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摘要：結(jié)合遂渝鐵路客運(yùn)專(zhuān)線工程實(shí)踐，設(shè)計(jì)了以級(jí)配碎{為基床表層．以A、B組填料為基床底層的室內(nèi)太比例基床模型試驗(yàn)。主要研究在列車(chē)動(dòng)荷栽作用下，在不同墓床表層厚度(n4m基床表層和n 3m基床表層)及降雨(0.3 m基床表層)備件下，基床的動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)變形和加速度的變化規(guī)律．并進(jìn)行了比較分析。...

客運(yùn)專(zhuān)線土質(zhì)路基無(wú)碴軌道基床模型試驗(yàn)比較

馮立臣1，蔣關(guān)魯l，王志猛l，魏永幸2

(1_西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，成都610031；2鐵道第二勘察設(shè)計(jì)院地路處，四川成都610031)

    我國(guó)對(duì)無(wú)碴軌道的研究，以前主要集中在橋隧上，并已取得較為成熟工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。而在土質(zhì)路基上鋪設(shè)無(wú)碴軌道的研究尚處于起步階段，可供參考的資料和經(jīng)驗(yàn)很少，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)于路基技術(shù)條件的研究還未開(kāi)展實(shí)質(zhì)性的試驗(yàn)研究工作。因此，開(kāi)展客運(yùn)專(zhuān)線土質(zhì)路基無(wú)碴軌道路基基床設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)的研究就顯得十分迫切和重要。

    本次模型試驗(yàn)屬于遂渝線無(wú)碴軌道綜合試驗(yàn)段——“遂渝線無(wú)碴軌道線下工程關(guān)鍵技術(shù)研究”課題的的一部分。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，本文設(shè)計(jì)了以級(jí)配碎石為基床表層，以A、B組填料為基床底層的基床大比例動(dòng)態(tài)模型試驗(yàn)，對(duì)不同基床表層厚度的基床動(dòng)力特性進(jìn)行了試驗(yàn)比較研究，為土質(zhì)路基無(wú)碴軌道基床結(jié)構(gòu)的臺(tái)理設(shè)計(jì)提供了參考。

1.模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    本次模型試驗(yàn)共分3組：第一組為0.4 m基床表層+1 8 m基床底層：第二組為0.3 m基床表層+1 9 m基床底層；第三組為0.3 m基床表層+1 9 nl基床底層降雨后試驗(yàn)�；�床表層填料性質(zhì)為級(jí)配碎石；基床底層填料性質(zhì)為A、B組填料(灰?guī)r風(fēng)化層，屬碎石糞土)．所有填料均取自遂渝線無(wú)碴軌道綜合試驗(yàn)段工地現(xiàn)場(chǎng)。模型尺寸詳見(jiàn)圖l。

    線路縱向按平面應(yīng)變問(wèn)題考慮．采用鋼板擋墻來(lái)模擬其邊界條件。測(cè)點(diǎn)布置：為滿足測(cè)試分析要求，在不同的位置埋設(shè)了傳感器(動(dòng)靜土壓力盒、加速度計(jì)、動(dòng)位移計(jì))和沉降板及位移觀測(cè)樁等(見(jiàn)圖l，此圖以第一組試驗(yàn)情況設(shè)計(jì)，其余兩組試驗(yàn)尺寸、儀器布置等與此一致)。

    試驗(yàn)加載時(shí)動(dòng)輪載力最大值為93 kN(單個(gè)動(dòng)輪載力為46.5 kN)，動(dòng)荷載通過(guò)FCS0118四通道電液伺服協(xié)調(diào)加載試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)施加。

    本次模型試驗(yàn)共分3組，本文所要討論分析的內(nèi)容的試驗(yàn)加載條件如下：都為6HZ循環(huán)加載．加載波形都為正弦波，每個(gè)波形采點(diǎn)不小于l00點(diǎn)．循環(huán)加載次數(shù)第一組試驗(yàn)與第一組試驗(yàn)相同，都為30 x104次，第三組試驗(yàn)的循環(huán)加載次數(shù)  為5×10次。

2.驗(yàn)測(cè)試結(jié)果分析

    本文主要探討在不同基床表層厚度(0.4 m、0.3 m基床表層)和降雨(0.3 m基床表層)條件下，取代表性位置對(duì)動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移及加速度的分布規(guī)律進(jìn)行比較分析。

