高烈度地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道選型及工程對(duì)策研究

徐 浩,謝鎧澤,田春香,胡連軍

(1.中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司,成都 610031； 2.石家莊鐵道大學(xué)安全工程與應(yīng)急管理學(xué)院,石家莊 050043)

無(wú)砟軌道因具有耐久性強(qiáng)、平順性高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高速鐵路、客運(yùn)專線及城際鐵路[1-4]。在吸收、引進(jìn)日本、德國(guó)無(wú)砟軌道技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行再創(chuàng)新，形成了我國(guó)CRTS系列無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)。無(wú)砟軌道需有穩(wěn)定的下部基礎(chǔ)，故高速鐵路采用了“以橋代路”的建設(shè)理念，為此我國(guó)高速鐵路橋梁占比高達(dá)50%以上[5-6]，部分線路橋梁占比甚至達(dá)到94.2%，如圖1所示。因此，橋上無(wú)砟軌道也就成為高速鐵路的重要特征。

圖1 我國(guó)部分高鐵線路橋梁占比[6]

由于我國(guó)位于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶的交匯部位，受太平洋板塊、印度板塊和菲律賓海板塊的擠壓，地震斷裂帶十分發(fā)育，是一個(gè)震災(zāi)嚴(yán)重的國(guó)家。我國(guó)已建成的高速鐵路網(wǎng)中有“三縱兩橫”位于高烈度地震區(qū)，同時(shí)還有在建的渝昆高鐵、川藏鐵路等西南部地區(qū)鐵路也均位于地震斷裂帶上[7-9]。然而，我國(guó)橋上無(wú)砟軌道尚未遭遇強(qiáng)震作用，缺少地震考驗(yàn)，且無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)也未考慮地震作用。我國(guó)地震活動(dòng)具有頻度高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣的特點(diǎn)，因此，有必要結(jié)合無(wú)砟軌道應(yīng)用情況，研究地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道選型。在無(wú)砟軌道選型研究方面，學(xué)者們開展了大量研究[10-16]，但研究中鮮有考慮地震這一因素。

將選取好的砧木從斷面中間垂直劈開，劈口深度大約3-4 cm，隨即把削好的接穗輕輕插入，使接穗削面上部留1-3 mm的露白，并將砧木和接穗形成層對(duì)齊，立刻用1 cm寬的塑料薄膜把接口包扎嚴(yán)實(shí)；僅將芽眼露出即可，將接穗（包括接穗頂端剪口）及砧木劈口全部用薄膜包扎嚴(yán)實(shí)后，最后在劈口處扎緊。砧木上的2片葉片要全部保留，制造養(yǎng)分供應(yīng)根系和接穗萌發(fā)生長(zhǎng)。

擬結(jié)合地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道的工程特點(diǎn)，分析地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道性能的需求，通過(guò)對(duì)比我國(guó)CRTS系列無(wú)砟軌道的典型特點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，提出地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)選型建議，并針對(duì)無(wú)砟軌道可能面臨的問(wèn)題，提出相應(yīng)的工程設(shè)計(jì)對(duì)策，從而為地震區(qū)及川藏鐵路橋上無(wú)砟軌道選型及設(shè)計(jì)提供參考。

不僅如此，支股或條目的內(nèi)容可以隨意變更或增刪，使傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)被一個(gè)脆弱的不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)所取代；給課程標(biāo)準(zhǔn)的制定者提供了很大的空間與自由度，以進(jìn)行所謂的‘創(chuàng)新’，從而設(shè)計(jì)出了諸多不同版本的‘發(fā)現(xiàn)式數(shù)學(xué)’.

1 地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道需求分析及選型原則

1.1 需求分析

地震的發(fā)生具有突發(fā)性、破壞性大、監(jiān)測(cè)預(yù)防難度大等顯著特點(diǎn)，地震區(qū)軌道結(jié)構(gòu)選型、設(shè)計(jì)及養(yǎng)護(hù)維修等均與普通地段無(wú)砟軌道存在顯著差異。

一是良好的調(diào)整能力，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠適應(yīng)頻發(fā)的小震，無(wú)砟軌道在小震作用下應(yīng)能夠保持足夠的穩(wěn)定性，且當(dāng)軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生小變形時(shí)，具備一定的調(diào)整能力；二是梁端變形適應(yīng)能力，地震具有典型的非一致性特征，在兩跨橋梁梁端極易出現(xiàn)大的錯(cuò)臺(tái)，因此，無(wú)砟軌道在橋梁梁縫處應(yīng)能適應(yīng)較大的梁端錯(cuò)臺(tái)；三是快速修復(fù)能力，無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)在損壞后應(yīng)具備快速修復(fù)的能力[17]，由于地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道在地震作用下可能出現(xiàn)關(guān)鍵部件失效的問(wèn)題，為保障生命通道的暢通，無(wú)砟軌道應(yīng)具備良好的可維修性。

