摘要
随着铁路运输和城市轨道交通的不断发展，有碴轨道体现出了维修工作量大、轨道变形快等缺点。所以世界各国都研究和开发了多种以少维修或不维修为特点的无碴轨道。整体道床就是一种广泛用于铁路隧道、站场、专用线以及城市有轨交通中的无碴轨道。
本文通过利用现有的二重连续弹性基础叠合梁模型和弹性地基梁模型，计算隧道中双侧沟钢筋混凝土支承块式整体道床纵横向最大弯曲应力。进而对扣件刚度、整体道床厚度、扣件间距和围岩基础抗力系数四个参数值进行研究，通过分析比较得出各参数的合理取值范围。
本文通过使用ANSYS有限元软件建立实体模型，对无仰拱和有仰拱两种工况下整体道床应力进行了计算和分析，得出整体道床的受力特点。在将结果与地基梁模型进行了比较后，认为边界条件的差异是两模型计算结果出现差异的主要原因。在计算仰拱上整体道床纵向应力时，二重叠合梁模型对整体道床基础的弹性抗力系数取值是不合理的，同时也没有考虑回填混凝土和仰拱变形的影响。按地基梁模型进行设计安全储备高，建议以后设计计算仍可使用，也可用实体模型进行更细致的应力计算和分析。
为了更好的对仰拱上整体道床受力进行分析，本文提出和建立了四重连续弹性基础叠合梁模型。对三个模型所得结果进行综合比较后，本文建议仰拱上的整体道床纵向应力可以采用二重叠合梁模型和四重叠合梁模型进行计算，也可用有限元软件建立实体模型进行更细致的应力计算和分析，二重叠合梁模型计算时基础的弹性抗力系数采用Ⅱ级围岩的弹性抗力系数。
With the development of railway and urban transportation, ballasted track incarnate some shortcomings, such as too much maintenance work, high probability of distortion and so on. So many countries have researched and developed kinds of ballastless track, which could reduce even do not need maintenance work. Track on solid bed is a kind of ballastless track; it is widely used in railway tunnel, terminals, special line and urban railway transportation.
In this paper, toward double-side channel reinforced concrete bearing block track on solid bed in tunnel, the maximal moment and bend stress in longitudinal and latitudinal is calculated utilizing existing continuously support double beam model and beam on elastic foundation model. The bend stress is also calculated using the solid model established by a Finite Element software ANSYS. Four parameters such as fastener rigidity, depth of track on solid bed, space between fasteners and resisting coefficient of wall rock foundation are studied and obtained their reasonable value range through analysis and compare.
In this paper, the stress of the track slab with and without inverted arch is calculated and analyzed using a solid model established by Finite Element software-ANSYS, and the mechanics characteristic of the track slab is educed. After compare with the result of the foundation beam model, we can say the difference between the boundary condition of the two models is the main cause of the result discrepancy. When calculate the longitudinal stress of the track slab on inverted arch, the selection of the resistance coefficient of the wall rock in double beam foundation
model is incompatible, and the influence of the distortion of the backfilled concrete and the inverted arch is not taken into account is another defect of the double beam model. This paper advise use foundation model to design because the safety capacity is high, a more detailed analysis can be carried through using solid model if necessary.
A quadruple continuously supported beam model is brought forward and established to analyze the track slab on inverted arch more careful. Through the comparison between the three model' s result, we can draw a conclusion that we can use double and quadruple continuously supported beam model to calculate the longitudinal stress of the track slab on inverted arch, and a more detailed stress analysis can be carried through using solid model established by finite element software if necessary. The foundation' s elastic resistance coefficient should equal to that of the level II wall rock.
