TB10621-2009 高速铁路设计规范条文说明(6路基).doc
《TB10621-2009 高速铁路设计规范条文说明(6路基).doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《TB10621-2009 高速铁路设计规范条文说明(6路基).doc(46页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、6.1.1 详细的工程勘察是高速铁路路基设计的基础,必须高度重视。工程实践表明,路基工程必须通过地质调绘和足够的勘探、试验工作,查明基底、路堑边坡、支挡结构基础等的岩土结构及其物理力学性质,查明不良地质情况,在取得可靠地质资料的基础上开展设计,才能保证路基满足高速列车的安全、平顺和舒适。国内大量的铁路路基病害的产生也多为勘察不足,没有查明不良地质情况,设计和施工中路基填料来源和性质差别大,再加上路基施工管理、质量控制不严等造成的。高速铁路路基主要的工程风险为地基的复杂性和填料性质的变异性,因此必须加强地质勘察工作,查明地质条件和填料工程性质,提供满足评价地基和路基结构物变形的地质资料。6.1.
2、2 路基工程与桥梁、隧道一样,是铁路轨下基础工程的重要部分,是影响列车高速、安全、舒适的系统中关键工程。路基主体工程一旦破坏,维修难度高,对于运营的影响大,因此,必须按结构物设计。其地基处理、基础结构及直接影响路基稳定与安全的支挡等工程必须具有足够的强度、稳定性和耐久性,其设计使用年限不应小于100年。填筑路基通过加强排水和防护、严格控制填料材质及压实质量,其强度及变形性能一般不随时间而衰减,甚至会出现增强和提高的情况。 6.1.4 高速铁路对路基填料的材质、级配、水稳性和密实度有着较高的要求。根据秦沈客运专线、武广客运专线、哈大客运专线、京沪高速铁路等施工中的经验,我国铁路对填料的划分较粗,
3、尤其是粗颗粒填料在实际施工填筑中存在填料组别合格,但由于级配不良,直接碾压不能达到所规定的压实控制指标等问题。在勘测设计阶段,往往对于填料材质较为重视,对于粒径级配则重视不够,因此应结合土源具体情况进行可压实性能分析,提出具体的填料制备工艺并结合压实试验进一步积累资料,完善填料分类体系。6.1.7 为保证高速铁路轨道的平顺性需严格控制路基变形,不均匀沉降变形控制更为关键。路基与桥台及路基与横向结构物连接处、地层变化较大处和不同地基处理措施连接处,比较容易产生不均匀沉降变形,在地基处理和路堤设计中应采取逐渐过渡的方法,减少不均匀沉降,以满足轨道平顺性要求。由于高速铁路沉降变形控制要求很高,而影响
4、沉降计算结果的因素较多,沉降计算分析的允许误差远远大于沉降变形控制值,为保证工程措施满足沉降控制要求,通常的做法是加强施工期的沉降观测与评估分析,据以确定铺轨时机。在日本,良好地基的有砟轨道路堤填筑后一般放置1个月以上,地基不良地段路堤放置6个月以上;黏土地基上的板式轨道路堤放置6个月以上,其他地基放置3个月以上;同时,进行必要的沉降观测,并测算沉降稳定时间。法国和德国强调要进行详细地质勘察,一般安排路堤施工工期比较长,以保证沉降变形稳定所需时间。根据有关资料,系统的分析评估包括三个方面的内容:1、测试数据和曲线回归确定的沉降趋势之间吻合程度的检验,相关系数r20.85时为“优”,说明观测数据
5、有效,且沉降的趋势确实符合所回归的规律;2、预测稳定性检验:根据已有的观测数据和回归的曲线,推测一定时期(一般为6个月)后的沉降,当偏差8mm时,认为预测的稳定性达到了“优”,可以此模式作进一步的预测分析;3、预测时间的要求:预测时间t需满足s(t)/s(t=)75%。沉降预测一般至少在填土完成后,经36个月的测量时间才能建立。根据经验填土的蠕变随土性的不同一般也要经618个月才能稳定。因此,无砟轨道路基在填筑完成或施加预压荷载后经过618个月,既是路基变形调整的需要,也是沉降观测和预测、保证工后沉降控制的需要。无砟轨道的铺设,一定要在分析评估沉降稳定并且工后沉降满足要求后进行,而且预测值也要
6、有足够的精度。6.1.11 路基上的轨道及列车荷载换算土柱高度和分布宽度根据直线地段计算确定。换算土柱高: (说明6.1.11)式中 P轨道荷载,kN/m; Q列车荷载,Q=2001.6=125kN/m; 换算土柱重度,kN/m3; 换算土柱分布宽度,m。无砟轨道荷载参见说明表6.1.11。说明表6.1.11无砟轨道荷载项 目CRTS型板式无砟轨道CRTS型双块式无砟轨道CRTS型板式无砟轨道kN/mkN/mkN/m钢轨1.21.21.2扣件0.63590.61540.6359轨道板11.413.3818.47CA砂浆1.81.530底座22.522.12525.5P37.5438.8545.