無(wú)砟軌道經(jīng)濟(jì)性是無(wú)砟軌道選型的重要指標(biāo)之一，CRTS系列無(wú)砟軌道建設(shè)成本如表2所示。

1.2 選型原則

針對(duì)地震荷載作用下橋上無(wú)砟軌道的力學(xué)行為特征及需求，地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道選型應(yīng)遵循如下原則。

古代建筑多為亭臺(tái)樓閣，這就為士人們提供了很好的“憑欄”場(chǎng)所。登高望遠(yuǎn)向來(lái)為士人所推崇。登上樓閣，由于四面鏤空，作者可以遠(yuǎn)眺，登高望遠(yuǎn)就能感受自身的渺小與天地的廣大，情感也就隨之而來(lái)。建筑的形態(tài)為“憑欄”意向提供了客觀的條件，而建筑的精美又為士人提供了審美的情趣。由此產(chǎn)生了“登高必賦”的思想感情。這其實(shí)是之前“登山臨水”的繼承與發(fā)展。士人本身對(duì)于現(xiàn)實(shí)的不滿，卻又無(wú)處發(fā)泄，所以他們?cè)诤芏鄷r(shí)候都需要一種心靈的寄托，而周圍建筑中最能滿足士人，又不需要花費(fèi)時(shí)間去遠(yuǎn)離市區(qū)登山臨水，登樓便自然而言成了滿足他們心理需要的場(chǎng)所。

(1)安全可靠

無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和整體性，應(yīng)避免在小震作用下發(fā)生過(guò)大的變形，影響線路平順性，更不能發(fā)生不可修復(fù)的損傷。

(2)耐久性強(qiáng)

無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵工程材料在長(zhǎng)期的列車疲勞荷載或地震作用下應(yīng)具有良好的耐久性，能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命。

(3)可修復(fù)性

鐵路運(yùn)輸對(duì)搶險(xiǎn)救災(zāi)意義重大，一旦地震造成無(wú)砟軌道關(guān)鍵部件傷損，無(wú)砟軌道應(yīng)能快速拆除，并能很快恢復(fù)重建，從而能快速搶通受損地段。

(4)施工便捷

具體做法是：根據(jù)寫作的基本原理和方法，結(jié)合教材導(dǎo)引的寫作體系，將寫作訓(xùn)練劃分為若干訓(xùn)練點(diǎn)，以教材文本為語(yǔ)言范本，找準(zhǔn)語(yǔ)言表達(dá)角度，融入一定的寫作技法指導(dǎo)，引導(dǎo)學(xué)生從 “點(diǎn)”上訓(xùn)練，在“點(diǎn)”的訓(xùn)練中獲得語(yǔ)言表達(dá)的能力。

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道采用單元式結(jié)構(gòu)，軌道板與自密實(shí)混凝土層通過(guò)門形鋼筋形成整體，與底座板之間通過(guò)限位凹槽傳遞水平荷載，垂向力也采用分層傳遞的模式。

斷奶至性成熟階段，平均日增重800克時(shí)第一個(gè)產(chǎn)奶量最佳。從管理角度來(lái)說(shuō)，700～900克日增重都可以獲得較好的產(chǎn)奶量。牛養(yǎng)到合適的日增重即可，不宜太高，否則造成飼料浪費(fèi)，并且在沒(méi)有意識(shí)到的情況下可能已經(jīng)損失了一部分奶量，如圖3所示。

(5)經(jīng)濟(jì)合理

2014年8月20日，郭恒信又一次來(lái)到阿里甫·司馬義家中，將2000元的學(xué)費(fèi)遞到兒子買買江·阿里甫手中，又一次圓了孩子上學(xué)的夢(mèng)想。

無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)除滿足上述條件，還應(yīng)盡可能降低初期投資、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用，降低無(wú)砟軌道的全壽命周期成本，經(jīng)濟(jì)合理。

