动力荷载作用下铁路过渡段工作特性分析 Analysis on Behavior of Railway Transition Zones under Dynamic Loading.pdfVIP

2008年8月 水利水电快报 EWRHI 第29卷第8期 文章编号：1006—0081(2008)08—0043—08 动力荷载作用下铁路过渡段 工作特性分析 胡汉兵1·2 (1．长江科学院，湖北武汉430010； 2．水利部岩土力学与工程重点实验室，湖北武汉430010) 摘要：铁路路堤与桥、涵等结构物之间的过渡段处易出现明显的差异沉降，形成“跳车”，地基土体的固 结和蠕变并不能完全解释这个现象。以往研究表明，过渡段处轨道顶面的不平顺和轨道基础刚度差异会 导致轮轨动力荷载增大，进而引起轨道基础的附加压缩。首先确定了过渡段地基刚度的变化规律；然后采 用动力计算模型分析了过渡段处的轮轨动力荷载，结果表明列车通过该过渡段时会产生很明显的动力荷 载，最大可达列车静轮载的1．5倍。此外，计算还显示动力荷载主要由轨道沉降差和结构物刚度所控制；最 后．采用压密模型对动力荷载下轨道基础的附加压缩量进行了预测。 关键词：过渡段：动力荷栽；刚度；压密；路堤；结构物 中图分类号：U211．4 文献标识码：A 1引言 2研究对象 本研究是荷兰代尔夫特科研联合体(DelftClus— 在铁路路堤与桥涵等结构物过渡段处，由于路 Transition ter)研究课题“铁路过渡段(Railway 堤与结构物间上部结构和下部基础型式的明显差 Zones)”的一部分，本课题依托于荷兰铁路运营商 异，导致轨道的刚度和沉降变形在纵向是不均匀的。 ProRail提供的一个既有铁路路堤与涵洞之间的过 在接连处往往会出现明显的差异沉降，形成“跳车”， 从而引起轨道破坏，降低行车的平稳性与安全性，更 渡段，本文的计算分析对象即为该过渡段。 重要的是它导致大量额外的维护工作，耗费大量资 该过渡段位于荷兰西部乌特勒支至鹿特丹倩 金。据统计，荷兰铁路过渡段处的维护频率是其他 牙铁路线上，靠近豪达车站处，位于典型软土地区， 地段的4-8倍，并占所有维护费用的25％以上。 土层分布列于表1。在该处铁路跨越一混凝土涵 m×2．15 m。涵洞顶 地基土体的固结和蠕变并不能完全解释这个现 洞，涵洞尺寸2．40 m，墙厚0．2 象。因此，需要对过渡段工作特性有更好的理解，以 布置有4条铁路线，涵洞两端对应于每条铁轨均设 便掌握控制铁路过渡段频繁维护的机理。 置有混凝土搭板，长4m，宽1．2m，厚0．3m。涵洞 以往研究表明，过渡段轨道顶面的不平顺和轨 顶与铁轨间分布有厚约1．0rn的道渣层。 道基础刚度差异会使得轮轨问的动力作用增大，而 表1过渡段土层分布 该轮轨荷载会引起轨道基础的附加压缩。因此，本 文的研究目的就是研究列车通过时过渡段在动力荷 载作用下的工作特性，确定荷兰一路涵过渡段轨道 基础刚度差异，分析由于轨道刚度差异和不均匀沉 降导致的动力荷载的大小，并估算该动力荷载引起 的轨道基础附加压缩量。 收稿日期：2008—06—15 作者简夼：胡汉兵，男，长江科学院，水利部岩土力学与工程重点实验室，高级工程师，工学硕士和理学硕士，注册土木工程师。