7、80换算土柱分布宽度为支承层底部宽度,CRTS型板式无砟轨道、CRTS型双块式无砟轨道及CRTS型板式无砟轨道分别为3.0m、3.4m和3.25m。有砟轨道道床厚度35cm,分布宽度=3.3693.4m道砟重度20kNm3;钢轨重量0.6kNm;轨枕长2.6m;轨枕及扣件重量3.46kN根,计算得: 轨道荷载P=54.40kN/m。6.2.2、6.2.3 路基横断面宽度要考虑路基稳定、养护维修、安全、线间距、轨道结构型式、曲线超高设置、通信信号和电力电缆槽布置、接触网立柱基础位置、声屏障基础等因素的影响。(1) 路基稳定的需要:特别是浸水后路堤边坡的稳定性。经验表明,在降雨量大的地区,加宽路基
8、宽度对于保证线路畅通有重要作用。一般路堤浸水后边坡部分土质软化,在自重与列车产生的震动加速度的共同作用下,容易发生边坡浅层坍滑,路肩较宽时,即使边坡发生坍滑,也不影响路堤的承载部分,从而可使因边坡坍滑而影响列车正常运行的事故大幅度减少。(2)满足养护维修的需要:在线路维修时,搁置或通行小型养路机械及维修作业,都需要有一定的宽度。(3) 确保人员安全避让距离的需要:尽管客运专线铁路是全封闭的,运行期间人员不能进入线路范围,但世界各国依然考虑人行的安全问题,德国在线路设计规范中把离线路中心3.5m以外作为安全区。此外,为路堤沉降(特别是高路堤和软弱地基地段)及道床边坡坍落适当留有余地,保持一定的路
9、肩宽度是必要的。根据国外一些高速铁路路肩宽度设置来看,日本早期修建东海道新干线时,路肩宽度一侧为0.5m,另一侧为1.0m,但是1978年修订路基规范时,则提高到两侧路堤均为1.2m,路堑为1.0m;法国修建巴黎里昂TGV时,路肩宽为1.52.0m,大西洋TGV时就改为2.25m;德国两侧均为1.3m。有砟轨道路基距离轨道中心4.4m时的路肩宽度为1.4m。(4)路基面设备敷设的需要:接触网支柱、电缆槽、通信、信号设备等一般设置于路肩上,路基面宽度需满足敷设要求。6.2.4 有砟轨道路基曲线地段路基面加宽根据轨道超高设置确定。6.2.5 条文中给出的横断面示意图为一般横断面型式。具体工程设计时
10、,应根据工程、水文地质条件、轨道类型选用。目前,国内多条无砟轨道客运专线采用了“路堤式”路堑横断面型式(说明图6.2.5),该型式的采用,对于保证基床条件较为有利,尤其适用于基床排水困难地段,但其应用并不限于无砟轨道路基。说明图6.2.5 “路堤式”路堑横断面示意图6.3.1、6.3.2 路基基床是路基上部受列车动力作用和水文气候变化影响较大的部位,其状态直接影响列车运行的平稳和速度的提高。(1)基床厚度路基基床厚度的确定主要依据动应力与自重应力的关系。国家“八五”科技攻关项目“高速铁路线桥隧设计参数选择的研究”“高速铁路路基设计技术条件研究”指出:路基面动应力幅值是与列车速度、轴重、机车车辆
11、动态特性、轨道结构、轨道不平顺、距轨底深度及路基状态有关的一个随机函数,并提出了路基设计动应力幅值计算公式: (说明6.3.1-1) 式中 时速300350公里=0.003, 时速200250公里0.004;P机车车辆的静轴重(按ZK活载);冲击系数;客运专线铁路最大的冲击系数为1.9。=0.26200(1+0.003300)98.8kPa100kPa经过对日本资料及我国铁科院环行线和广深线实测数据图形分析,车辆最下方路基面动应力最大值max及最大值沿线路纵向扩散距离L存在如下关系式: (说明6.3.1-2)式中 max以 kPa计;L以 m计。说明图6.3.1-1 车轮最大动应力与纵向扩散距
12、离的关系列车动应力由轨道、道床传至路基本体,沿深度逐渐衰减。在路基某一深度处,列车荷载引起的动应力只占路基自重荷载的一小部分,在此深度以下,动荷载对路基的影响很小,客运专线铁路路基基床厚度按列车荷载产生的动应力与路基自重应力之比为0.2的原则确定。动应力沿路基深度的分布,采用布氏(Boussinesq)理论计算。在长方形均布荷载作用下,荷载中心下深度为z处的垂直应力可用下式计算:(说明6.3.1-1)式中 m=a/b,n=z/bP0荷载强度;a,b长方形荷载的边长之半;z深度(m)。其动应力随深度分布的曲线如说明图6.3.1-2。说明图6.3.1-2 动静应力随深度的变化计算结果表明:当动应力
