施工时间大大缩短。

2. 适用本质多样的地质环境预压法又称不切土法,与长途路基隧道作战过剩线的使用特别适用于崎岖起伏的山区路线与新筑线路的修筑,能够适应各种地质环境,降低施工的技术难度与成本。

3. 健康、环保、经济双块式无砟轨道整体道床施工工法相对于普遍采用的路基垫层加沥青结构,它的成本更低,并且不使用环境铵盐和生物降解而来的稻壳,获得更好的经济效益。

而且,施工过程中不需要添加砂、水泥等渣,不产生废气、废水,对环境影响小;道床和轨道之前的联合距离较短,轨床表面平整,车轮与轨道之间的接触表面均匀,降低了噪音和车辆与轨道的磨损。

三、双块式无砟轨道整体道床施工工法技术措施1. 临时轨道铺设临时轨道具体起点位置、长度长短、位置精度等需要提前确定,以确保施工效果最佳。

根据精度要求制作定位器,将轨道定位到实际位置,然后开始铺设临时轨道。

2. 排水设施的制作排水沟构造应具有快速排水和低阻力、抗冲性,且排水口不易被堵塞的特点。

所有排水沟渠均应保持通畅,排水沟深度应适宜,排水沟应与道床的上部结构分离,以便轨道正常排水。

CRTSI型双块式无砟轨道施工方案

CRTSI型双块式无砟轨道施工方案

CRTSI型双块式无砟轨道施工方案1、编制根据1.1、《路基上CRTSI型双块式无砟轨道构造设计》1.2、《横店东越行站平面布置图》1.3、《无砟轨道施工要点手册》。

2、工程概况我项目部施工旳CRTSI型双块式无砟轨道位于黄陂境内,始于跨合武特大桥武台(DK1159+467.78),止于横店东站(DK1166+100)中点,全长4.32公里。

线路左临合武下行线,右临合武上行线,无便道可用。

部分施工段在横店车站内,与道岔区施工存在交叉作业。

路基CRTSI型双块式无砟轨道系统从上至下由道床板、水硬性支承层构成。

我项目部重要任务是道床板施工。

3、工程重难点工程重点:无砟轨道施工精度。

工程难点:施工段无便道,施工段有七组道岔,存在交叉作业,怎样合理组织物流及施工次序,保证施工顺利进行。

4、人员配置计划4.1 管理人员管理人员4.2 施工人员劳动力组织表5、施工设备配置施工机具设备表6、施工方案及施工进度6.1 施工方案由于在路基段存在无砟轨道与道岔交叉施工,因此合理旳安排施工与物流至关重要。

针对该段路基状况,结合工期规定,前期无砟轨道与道岔施工如下表:横店东站道岔区无砟轨道工期安排表与道岔交叉施工区,仅安排一支施工队伍,交叉区施工完毕后,安排两支队伍施工后段,一支队伍施工左线,一支队伍施工右线。

施工时左线应保持在右线前200米。

施工右线时,可将左线物资直接吊到右线。

每个施工队伍下设8个工班,即散枕、轨排组装、粗调、钢筋绑扎、模板安装、精调、混凝土浇筑、混凝土养护。

6.2 施工进度施工进度计划表7、施工物流组织重要施工设备:1、龙门吊2台。

重要用于模板、工具轨旳安装、倒运、拆除。

2、内燃机扳手台。

重要用于轨枕螺栓旳紧固。

3、散枕机1台。

用于散枕。

两个工作面共用。

4、25吨吊车1台。

用于卸放轨枕。

两个工作面共用。

5、汽油发电机2台。

用于钢筋焊接、模板安装。

6、水车1辆。

用于混凝土旳养护。

两个工作面共用。

7、精调设备一套。

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北京新机场线高架地段双块式无砟轨道结构设计杨松;李楠;禹雷;张东风【摘要】北京新机场线是我国首条最高速度达160 km/h的地铁线,轨道结构采用双块式无砟轨道,高架地段首次采用取消底座结构设计,为了保证轨道结构的安全可靠,有必要对无砟轨道道床结构进行结构选型及配筋设计.通过建立高架地段无砟轨道结构的有限元模型,对道床板板长、板宽、板厚进行了选型分析.针对无砟轨道无底座设计方案,考虑了列车荷载、温度梯度、桥梁挠曲3种主要荷载类型,提出了荷载组合方案,研究其关键控制因素,对道床板进行了配筋设计及检算.通过参数比选,完成了道床板的尺寸参数选择;在3种荷载类型中,温度梯度在道床板中引起的弯矩值最大,在设计荷载中占据主导因素,合理减小道床截面高度可有效降低温度梯度作用;道床板配筋应以控制裂缝为原则进行设计.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2019(063)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】城市轨道交通;北京新机场线;双块式无砟轨道;结构选型;配筋设计;荷载组合;温度梯度【作者】杨松;李楠;禹雷;张东风【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司轨道工程设计研究院,北京100055;中铁工程设计咨询集团有限公司轨道工程设计研究院,北京100055;中铁工程设计咨询集团有限公司轨道工程设计研究院,北京100055;中铁工程设计咨询集团有限公司轨道工程设计研究院,北京100055【正文语种】中文【中图分类】U213.2+11 概述北京轨道交通新机场线(以下简称“新机场线”)是服务于北京第二国际机场的轨道交通专线,是北京市轨道交通线网中连接中心城区与新机场的轨道交通线路,借以实现中心城与新机场之间“半小时”通达的目标[1-2]。

