・线路／路基・ 城市轨道交通高架线道床结构设计方法探讨 丁静波 （中铁工程设计咨旬集团有限公司轨道院，北京１０００５５） Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｔｒａｃｋ Ｂｅｄ ａｌｏｎｇ Ｅｌｅｖａｔｅｄ Ｌｉｎｅ ｉｎ Ｕｒｂａｎ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｉｔ Ｄｉｎｇ Ｊｉｎｇｂｏ 摘 要：结合目前城市轨道交通高架常用的纵向承轨台道床结 求也越发迅速。目前已建成轨道交通且已运营的有 构，参照客运专线铁路无砟轨道理论基本分析方法，重点对城 市轨道交通高架道床结构计算方法进行研究探讨。笋且根据 城市轨道交通特点，对影响高架道床的几个主要因素如竖向承 载力、温度翘曲应力以及桥梁基础不均匀沉降按理论方法进行 计算，结合北京轨道交通房山线（简称房山线）高架道厌结构设 １０个城市，计划开工建设有３０多个城市，其中高架作 为城市轨道交通的一种主要敷设方式，在北京、上海、 天津、大连、武汉、南京等各个城市内普遍采用。同时， 桥上轨道采用了整体道床结构，它既美观也可减少工 务养护维修量。 上海地铁轨道交通３号线（也称明珠线）设计时 速８０ ｋｍ，它是国内第一条城市轨道交通高架线，轨道 采用纵向承轨台整体道床结构，２０００年通车试运营至 今状况良好。高架上的这种轨道结构形式，它不仅结 构简单，施工方便，而且可有效降低桥梁的二期恒载， 因此也在国内各个城市轨道交通中逐步得到推广使 用。与普通纵向承轨台稍有不同，广州地铁４号线、北 京地铁机场线采用了直线电机运载系统，它通过安装 计实践，分析高架道床结构承载力配筋计算和裂缝宽度耐久性 检算设计思路，并针对具体工况结果从多个方面计算分析，最 后对城市轨道交通高架道床结构设计提出建议。 关键词：轨道工程；道床结构；配筋设计；耐久性捡算；无砟 轨道 中图分类号：Ｕ２９３．５；Ｕ４４３．３ｌ ２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００４—２９５４（２０１１）０７—００２１一Ｏ３ １ 城市轨道交通高架道床结构简述 随着我国城市经济的高速发展和城市规划的扩 展，城市对大容量、高质量的这种轨道交通出行方式需 收稿日期：２０１１—０２ １ ８；修回日期：２０１１—０５—２５ 作者简介：丁静波（１９７９一），男，工程师，２００２年毕业于西南交通大学 工学学士。 在道床上的感应板与车上电机感应牵引运行，具有转 弯半径小、爬坡能力强的特点，同时直线电机对安装在 道床上的感应板要求较高，因此４号线及机场线高架 上轨道分别采用预制板式道床和长枕埋人式整体道床 结构，见图１。 房山线高架道床采用纵向承轨台式结构，用 综合检测信息指导综合维修实践。高速铁路基础设施 维护其既依附于既有线又相对，应采用养修分离 模式，并运用信息化系统管理，最终实现高速铁路基础 设施日常监测无人值守。 参考文献： ［１］郑健．中国铁路发展规划与建设实践［Ｊ］．城市交通，２０１０，８（１）： １６一ｌ７ ２］ 刘红娇，聂宏旺，李更生．客运专线综合维修工区设计中儿个问题 的探讨［Ｊ］．铁道标准设计，２００９（６）：ｌ８—２０． 客专维修基地在高速铁路基础设施的综合维修管 理体系中处于非常重要的地位，应该在高速铁路基础 设施综合维修管理基本思想的指导下，设计合理的管 理层次，搭建高效的组织机构，构建科学的运行机制， 运用信息化管理手段，达到高效率、高质量、低成本、集 成化的构建目标。 ［３］ 张嘉敏，贾元华，毛秉仁石太铁路客运专线维修管理模式研究 ［Ｊ］．铁道运输与经济，２００７，２９（６）：８２—８４． ［４］ 顾建华，张晋云．构建铁路客运专线综合维修管理体系研究［Ｊ］ 中国铁路，２００８（８）：４５—４８ ［５］ 黄信基．关于高速铁路综合维修的研究［Ｊ］铁道勘测与设 计，２００５（１）：４—１０． ［６］ 储孝巍．客运专线轨道检测及维修技术的分析探讨［Ｊ］．铁道标准 设计，２００５（２）：２９ ３１． 高速铁路基础设施综合维修管理具有高集成性， 高效率性，高针对性，高适应性等优点，能全面实现高 铁时代对线路养护维修提出的一系列高标准要求。综 ［７］ 聂宏旺．客运专线综合维修体系之我见［Ｊ］铁道标准设计， ２０１０（１０）：１３２一ｌ３３． 合维修管理是高铁时代不可或缺的重要一环，是我国 高速铁路蓬勃发展的强大后盾，必将为高速铁路的优 质高效运营持续做出贡献。 铁道标准设计ＲＡ１１．，ＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１１（７） ［８］顾建华．高速铁路基础设施综合维修体系构建研究［Ｊ］．科技进步 与对策，２０１０，２７（１９）：１２３～】２５． ［９］ 刘永红．３００～３５０ ｋｍ／ｈ高速铁路牵引供电系统集成主要技术方 案的探讨［Ｊ］铁道标准设计，２００９（１）：９１—９４． ２１ 线路／路基・ －丁静波一城市轨道交通高架线道床结构设计方法探讨 图１ 城市轨道交通各种道床结构形式 Ｃ４０混凝土现场浇筑，通过桥面预埋钢筋与桥梁连成 一体。设计轨道结构高度为５２０ ｍｍ，单块纵向承轨台 宽度为９２０ ｍｍ，道床厚度为２７６ ｍｍ；按桥梁跨度和扣 件间距的不同进行分块布置，其中标准块长度Ｌ＝ ３ ７５０ ｍｍ，每个块与块之间有１００ ｔｏｎｉ间隙；这两股钢 轨的纵向承轨台内侧间距为４７６ ｍｍ，中间无横向联 结，见图２ 图２房山线高架道床结构横断面（单位：ｍｍ） ２高架道床结构影响因素 城市轨道交通具有轴重轻、速度低，但行车密度 高、可维修时间短的特点，因此要求轨道道床结构安全 性高，且有较长的耐久性，并少维修。参考客运专线铁 路无砟轨道基本的分析理论方法，结合具体城市轨道 交通房山线及地区特点，对影响高架道床结构设计的 几个主要方面：列车竖向承载力、温度翘曲应力以及桥 梁基础不均匀沉降计算方法进行探讨。 ２．１ 列车竖向荷载作用 按客运专线铁路无砟轨道形式计算方法，采用 弹性地基上的叠合梁理论，建立一个弹性地基上的 梁一板有限单元模型，进行列车荷载作用下的受力分 析，其中以钢轨梁单元模型，道床用板壳单元模拟， 扣件、道床以及桥梁下部桥墩基础支承刚度采用非 线性弹簧进行模拟，并取３块道床块进行计算，以中 间道床块作为研究对象，并取２个临界点位置板边 和板中的对应位置进行分析。以北京城市轨道交通 房山线为例，按上述方法建立桥上梁一板结构模型， 设计最高运行速度１００ ｋｍ／ｈ、Ｂ１型车、车辆轴重 １４０ ｋＮ并考虑车辆动荷载系数；轨道采用６０ ｋｇ／ｍ 钢轨，ｗｊ一２小阻力扣件，扣件垂直静刚度为４０～ ６０ ｋＮ／ｍｍ，桥梁底座刚度取１ ５００ ＭＰａ／ｍ，见图３。 ２２ 图３列车竖向荷载计算模型 ２．２温度翘曲应力因素 根据国外无砟轨道设计研究表明，不均匀温度影 响对道床结构局部受力影响至关重要，在长期温度作 用，也影响道床结构的耐久性及承载力，特别对于北方 温差较大地域，更应重点考虑。