2 地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道選型分析

2.1 CRTS系列無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的軌道板相互之間通過(guò)縱向鋼筋形成連續(xù)結(jié)構(gòu)，軌道板下設(shè)有水泥乳化瀝青砂漿調(diào)整層。軌道板上在每個(gè)枕間距中間設(shè)有橫向貫通的假縫，以控制裂縫不通過(guò)扣件支點(diǎn)。CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道一般不設(shè)水平傳力機(jī)構(gòu)，主要通過(guò)層間粘結(jié)和摩擦傳遞水平荷載，僅在長(zhǎng)橋地段通過(guò)設(shè)置側(cè)向擋塊傳遞橫向力；垂向荷載則采用分層傳遞的方式。

筆者在大學(xué)英語(yǔ)課程的教學(xué)中，對(duì)于英語(yǔ)歌曲的選擇除了考慮以上的因素之外，還參考了以下的原則：第一，盡量推薦知名歐美歌星的代表曲目；第二，盡量交替學(xué)習(xí)不同演唱風(fēng)格和類型的歌曲；第三，盡量兼顧歌曲的經(jīng)典性和時(shí)代性。這樣，在兩個(gè)學(xué)期的教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生能夠較好地保持學(xué)習(xí)的興趣，而且對(duì)歐美的流行音樂(lè)文化有了一個(gè)初步系統(tǒng)的了解。在設(shè)計(jì)下面的教學(xué)曲目單的過(guò)程中，筆者試圖反映上述提到的選擇因素和原則。該教學(xué)曲目，筆者曾在部分班級(jí)使用過(guò)，使用時(shí)間為兩個(gè)學(xué)期內(nèi)每周學(xué)習(xí)一曲，取得了較好的教學(xué)效果。

不同類型橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的組成及應(yīng)用情況如表1所示。

表1 橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)組成及應(yīng)用情況

2.2 CRTS系列無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及綜合性能

2.2.1 技術(shù)特點(diǎn)

雙塊式無(wú)砟軌道在橋梁地段采用單元結(jié)構(gòu)，路基和隧道地段采用連續(xù)結(jié)構(gòu)。路基和隧道地段雙塊式無(wú)砟軌道通過(guò)縱向連續(xù)結(jié)構(gòu)的整體性及層間粘結(jié)來(lái)保持軌道的穩(wěn)定性，而橋上雙塊式無(wú)砟軌道則通過(guò)限位凸臺(tái)約束軌道的縱橫向位移。

CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道為單元分層結(jié)構(gòu)，采用凸形擋臺(tái)限位，軌道板下采用水泥乳化瀝青砂漿充填層作為調(diào)整結(jié)構(gòu)。垂向力分層傳遞，水平力則通過(guò)軌道板傳遞給凸形擋臺(tái)，再由凸形擋臺(tái)傳遞至底座板。

我國(guó)高速鐵路無(wú)砟軌道技術(shù)研發(fā)起于20世紀(jì)90年代初期，開展了秦沈、贛龍、渝懷、遂渝、武廣、成灌鐵路等多個(gè)無(wú)砟軌道試驗(yàn)段設(shè)計(jì)、工程研究與建設(shè)。通過(guò)前期試驗(yàn)研究、國(guó)外高速鐵路無(wú)砟軌道技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新研究以及無(wú)砟軌道技術(shù)深化研究，逐漸形成了我國(guó)CRTS系列無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，主要有CRTS雙塊式無(wú)砟軌道、CRTSⅠ型、CRTSⅡ型和CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道。

無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)便于組織施工，且制造和施工精度易達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.2.2 施工性能

雙塊式無(wú)砟軌道的軌枕采用工廠預(yù)制，道床板、底座板或支承層采用現(xiàn)場(chǎng)澆筑，現(xiàn)場(chǎng)混凝土澆筑工作量大，雙塊式無(wú)砟軌道采用由下至上施工，可施工性好，對(duì)橋梁、路基、隧道等線下基礎(chǔ)的適應(yīng)性較好。

CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道的軌道板為預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，工廠化預(yù)制，現(xiàn)澆混凝土澆筑工程量少，施工效率較高，但水泥乳化瀝青砂漿層施工前需進(jìn)行大量的工藝性試驗(yàn)，同時(shí)配備專門的施工設(shè)備。CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道為無(wú)擋肩結(jié)構(gòu)，一般可通過(guò)扣件實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)整，鋼軌精調(diào)工作量較大。

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的軌道板也為預(yù)制結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)鋼軌精調(diào)工作量介于CRTSⅡ型與CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道之間。由于CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道采用自密實(shí)混凝土，相比CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道，施工工藝更簡(jiǎn)單。

