裴國(guó)史，高建敏，郭宇

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路基不均勻沉降對(duì)共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)受力的影響

裴國(guó)史，高建敏，郭宇

(西南交通大學(xué) 牽引動(dòng)力國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610031)

針對(duì)共享路權(quán)有軌電車線路整體埋入式無砟軌道，建立無砟軌道—路基有限元模型，研究路基不均勻沉降對(duì)共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律，并進(jìn)行路基沉降波長(zhǎng)與幅值的限值分析。研究結(jié)果表明：路基發(fā)生工后不均勻沉降時(shí)，由于自重作用，共享路權(quán)有軌電車軌道各層結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生相應(yīng)跟隨性變形；當(dāng)路基沉降幅值較大時(shí)，軌道板與路基表層間會(huì)發(fā)生脫空，且在沉降開始和結(jié)束位置附近鋼軌會(huì)發(fā)生局部上拱翹曲；軌道結(jié)構(gòu)之間的附加拉、壓應(yīng)力與層間接觸應(yīng)力受沉降波長(zhǎng)和幅值的綜合影響，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注波長(zhǎng)為15~25 m范圍內(nèi)的路基沉降并嚴(yán)格控制沉降幅值的變大，以確保軌道服役的安全耐久性。

共享路權(quán)有軌電車；路基不均勻沉降；軌道結(jié)構(gòu)受力；安全影響

現(xiàn)代有軌電車作為城市軌道交通系統(tǒng)的一種形式，正在影響著人們的出行方式。與傳統(tǒng)有軌電車相比，現(xiàn)代有軌電車具有車輛性能高、載客量大、安全舒適、快速便捷、節(jié)能降噪、編組靈活等特 點(diǎn)[1]。而與其他交通形式不同，現(xiàn)代有軌電車采用的是與傳統(tǒng)輪對(duì)不同的具有獨(dú)立輪對(duì)的轉(zhuǎn)向架，且埋入式軌道結(jié)構(gòu)相比地鐵、輕軌軌道結(jié)構(gòu)也有很大的不同，埋入式軌道不僅僅只承受列車荷載的作用，在混行交通地段更多的會(huì)承受來自道路交通荷載的作用，這導(dǎo)致現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)受力更為復(fù)雜[2]。現(xiàn)代有軌電車沿線路多處為非獨(dú)立路權(quán)，新建線路大多為在既有城市道路中央開挖形成路基面，大多采用無枕式混凝土整體軌道，共享路權(quán)軌道埋入地下并鋪設(shè)瀝青路面[3]。其中，路基是承受軌道和列車荷載的重要構(gòu)筑物，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和耐久性，以保證列車的運(yùn)營(yíng)安全。然而，在土質(zhì)路基上鋪設(shè)無砟軌道時(shí)，由于路基的承載能力相對(duì)較低，對(duì)動(dòng)荷載和水侵蝕反應(yīng)敏感，在重力、有軌電車、環(huán)境等復(fù)雜荷載的長(zhǎng)期綜合作用下，不可避免地會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降[4]。而路基沉降是影響軌道結(jié)構(gòu)受力和變形的重要因素之一，過大或不均勻的沉降變形將造成軌道幾何不平順和軌道結(jié)構(gòu)受力的異常，給線路的養(yǎng)護(hù)維修造成難以克服的困難。在列車動(dòng)荷載長(zhǎng)期作用下，路基不均勻沉降變形亦可能導(dǎo)致軌道發(fā)生結(jié)構(gòu)性開裂，影響其服役壽命甚至對(duì)有軌電車的安全運(yùn)營(yíng)造成隱 患[5?6]。為此，有必要研究路基不均勻沉降對(duì)共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律，進(jìn)而探究?jī)烧咧g的某種映射關(guān)系。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)無砟軌道路基沉降對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響開展了較多的研究分析，研究工作主要集中在路基沉降的形成機(jī)理、路基沉降對(duì)于軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)及列車安全運(yùn)營(yíng)的影響以及路基沉降的預(yù)測(cè)和指標(biāo)控制等方面。Momoya等[7]通過建立模型試驗(yàn)探究了路基沉降在列車荷載下的發(fā)展機(jī)制；程群群[8]通過建立高速列車－無砟軌道－路基三維有限元?jiǎng)恿W(xué)模型，研究了列車通過不均勻沉降路基地段時(shí)，無砟軌道結(jié)構(gòu)各結(jié)構(gòu)層的動(dòng)力響應(yīng)；肖威等[9?12]通過建立板式無砟軌道空間有限元模型和路基沉降模型，研究了在軌道自重條件下典型路基不均勻沉降對(duì)板式無砟軌道受力和變形的影響；徐慶元等[13]通過建立無砟軌道－路基系統(tǒng)模型分析了路基不均勻沉降對(duì)耦合系統(tǒng)動(dòng)力特性的影響；蔡小培等[14]針對(duì)地面沉降開展了無砟軌道結(jié)構(gòu)平順性研究，分析了不同型式地面沉降引起的軌道結(jié)構(gòu)變形。通過分析國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，尚未有針對(duì)路基不均勻沉降對(duì)共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)受力影響的研究。因此，本文針對(duì)共享路權(quán)有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)，研究路基不均勻沉降對(duì)其各層結(jié)構(gòu)受力特性的影響規(guī)律，以期為現(xiàn)代共享路權(quán)有軌電車軌道的設(shè)計(jì)和養(yǎng)護(hù)維修提供理論參考。

