CRTSI型板式無砟軌道

軌道板設(shè)計(jì)

王繼軍

鐵科院鐵建所

2008.12.23

CRTSI型板式無砟軌道

軌道板設(shè)計(jì)

王繼軍

鐵科院匯報(bào)內(nèi)容工作概述設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)參數(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)匯報(bào)內(nèi)容工作概述1.工作概述工作成果單元板式無碴軌道的前期總結(jié)（遂渝線、贛龍線、秦沈線）單元板式無碴軌道設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)的確定單元板式無碴軌道設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)模型的建立單元板式無碴軌道在列車荷載、溫度荷載和基礎(chǔ)沉降影響下的多工況、多參數(shù)的結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算分析單元板式軌道結(jié)構(gòu)部件（軌道板、混凝土底座、凸形擋臺(tái)）的創(chuàng)新設(shè)計(jì)1.工作概述工作成果單元板式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)優(yōu)化預(yù)應(yīng)力軌道板的預(yù)應(yīng)力體系，在滿足承載強(qiáng)度的前提下，降低軌道板制造成本；以客運(yùn)專線主型梁（32m簡(jiǎn)支梁）為基準(zhǔn)，確定了橋梁、路基和隧道內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)軌道板的型式尺寸，即：4962mm×2400mm×190mm，扣件節(jié)點(diǎn)等間距布置（間距629mm），從設(shè)計(jì)上保證無砟軌道縱向剛度的均勻性；混凝土底座外形尺寸及配筋優(yōu)化。路基區(qū)段底座寬度由原來的3.2m減為3.0m，橋隧區(qū)段采用2.8m，在理論計(jì)算分析的基礎(chǔ)上，對(duì)不同結(jié)構(gòu)物上混凝土底座配筋進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，節(jié)省工程造價(jià)；

凸形擋臺(tái)結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)優(yōu)化，改善其施工性能；配套采用自主研發(fā)的低剛度、無擋肩彈性分開式扣件結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同線路條件下軌道幾何狀態(tài)的高精度調(diào)整。1.工作概述單元板式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新點(diǎn)1.工作概述單元板式無碴軌道(PF、RF框架板)1.工作概述鋼軌