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的軌道板采用工廠化預(yù)制，但在工廠內(nèi)需要精確打磨，減少了現(xiàn)場(chǎng)鋼軌的精調(diào)工作量；由于采用水泥乳化瀝青砂漿層，也需在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行大量工藝性試驗(yàn)并配備專門的施工設(shè)備。CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道為縱連結(jié)構(gòu)，需控制軌道板的鎖定溫度，施工工藝復(fù)雜，尤其是橋上CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道，由于增加了兩布一膜滑動(dòng)層、高強(qiáng)擠塑板、端刺等附屬結(jié)構(gòu)，施工步驟更為繁瑣。

不管是選擇哪種培養(yǎng)模式或培養(yǎng)方案，都需要有強(qiáng)大的師資力量和實(shí)踐平臺(tái)，在新舊教學(xué)模式更替的大環(huán)境下，努力提升教師的理論和實(shí)踐水平，才能保證現(xiàn)代學(xué)徒制順利實(shí)施。

學(xué)生在校外參與頂崗實(shí)習(xí)過(guò)程中應(yīng)采用“雙導(dǎo)師”制。即學(xué)生在企業(yè)參與頂崗實(shí)習(xí)時(shí)，既要接受校內(nèi)教師的理論指導(dǎo)，還要接受企業(yè)導(dǎo)師的實(shí)踐指導(dǎo)。企業(yè)導(dǎo)師應(yīng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況讓學(xué)生逐步參與到企業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐中，從而發(fā)現(xiàn)學(xué)生的問(wèn)題并及時(shí)糾正。企業(yè)導(dǎo)師在實(shí)際項(xiàng)目中應(yīng)起到引導(dǎo)作用，要循序漸進(jìn)的加大學(xué)生實(shí)習(xí)工作的難度，從而鍛煉學(xué)生工程造價(jià)的技能。實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，學(xué)生潛移默化的與企業(yè)建立了感情，學(xué)生在獲得技能的同時(shí)也獲得了認(rèn)同感和歸屬感。

2.2.3 經(jīng)濟(jì)性

高源(1996-)，男，四川工商學(xué)院計(jì)算機(jī)學(xué)院學(xué)生，主要研究方向?yàn)樵朴?jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)與數(shù)學(xué)建模算法分析。E-mail:13558628926@163.com。

表2 CRTS系列無(wú)砟軌道建設(shè)成本[14] 萬(wàn)元/km

由表2可知，無(wú)砟軌道的建設(shè)成本與下部基礎(chǔ)有關(guān)，不論何種下部基礎(chǔ)，雙塊式無(wú)砟軌道的建設(shè)成本均最低，具有明顯優(yōu)勢(shì)。當(dāng)基礎(chǔ)為橋梁時(shí)，CRTSⅡ型板式軌道的建設(shè)成本最高，其次為CRTSⅠ型板式軌道，雙塊式無(wú)砟軌道和CRTSⅢ型板式軌道的建設(shè)成本較低。

2.2.4 耐久性及可維修性

雙塊式無(wú)砟軌道由于存在預(yù)制軌枕與現(xiàn)澆混凝土的新舊混凝土結(jié)合面，因此，在該結(jié)合面之間易開裂，從而發(fā)展為貫通裂縫，如圖2所示。該裂縫主要是由于混凝土收縮徐變、降溫、混凝土配合比不當(dāng)、施工養(yǎng)護(hù)不好等原因造成，通過(guò)控制施工質(zhì)量可避免該類病害的發(fā)生。對(duì)于橋上雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)，由于軌道板與底座板之間設(shè)置了隔離層及限位凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，可維修性較好。

圖2 雙塊式無(wú)砟軌道軌枕與道床板裂紋

CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道的水泥乳化瀝青砂漿層是其薄弱結(jié)構(gòu)，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中極易出現(xiàn)軌道板與水泥乳化瀝青砂漿層層間離縫，如圖3所示。對(duì)于大跨橋上CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道，也出現(xiàn)了凸形擋臺(tái)破損情況[14]。CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道采用分層結(jié)構(gòu)，可修復(fù)性好。

夏菠菜出苗后仍要蓋遮陽(yáng)網(wǎng)，晴蓋陰揭，遲蓋早揭，以利降溫保溫。苗期澆水應(yīng)是早晨或傍晚進(jìn)行小水勤澆。2～3片真葉后，追施兩次速效氮肥。每次施肥后要澆清水，以促生長(zhǎng)。

