高速铁路无砟轨道毕业设计答辩课件.ppt
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1、4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011开题报告开题报告第一章 中国铁路的发展史第二章 高速铁路的发展史以及前景 第三章 高速铁路的意义第四章 我国发展高速铁路的意义和必要性第五章 高速铁路对环境保护的意义第六章 我国发展高速铁路的设想 4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011开题报告参考文献 高速铁路施工概论 西南交通大学出版社 高速铁路概论 中国铁道出版社 中华人民共和国环境保护法(实用版)4251 10011 0010 1010
2、1101 0001 0100 1011 基本资料项目名称:项目名称:遂渝线高速铁路无砟轨道施工设计设计里程:设计里程:K100+012K114+012设计时间:设计时间:2012年2月6月设计时速:设计时速:300km/h4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011第一章第一章 绪论绪论1.1 1.1 引言引言交通运输发展的历史就是一部速度不断提高的历史。随着时代的发展,交通运输行业日趋激烈的竞争使得修建高速铁路成为铁路发展的必由之路。高速铁路以高速、安全、准时、舒适、运量大、污染小、节能、舒适和全天候性日益得到社会的青睐。1.2 1.2 砟轨道结构的发展现
3、状砟轨道结构的发展现状1.3 1.3 国内无砟轨道结构研究与工程实践国内无砟轨道结构研究与工程实践 目前,我国高速无砟轨道的基本类型有两种:即板式无砟轨道和双块式无砟轨道。板式无砟轨道又分为CRTS型(China Railway Track System,简称CRTS)。扳式无砟轨道结构(单元板式)和CRTS型板式无砟轨道结构(纵连板式)。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011第二章第二章 路基设计(主要是路堤部分)路基设计(主要是路堤部分)2.1 2.1 设计目的设计目的2.2 2.2 路基设计要求路基设计要求 表层的强度应能承受列车荷载的长期作用,
4、刚度应满足列车运行时产生的弹性变形控制在一定范围内的要求,厚度应使扩散到其底层面上的动应力不超出基床底层土的承载能力。基床表层填料应具有较高的强度及良好的水稳性和压实性能,防止地表水侵入导致基床软化进而影响路基的强度。2.3 2.3 基本资料基本资料1、线路资料全线采用CRTS型板式无砟轨道,线路运行电力牵引且为自动控制的动车组路基设计时速:300km/h曲线半径:R=7000m设计路肩标高:H=194.5m。无地下水及地震的影响,年平均降水量250mm,降水量少,无地表水,排水沟按规范要求进行设计,地基承载力满足设计要求。路基填料的材质、级配、水稳性满足高速铁路设计要求,填压技术满足要求,其
5、他相关排水,防护等要求满足高速铁路设计要求。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112、工程地质情况土层编号土层名称土层顶面标高/m土层厚度/m1残积土187.552强风化花岗岩182.5未钻孔土的名称重度KN/M3粘聚力KPa内摩擦角。基床表层(级配碎石)20.030.030.0基床底层(粗砾岩)19.025.025.03、基床的物理力学性质4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112.4 2.4 路基横断面设计路基横断面设计 路基横断面设计主要对路基本体的各组成部分如路基面、路肩、填料、基床、边坡、路基基底等按照
6、规范进行设计。路基附属结构是路基的组成部分,是为确保路基本体的稳固性而采用的必要的工程措施,包括排水结构和防护、加固结构两大类。2.5 2.5 横断面各部尺寸拟定横断面各部尺寸拟定1、断面形式 根据本设计的基本资料,路基断面形式为路堤。路基面设置三角拱,由路基中心线向两侧设置4%的人字排水坡,拱高约为0.15m。2、路基面宽度 根据高速铁路设计规范TB100202009中表6.2.3得,路基面宽度为8.6m,其中路肩宽度为0.8m。路基面在无砟轨道正线曲线地段一般不加宽,当轨道结构和接触网支柱等设施的设置有特殊要求时,根据具体情况分析确定。3、基床厚度 根据高速铁路设计规范TB10020200
