淺析鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

王志文,張百歲（河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司,鄭州　450000）

淺析鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

王志文,張百歲
（河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司,鄭州450000）

摘要：鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)作為一種新型無碴軌道系統(tǒng)，通過優(yōu)化其設(shè)計，可以有效提升工程整體質(zhì)量。本文主要對鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)；優(yōu)點(diǎn)；應(yīng)用；減振降噪

現(xiàn)階段我國高速鐵路與重載線路都從傳統(tǒng)的有喳軌道系統(tǒng)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)闊o喳軌道系統(tǒng)，這樣不僅可以起到軌道沉降減少，還可以大大降低養(yǎng)護(hù)維修成本。由HollandRailconsult公司研發(fā)的鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)，是一種在軟土地區(qū)使用的新型無碴軌道系統(tǒng)。在地面上鋪設(shè)的連續(xù)混凝土箱梁是鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的重要組成部分。其主要是軌道在混凝土箱型梁直接固定，這種軌道結(jié)構(gòu)必須與重力平衡原則相符合，其結(jié)構(gòu)重量應(yīng)對開挖土體重量多出一些，進(jìn)而不增加結(jié)構(gòu)恒載。鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)具有較大剛度，可以對不均勻沉降與振動進(jìn)行有效降低。

1　嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)

傳統(tǒng)軌道結(jié)構(gòu)通過扣件連接其鋼軌與軌枕，鋼軌的支撐與固定都處于離散狀態(tài)，鋼軌完全暴露在空氣中。通過連續(xù)固定與支撐的方式，嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的基本方式為在鋼筋混凝土板整體道床凹槽內(nèi)用一種叫Corklast的彈性體固定在鋼軌上，在彈性體內(nèi)完全埋設(shè)整個鋼軌，除了所需的信號電纜與牽引供電電纜之外，沒有任何機(jī)械聯(lián)結(jié)在鋼軌和混凝土之間或兩條鋼軌之間。與傳統(tǒng)非連續(xù)支承軌道結(jié)構(gòu)相比，嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)主要包括以下幾點(diǎn)：

第一，軌道結(jié)構(gòu)厚度的降低，一般控制在200毫米；

第二，在設(shè)計方面具有較大的自由度，因其鋼軌屬于連續(xù)支撐，進(jìn)而對鋼軌疲勞產(chǎn)生機(jī)率進(jìn)行有效降低；

第三，與其他軌道結(jié)構(gòu)相比，無需軌距拉桿、混凝土軌枕和鋼軌聯(lián)結(jié)部件等構(gòu)成部分；

第四，在嵌入式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計中，附近線路路基相比鋼軌面具有平齊性，這樣有利于平交道口和庫內(nèi)作業(yè)；

第五，減振降噪性能良好及養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用較低。列車軌道行駛中，主要有兩部分作用力作用到軌道結(jié)構(gòu)中，主要為車輛自重構(gòu)成靜載和運(yùn)行中列車出現(xiàn)的振動荷載。列車振動荷載產(chǎn)生主要因素為車輛與軌道，其中主要原因?yàn)檐壍啦黄巾?。其減振軌道結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成部分類型為科隆蛋減振扣件、Vanguard（先鋒）扣件、彈性短枕整體道床、浮置板等。嵌入式軌道結(jié)構(gòu)減振降噪中，由槽內(nèi)彈性體與軌下彈性條對鋼軌連續(xù)固定與支承，這個可以對整個軌道結(jié)構(gòu)的水平剛度與豎向剛度進(jìn)行最大限度地優(yōu)化。同時由軌下彈性條與槽內(nèi)彈性體一起提供該結(jié)構(gòu)的垂向彈性，這樣就可以對傳統(tǒng)有喳軌道結(jié)構(gòu)受荷響應(yīng)進(jìn)行模擬。