温度翘曲应力按照 Ｗｅｓｔｇａａｒｄ计算理论进行计算，分别按“上冷下热”和 “上热下冷”两种情况，计算方法见下面公式 ｏ￣ｏＥｈＴ ｆ，．Ｉｍ ：——— 一 Ｂ ｘ 式中， 为最大温度翘曲应力；ＯＬ 为线膨胀系 数；Ｅ 为混凝土的弹性模量；ｈ为混凝土结构物厚度； 最大温度梯度；Ｂ 为综合温度翘曲应力和内应力作 用的温度应力系数。按照北京地区经验进行取值检 算，对应的混凝土的线膨胀系数 通常可取为１× １０ ／℃，按Ｃ４０混凝土弹性模量Ｅ ＝３．４×１０ ＭＰａ；最 大温度梯度取值Ｔ ＝４５ ｃｃ，计算后的 ：１．５ ＭＰａ。 ２．３桥梁基础不均匀沉降 由于工期较紧，桥梁架设后收缩徐变未完成，即开 始铺设轨道，导致产生各种不均匀沉降，增加了工务后 期养护维修问题，应引起建设部门的重视，设计中更应 考虑不均匀沉降的影响。高架道床结构设计的不均匀 沉降值，按《地铁设计规范》（ＧＢ５０１５７－－２００３）相邻墩 台基础的沉降之差不应超过２０ ｍｍ。 这种不均匀沉降引起的高架整体道床结构产生附 加应力，主要采用有限元方法计算，但对于一些常用标 准的桥型结构也可用经验公式Ｍ ＝Ｅ／ｋ计算，基本能 够满足结构性能安全的要求。其中 ．．为基础变形引 起的附加弯矩，Ｅ，轨道结构的抗弯刚度， 为基础变形 率。针对房山线３０ ｍ简支梁上纵向承轨台结构，按经 验公式计算的基础变形率 ＝０．５，轨道的抗弯刚度 铁道标准设计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１１（７，） ・线路／路基・ 中德高速铁路车站到发线有效长对比研究 俞 添 （中铁第四勘察设计院集团有限公司线站处，武汉４３００６３） Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｔｗｏ Ｋｉｎｄｓ ｏｆ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｌｅｎｇｔｈｓ ｏｆ Ａｒｒｉｖａｌ－Ｄｅｐａｒｔｕｒｅ Ｌｉｎｅｓ ａｔ Ｃｈｉｎｅｓｅ ａｎｄ Ｇｅｒｍａｎ Ｈｉｇｈ Ｓｐｅｅｄ Ｒａｉｌｗａｙ Ｓｔａｔｉｏｎｓ ＹＵ Ｔｉａｎ 摘要：中德高铁车站到发线有效长计算既有相同之处也有不 （Ｄｅｕｔｓｃｈｅ Ｂａｈｎ，简称ＤＢ）在贯彻执行国际标准、特别 是欧洲标准的情况下，结合本国铁路的实际情况制订 有关铁路工程建设的企业标准。 其次铁路行业的专业设置不一样，德国铁路行业 未设置站场专业，国内站场专业的工作被分散在线路、 地路、房建、车辆、信号等多个专业中，经过艰苦努力， 本文对中德铁路车站到发线有效长技术细节对比进行 同之处，相同之处是计算站台长度，站台长度等于列车全长加 上停车余量。两者最大的不同之处为有效长的计算内容不一 样，国铁高速车站有效长包含ＡＴＰ需要防护距离及过走距离， 而德铁高速车站有效长不包含ＡＴＰ需要防护距离及过走距离， 这是因为双方的设计理念不同，国铁标准设计的车站行车能力 大得多。由于国铁高速规范和列车系统对安全防护距离的不 一致，建议专项研究过走距离的取值问题，统一设计标准。本 文对中德铁路车站到发线有效长技术细节对比进行了深入研 究，为展示我国高铁发展的最新成果，完善高铁技术标准体系， 以及加快实施中国高铁“走出去”的战略，并在利比亚高速铁路 和沿海铁路两个项目中得到了实践。 