7、9规定,路基床表层厚度为0.4m,底层厚度为2.3m,基床总厚度为2.7m。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10114、直线地段路基面形状为梯形,混凝土支承层基础边缘以外设4%的横向排水坡。路基基床底层顶面及基床下路基面自中心向两侧设4%的横向排水坡。5、边坡坡度 根据高速铁路设计规范TB100202009规定,该路基边坡为直线形,坡率为:1:1.5。6、排水沟 根据高速铁路设计规范TB100202009,该路基横坡明显,故排水沟应设在横坡上方一侧。排水沟底宽0.4m,深度0.6m,边坡坡率采用1:1。在排水沟和路基之间修筑2m宽的人工护道。7、路基填料
8、 据高速铁路设计规范TB100202009中规定,路基的基床顶层采用A组填料,基床底层采用A、B组填料或采取土质改良或加固措施。路堤基床以下部位宜选用A、B、C组填料,当选择D组时应采取加固或土质改良。路堤浸水部分的填料应采用渗水土填料。使用不同填料填筑路基时,应分层填筑每一水平层全宽应以同一种填料填筑。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10113.004.304.304%4%基 床表 面基 床底 层路 基 本 体1:m1:m接触网支柱声屏障电缆槽0.42.31:1.751:1.75砂浆调整层单单位位:m m无无砟砟轨轨道道单单线线路路堤堤标标准准横横断断
9、面面示示意意图图4%4%4%4%表层整体A组填料A、B组填料A、B、C组填料+0.00+1.20+2.304251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112.7 2.7 路基施工注意事项路基施工注意事项 (根据(根据高速铁路设计规范高速铁路设计规范TB10020TB1002020092009)1、铺设无砟轨道时,开挖至路基面,直接在开挖面上施做支承层或底座。2、开挖面上的松动岩石应予清除。开挖面不平整处应采用强度等级不低于 C25 的混凝土嵌补。3、软质岩、强风化的硬质岩及土质基床应满足表6.3.2、6.3.3 的要求;基床范围内的地基应无1.5MPa 或0.1
10、8MPa 的土层。不能满足时,应进行加固处理,并符合下列规定:(1)基床表层应换填级配碎石并满足第 6.3.2 条要求。(2)天然地基满足基床底层土质要求时,可采取翻挖回填或加强碾压夯实的措施。(3)天然地基不满足基床底层土质要求时,可采取换填、地基改良或加固措施,换填范围应根据具体情况计算分析确定。(4)基床翻挖、换填或改良、加固处理时,应采取加强排水和防渗等措施,分层压实应执行基床相应部位标准。4、半填半挖路基轨道下横跨挖方与填方时,挖方部分可通过换填调整与填方部分的强度及刚度差异,换填厚度宜根据填方部分高度及地基条件确定。5、路堑均应设置侧沟平台,平台宽度不宜小于 1.0m。在土石分界处
11、、透水和不透水层交界面处及路堑边坡高度较大时,均应设置边坡平台,平台宽度不宜小于 2.0m,并应满足路堑边坡稳定需要,边坡平台上应做好防水及加固措施。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112.8 2.8 路基边坡稳定性验算路基边坡稳定性验算1、路基面上的载荷 在本设计中,我们取填土、残积土及换算土柱的重度为18 kN/。根据高速铁路设计规范TB100202009中轨道和列车荷载换算土柱高度及分布宽度规范查得,换算土柱宽度:3.0m、换算土柱高度:3.1m 2、进行初步设计断面的边坡稳定性验算 计算原理:采用圆弧形滑面,并且运用瑞典条分法进行边坡稳定性验
12、算。稳定系数K的计算公式为:土条重力(若分条上存在列车与轨道的换算土柱,仍应包括换算土柱的荷载重)过重心的垂线与滑裂面相交,交点的切线与水平面的夹角为 内摩擦 粘聚力(KPa)圆弧面长度(m)ninniiiiWCiWK111isinLtancos4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112.92.9 施工方法及程序施工方法及程序1、进行施工调查,审核设计文件(土质调查方法)2、测量放线3、征租土地4、拆迁建筑物5、修建施工便道6、设置排水系统7、编制土石方调配方案8、编制路基工程施工组织设计9、路基工程的开挖或填筑10、路基的平整11、修建路基支挡建筑物及
13、路基加固防护工程12、整修及验收工作4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011第二章第二章 轨道部分设计轨道部分设计2.1 2.1 设计范围设计范围 遂渝线无砟轨道高速铁路DK100+012DK114+012段,该段线 路正线均采用无砟轨道,其中除道岔区铺设轨枕埋入式无砟轨道及双块式无砟轨道外(道岔区域本设计不做详细阐述),路基、桥梁地段均为I型板式无砟轨道。2.2 2.2 轨道设计的一般规定轨道设计的一般规定1、正线及到发线轨道应按一次铺设跨区间无缝线路设计。2、正线应根据线路速度等级和线下工程条件,经技术经济论证后合理选择轨道结构类型,轨道结构宜采用无
