《路基的本体工程》PPT课件

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1、第二章路基的本体工程第一节路基本体工程各构成部分及其设计原则路基高度:O—O’在路基面上，未被道床覆盖的那部分路基面称为路肩路堑深度:O—O’一般线路路堑的路肩宽小于路堤的路肩宽度路肩的作用加强路基的稳定性保障道床的稳固方便养护维修作业为了减少开挖量，一般线路路堑的路肩宽小于路堤的路肩宽度我国现行规范规定的路肩宽度标准为：Ⅰ级铁路的路堤不得小于0.8m，路堑不得小于0.6m为测量工作方便起见，常用路肩高程代替路基高程路基横断面1:1.81:1.8粒調砕石Ｒ.ＬＦ.Ｌ３％３％３％400ａ以上ｂ以上ｃ以上a:轨道中心间隔b:施工基面宽度c:至各限界的距离d:余

2、量宽度ｄ３％３％通信電力轨道中心车辆限界（风压限界）路肩高程有一个最小值的要求规范规定，路肩的最小高程应比设计洪水频率的水位连同波浪侵袭洪水高(h1)和雍水高(h2)在内，再加0.5m富余量，采用的设计洪水频率，在一般情况下，Ⅰ、Ⅱ级铁路为1/100，Ⅲ级铁路为1/50第二节路基承受的荷载路基承受的荷载是指作用在路基面上的应力，包括线路上部结构重量作用在路基面上的静荷载以及列车运行中通过轨道传递到路基面上的动荷载，是确定路基本体构造的重要依据一路基荷载的定义普通铁路路基设计必须要考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化作为静荷载处理，即通常的换算

3、土柱法高速铁路的路基设计必须进行动态分析，此时须要计算列车动荷载的作用在路基中所产生的动应力的大小及分布规律二路基承受的静荷载及其计算方法轨道荷载和停留在轨道上的机车车辆荷载为静荷载。路基标准活载的计算如图所示，该活载通过轨道传播到路基面上中-活载图式换算土柱图式在横断面上的分布宽度自轨枕底两端向下45度扩散角计算轴重是集中力，因此在具体计算时又把它简化成纵向分布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距，最后得到沿纵向作用在路基面上的列车（活）荷载分布强度轨道和列车荷载换算土柱高度及分布宽度三路基动荷载荷载分担作用及钢轨挠曲变形曲线（一）荷载的分担作用在

4、轮载力P作用下,钢轨的垂向挠曲变形曲线的影响范围与轮载力大小和钢轨、轨枕、道床、路基等的刚度有关。刚度大影响范围小，刚度小则影响范围大。一般约为7根轨枕宽度。枕面支承力的分配比例(日本)路基面动应力与列车速度的关系(日本有碴轨道)（二）路基面上的动应力轨枕顶面的支承力通过轨枕和道床向下往路基中传播。图表示单根轨枕在线路纵向即轨枕断面方向上的传播情况。轨枕底面与道床之间的接触压力,对于木枕可视为柔性板,其接触压力大致为均布。混凝土枕因为刚性大,视作刚性板,刚性板底面接触压力的分布比较复杂,其值约在平均值的95%-125%范围。1一般规律单根轨枕下的压力分布（

5、德国资料）路基面动应力沿横向呈马鞍型，钢轨下最大，道心处次之，轨枕端头最小；轨枕端头的动应力约为钢轨下动应力的35～37％，道心的动应力约为钢轨下的45～50％。综合国内外的实测数据表明，路基面动应力幅值的集中域一般在50~70kPa左右，最大值可达110kPa美国的实测结果(有碴)图表示邻枕对压力分布的影响。从图中可见，当深度达到轨枕宽度的3倍，即距枕底70cm左右时，沿线路纵向的压力分布就比较均匀了路基面动应力的分布(有碴)2简化计算法路基面平均动应力简化计算图式（日本道床厚度25cm）日本在设计东海道新干线时，采用了图所示的计算图式。并且假设传播到路

6、基面上的动应力在全部受荷面积上为均布。按此图式计算出的是路基面上的平均动应力。轮载力P是按动轮载计算的，即普通线路无缝线路式中，Pd为动轮载；Ps为静轮载；v为时速（km/h)。若v〉300，仍按300计。式中括号内第二项的系数0.5及0.3代表与速度相关的动力冲击系数，或称速度影响系数。单轮载作用下路基面上的动应力分布沿线路纵向的动应力分布如图所示，简化成了5个均布的矩形荷载，每个矩形荷载的平均动应力值可按下式计算：注：实际上路基面上的动应力分布是不均匀的，但是,固为计算路基面上动应力分布的一个重要目的是在设计基床结构时计算路基面的弹性变形,而按均布矩形

7、荷载计算弹性变形是比较简便的。参考以上日本的简化计算法，我国铁科院建议按下图的计算图式计算路基面动应力的最大值，并以此作为高速铁路路基的设计荷载。当Ps=200kN,枕距a=56cm,车速v=300km/h时,路基面动应力的最大值约为100kPa。路基面动应力的最大值（三）路基面上的动应力沿深度的衰减列车荷载以动力波的形式通过道床传递到基床面，再向深层传播。在动力波传播的过程中要消耗能量,或者说由于阻尼作用土要吸收能量,因此,动应力沿深度的增加而衰减。一般地说，路基面以下0.6m范围内（距枕底约1m）动应力衰减最急剧。日本资料认为基面下3.0m处的动应力约

8、为自重应力的10%，它对路堤变形的影响也已忽略不计，因此日本把3.