1 共享路權(quán)有軌電車軌道－路基模型

文中所采用的軌道結(jié)構(gòu)為埋入式無砟軌道，這種軌道將除軌頂之外的全部軌道結(jié)構(gòu)都埋入在道路鋪面之下，軌頂與路面平齊。其軌道結(jié)構(gòu)部件與一般軌道結(jié)構(gòu)類似，但因其有自身獨(dú)有的技術(shù)特征以及運(yùn)營(yíng)特征，軌道部件又與其它軌道交通的結(jié)構(gòu)存在一定差異。圖1為路基表面發(fā)生不均勻沉降時(shí)的軌道－路基模型示意圖，其中，路基不均勻沉降采用余弦型不均勻沉降模型模擬。

圖1 路基表面發(fā)生不均勻沉降時(shí)的軌道－路基模型

1.1 軌道結(jié)構(gòu)模型

以路中式布置有軌電車與市政道路交叉口混行段軌道結(jié)構(gòu)為例，建立共享路權(quán)有軌電車軌道模型。軌道結(jié)構(gòu)整體高度500 mm，扣件間距600 mm，整體軌道每6 m設(shè)置一處軌道伸縮縫，采用瀝青木板或者泡沫板填充，頂部及側(cè)部30 mm采用密封膠進(jìn)行防水密封。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)特征建立共享路權(quán)有軌電車軌道空間有限元模型，其中，鋼軌采用線單元模擬，扣件及軌下膠墊系統(tǒng)采用彈簧單元模擬，其他軌道結(jié)構(gòu)均簡(jiǎn)化為連續(xù)實(shí)體結(jié)構(gòu)，采用實(shí)體單元模擬。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，對(duì)于雙線有軌電車軌道結(jié)構(gòu)，僅建立一半的軌道模型，軌道縱向長(zhǎng)度為60 m，所建立的軌道結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

圖2 軌道結(jié)構(gòu)模型

1.2 路基不均勻沉降模型

路基不均勻沉降實(shí)際上是沿著軌道縱向分布的垂向不均勻變形，一般概括為余弦型、錯(cuò)臺(tái)型和折角型，路基上最常見的是余弦型不均勻沉降，錯(cuò)臺(tái)和折角一般發(fā)生在橋梁、橋隧等不同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的過渡段上[15?16]。本文主要考察共享路權(quán)有軌電車路基段埋入式軌道結(jié)構(gòu)，分析時(shí)采用余弦型不均勻沉降模型，研究埋入式無砟軌道在路基不均勻沉降影響下的力學(xué)特性。路基不均勻沉降模模型如圖3 所示。