14、砟轨道。无砟轨道与有砟轨道应集中成段铺设,无砟轨道与有砟轨道之间应设置轨道结构过渡段。3、无砟轨道的结构型式应根据线下工程、环境条件等具体情况,经技术经济比较后合理选择。同一线路可采用不同无砟轨道结构型式,同一型式的无砟轨道结构宜集中铺设。4、轨道结构部件及所用工程材料应符合国家和行业的相关标准要求。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10112.3 2.3 无砟轨道结构设计应符合下列规定:无砟轨道结构设计应符合下列规定:1、无砟轨道设计荷载应包括列车荷载、温度荷载、牵引/制动荷载等,同时应考虑下部基础变形对轨道结构的影响。2、结构设计活载 1)竖向设计活载
15、:PdPj 式中:Pd动轮载;动载系数,对于设计时速300 公里及以上线路,取3.0;设计时速250 公里线路,取2.5。Pj 静轮载。2)横向设计活载:Q0.8*P j 3、结构疲劳检算活载 1)竖向疲劳检算活载:P1.5*Pfj 2)横向疲劳检算活载:Q0.4*Pfj4、温度荷载及混凝土收缩影响 1)露天区间(包括隧道洞口200m范围)年温差根据当地气象条 件取值。2)温度梯度取45/m。3)混凝土收缩以等效降温10取值。5、扣件节点间距不宜大于650mm,特殊情况下超过650mm 时,应进行设计检算,且不宜连续设置。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100
16、10112.4 CRTS2.4 CRTS型板式无砟轨道结构设计应符合下列规定:型板式无砟轨道结构设计应符合下列规定:1、轨道结构可由钢轨、弹性扣件、轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层、底座、凸形挡台及其周围填充树脂等组成。2、结构及型式尺寸应符合下列规定:1)轨道板结构类型可分为预应力混凝土平板、预应力混凝土框架板和钢筋混凝土框架板。轨道板类型应根据环境条件和下部基础合理选用。标准轨道板长度宜为4962mm,轨道板宽度宜为2400mm,厚度不宜小于190mm。轨道板两端设半圆形缺口,半径宜为300mm。2)水泥乳化沥青砂浆充填层厚度为50mm;对于减振型板式轨道,厚度为40mm。水泥乳化沥青砂浆及
17、原材料的性能应符合相关规定。水泥乳化沥青砂浆应采用袋装灌注法施工。3)底座结构设计应根据列车荷载、温度荷载及混凝土收缩等的共同作用,进行强度和裂缝宽度检算,同时应考虑下部基础变形的影响,进行结构强度检算。底座采用钢筋混凝土结构,混凝土强度等级为 C40。底座的外形尺寸根据设计荷载计算确定,曲线地段底座内侧厚度不应小于100mm。4)凸形挡台按固定于混凝土底座上的悬臂构件设计,形状分圆形和半圆形,混凝土强度等级为C40。凸形挡台和轨道板之间填充树脂材料,设计厚度为40mm。填充树脂应采用袋装灌注法施工,其性能应符合相关规定。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100
18、10112.5 2.5 结构设计结构设计(一)、结构组成 I型板式无砟轨道由钢轨、弹性分开式扣件、充填式垫板、轨道板、砂浆调整层、混凝土底座、凸形挡台及其周围填充树脂等组成。路基上轨道结构高度为787mm,一般简支梁及无填土箱型桥上轨道结构高度为687mm,采用小阻力扣件的连续梁、大跨度梁及部分简支梁上轨道结构高度为688mm。在道岔区、设置伸缩调节器等设计标高地段受其他因素控制的桥梁上,I型板式无砟实际轨道结构高度应以轨面高程为准进行计算,通常通过底座厚度调整。图2.1 路基地段I型板式无砟轨道标准横断面1、路基地段如右图4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100
19、 10112.6 2.6 轨道结构轨道结构1、钢轨 线路正线钢轨采用60kg/m U71Mn(K)无孔新轨,质量应符合300km/h客运专线60kg/m钢轨暂行技术条件及客运专线300km/h和350km/h钢轨检验及验收暂行标准的要求,线路按一次铺设跨区间无缝线路设计。2、扣件 扣件节点间距一般为629mm,困难情况下不宜大于650mm,特殊不利情况下大跨连续梁梁缝处不宜大于725mm。路基及一般简支梁连续梁地段采用WJ-7B常阻力扣件,区间铺设I型板式无砟轨道连续梁上采用WJ-7B小阻力扣件。温度跨度较大的连续梁一端或两端相邻的简支梁上也采用小阻力扣件。WJ-7B常阻力扣件采用W1型弹条,