2　鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

本工程鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)是在Edilon嵌入式軌道系統(tǒng)內(nèi)固定Voest54E1鋼軌。其大部分土質(zhì)主要為粘土，這與合鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍較為符合。在本工程重載線上鋪設(shè)鋼軌嵌入式軌道試驗(yàn)段，其長度為200米，梯形是其箱型梁承載結(jié)構(gòu)的橫截面。鋪設(shè)后18個月內(nèi)應(yīng)對軌道進(jìn)行不斷監(jiān)測試驗(yàn)。監(jiān)測主要包括以下內(nèi)容：軌道和下層20m深土體的垂向位移、加速度和孔隙水壓力以及列車通過時的長期變形和變形證實(shí)。

在設(shè)計鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)時，應(yīng)對其減振降噪性能加以重視，同時確保工程造價的有效降低。因嵌入式軌道具有較為簡單的結(jié)構(gòu)，并沒有扣件等連接零件，由此可見，在設(shè)計中應(yīng)對鋼軌自身與彈性體加以優(yōu)化。為將列車通過時軌道結(jié)構(gòu)引發(fā)的振動與噪聲進(jìn)行有效降低，荷蘭在板式軌道開發(fā)中，進(jìn)行了軌頭形狀與UIC54相似的SA42型矮軌形狀的研制，同時選用了嵌入式軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)（如下圖）。

這種新型低噪聲嵌入式輕型鋼軌,其高度為8厘米，重量為42kg/ m，其具有較小的凹槽體積，進(jìn)而可以起到彈性體大量節(jié)約的作用，一般節(jié)約比例為60%，在軌道結(jié)構(gòu)高度降低的同時，起到工程造價減少的作用。因新型低噪聲嵌入式輕型鋼軌形狀呈現(xiàn)出矮胖狀態(tài)，車輛通行時，具有較低的鋼軌腹板振動頻率，在對軌道結(jié)構(gòu)減振降噪效果提升中，相比UIC54鋼軌有碴軌道結(jié)構(gòu)，噪聲減少5～7dB(A)。

作為一項復(fù)雜嚴(yán)密性較高的工作，在調(diào)整定位嵌入式鋼軌后，應(yīng)確保今后不能對其橫向與豎向等方面進(jìn)行改變。這種情況下，要求鋼軌嵌入式軌道下部基礎(chǔ)設(shè)計必須嚴(yán)格遵循相關(guān)設(shè)計規(guī)定進(jìn)行。通常情況下，鋼軌嵌入式軌道下部基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中主要有兩種形式，首先，最常見的嵌入式軌道結(jié)構(gòu)為混凝土板式道床，這種形式主要通過預(yù)應(yīng)力進(jìn)行混凝土板質(zhì)量提升，預(yù)應(yīng)力施加比例應(yīng)比沿線路的縱向和橫向多出1.5%。在荷蘭鐵路干線和輕軌線路中這種類型軌道結(jié)構(gòu)，特別在橋梁和平交線路設(shè)計中得到了廣泛地應(yīng)用。其次，鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)下部基礎(chǔ)選用箱型梁。在土路基上直接放置箱型梁，確保這種軌道結(jié)構(gòu)路基溝槽形狀符合梁體相關(guān)規(guī)定，整個梁的重量與挖出土體重量相比，要少一點(diǎn)，這樣才能確保降低,梁下土體沉降與變形。箱梁具有和橋梁相當(dāng)?shù)膿锨鷦偠?能夠保證軌道結(jié)構(gòu)正確的幾何形位,因此非常適合于嵌入式軌道結(jié)構(gòu)。

3　結(jié)束語

綜上所述，隨著我國交通運(yùn)輸事業(yè)發(fā)展速度的不斷提升，軌道交通所在的比例也越來越重。為滿足社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計作為工程建設(shè)的主要組成部分，其設(shè)計優(yōu)化水平高低將直接影響到工程的整體質(zhì)量。為確保其整體質(zhì)量，單位必須重視鋼軌嵌入式軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計，只有這樣才能提高工程的整體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。

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