线路南起新机场北航站楼,北至既有地铁10号线草桥站,线路全长约41.4 km,其中地下段长约23.7 km,高架段长约17.7 km。

新机场线是我国首条最高速度达160 km/h的地铁线,采用CRH6型市域列车[3],突破了常规地铁的设计范畴[4]。

相比于城际铁路,新机场线具有行车密度大、曲线半径小(最小仅为600 m)、小半径曲线多、环保要求高、下部基础标准不同等特点,所以也不能照搬城际铁路设计经验。

因此,针对新机场线工程特点,需要重新对无砟轨道结构进行受力分析及结构配筋设计,尤其对于高架段轨道结构,不仅承受列车荷载作用,还受到外界温度条件以及桥梁挠曲变形的影响。

因此,对高架地段无砟轨道结构进行结构选型及配筋设计,对保证轨道结构的安全可靠十分关键。

针对新机场线高架地段双块式无砟轨道结构,计算分析了道床板结构尺寸对自身受力的影响规律,完成了道床板结构尺寸的选型分析。

考虑列车荷载、温度梯度、桥梁挠曲3种荷载类型,计算了道床板在各设计荷载下的受力,进而完成了道床板的配筋设计及裂缝检算。

本文可为后续类似工程的无砟轨道系统设计提供参考。

2 无砟轨道结构尺寸参数比选与国铁高架地段双块式无砟轨道的“道床板-底座板”的分层结构[5-7]不同,新机场线高架地段采用无底座板设计,从而降低了轨道结构高度,减小桥梁二期恒载,符合城市轨道交通的工程特点[8-9]。

道床板直接浇筑于桥梁上,通过桥梁预埋钢筋或植筋的方式将道床板与桥梁联结为整体结构。

本节对道床板的结构尺寸参数进行比选,通过有限元手段研究道床板的板长、板宽、板厚对自身受力的影响规律,进而完成轨道结构选型。

2.1 有限元模型轨道结构有限元模型中,钢轨采用弹性点支撑梁单元模拟;扣件采用弹簧单元模拟;双块式轨枕与道床板协同受力,不再单独建立轨枕模型,而是将其融入道床板内处理,道床板采用实体单元模拟;桥梁对道床板的支撑作用采用弹性地基[10-11]。

为消除边界效应,模型取3块道床板建模进行分析,相邻道床板板缝为100 mm。

有限元模型三维视图如图1所示。

图1 轨道结构有限元模型三维视图计算参数如下。

(1)列车荷载:参照相关规范[12-13],列车荷载取静轮载的2倍。

新机场线列车轴重17 t,静轮载为85 kN,则列车竖向荷载为170 kN。

加载方式为单轴双轮,作用于模型中部。

(2)钢轨:采用60 kg/m轨,弹性模量E取2.06×1011 MPa,沿水平轴惯性矩取3 217 cm4。

(3)扣件:采用WJ-8B型扣件,扣件静刚度取30 kN/mm,动静比按保守考虑取为1.5,支撑间距为1 680对/km。

(4)道床板:采用C40混凝土,弹性模量、泊松比、强度设计值按GB 50010—2010《混凝土结构设计规范(2015年版)》取值。

(5)桥梁对道床板的支撑采用弹性地基模拟,支撑刚度取1 000 MPa/m。

道床板尺寸的计算工况选择如下:对于道床板长度,参考国铁设计经验,道床板长度一般为4~7 m,结合新机场线扣件支点间距595 mm,道床板长度考虑4.065,5.85,7.635 m三种工况;对于道床板宽度,国铁双块式无砟轨道道床板宽度为定型尺寸2.8 m,本文考虑2.6,2.8,3.0 m三种工况,以分析道床板宽度的影响规律;对于道床板厚度,结合新机场线限界条件,选取325,345,365 mm三种工况进行分析。

2.2 影响因素分析道床板长度、宽度、厚度对道床板应力的影响规律如图2~图4所示。

图2 道床板应力随道床板长度的变化规律图3 道床板应力随道床板宽度的变化规律图4 道床板应力随道床板厚度的变化规律由图2~图4可以看出,道床板长度对其受力基本没有影响;随着道床板宽度的增大,道床板横向应力随之增大,纵向应力随之减小,道床板宽度对道床板受力的影响并非呈现单一性的规律;随着道床板厚度的增大,道床板应力随之减小,表明增大板厚可以减小列车荷载作用下道床板的受力。

根据上述道床板尺寸对自身受力的影响分析,确定道床板的结构尺寸。

由于道床板长度对道床板受力基本无影响,根据桥跨布置,结合扣件间距,道床板标准长度取为5 850 mm。

道床板宽度对道床板纵横向应力的影响规律不同,参照国铁设计经验,道床板宽度确定为2.8 m。

增加道床板厚度有利于减少列车荷载作用下道床板的受力,但厚度太大可能会导致道床板内温度应力过大,结合新机场线限界条件,道床厚度取为345 mm,对应轨道高度为600 mm。