13、与自重应力之比为0.2时,深度约为3.0m。因此,将基床厚度定为3.0m。(2)基床表层厚度“高速铁路路基设计技术条件研究”提出基床表层厚度由以下两个方面原则确定:变形控制在列车荷载作用下,以路基顶面变形量不大于3.5mm为控制条件;强度控制以作用在基床底层顶面的动应力不大于填土允许应力为控制条件。1)对于由基床表层和基床底层所组成的双层弹性地基,其上作用长方形的均布荷载时,中心点的沉降可用下式计算: (说明6.3.1-3)式中 n1=h/b q=E1/E2h基床表层厚度;E1基床表层弹性模量;E2基床底层弹性模量;m荷载长宽比;泊松比。按W020的填料可直接填筑。对不符合上述要求的填料,可采
14、取改良措施,并应与远运土进行经济技术比较。粗粒土宜用物理改良方法,以改善其粒径级配。改良后的粗粒土其级配曲线接近圆顺,不均匀系数Cu20。细粒土可采用物理改良方法或化学改良方法,当采用化学改良方法时,应根据不同性质填料选择适宜的外掺料,并进行不同配合比的室内物理、力学试验,优化配合比,满足最不利气候条件下的(如干湿、冻融循环后饱和)动应力要求,提出改良后的主要技术参数(如无侧限抗压强度qu等)。在填筑基床以下的路堤时,对粗粒土填料,粉、细砂一般不宜直接填筑。中砂以上砂、砾应级配良好,其不均匀系数Cu12。C组细粒土中的粉粘土应使其粘粉比(粘粒重量/粉粒重量)22,同时应满足无侧限抗压强度qu1
15、70kPa(或粘聚力C65kPa)。改良土的强度要求,根据科研项目京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究的研究成果,在大量的、系统的较为深入的室内静力、动力学试验及室外现场试验的基础上,经过秦沈线、朔黄线等验证,其浸水饱和静强度应满足下式要求: (说明6.3.3-1)当考虑冻融作用时: (说明6.3.3-2)式中 bcu改良土浸水饱和固结不排水强度(kPa),为28d三轴试验强度;动应力波动系数,高速铁路取=1.2;zl列车荷载产生的动应力(kPa),时速300350公里有砟轨道高速铁路路基基床任意深度的列车荷载产生的动应力可按说明表6.3.3-1查取;K安全系数,1.52.0;Rcr动静
16、比(指在相同条件下,临界动应力与静强度之比)0.450.5;现场检测采用7天饱和无侧限抗压强度qu,即 qu=0.7bcu.。说明表6.3.31 列车动应力值路基面以下深度(m)动应力衰减系数列车荷载动应力(kPa)01.01000.30.75750.40.67670.50.61600.70.5501.00.39392.50.2222干湿循环强度衰减系数,可按说明表6.3.3-2取值。说明表6.3.32 改良土干湿循环强度衰减系数表素土土类土的塑性指数Ip失水率(%)强度衰减系数附注粉黏土Ip100451.0K=0.9510Ip17150.95K=0.95300.85450.7黏土17Ip20
17、150.95K=0.90300.85450.7冻融循环强度衰减系数,;其中 冻融循环后的强度(kPa); 冻融循环前的强度(kPa)。根据秦沈客运专线改良土冻融循环动力特性试验研究:由中科院寒区旱区国家冻土试验室试验结果,经五次冻融循环后,其强度趋于平稳。冻融循环后其强度衰减约为冻融前的50%左右,取。当实际试验所得的不能满足要求时,应重新调整配合比。根据以上步骤可以得出的设计允许值,但在实际应用中,为现场检测方便,常采用7天饱和无侧限抗压强度qu作为强度检测标准。根据京沪高速铁路路基结构形式及填料改良优化研究路基改良土现场试验,分别对水泥土、石灰土、水泥粉煤灰土、固化剂土28天的三轴与7天饱
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- TB10621-2009 高速铁路设计规范条文说明6路基 TB10621 2009 高速铁路 设计规范 条文 说明 路基
链接地址:https://www.31doc.com/p-2052210.html