凸形擋臺(tái)底座混凝土扣件

軌道板

CA砂漿

單元板式無碴軌道(PF、RF框架板)1.工作概述鋼軌單元板式無碴軌道(雙向預(yù)應(yīng)力軌道板)1.工作概述單元板式無碴軌道(雙向預(yù)應(yīng)力軌道板)1.工作概述《關(guān)于客運(yùn)專線無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新工作的指導(dǎo)意見》鐵工管函[2006]1006號(hào)《關(guān)于印發(fā)“國(guó)內(nèi)外無砟軌道系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)與研究分析”和“客運(yùn)專線無砟軌道結(jié)構(gòu)型式的研究與選擇”技術(shù)評(píng)審意見的通知》科技基[2007]69號(hào)《關(guān)于建設(shè)武廣客運(yùn)專線武漢綜合試驗(yàn)段開展無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新的通知》鐵科技函[2007]331號(hào)《關(guān)于印發(fā)“客運(yùn)專線綜合接地技術(shù)實(shí)施辦法”（暫行）的通知》鐵集成〔2006〕220號(hào)《客運(yùn)專線無砟軌道結(jié)構(gòu)型式的研究與選擇總報(bào)告》《客運(yùn)專線單元板式無砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案研究報(bào)告》2.設(shè)計(jì)依據(jù)《關(guān)于客運(yùn)專線無砟軌道技術(shù)再創(chuàng)新工作的指導(dǎo)意見》鐵2.3.設(shè)計(jì)原則混凝土軌道板按容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)。框架型軌道板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》。裂縫寬度不應(yīng)超過0.2mm。預(yù)應(yīng)力混凝土軌道板采用雙向后張、部分預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基于《鐵路橋涵鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》，計(jì)算截面在設(shè)計(jì)動(dòng)輪載作用下，混凝土受拉邊緣允許出現(xiàn)不大于0.7fct的拉應(yīng)力。3.設(shè)計(jì)原則混凝土軌道板按容許應(yīng)力法設(shè)計(jì)。軌道板混凝土應(yīng)符合《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》的相關(guān)要求。軌道板按配套采用WJ-7型扣件系統(tǒng)設(shè)計(jì)，扣件支點(diǎn)間距≤650mm。軌道板設(shè)計(jì)應(yīng)滿足高頻諧振式軌道電路的相關(guān)要求。軌道板設(shè)計(jì)應(yīng)滿足客運(yùn)專線綜合接地系統(tǒng)的相關(guān)要求。3.設(shè)計(jì)原則軌道板混凝土應(yīng)符合《鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)暫行規(guī)定》的相關(guān)4.設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)動(dòng)輪載為255kN。雙向預(yù)應(yīng)力軌道板的長(zhǎng)度、寬度、厚度分別為4962mm、2400mm、190mm；框架型軌道板的長(zhǎng)度、寬度、厚度分別為4962mm、2400mm、190mm，其中空部位長(zhǎng)度、寬度分別為2800mm和700mm。扣件節(jié)點(diǎn)間距為629mm。4.設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)動(dòng)輪載為255kN。4.設(shè)計(jì)參數(shù)框架型軌道板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，其抗壓極限強(qiáng)度fc為36.5MPa，抗拉強(qiáng)度fct為3.08MPa；雙向預(yù)應(yīng)力軌道板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，其抗壓極限強(qiáng)度fc為43.5MPa，抗拉強(qiáng)度fct為3.48MPa；錨穴封端應(yīng)采用無收縮混凝土，強(qiáng)度等級(jí)為C40；普通鋼筋采用II級(jí)熱軋帶肋鋼筋；預(yù)應(yīng)力鋼筋采用強(qiáng)度不低于1300Mpa的預(yù)應(yīng)力鋼棒。4.設(shè)計(jì)參數(shù)框架型軌道板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C50，其抗壓極限5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元計(jì)算模型（梁板模型）a)平板b)框架板5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有限元計(jì)算模型（梁板模型）a)平板5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板在設(shè)計(jì)荷載作用下的彎矩云圖平板縱向彎矩云圖框架板縱向彎矩云圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板在設(shè)計(jì)荷載作用下的彎矩云圖平板縱向彎矩云5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板在溫度影響下的力學(xué)分析軌道板縱向應(yīng)力云圖軌道板橫向應(yīng)力云圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板在溫度影響下的力學(xué)分析軌道板縱向應(yīng)力云圖5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板的設(shè)計(jì)彎矩彎矩（kN.m/m）沿軌道方向MX軌道垂直方向My300kN設(shè)計(jì)輪重軌道板端部上側(cè)－8.22－19.0下側(cè)17.523.0軌道板中央部上側(cè)－8.22－19.0下側(cè)17.523.0

混凝土軌道板設(shè)計(jì)彎矩的計(jì)算是在梁-板-板模型的基礎(chǔ)上，通過大量的參數(shù)對(duì)比分析，進(jìn)行了多種工況的靜力計(jì)算，并綜合考慮列車荷載、溫度荷載以及路基不均勻沉降變形所帶來的影響，而且對(duì)制造、運(yùn)輸和施工過程中混凝土軌道板所受的彎矩也進(jìn)行了詳細(xì)計(jì)算，綜合考慮取表中數(shù)值作為混凝土軌道板的設(shè)計(jì)彎矩。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板的設(shè)計(jì)彎矩沿軌道方向MX軌道垂直方向My5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)框架型軌道板預(yù)應(yīng)力平板采用普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；配筋按截面中心對(duì)稱布置；軌道內(nèi)預(yù)埋扣件絕緣套管和起吊螺母。采用部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；如果軌道板僅配有預(yù)應(yīng)力鋼筋，且要求在使用荷載作用下全斷面受壓（全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)），那么由于施加的預(yù)應(yīng)力過大，有造成軌道板承壓面附近局部破壞的危險(xiǎn)，并會(huì)導(dǎo)致軌道板翹曲增大，因此，本設(shè)計(jì)采用較低的預(yù)應(yīng)力筋配合較多非預(yù)應(yīng)力鋼筋的結(jié)構(gòu)型式，即不允許開裂的部分預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，截面邊緣混凝土拉應(yīng)力不超過0.7fct（fct為混凝土的抗拉強(qiáng)度）。配筋對(duì)稱于截面中心。軌道板內(nèi)預(yù)埋扣件絕緣套管和起吊螺母。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)框架型軌道板預(yù)應(yīng)力平板采用普通鋼5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板的預(yù)應(yīng)力體系特點(diǎn)采用高強(qiáng)度無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼棒1)預(yù)應(yīng)力回縮損失小；2)張拉工藝簡(jiǎn)單，省略了低回縮錨具的二次張拉工藝；