20、螺母扭矩120Nm(螺栓涂油状态下),从轨顶面到轨道板承轨面的高度217mm(含充填式垫板高度4mm);WJ-7B小阻力扣件WJ-7B扣件组装图配套采用轨下复合垫板、X2型弹条,螺母扭矩80Nm(螺栓涂油状态下),从轨顶面到轨道板承轨面的高度218.2mm,含充填式垫板(位于轨底面)高度4mm;安放T型螺栓、弹条、平垫圈和螺母,弹条的紧固以弹条中部前端下颚与绝缘块接触为准。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011扣件结构如扣件结构如右图右图4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10113、轨道板 本段轨道板长度可分为49
21、62mm、4856mm、3685mm、5500mm,宽度为2400 mm、厚度为2000mm,承轨台厚20mm。采用双向预应力板,轨道板的制造验收应按照客运专线铁路CRTS I型板式无砟轨道混凝土轨道板暂行技术条件执行。本段标准轨道板包括P4962、P4856、P4856A、P3685、P4962A 5种,异型轨道板主要包括 P4856B、P3685B、P5500 3种。本段路基及桥上采用P4962、P4856、P3685 3种标准轨道板板结合调整板缝进行轨道板布置。除相邻大跨度梁为了减小梁端扣件间距采用异型板的简支梁外,通常32m简支梁轨道板布置采用1块P3685+5块P4962+1块P36
22、85,24m简支梁轨道板布置采用1块P4856A+3块P4856+1块P4856A,各种连续梁及特殊梁跨采用P4962、P3685、P4856、P4856A 四种标准板结合梁缝调整均可满足轨道板布设要求;4.9m桥台采用P4856A,5.5m桥台上采用P5500异型轨道板。4、底座(1)路基上底座 底座在路基基床表层上分段设置,标准底座宽3000mm、厚度300mm。路基中部通常每2块轨道板长度底座设置1道宽 20mm伸缩缝,伸缩缝对应凸形挡台中心并绕过凸形挡台,路基与桥梁过渡地段及板式轨道起终端底座每3块轨道板长度底座设置20mm伸缩缝,伸缩缝下部采用聚乙烯发泡板填充,上部50mm范围采用改
23、性沥青软膏封闭。4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011(2)底座上轨道 底座上采用P4962、P4856、P3685 3种标准轨道板板结合调整板缝进行轨道板布置。轨道板布置根据设计长度计算,现场实测长度与表中设计长度不一致时,应按实际长度对轨道板及板缝布置进行调整,P4962轨道板板缝宽度应在6080mm之间,P4856轨道板板缝宽度应在7090mm之间,路基与桥台间轨道板板缝应在50100mm之间。(3)底座配筋及其他 底座采用C40钢筋混凝土,双层配筋,纵横向钢筋直径为14mm,其中纵向钢筋间距为150mm,横向钢筋间距为200mm,排水管处底座较
24、薄弱,为了控制该处底座混凝土裂缝产生和发展,设置箍筋及纵向加强钢筋。为了增加底座与砂浆调整层摩擦力,轨道板宽度范围底座顶面应进行横向拉毛,拉毛深度1mm。在路基上底座伸缩缝处需要设置传力杆,传力杆应工厂化统一制作,以保证质量。(4)轨道线间排水设置 路基上无砟轨道线间排水采用底座设横向排水管的方式,直线地段每隔30m在两线轨道底座各预埋一道排水钢管,曲线地段每隔15m在曲线内侧轨道底座预埋一道排水钢管。钢管设1%横向排水4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 1011轨道平面图无砟轨道俯视图4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100
25、10115、底座伸缩缝 底座伸缩缝宽20mm,伸缩缝对应凸形挡台中心并绕过凸形挡台,伸缩缝下部采用聚乙烯发泡板填充,上部50mm范围采用改性沥青软膏封闭。伸缩缝的设置与行车方向有关(通常左右线伸缩缝方向正好相反)。伸缩缝布置 如右图4251 10011 0010 1010 1101 0001 0100 10116、凸形挡台 凸形挡台分圆形和半圆形,梁端及路基上无砟轨道结束端为半圆形,其余为圆形,半径为260mm,高度为260mm。凸形挡台内竖向钢筋在底座施工时与底座骨架的上、下层钢筋采用焊接方式连接,并与圆形或半圆形箍筋焊连。7、凸形挡台定位测量 直线地段底座中心线与线路中心线重合,曲线超高地
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