圖3 余弦型路基不均勻沉降模型

余弦型不均勻沉降模型可以表示為：

1.3 求解方法與荷載施加

本文利用Abaqus軟件建立軌道結(jié)構(gòu)有限元模型，在路基上表面施加沉降荷載，并通過改變路基不均勻沉降的波長(zhǎng)與幅值大小來控制施加在路基表面上的荷載大小，求解方法選用直接牛頓法，其沉降荷載區(qū)域示意圖如圖4。

圖4 模型荷載示意圖

2 路基不均勻沉降對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響

根據(jù)上節(jié)中建立的軌道－路基結(jié)構(gòu)有限元模型，分析研究不同路基沉降波長(zhǎng)、幅值對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律，并總結(jié)影響軌道結(jié)構(gòu)受力的路基沉降幅值和波長(zhǎng)的限值。

2.1 路基不均勻沉降幅值的影響

2.1.1 軌道結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力

圖5(a)和5(b)給出了沉降波長(zhǎng)為20 m，沉降幅值分別為10 mm和40 mm時(shí)，軌道板縱向應(yīng)力云圖。根據(jù)應(yīng)力云圖上顏色分布的深淺以及分布位置可知，不同路基沉降幅值條件下，軌道板的縱向應(yīng)力沿軌道縱向的分布規(guī)律基本一致；在路基沉降中心位置處，出現(xiàn)了縱向應(yīng)力的最大值；路基沉降幅值越大，軌道板上表面縱向力的最大值和受影響的區(qū)域也越大。

(a) 10 mm；(b) 40 mm

圖6所示為路基不均勻沉降幅值線性變化而引起的軌道板上表面應(yīng)力沿軌道縱向的分布曲線。由圖6可以看出，隨著路基沉降幅值的逐漸增大，軌道板沉降始末處的拉應(yīng)力呈逐漸增大的趨勢(shì)；而在沉降中心處，軌道板的壓應(yīng)力在沉降幅值為0~20 mm范圍以內(nèi)近似呈線性變化；在沉降幅值為20~30 mm之間增大趨勢(shì)有所減緩；當(dāng)沉降幅值大于35 mm時(shí)，沉降中心處軌道板壓應(yīng)力因空吊而有所 減小。

圖6 不同路基沉降幅值條件下軌道板縱向應(yīng)力曲線

2.1.2 軌道結(jié)構(gòu)層間接觸應(yīng)力

圖7給出了路基沉降波長(zhǎng)為20 m，沉降幅值分別為10 mm和40 mm時(shí)軌道板和路基表層之間的接觸應(yīng)力云圖。由圖7可以看出，在路基不均勻沉降變形作用下，軌道板和路基表層間的接觸應(yīng)力分布較為集中，且接觸點(diǎn)處的接觸應(yīng)力較大，其他區(qū)域的接觸應(yīng)力都比較小。

圖8所示為路基沉降波長(zhǎng)為20 m，沉降幅值從5 mm線性變化到40 mm時(shí)，軌道板和路基表層之間的接觸應(yīng)力沿軌道縱向的分布。由圖8可知，不同路基沉降幅值條件下，在路基沉降始末處出現(xiàn)了接觸應(yīng)力的峰值，且接觸應(yīng)力峰值隨著沉降幅值的增大而增大。在沉降始末峰值兩側(cè)出現(xiàn)了應(yīng)力為零的區(qū)域，該區(qū)域表示軌道板下底層與路基上表面已經(jīng)出現(xiàn)了脫空。沉降始末處兩側(cè)的脫空范圍會(huì)隨著沉降幅值的變化而變化，接觸應(yīng)力峰值之間的脫空區(qū)域隨著沉降幅值的增大有所增大，而沉降幅值達(dá)到30 mm以上時(shí)，脫空區(qū)域的長(zhǎng)度近乎保持不變。且根據(jù)圖8所示可知，隨著沉降幅值的增大，接觸應(yīng)力峰值兩側(cè)的上拱區(qū)逐漸增大，直到幅值為35 mm左右時(shí)，上拱區(qū)范圍才基本保持不變。

我點(diǎn)點(diǎn)頭，叫他拿來碗筷。金寶感激地說：“楊細(xì)婆才送來一瓢雞蛋，前腳剛走。這小半天兒啊就過來好幾位鄉(xiāng)親。這個(gè)情啊我什么時(shí)候才還得清啊?！?/p>