3)采用鋼棒表面涂刷隔離層的工藝，避免了無粘結(jié)鋼絞線表面防護(hù)困難的問題；

4)錨穴尺寸減小，有利于預(yù)應(yīng)力體系的防護(hù)；配套張拉設(shè)備重量輕、操作方便、性能可靠；5)成本較原鋼絞線體系明顯降低。

5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軌道板的預(yù)應(yīng)力體系特點(diǎn)采用高強(qiáng)度無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)檢算表1預(yù)應(yīng)力軌道板應(yīng)力檢算結(jié)果及容許值檢算項(xiàng)目檢算結(jié)果容許值軌道縱向軌道橫向截面邊緣混凝土最大壓應(yīng)力(Mpa)板下側(cè)5.285.8221.75MPa（0.5fc）截面邊緣混凝土最大拉應(yīng)力(Mpa)板上側(cè)0.581.662.436MPa（0.7fct）鋼筋應(yīng)力幅(MPa)預(yù)應(yīng)力筋6.10－鋼棒[Δσ]=200MPa非預(yù)應(yīng)力筋13.3022.03帶肋鋼筋[Δσ]=150MPa5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)檢算表1預(yù)應(yīng)力軌道板應(yīng)力檢算結(jié)果及容許5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)檢算表2非預(yù)應(yīng)力框架板應(yīng)力檢算結(jié)果及容許值檢算項(xiàng)目軌道板位置檢算結(jié)果容許值軌道縱向軌道橫向截面配筋率板端0.88％0.98％最小配筋率0.20％（Ⅱ級(jí)鋼筋、C50混凝土要求）板中0.97％0.79％截面邊緣混凝土最大壓應(yīng)力(MPa)板端下側(cè)6.15.418.2MPa（廠制構(gòu)件可提高10%）板中下側(cè)5.86.4鋼筋最大拉應(yīng)力(MPa)板端下側(cè)116118180MPa板中下側(cè)106140計(jì)算裂縫寬度(mm)板端下側(cè)0.140.100.2mm板中下側(cè)0.130.165.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)檢算表2非預(yù)應(yīng)力框架板應(yīng)力檢算結(jié)果及5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)諧振式軌道電路軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)（1）由于預(yù)應(yīng)力鋼棒采用了隔離層，縱、橫向預(yù)應(yīng)力筋不交叉。為適應(yīng)軌道電路的要求，縱向雙孔錨墊板在秦沈、贛龍、遂渝線的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，以保證預(yù)應(yīng)力筋不形成閉合回路。（2）對(duì)鋼筋交叉點(diǎn)進(jìn)行套管隔離的方案在軌道板制造過程中工藝煩瑣、絕緣質(zhì)量也難以保證，因此設(shè)計(jì)中對(duì)軌道板中的非預(yù)應(yīng)力鋼筋、箍筋、架立筋采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，其技術(shù)要求應(yīng)符合《環(huán)氧樹脂涂層鋼筋》（JG3042-1997）的相關(guān)技術(shù)規(guī)定。5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)諧振式軌道電路軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)（1）由于5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)綜合接地軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)

上層的1根橫向鋼筋采用普通鋼筋，其余橫向鋼筋采用環(huán)氧樹脂涂層鋼筋，縱向鋼筋全部采用普通鋼筋。接地縱橫向鋼筋間的連接采用焊接方式；涂層鋼筋中的絕緣材料(環(huán)氧樹脂)的厚度按大于0.18mm小于0.2mm控制。

5.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)綜合接地軌道板結(jié)構(gòu)配筋設(shè)計(jì)上層的1根橫向無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化鋼軌支點(diǎn)間距優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化鋼軌支點(diǎn)間距優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化軌道板的設(shè)計(jì)優(yōu)化無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件無砟軌道軌道板設(shè)計(jì)課件7.技術(shù)創(chuàng)新優(yōu)化預(yù)應(yīng)力軌道板的預(yù)應(yīng)力體系，