1、1单元双块式无砟轨道道床板长度的确定摘要： 为确定双块式无砟轨道道床板的合理单元长度，采用数值模拟的方法分析了列车荷载、纵、横向荷载、温度力、温度梯度作用下不同单元长度轨道结构的应力、应变响应；在此基础上，计算了不同长度单元板的裂缝宽度及所需的最小配筋率.现场试验结果表明：单元板长度越大，内部应力、板端位移量和板中裂缝宽度越大，满足裂缝宽度限值的配筋率越大；单元双块式无砟轨道板的长度宜小于 8.0 m，推荐兰新二线采用长 6.5 m 的单元双块式无砟轨道道床板. 关键词： 铁道工程；双块式无砟轨道；道床板；单元长度 中图分类号： U213.244； U214.02 文献标志码： ALength
2、 Determination of Track Concrete Plate for 双块式无砟轨道具有工艺简单、施工速度快、经济效益好等优点，已在国内外众多铁路干线上应用，我国目前在建的兰新铁路第二双线（兰新二线）拟采用该型轨道1-3.由于西北地区气候条件恶劣，夏季高温，冬季严寒，昼夜温差大，双块式无砟轨道路基段连续道床板存在涨拱、开裂等问题4-5.为此，推荐兰新二线路基段采用改进后的单元双块式无砟轨道6.目前，该单元结构已在现场无砟轨道试验段铺设，现场观测效果良好. 在轨道结构竖向、横向尺寸不变的情况下，道床板纵向单元长度的选取对结构应力、应变水平、 （纵、横向）限位能力、建设成本、施工效
3、2率等均有较大影响.本文从荷载、温度作用下结构的性能、裂缝宽度以及配筋率等分析不同长度单元板性能的差异，并在理论分析的基础上，结合现场观测数据，给出合理的单元板长度.1 单元双块式无砟轨道简介如图 1，路基段单元双块式无砟轨道结构自下而上依次为路基表层级配碎石、支承层、道床板、扣件和钢轨.支承层采用 C15 混凝土，宽 3.40 m，厚0.30 m，纵向连续铺设.道床板采用 C40 混凝土，宽 2.80 m，厚 0.26 m7，纵向采用单元式，单元长度在 420 m 之间.道床板伸缩缝宽度 20 mm；在道床板伸缩缝下切割支承层假缝，切割深度为支承层厚度的 1/3；扣件采用 WJ-8B 型扣件
4、，间距为 0.65 m；钢轨采用 60 kg/m 级钢轨.建立有限元力学模型，道床板、支承层及下部路基均采用三维实体单元模拟，扣件假定为点支承弹簧. 兰新二线无砟轨道试验段中，双块式无砟轨道单元板长度主要有6.5、13.5 和 19.5 m 三种.通过对试验段的长期观测发现，单元双块式无砟轨道在经历一个冻融循环后，伸缩缝处的支承层假缝出现贯通裂缝（见图 2） ，支承层与基床表层产生层间分离现象（见图 3）. 根据对不同长度单元板配筋率的分析，板长小于 8.0 m 时，单元板建设成本最低.对于板长大于 8.0 m 的单元板，板长增大意味建设成本提高. 单元板长度还对现场施工有较大影响：单元板越短
5、，伸缩缝数量、轨道横向模板设置数量越多，施工速度越慢；单元板越长，单元板内钢筋搭接接头越多，焊接工作量越大；单元板越长，道床板混凝土施工缝数量越多，后期浇筑凿毛工作量越大.3 现场试验为更好地对比不同长度3单元板对结构性能的影响，在兰新二线无砟轨道试验段上选取了 6.5 m的小单元和长 19.5 m 的大单元双块式无砟轨道，进行了为期 1 年的观测.观测内容主要包括板端位移、混凝土应变、钢筋应力以及现场裂缝观测等. 长 6.5 m 的单元板的纵向配筋率为 0.65%，温度升高 45 时，伸缩缝宽度减小 3.2 mm，单元板纵向接近自由伸缩.混凝土最大拉、压应变分别为 7310-6 和 1911
6、0-6；板中钢筋最大拉应力为 15 MPa，最大压应力为 78 MPa.根据现场观测，单元板内无任何结构性裂纹（缝）产生. 19.5 m 的单元板的纵向配筋率也为 0.65%，温度改变 50 时，伸缩缝宽度变化约 5.8 mm，单元伸缩受限.混凝土最大拉、压应变分别为6310-6 和 35010-6；板中钢筋最大拉、压应力分别为 79 和 149 MPa.根据现场观测，单元板内假缝切割处产生较多裂纹（缝）. 对比 2 种单元板，在配筋率相同的情况下，单元板长度越短，板端伸缩量越小，内部钢筋混凝土应力越低，道床板出现裂缝的可能性越小.4 结论单元板长度的确定是单元双块式无砟轨道结构设计的重要问题
7、之一，是轨道结构稳定性、耐久性的重要影响因素14-15，通过理论分析和现场观测，可以得出以下结论： （1） 在温度力作用下，单元板越短，内部应力越低，板端位移量越小.在温度梯度、列车荷载、纵、横向荷载作用下，不同长度单元板的应力、应变响应基本一致. （2） 在相同条件下，单元板越长，板中裂缝宽度越大，满足裂缝宽度限值的配筋率越大，轨道工程建设成本越高.从限制裂缝宽度、降低工程建设成本的角度，建议取单元双块式无砟轨道板的长度小于 8.0 m. 4（3） 单元双块式无砟轨道道床板长度的确定对轨道结构性能、建设成本和施工便利等影响较大，应在保证结构性能满足要求的前提下，尽量降低工程造价，并充分考虑现
8、场施工的便利性. 对于兰新二线，因年温差较大，温度力对板长的确定影响较大，因此，宜采用小单元双块式无砟轨道，以降低板内温度应力，控制裂缝宽度.建议兰新二线采用板长 6.5 m 的小单元双块式无砟轨道. 参考文献： 1何华武. 无碴轨道技术M. 北京：中国铁道出版社，2005： 33-43. 2赵国堂. 高速铁路无砟轨道结构M. 北京：中国铁道出版社，2006： 44-49. 3韦合导，王森荣. 高速铁路双块式无砟轨道结构设计及施工技术J. 铁道建筑技术，2008（2）： 44-48. WEI Hedao， WANG Senrong. The structure design and const
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