(a) 10 mm；(b) 40 mm

圖8 不同路基沉降幅值作用下軌道板和路基表層層間接觸應(yīng)力變化規(guī)律

2.2 路基不均勻沉降波長(zhǎng)的影響

上節(jié)分析了不同路基沉降幅值對(duì)軌道結(jié)構(gòu)靜力學(xué)特性的影響，本節(jié)以路基沉降波長(zhǎng)變化為研究對(duì)象，分析不同沉降波長(zhǎng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響規(guī)律。仿真分析中，設(shè)定路基沉降幅值恒定不變?yōu)?0 mm，沉降波長(zhǎng)在10~40 m線性變化。

2.2.1 軌道結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力

圖9(a)和9(b)分別給出了路基沉降波長(zhǎng)為10 m和40 m條件下軌道板的應(yīng)力云圖。由圖9可以看出，沉降波長(zhǎng)不同時(shí)，軌道結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布特征類似，均在路基沉降中心出現(xiàn)最大壓應(yīng)力，在沉降始末位置處引起最大拉應(yīng)力。

(a) 10 m；(b) 40 m

圖10給出了路基不均勻沉降波長(zhǎng)引起的軌道板應(yīng)力沿軌道縱向的分布曲線。從圖10中可以看出，軌道板拉壓應(yīng)力隨波長(zhǎng)的變化趨勢(shì)基本一致，均呈現(xiàn)先增大后減小的變化情況。在路基沉降波長(zhǎng)為10~25 m范圍內(nèi)，軌道板上表面的縱向應(yīng)力隨著波長(zhǎng)的增大呈增大的趨勢(shì)；在路基沉降波長(zhǎng)為25~40 m范圍內(nèi)，軌道板上表面的縱向應(yīng)力隨著波長(zhǎng)的增大逐漸減小；路基沉降波長(zhǎng)為25 m時(shí)，軌道板的最大拉、壓應(yīng)力都比較大，因此，需要重點(diǎn)關(guān)注波長(zhǎng)為25 m左右的路基不均勻沉降。

2.2.2 軌道結(jié)構(gòu)層間接觸應(yīng)力

圖11給出了10 m和40 m2種路基沉降波長(zhǎng)條件下軌道板和路基表層間接觸應(yīng)力的分布云圖。由圖11可以發(fā)現(xiàn)，隨著路基不均勻沉降波長(zhǎng)的增加，軌道板和路基表層間的接觸區(qū)域越來越大，在沉降始末位置處，層間出現(xiàn)了最大的接觸應(yīng)力，其他位置接觸應(yīng)力分布較均勻且數(shù)值較小。

圖10 不同沉降波長(zhǎng)條件下軌道板表面縱向應(yīng)力

(a) 10 m；(b) 40 m

圖12給出了軌道板和路基表層間接觸應(yīng)力隨路基不均勻沉降波長(zhǎng)的變化規(guī)律。由圖12可知，隨著路基沉降波長(zhǎng)的增大，層間接觸應(yīng)力峰值的變化呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)；軌道板與路基表層間脫空區(qū)域長(zhǎng)度的變化情況類似于接觸應(yīng)力峰值變化規(guī)律。路基不均勻沉降波長(zhǎng)為20 m時(shí)，軌道板和路基表層間接觸應(yīng)力峰值達(dá)到最大，這對(duì)軌道整體結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生了較大影響，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。

2.3 路基不均勻沉降波長(zhǎng)和幅值的綜合影響

在以上分析基礎(chǔ)上，選取路基不均勻沉降波長(zhǎng)為10~40 m，沉降幅值為5~40 mm，分析了不同路基沉降波長(zhǎng)和幅值共同作用對(duì)于軌道結(jié)構(gòu)受力特性的影響規(guī)律。

