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摘要：結合遂渝鐵路客運專線工程實踐，設計了以級配碎{為基床表層．以A、B組填料為基床底層的室內太比例基床模型試驗。主要研究在列車動荷栽作用下，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，基床的動應力、動變形和加速度的變化規律．并進行了比較分析。...

客運專線土質路基無碴軌道基床模型試驗比較

馮立臣1，蔣關魯l，王志猛l，魏永幸2

(1_西南交通大學土木工程學院，成都610031；2鐵道第二勘察設計院地路處，四川成都610031)

    我國對無碴軌道的研究，以前主要集中在橋隧上，并已取得較為成熟工程應用經驗。而在土質路基上鋪設無碴軌道的研究尚處于起步階段，可供參考的資料和經驗很少，相關技術標準，尤其對于路基技術條件的研究還未開展實質性的試驗研究工作。因此，開展客運專線土質路基無碴軌道路基基床設計關鍵技術的研究就顯得十分迫切和重要。

    本次模型試驗屬于遂渝線無碴軌道綜合試驗段——“遂渝線無碴軌道線下工程關鍵技術研究”課題的的一部分。結合現場實際，本文設計了以級配碎石為基床表層，以A、B組填料為基床底層的基床大比例動態模型試驗，對不同基床表層厚度的基床動力特性進行了試驗比較研究，為土質路基無碴軌道基床結構的臺理設計提供了參考。

1.模型試驗設計

    本次模型試驗共分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。基床表層填料性質為級配碎石；基床底層填料性質為A、B組填料(灰巖風化層，屬碎石糞土)．所有填料均取自遂渝線無碴軌道綜合試驗段工地現場。模型尺寸詳見圖l。

    線路縱向按平面應變問題考慮．采用鋼板擋墻來模擬其邊界條件。測點布置：為滿足測試分析要求，在不同的位置埋設了傳感器(動靜土壓力盒、加速度計、動位移計)和沉降板及位移觀測樁等(見圖l，此圖以第一組試驗情況設計，其余兩組試驗尺寸、儀器布置等與此一致)。

    試驗加載時動輪載力最大值為93 kN(單個動輪載力為46.5 kN)，動荷載通過FCS0118四通道電液伺服協調加載試驗系統來施加。

    本次模型試驗共分3組，本文所要討論分析的內容的試驗加載條件如下：都為6HZ循環加載．加載波形都為正弦波，每個波形采點不小于l00點．循環加載次數第一組試驗與第一組試驗相同，都為30 x104次，第三組試驗的循環加載次數  為5×10次。

2.驗測試結果分析

    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，取代表性位置對動應力、動位移及加速度的分布規律進行比較分析。

    2.1不同試驗條件下動應力的分布規律比較分析

    基床是鐵路路基最重要的關鍵部位，基床土承受的荷載是列車產生的長期重復的動應力．尤其是基床表層所承受的動應力更為強烈。本次試驗表明，動應力在路基橫斷面方向上呈馬鞍形分布，如圖2所示，正對鋼軌下方值較大．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基床表層的動應力值要比0.4 m基床表層的大，而0.3 m基床表層降雨后的動應力值要比0.3 m基床  表層的大。

    動應力沿深度的分布規律如圖3所示。從圖中可以看出。由于土體的阻尼和擴散作用，動應力隨著深度的增加而逐漸減小，在基床表層深度內，動應力衰減速率較快，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，動應力值基本一致，在0.3 m以下，0.4 in基床表層的動應力值要小于0.3 m基床表層對應處的動應力值，0.3 m基床表層與其降雨后相比，0.3 m基床表層的動應力值普遍小于其降雨后對應處的動應力值。這是由于在0.3 m以下．0.4 m基床表層的動應力擴散范圍要比0.3 m基床表層的動應力擴散范圍大。因此0.4 m基床表層的動應力值要小于0.3 m基床表層對應處的動應力值：而0.3 m基床表層降雨后其內摩擦角減小，其應力擴散角也相應減小．也就是承擔應力的土體范圍減小．這就導致作用在單位土體上的應力必然增大。因此0.3 m基床表層的動應力值普遍要小于其降雨后對應處的動應力值。

    2.2不同試驗蒂件T加速度、動住移的分布規律比較分析

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

3.結論

    (1)動應力、動位移及加速度在基床表層范圍內表現最為強烈，且衰減速率較快；在基床底層范圍內其值較小，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，動應力值基本一致，在0.3 m以下，0.4 m基床表層的動應力值要小于0.3 m基床表層對應處的動應力值。0.3 m基床表層與其降雨后相比，0.3 m基床表層的動應力值要普遍小于其降雨后對應處的動應力值。因此，在其它條件不變的情況下，采用優質填料填筑基床表層；適當增加基床表層厚度；保證碾壓施工質量，都可以減小基床底層中的動應力值．以確保擴散到基床底層中的動應力不會超過基床底層土的容許承載能力。基床侵水后．動應力值普遍增大，因此，應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，動位移和加速度的變化規律與動應力的變化規律是一致的。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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