圖3 軌道板與水泥乳化瀝青砂漿層離縫

CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道在其服役過(guò)程中，同樣出現(xiàn)了水泥乳化瀝青砂漿層與軌道板離縫、脫空等病害，如圖4所示，由于CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道為縱連結(jié)構(gòu)，在溫度作用下容易出現(xiàn)軌道板上拱病害。一旦出現(xiàn)軌道板上拱，需對(duì)軌道板進(jìn)行錨固、鋸板、應(yīng)力放散、重新鎖定等，維修工序繁雜。

圖4 軌道板與水泥乳化瀝青砂漿層離縫、脫空

CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道在服役過(guò)程中的病害主要為自密實(shí)混凝土與支承層間離縫，同時(shí)軌道板和底座板也出現(xiàn)了少量裂縫[15]。CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道的軌道板與自密實(shí)混凝土層的復(fù)合結(jié)構(gòu)與底座板之間可以分離，可修復(fù)性好。

根據(jù)第1部分計(jì)算方法，將其應(yīng)用于拉格朗徳Ⅱ級(jí)水電站和伊泰普水電站，并根據(jù)表1開展計(jì)算，其結(jié)果如表2所示。

2.3 CRTS系列無(wú)砟軌道對(duì)地震的適應(yīng)性分析

與有砟軌道相比，無(wú)砟軌道具有更高的穩(wěn)定性、整體性和可靠性，在地震區(qū)應(yīng)用具有明顯的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)。地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道除能適應(yīng)小震時(shí)的變形外，還應(yīng)具備在大震后能快速恢復(fù)運(yùn)營(yíng)的能力。

王冠通[18]針對(duì)橋上板式無(wú)砟軌道，研究了地震下橋上CRTSⅠ型和CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的受力狀態(tài)，表明地震作用下CRTSⅡ型板式無(wú)砟軌道的軌道板和底座板應(yīng)力遠(yuǎn)大于CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道。在溫度作用下，連續(xù)式軌道中往往有較大的縱向溫度力，在地震作用下軌道發(fā)生破壞時(shí)，軌道縱向溫度力得以釋放，會(huì)給軌下基礎(chǔ)帶來(lái)嚴(yán)重破壞。當(dāng)連續(xù)式軌道結(jié)構(gòu)位于橋上時(shí)，若地震造成無(wú)砟軌道的軌道板斷板會(huì)造成橋梁墩臺(tái)承受較大的附加力。

經(jīng)過(guò)十幾年的綜合治理，初步遏制了水土流失持續(xù)惡化的趨勢(shì)，水土保持生態(tài)建設(shè)取得明顯成效。一是改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)；二是改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展；三是減輕洪澇等自然災(zāi)害的威脅；四是提高水源涵養(yǎng)能力，減輕河道水庫(kù)泥沙淤積。

另外，由于在地震作用可能導(dǎo)致相鄰橋梁梁端變形不一致，故無(wú)砟軌道在橋梁梁縫處應(yīng)斷開，即高烈度地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道應(yīng)優(yōu)先采用單元式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)。同時(shí)，地震導(dǎo)致的相鄰梁端變形不一致，極易造成相鄰梁端無(wú)砟軌道的鋼軌發(fā)生較大橫向變形，甚至造成軌道結(jié)構(gòu)拉裂，因此，地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)必須能快速修復(fù)。

橋上CRTS雙塊式無(wú)砟軌道、CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道和CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道均為單元結(jié)構(gòu)，且均具有較好的可修復(fù)性。CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道的水泥乳化瀝青砂漿層受現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境影響較大，且工程造價(jià)最高；同時(shí)，CRTSⅠ型板式無(wú)砟軌道的凸臺(tái)破壞后需現(xiàn)場(chǎng)重新澆筑，較難實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)；CRTSⅢ型板式無(wú)砟軌道對(duì)軌道板的制造和運(yùn)輸要求較高，在西南地區(qū)路橋隧頻繁過(guò)渡適應(yīng)性較差，且發(fā)生破壞后需將軌道板與自密實(shí)混凝土層全部更換；CRTS雙塊式無(wú)砟軌道施工相對(duì)簡(jiǎn)單，且無(wú)需大型通道和運(yùn)輸設(shè)備，經(jīng)濟(jì)性最好。綜合考慮施工性能、耐久性、可維修性和經(jīng)濟(jì)性，建議西南地區(qū)高烈度地震區(qū)及川藏鐵路橋上無(wú)砟軌道優(yōu)先采用CRTS雙塊式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)。