圖12 不同路基沉降波長(zhǎng)作用下軌道板和路基表面層間的接觸應(yīng)力

2.3.1 軌道結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力

圖13分別給出了不同沉降波長(zhǎng)和幅值共同作用下軌道板最大縱向拉應(yīng)力和壓應(yīng)力的變化規(guī)律曲線圖。當(dāng)沉降幅值一定時(shí)，軌道板上最大拉、壓應(yīng)力都隨著沉降波長(zhǎng)的增大而先增大后減小，其中沉降波長(zhǎng)小于25 m時(shí)，軌道板上拉、壓應(yīng)力隨波長(zhǎng)的增大而增大，而沉降波長(zhǎng)大于25 m時(shí)，軌道板上的拉、壓應(yīng)力會(huì)隨著路基沉降波長(zhǎng)的增大而減小，當(dāng)沉降波長(zhǎng)為25 m時(shí)，軌道板上的拉、壓應(yīng)力都比較大，且都在25 m/40 mm時(shí)達(dá)到最大；當(dāng)路基沉降波長(zhǎng)一定時(shí)，隨著沉降幅值的增大，軌道板上最大拉、壓應(yīng)力都會(huì)出現(xiàn)逐漸增大的變化規(guī)律。沉降幅值越大，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響越明顯。由此可見，路基沉降波長(zhǎng)為15~25 m時(shí)，軌道板上應(yīng)力較大，而沉降幅值的增大對(duì)軌道板應(yīng)力的增大影響明顯。因此，需要重點(diǎn)關(guān)注波長(zhǎng)為15~25 m且嚴(yán)格控制沉降幅值的大小。

(a) 拉應(yīng)力；(b) 壓應(yīng)力

2.3.2 軌道結(jié)構(gòu)層間接觸應(yīng)力

圖14所示為不同沉降波長(zhǎng)和幅值共同作用時(shí)，路基表層和軌道板之間接觸應(yīng)力峰值的變化規(guī)律。由圖14可以看出，當(dāng)路基不均勻沉降波長(zhǎng)一定時(shí)，路基表層和軌道板間的層間接觸應(yīng)力峰值隨著沉降幅值的增大而增大；而當(dāng)路基不均勻沉降幅值不變時(shí)，隨著路基沉降波長(zhǎng)的增大，層間接觸應(yīng)力峰值出現(xiàn)先增大后減小的變化規(guī)律，且在波長(zhǎng)為20 m處出現(xiàn)了最大接觸應(yīng)力。由此可見，在本文仿真計(jì)算條件下，波長(zhǎng)為20 m的路基不均勻沉降是仿真計(jì)算中較容易引起軌道結(jié)構(gòu)受力明顯的工況，綜合前面的計(jì)算分析，需重點(diǎn)防止出現(xiàn)波長(zhǎng)為20 m且沉降幅值比較大的路基不均勻沉降，以避免軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的應(yīng)力變化而最終影響軌面平順性，由此對(duì)共享路權(quán)有軌電車安全平穩(wěn)運(yùn)營(yíng)造成隱患。

綜合上述分析可見，路基不均勻沉降對(duì)共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)造成了一定的影響，共享路權(quán)有軌電車由于其軌道結(jié)構(gòu)鋪設(shè)的特殊性，在路基發(fā)生余弦型不均勻沉降時(shí)，其軌道結(jié)構(gòu)在沉降始末處均產(chǎn)生拉壓應(yīng)力并使軌道發(fā)生翹曲變形，考慮混行交通地段會(huì)承受來自其他道路交通荷載的作用，這會(huì)使軌道結(jié)構(gòu)受力更復(fù)雜多變，將不可避免地影響鋼軌的平順性，給有軌電車運(yùn)營(yíng)造成安全隱患，應(yīng)當(dāng)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)維護(hù)過程中綜合考慮處理。

圖14 不同沉降波長(zhǎng)和幅值條件下軌道板與路基表層間最大接觸應(yīng)力的變化規(guī)律

3 結(jié)論

1) 當(dāng)路基發(fā)生小波長(zhǎng)及小幅值的不均勻沉降時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軌道上層結(jié)構(gòu)出現(xiàn)較大的拉、壓應(yīng)力而發(fā)生翹曲變形，列車通過時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生周期性的“拍打”效應(yīng)，因此會(huì)改變軌道板和路基表層間的接觸狀態(tài)，可能導(dǎo)致軌道脫空等潛在危害。