经过参数比选,新机场线高架地段的轨道结构横断面如图5所示。

图5 高架地段双块式无砟轨道横截面(单位:mm)3 荷载计算参照国铁无砟轨道设计理论[14-19],高架地段单元式道床受力应考虑列车荷载、温度梯度、桥梁挠曲3种荷载作用。

3.1 列车荷载利用有限元方法计算道床板在列车荷载作用下的弯矩值。

列车荷载取为2倍的静轮载,为170 kN,加载方式为单轴双轮,加载位置分别作用在道床中部轨枕与道床端部轨枕的上方,取两种工况下的较大值。

经过计算,列车荷载作用下道床板的弯矩如表1所示,均为道床板单位长度的弯矩值。

表1 列车荷载作用下的道床弯矩值 kN·m/m加载位置中部加载端部加载部位纵向弯矩横向弯矩顶部1.7852.579底部6.9437.340顶部1.9843.968底部3.5719.3243.2 温度梯度温度梯度作用效应按下式进行计算[14]式中,M为温度梯度作用弯矩;W为道床板弯曲截面系数;γt为板厚修正系数,本文道床厚度h=345 mm,板厚修正系数取0.7[14];Tg为温度梯度,其中最大正温度梯度为90 ℃/m,最大负温度梯度为45 ℃/m;αt为混凝土线膨胀系数;ν为混凝土泊松比;Ec为道床板混凝土的弹性模量,按规范取值。

由上式计算得到温度梯度作用下道床板弯矩见表2。

表2 温度梯度作用下道床弯矩kN·m/m荷载类型温度梯度部位纵向弯矩横向弯矩顶部43.79143.791底部87.58187.5813.3 桥梁挠曲桥梁变形引起的附加弯矩可以按照刚性基础法进行计算[20],桥梁挠曲最大点发生在挠曲变形曲线中点处,则最大曲率公式为式中,κumax为桥梁挠曲最大曲率;δ为桥梁挠度;L为桥梁跨度。

按最不利考虑,L=24 m跨度的简支梁竖向挠度限值为L/1 600,其挠曲作用引发的道床板弯矩最大,为28.6 kN·m/m。

3.4 荷载组合如前所述,高架地段整体道床考虑3种荷载作用进行组合,即“列车荷载+温度梯度+桥梁挠曲”。

针对新机场线新型无砟轨道单元结构,承载能力极限状态应考虑基本组合和偶然组合,并取两种组合下的最不利值;正常使用极限状态考虑标准组合,各组合的表达式如下。

(1)承载能力极限状态基本组合:1.5×列车荷载+0.5×温度梯度+1.0×桥梁挠曲;(2)承载能力极限状态偶然组合:1.0×列车荷载+0.5×温度梯度;(3)正常使用极限状态标准组合:1.0×列车荷载+0.5×温度梯度+1.0×桥梁挠曲。

按上述组合规则,道床板荷载组合见表3。

由此可见:道床板承载能力极限状态的设计弯矩按基本组合取值;温度梯度是主要设计荷载,占设计荷载组合值的一半;其次是桥梁挠曲,其作用下的弯矩占设计荷载组合值的1/3左右;列车荷载作用下的道床弯矩最小,仅占设计荷载组合值的1/6左右。

因此,合理优化道床截面,适当减小道床板厚度,可以有效降低温度梯度作用,有利于优化道床钢筋配置。

表3 道床板设计弯矩kN·m/m荷载作用作用标准值承载能力极限状态正常使用极限状态列车荷载温度梯度桥梁挠曲基本组合偶然组合标准组合部位纵向弯矩横向弯矩顶部1.9843.968底部6.9439.324顶部43.79143.791底部87.58187.581顶部0.0000.000底部28.6000.000顶部24.87127.847底部82.80557.776顶部23.87925.863底部50.73453.114顶部23.87925.863底部79.33453.1144 配筋设计及裂缝检算北京新机场线无砟轨道配筋设计及裂缝检算,分别按照承载能力极限状态配筋计算,以及正常使用极限状态进行裂缝检算。

4.1 承载能力极限状态道床配筋计算按照GB 50010—2010《混凝土结构设计规范(2015年版)》对道床板进行配筋计算。

以道床板横截面底部纵向钢筋配筋为例进行配筋计算,计算均以单位长度道床为对象。

钢筋拟选择直径φ20 mm的HRB400级钢筋进行试设计,如不合适再进行调整,混凝土保护层厚度取为35 mm。

计算相对界限受压区高度ξb=0.52,受压区高度x=156 mm,受压区钢筋截面积说明不需要配置受压钢筋,可按单筋算法计算As。

重新计算受压区高度x=14.8 mm,As=786 mm2,验算最小配筋率满足要求。

因此,道床横截面底部单位长度范围内需要配置3根φ20 mm的HRB400级钢筋作为纵向钢筋,As=942 mm2。

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