高速铁路无碴轨道结构

内容简介

本书全面介绍了世界各国无碴轨道结构类型、特点及发展趋势,并结合理论和试验研究了高速铁路无碴轨道结构的关键技术。 赵国堂（1964.02—）男，汉族，安徽淮南人。中国共产党党员。博士学位。曾任京沪高速铁路股份有限公司副总经理兼总工程师。2012年3月被任命为中国铁路总公司副总工程师。2100433B

作为最主要的无碴轨道结构型式之一，板式轨道在日本新干线应用广泛。经过30余年的经验积累，日本新干线板式轨道在设计、施工及养护维修等方面日趋成熟。自20世纪，累计铺设里程已达2700多千米。国内对板式无碴轨道的研究是随着对高速铁路的研究不断深入进行的，已在秦沈线狗河特大桥（741）、双何特大桥（740），赣龙线枫树排隧道（719），遂渝线，并在京沪高铁上实现大规模铺设。

板式无碴轨道由60kg/m钢轨、弹性分开式扣件、轨道板、乳化沥青水泥砂浆（CA砂浆）、混凝土凸形挡台及混凝土底座等部分组成，轨下设置充填式垫板。对无碴轨道的研究尚处于起步阶段，没有形成规范的无碴轨道计算理论，在本线板式无碴轨道设计过程中，我们在对中国内的三重叠合梁模型、德国的当量叠合梁模型深入研究基础上，采用更为接近实际的有限元梁—板模型。

石太客运专线作为中国国内一条集高速客运与重载货运于一体的客运专线，将首次大规模铺设板式无碴轨道，而当前国内尚没有形成规范的无碴轨道计算理论，因此需深入研究板式无碴轨道受力规律，以保证设计经济、合理。采用有限元理论，建立了板式无碴轨道的梁—板模型，应用大型有限元工具软件A9BCB对模型进行求解。

应用有限单元理论建立板式无碴轨道结构的整体模型：钢轨采用弹性点支承梁模拟；扣件采用线性离散弹簧模拟；轨道板采用板单元进行模拟；CA砂浆调整层采用实体单元模拟；底座采用弹性地基板模拟，以反映下部基础对轨道结构的支承作用；地基系数采用k30进行计算。

中国的无碴轨道主要从2002年开始应用。主要是中国国内技术，参照国外的成熟的设计经验，以秦沈线为契机，设计了两种类型的无碴轨道，主要是日本的板式轨道；还有铁科设计的长枕式无碴轨道。当然在这之前，无碴轨道技术在秦岭隧道等都已有应用。

无碴轨道设计主要有几下的几个难点，一个轨道部件的设计，另一个道床设计。03年后就有了一个客运专线的想法，希望有一个跨越式发展，从原来的120km/h提高了200~250km/h。对于轨道部件的强度、稳定性及调整性都有了较高的要求。

对于无碴轨道技术，铁道部最初的想法是全部引进国外的技术。主要是日本和德国的技术。德国的主要的双块式（redar200）和博格板，日本主要是板式轨道。引进国外技术同时，对于部分的技术也应引进，因此国外的单位负责培训。铁道部已经组织了多次轨道工程技术的培训。

客运专线对于轨道部件的最大的特点是要求高平顺，因此对于轨道部件要求，精细制造和设计。轨道主要有3个主要部件，轨枕、扣件和道岔技术。

客运专线还有一个特别之处就是轨道电路。由于信号制式要求，要求轨道采用必要的绝缘措施，因此要求部件和道床设计应具有高绝缘性。

路基上无碴轨道部件设计主要解决路基沉降的问题，因此往往在客运专线中，多用以桥代路的方式，反而节约投资。博格板和双块式具有较好的整体性，在德国有多年的应用经验，是一个成功的事例。