2) 共享路權(quán)有軌電車軌道結(jié)構(gòu)的層間受力受路基沉降波長(zhǎng)和幅值的綜合影響。從軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)力結(jié)果可知，沉降波長(zhǎng)15~25 m時(shí)，出現(xiàn)較大的軌道結(jié)構(gòu)拉壓應(yīng)力；沉降波長(zhǎng)為15~25 m時(shí)，層間的接觸應(yīng)力峰值較大，由此可見，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注沉降波長(zhǎng)為15~25 m范圍內(nèi)的路基沉降并嚴(yán)格控制沉降幅值的變大。因此，需要進(jìn)一步探究波長(zhǎng)和幅值的管理限值以確保軌道服役的安全耐久性。

3) 路基不均勻沉降對(duì)埋入無枕式整體道床軌道軌面平順性影響顯著，特別在有軌電車通過時(shí)會(huì)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生周期性塑性累計(jì)變形，給有軌電車運(yùn)營(yíng)質(zhì)量和軌道服役壽命造成隱患，應(yīng)在實(shí)際工程中加以嚴(yán)格控制。由于現(xiàn)代有軌電車軌道結(jié)構(gòu)大多采用無枕式整體道床軌道，本文研究分析可推廣應(yīng)用到完全獨(dú)立與半獨(dú)立路權(quán)有軌電車無砟軌道的設(shè)計(jì)與養(yǎng)護(hù)維修中。

[1] Andrea Macdonald, Seldy Conxon.Towards a more accessible tramsystem in melbourne-challenges for infruastructure design[R]. Australaslan Transport Research Forum 2011 Proceedings 28?30 September 2011: 2?3.

[2] 胥燕軍. 現(xiàn)代有軌電車埋入式軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化研究[D].成都: 西南交通大學(xué), 2016. XU Yanjun. Research on the papameter optimization of the embedded track structure of the modern tram[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2016.

[3] 王弘波, 左劍勇. 現(xiàn)代有軌電車無枕式混凝土整體軌道及瀝青路面鋪裝施工關(guān)鍵技術(shù)研究[J]. 路基工程, 2015, 182(5): 153?159. WANG Hongbo, ZUO Jianyong. Research on the track structure of no sleeper monolithic track-bed and the key paving construction technologies of asphalt pavement of the modern tram[J]. Subgrade Engineering, 2015, 182(5): 153?159.

[4] 郭宇, 高建敏, 孫宇, 等. 路基沉降與雙塊式無砟軌道軌面幾何變形的映射關(guān)系[J]. 鐵道學(xué)報(bào), 2016, 38(9): 92?100. GUO Yu, GAO Jianmin, SUN Yu, et al. Mapping relationship between subgrade settlement and rail deflection of the double-block ballastless track[J]. Journal of the China Railway Society, 2016, 38(9): 92?100.

[5] 安國(guó)棟. 高速鐵路無昨軌道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量控制[M].中國(guó)鐵道出版社, 2009. AN Guodong. The technical standard and quality control of high speed slab track[M]. China Railway Press, 2009.

[6] 李慶海, 邢富強(qiáng), 蔣楚生, 等. 既有路基鋪設(shè)無砟軌道的技術(shù)研究[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2013, 30(6): 39?42, 96. LI Qinghai, XING Fuqiang, JIANG Chusheng, et al. Research on technologies for laying ballastless track on existing subgrade[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2013, 30(6): 39?42, 96.

[7] Yoshitsugu Momoya, Osamu Maruyama, Etsuo Sekine, et al. Performance evaluation of concrete roadbed for slab track on diluvial clay subgrade[J]. Doboku Gakkai Ronbunshuu E, 2009, 50(2): 110?115.

[8] 程群群. 路基不均勻沉降對(duì)無砟軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力影響與沉降限值研究[D].南京: 東南大學(xué), 2015. CHENG Qunqun. Research on the dynamic response of ballastless track and limit value of uneben settlement subgrade[D]. Nanjing: Southeast University, 2015.