    2.1不同試驗(yàn)條件下動(dòng)應(yīng)力的分布規(guī)律比較分析

    基床是鐵路路基最重要的關(guān)鍵部位，基床土承受的荷載是列車(chē)產(chǎn)生的長(zhǎng)期重復(fù)的動(dòng)應(yīng)力．尤其是基床表層所承受的動(dòng)應(yīng)力更為強(qiáng)烈。本次試驗(yàn)表明，動(dòng)應(yīng)力在路基橫斷面方向上呈馬鞍形分布，如圖2所示，正對(duì)鋼軌下方值較大．中間和兩端其值較小。從圖2可以得出，在填料分界面處，0.3 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值要比0.4 m基床表層的大，而0.3 m基床表層降雨后的動(dòng)應(yīng)力值要比0.3 m基床  表層的大。

    動(dòng)應(yīng)力沿深度的分布規(guī)律如圖3所示。從圖中可以看出。由于土體的阻尼和擴(kuò)散作用，動(dòng)應(yīng)力隨著深度的增加而逐漸減小，在基床表層深度內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力衰減速率較快，基床表層底面的值約為路基面上的值的40％-60％。在基床底層內(nèi)衰減較慢，曲線變化比較平緩。從圖3還可以得出，0.4 m基床表層與0.3 m基床表層相比，在0.3 m深度范圍內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力值基本一致，在0.3 m以下，0.4 in基床表層的動(dòng)應(yīng)力值要小于0.3 m基床表層對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值，0.3 m基床表層與其降雨后相比，0.3 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值普遍小于其降雨后對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值。這是由于在0.3 m以下．0.4 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力擴(kuò)散范圍要比0.3 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力擴(kuò)散范圍大。因此0.4 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值要小于0.3 m基床表層對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值：而0.3 m基床表層降雨后其內(nèi)摩擦角減小，其應(yīng)力擴(kuò)散角也相應(yīng)減�。�也就是承擔(dān)應(yīng)力的土體范圍減小．這就導(dǎo)致作用在單位土體上的應(yīng)力必然增大。因此0.3 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值普遍要小于其降雨后對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值。

    2.2不同試驗(yàn)蒂件T加速度、動(dòng)住移的分布規(guī)律比較分析

    加速度和動(dòng)位移在路基橫斷面方向上的分布規(guī)律如圖4和圖5圖所示。從圖中也可以看出，不論是加速度還是動(dòng)位移，都呈馬鞍形分布。加速度和動(dòng)位移在深度方向的變化規(guī)律也是逐漸減小的，如圖6和圖7所示。且在基床表層范圍內(nèi)衰減逮率較快，在基床底層內(nèi)衰減較慢。這與動(dòng)應(yīng)力的分布規(guī)律是一致的。

3.結(jié)論

    (1)動(dòng)應(yīng)力、動(dòng)位移及加速度在基床表層范圍內(nèi)表現(xiàn)最為強(qiáng)烈，且衰減速率較快；在基床底層范圍內(nèi)其值較小，衰減速率較緩慢。

    (2)0.4 m基床表層與0.3 m基床表層相比．在0.3m探度范圍內(nèi)，動(dòng)應(yīng)力值基本一致，在0.3 m以下，0.4 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值要小于0.3 m基床表層對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值。0.3 m基床表層與其降雨后相比，0.3 m基床表層的動(dòng)應(yīng)力值要普遍小于其降雨后對(duì)應(yīng)處的動(dòng)應(yīng)力值。因此，在其它條件不變的情況下，采用優(yōu)質(zhì)填料填筑基床表層；適當(dāng)增加基床表層厚度；保證碾壓施工質(zhì)量，都可以減小基床底層中的動(dòng)應(yīng)力值．以確保擴(kuò)散到基床底層中的動(dòng)應(yīng)力不會(huì)超過(guò)基床底層土的容許承載能力�；�床侵水后．動(dòng)應(yīng)力值普遍增大，因此，應(yīng)充分考慮路基的防排水。

    (3)不同基床表屋厚度及降雨條件下，動(dòng)位移和加速度的變化規(guī)律與動(dòng)應(yīng)力的變化規(guī)律是一致的。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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