引文
[1] 范霆、林之珉、马汶．铁路整体道床—设计施工和保养．中国铁道出版社．1990年，北京．
[2] 姚明初、劭力新．铁路新型轨下基础．中国铁道出版社．1986年，北京
[3] 范俊杰．现代铁路轨道．中国铁道出版社．2001年，北京
[4] 王其昌、陆银根．铁路新型轨下基础应力计算．中国铁道出版社．1987年，北京．
[5] 沈中其、关宝树．铁路隧道围岩分级方法．西南交通大学出版社．2000年，成都．
[6] 铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范．中国铁道出版社．2000年，北京．
[7] 童大埙．铁路轨道．中国铁道出版社．1990年，北京．
[8] 秦沈客运专线沙河特大桥长枕埋入式无碴轨道WJ-2型扣件组装铺设与养护维修方法．铁道部科学研究所铁道建筑研究所．2001年3月．
[9] 北京市快速轨道交通西直门—东直门城市铁路工程整体道床设计图．北京市城建设计研究院．2001年，北京．
[10] 成都市轨道交通线网规划(方案1)．
[11] 广州市地铁—号线工程整体道床设计图．
[12] 周安荔．城市轨道交通轨道结构类型选择的研究．铁道工程学报．2002年3月，第一期．
[13] 吴久义、杨进华．桥上长枕埋入式无碴轨道施工技术．铁道建筑技术．2002年1期
[14] 黄棠、周其刚．结构设计原理．中国铁道出版社．1996年，北京．
[15] 谢仁德．碎石道床与整体道床的比较．地铁与轻轨．1998．000(001)．-44-48．
[16] 童大埙、毛经权．铁路轨道基本知识．中国铁道出版社．1996年，北京．
[17] 王贵棠．现代化轨道结构．铁道部科学技术信息研究所．1994年6月．
[18] 铁道部工务局编写．铁路工务技术手册—轨道．中国铁道出版社．2000年，北京．
[19] 铁道部第一工程局主编．铁路工程施工技术手册—轨道．中国铁道出版社．1996年，北京．
[20] 铁道部工务局编写．铁路工务技术手册—隧道．中国铁道出版社．1996年，北京．
[21] 毛保华、姜帆、刘迁、魏怡、李夏苗、许红．城市轨道交通．科学出版社．2002．
[22] 铁道部第二勘测设计院、广州地下铁道总公司．回顾与思考—广州市地下铁道—号线工程设计总结．中国铁道出版社．2002年，北京．
[23] 铁道部第二工程局主编．铁路工程施工技术手册—隧道．中国铁道出版社．1995年，北京．
[24] 钟桂彤．铁路隧道．中国铁道出版社．2000年，北京．
[25] 龙驭球．弹性地基梁的计算．人民教育出版社．1982年4月
[26] 中国船舶工业公司第九设计研究院．弹性地基梁及矩形板计算．国防工业出版社．1983年1月．
[27] 李汝震．标准设计对整体道床发展的作用．铁道标准设计．1994．000(A00)．-51-56．
[28] [日]佐藤吉彦著 徐涌等译 李德浚等校．新轨道力学．中国铁道出版社．2001年，北京．
[29] 安藤胜敏．新省力化轨道构造．新线路．—1993，47(10)．—4-6．
[30] 于春华．土质路基整体道床的设计与施工．铁道标准设计．1995．000(009)．—1-3．
[31] 孟卫文．整体道床病害整治．路基工程．1998．000(006)．—59-61．
[32] 刘庆潭 单立平．铁路隧道整体道床横断面的受力分析．铁道学
报．2002．024(005)．—93-97
[33] 于洪春．隧道内整体道床下沉病害的整治．铁道建筑．2002．000(010)．—37-38
[34] 王其昌 罗震 钱振地 许国平 孙立．长枕埋入式无碴轨道轨 下基础施工技术．建筑机械化．2004年1期．
[35] 宋天鹏．秦岭特长隧道弹性整体道床施工技术．现代隧道技术．2001年10月．第5期．
[36] 丰思明．东秦岭特长隧道双线弹性整体道床施工技术．铁道标准设计．2002年11月．
[37] 史万成 王红辉 楚乐．浮置板整体道床构造模型及施工工艺．铁道建筑．2003年增刊．
[38] 王朝阳 尹学军 张宝才 王建立．钢弹簧浮置板隔振轨道在北京成铁敏感地段的应用．铁道建筑．2003增刊．
[39] 颜华 姚力．浮置板轨道设计．铁道工程学报．2002年12月，第4期．
[40] 袁广尧．浮置板轨道施工技术．铁道建筑．2003年7期．
[41] 任静 姜坚白．钢弹簧浮置板道床在城市铁路西直门车站的应用．铁道标准设计．2002年9月．
[42] 王其昌 蔡成标 张雷 罗震．高速铁路土路基上无碴轨道的应用．铁道标准设计．2003年12月．
[43] 李西明．减振降噪型无碴轨道结构设计的研究．山西建筑．2003年7月，第8期．
[44] 邢彦彩 胡平曜．隧道整体道床破损地段的临时加固．铁道建筑．1997年11期．
[45] 李俊．桥梁板式无碴轨道施工技术．铁道工程学报．2003年9月，第3期．
[46] 张庆．日本铁路九州新干线板式无碴轨道介绍．中国铁路．2002年，第4期．
[47] 王继军 赵汝康 许良善．ER 组合无碴轨道减振性能的试验分析．铁道建
筑．2003年12期．
[48] 范佳．有轨交通减振降噪型无碴轨道结构分析．铁道建筑．2000年7期．
[49] John R.V. Dickson, Mohammd Irshad, P.E. GROUNDBORNE NOISE AND VIBRATION MITIGATION DESIGNS FOR WMATA' S MID-CITY EROUTE.
[50] Patrick CARELS. LOW VIBRATION & NOISE TRACK SYSTEM WITH TUNABLE PROPERTIES FOR MODERN LRT/STREETCAR TRACK ON SURFACE IN URBAN AREAS.
[51] HOMER M. CHEN. Retrofit Techniques for Floating Slab Track.
[52] 广通工务段．成昆线K951+415大雀堡隧道整体道床病害整治工程设计图及设计说明．1998年6月
[53] 广通工务段．整体道床曲线型支承块楔铁挡肩改造图．2002年3月．
[54] 广通工务段．ZXTK-Ⅱ整体道床通用扣件铺设技术作业条件．2002年4月．
[55] 铁道部铁道科学研究院铁道建筑研究所．广州地铁浮置板轨道三维有限元静力分析报告．2001年3月．
[56] 刘涛 杨凤鹏．精通ANSYS．清华大学出版社．2002年9月．
[57] 刘国庆 杨庆东．ANSYS 工程应用教程机械篇．中国铁道出版社．2003年北京
[58] 丁浩江 何福保 谢贻权 徐兴．弹性和塑性力学中的有限单元法．机械工业出版社．
[59] 谭浩强．C程序设计．清华大学出版社．2003年1月．
[60] 夸克工作室．有限元分析基础篇ANSYS与Mathematica．清华大学出版社．2002年2月．