[9] 肖威. 路基不均勻沉降對(duì)CRTSⅢ型板式無砟軌道力學(xué)特性的影響[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2015. XIAO Wei. Effect of uneven subgrade settlement on mechanic characteristics of CRTS Ⅲ slab track in high-speed railway[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2015.

[10] 劉茹冰, 張士杰. 路基沉降不均對(duì)板式軌道受力的影響分析[J]. 路基工程, 2009, 27(1): 142?143. LIU Rubing, ZHANG Shijie. Influence of subgrade uneven settlement on slab track[J]. Subgrade Engineering, 2009, 27(1): 142?143.

[11] 張群. 路基不均勻沉降對(duì)雙塊式無砟軌道的影響研究[D]. 成都: 西南交通大學(xué), 2007. ZHANG Qun. Study of doubleblock ballastless track causing by subgrade differential settlement[D]. Chengdu: Southwest Jiaotong University, 2007.

[12] 韓義濤, 姚力. 基礎(chǔ)沉降對(duì)土路基上板式軌道動(dòng)力性能影響分析[J]. 鐵道工程學(xué)報(bào), 2007, 109(10): 28?31. HAN Yitao, YAO Li. Analysis of the dynamic performance for slab track settlement on embankment[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2007, 109(10): 28?31.

[13] 徐慶元, 范浩, 李斌, 等. CRTS?II型板式無砟軌道線路路基不均勻沉降限值研究[J]. 中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2013, 44(12): 5038?5044. XU Qingyuan, FAN Hao, LI Bin, et al. Limited value for uneven settlement of subgrade under CRTS?II type slab track[J]. Journal of Central South University (Science and Technology), 2013, 44(12): 5038?5044.

[14] 蔡小培, 劉薇, 王璞, 等. 地面沉降對(duì)路基上雙塊式無砟軌道平順性的影響[J]. 工程力學(xué), 2014, 31(9): 160?165. CAI Xiaopei, LIU Wei, WANG Pu, et al. Effect of land subsidence on regularity of double-block ballastless track[J]. Engineering Mechanics, 2014, 31(9): 160?165.

[15] 陳鵬. 高速鐵路無砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的研究[D]. 北京: 北京交通大學(xué), 2009. CHEN Peng. Research on mechanical characteristics of ballastless track in high-speed railway[D]. Beijing: Beijing Jiaotong University, 2009.

[16] 鄒春華, 周順華, 王炳龍, 等. 路基不均勻沉降對(duì)有砟軌道沉降影響的模型試驗(yàn)[J]. 同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 39(6): 862?869. ZOU Chunhua, ZHOU Shunhua, WANG Binglong, et al. Model test study of influence of differential subgrade settlement on ballasted track settlement[J]. Journal of Tongji University (Natural Science), 2011, 39(9): 862? 869.

Influence of uneven subgrade settlement on track structure stress of tramcar on sharing road right

PEI Guoshi, GAO Jianmin, GUO Yu

(State Key Laboratory of Traction Power, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

According to the structure of the whole embedded slab track on solid bed for tramcar on sharing road right, the track-subgrade vertical coupled model was established based on the finite element method. On this basis, the influences of uneven subgrade settlements on the track structure stress of tramcar on sharing road right were studied. Beside, the limit of wavelength and amplitude of the subgrade settlement were studied. The results show that the upper layers of slab track structure deform with the subgrade settlement under gravity. When the amplitude of the uneven subgrade settlement is large enough, the gaps between the slab and subgrade would occur, and the local warping deformation of rail nearby the beginning and the end locations of the uneven subgrade settlement would also occur. The stress of the track structure is affected comprehensively by the wavelength and amplitude of the subgrade settlement. The uneven subgrade settlements that the wavelength is between 15~25 m should be paid more attention, and the amplitude also be limited strictly, all of which will ensure the safety and durable of the track.

tramcar on sharing road right; uneven subgrade settlement; track structure stress; safety influence

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2018.11.007

U213.2

A

1672 ? 7029(2018)11 ? 2772 ? 08

2017?09?30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51678507)；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2013CB036205)

高建敏(1981?)，女，河北南和人，副研究員，博士，從事鐵路軌道不平順及其管理研究；E?mail：jmgao@swjtu.edu.cn

(編輯 涂鵬)