3 地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道工程設(shè)計(jì)對(duì)策

3.1 無(wú)砟軌道抗震設(shè)計(jì)

合理的結(jié)構(gòu)型式可有效減輕地震對(duì)無(wú)砟軌道的破壞程度，因此，需在無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。

無(wú)砟軌道雖然在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)成功運(yùn)營(yíng)多年，但依舊缺乏抗震設(shè)計(jì)方法及規(guī)范。為提高無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的抗震特性及工程適應(yīng)性，有必要根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和鐵路重要性，確定結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防原則、抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)及地震設(shè)計(jì)參數(shù)等，在此基礎(chǔ)上采用時(shí)程分析法研究地震對(duì)橋上無(wú)砟軌道服役性能的影響，評(píng)估地震作用下橋上無(wú)砟軌道薄弱位置，為提高無(wú)砟軌道的抗震性能提供理論支撐。

此外，地震后易造成線路平面線形破壞，軌道發(fā)生相對(duì)位移等破壞，因此，在無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，還需考慮適應(yīng)地震引起的大變形，如研發(fā)新型裝配式無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)、大調(diào)整量扣件，以增加軌道結(jié)構(gòu)的調(diào)整能力和變形自適應(yīng)能力。

3.2 地震災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)

為避免地震時(shí)列車運(yùn)行出現(xiàn)安全問(wèn)題，可在地震區(qū)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮設(shè)置地震災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)。通過(guò)在鐵路沿線一定間距設(shè)置地震災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)，并融合于列控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地震提前預(yù)警和列車緊急制動(dòng)，保證列車安全運(yùn)行，如日本新干線的地震預(yù)警系統(tǒng)在宮城南部地震中成功使乘客幸免遇難[19]。為進(jìn)一步保證地震時(shí)列車安全運(yùn)行，需提高地震災(zāi)害預(yù)警精度、加快監(jiān)控系統(tǒng)的反應(yīng)速度，同時(shí)在設(shè)置地震災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，還應(yīng)研究如何縮短制動(dòng)距離，確保地震發(fā)生時(shí)列車能快速制動(dòng)。

3.3 地震適應(yīng)性防護(hù)措施

一方面通過(guò)設(shè)置地震災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)提前預(yù)知地震危害采取措施，另一方面通過(guò)提高無(wú)砟軌道的抗震性能，使無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)在地震時(shí)不致完全破壞，還應(yīng)在地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必要的防護(hù)措施，保證地震后列車不致傾覆。目前，防脫軌措施主要有安裝防脫軌保護(hù)裝置、改良轉(zhuǎn)向架性能、安裝橋上防撞墻、防偏離保護(hù)裝置及鋼軌防傾倒裝置等[20]。

一旦震后無(wú)砟軌道出現(xiàn)傷損，為不影響行車，無(wú)砟軌道設(shè)計(jì)時(shí)需有快速修復(fù)與調(diào)整功能，還應(yīng)有便捷修復(fù)和大調(diào)整量的措施，如新型預(yù)制裝配式無(wú)砟軌道、大調(diào)整量無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)等，從而保證震后無(wú)砟軌道能快速恢復(fù)運(yùn)營(yíng)能力。

4 結(jié)論

為指導(dǎo)高烈度地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道選型，從地震區(qū)無(wú)砟軌道的選型需求和選型原則、不同無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點(diǎn)、施工性能、耐久性、可維修性、經(jīng)濟(jì)性及對(duì)地震的適應(yīng)性等方面綜合分析，得到如下結(jié)論和建議。

(1)地震下相鄰梁縫處易出現(xiàn)變形不一致，且連續(xù)軌道板一旦斷板對(duì)橋墩不利，高烈度地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道應(yīng)優(yōu)先采用單元式無(wú)砟軌道。

(2)地震后橋上無(wú)砟軌道易發(fā)生破壞，為保證災(zāi)后運(yùn)輸，高烈度地震區(qū)無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)具備快速修復(fù)能力。

(3)綜合考慮無(wú)砟軌道施工性、耐久性、可維修性、經(jīng)濟(jì)性等方面，CRTS雙塊式無(wú)砟軌道的施工性和經(jīng)濟(jì)性最好，建議高烈度地震區(qū)采用。

(4)為保證地震區(qū)橋上無(wú)砟軌道的安全性，建議對(duì)其開展抗震設(shè)計(jì)、地震災(zāi)害預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)和地震適應(yīng)性防護(hù)措施等方面研究。