了深入研究，并在利比亚高速铁路和沿海铁路两个项 目中得到了实际应用，这两个项目是由德国公司采用 德国标准做的初步设计，而中国铁建负责项目的施工 建设。本文的研究对于展示我国高铁发展的最新成 果，完善高铁技术标准体系，以及加快实施中国高铁 “走出去”的战略有一定指导意义。 关键词：中德高速铁路；车站到发线；有效长 中图分类号：Ｕ２３８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４—２９５４（２０１１）０７—００２４—０３ ２ 中国高速铁路车站到发线有效长研究 １ 概述 ２．１ 中国高速铁路车站到发线有效长定义 德国铁路的规范体系框架与中国相比有很大的不 同，首先其遵循的基本规范和设计理念不一样。德国 工程建设标准主要通过有关标准化协会组织和企业制 订，德国铁路工程建设一是执行欧盟技术法规，如指令 （Ｄｉｒｅｃｔｉｖｅ）、决定（Ｄｅｃｉｓｉｏｎ）和规定（Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ），技术 解释文件（ＴＳＩ），欧洲标准（如ＥＮ、ＥＮ Ｖ、ＨＤ、ＴＳ、ＴＲ 等），有关国际标准（如ＩＥＣ、ＵＩＣ等），德国技术法规及 国家标准，并在国际标准、欧洲标准的制定中与法国一 道起主导作用；二是由已私有化的德国铁路股份公司 高速铁路车站到发线有效长是指到发线两个警冲 标问的长度。车站到发线有效长除必须满足列车长度 外，还需考虑一定的停车余量，以及安全防护距离的要 求，对于双进路设计的到发线，其有效长还应考虑两侧 的安全防护距离。因此，车站到发线有效长由列车长 度、停车余量、安全防护距离、警冲标至绝缘节的距离 组成。其中列车长度和停车余量构成站台长度，因此， 到发线有效长由站台长度、安全防护距离、警冲标至绝 缘节的距离构成。 站台长度和警冲标至绝缘节的距离是个定值，而 安全防护距离是计算和经验值。安全防护距离 收稿日期：２０１１—０３—０３ 作者简介：俞添（１９７１一），男，高级工程师，１９９４年毕业于北方交通 大学铁道运输专业，Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｓｙｚｃｙｔ＠ｙａｈｏｏ．ＣＵｔ。 ●●一●●●●Ｉ●●●●●１．●●●●…～Ｉ●●◆●● ●ｉ●Ｉ●（Ｐｒｏｔｅｃｔ ｓｐａｃｅ）是指防护点与目标点之间的距离，其包 括测速、测距误差、司机确认停车点距离以及列车过走 Ｉ●●●●．１●●Ｉ◆’◆◆●●◆Ｉ◆ ＩＩ ［３］ 丁静波，孙井林，高 亮．广州地铁４号线一期工程高架桥上无缝 线路设计研究［Ｊ］．铁道标准设计，２００７（７）：１ｏ一１２． ［６］ 赵国堂．高速铁路无砟轨道结构［Ｍ］．北京：中国铁道出版 社，２００６ ［４］卢钦先，胡狄．钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度控制下的钢筋应 ［７］ 孙鑫，王进，高晓新，等．北京地铁ｌＯ号线轨道道床结构设计 力［Ｊ］工业建筑，２００８，３８（４） ［Ｊ］．铁道标准设计，２００８（７）：２０—２２． ［５］ 王其昌，韩启梦．板式轨道设计与施工［Ｍ］．成都：西南交通大学 出版社，２００２． ［８］ 车晓娟，李成辉．无砟轨道板配筋对控制温度裂缝影响的研究 ［Ｊ］ 铁道建筑，２００７（１０）． ２４ 铁道标准没计ＲＡＩＬＷＡＹ ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＤＥＳＩＧＮ ２０１１（ ）
