高速概况与路基技术参考学习.ppt

高速铁路发展及高速铁路路基技术特点,世界高速铁路的发展概况,1、高速铁路定义 运营速度在200km/h以上的铁路。高加速、高减速、运营自动化。产生的背景：日本。日本：1964年东海道新干线210km/h，线提速为260km/h。山阳，上岳，东北，北陆新干线，共1970km.v=260km/h。列车平均晚点47秒。,法国：TGV高速线东南线270km/h，大西洋线300km/h，北方线300km/h（320km/h）,地中海线350km/h。保持515.3km/h最高试验纪录，运营速度400km/h.德国：客货混合运输。ICE高速列车，Vmax=250km/h.四条高速铁路。1997年，慕尼黑汉堡，死124人，伤300人（机车车轮制动系统+道岔+公路立交）西班牙：AVE高速列车，摆式列车。广深准高速。,2、高速铁路的优势 速度快；占地少；环保；安全性与舒适性；运量大；全天候；准时。3、世界高速铁路发展概况 发展模式：轮轨系统和磁悬浮系统 轮轨系统：新建及摆式列车。,磁悬浮：超导，相斥，10cm，对钢轨变形要求低，日本。常导，相吸，1cm，对钢轨变形要求高，德国。试验段：运营段。1998年日本最高试验记录550km/h。,高速铁路前期研究：八五、九五高速铁路地基刚度研究高速铁路路基技术条件研究高速铁路软土地基工后沉降标准研究高速铁路路基稳定性与变形控制高速铁路基床表层施工技术研究高速铁路路桥过渡段研究高速铁路路基结构形式及改良土技术研究土工合成材料在路基工程中的应用技术研究秦沈客运专线路基部分综合实验研究,根据中长期铁路网规划，我国铁路将形成以京沪、京广、京哈、沪甬深及徐兰、杭长、青太及沪汉蓉“四纵四横”等客运专线为主体，到2020年建设约1.2万公里的客运专线，新线约1.6万公里。京沪高速铁路是我国以上庞大客运网络中的一条客运干线，将连接京哈、青太、徐兰、沪汉蓉、沪甬深及杭长等客运专线，同时在以上客运专线形成以前，连接了既有京秦、京山、石德、胶济、陇海、宁芜、沪杭等25条干支线铁路，有40%的客流为跨线客流。,京沪高速铁路概况,规划中的京沪高速铁路跨越河北、山东、安徽、江苏四省，联络北京、天津、上海三大直辖市，井陉济南、徐州、南京等大城市全长1300多公里，较1463km的既有线缩短155km，全线共设车站24个。运输模式：高、中速列车共线运行逐步过渡到开行高速列车的客运专线速度目标值：高速列车最高速度300km/h；中速列车160200km/h；线路平、纵断面及基础设施的设计标准应满足最高行车速度350km/h的要求,正线数目：双线正线线间距：5.0m最小曲线半径：7000m最大坡度：12到发线有效长度：650m牵引种类：电力列车运行控制方式：自动控制行车指挥方式：综合调度集中,路基在高速铁路中的地位和作用,自20世纪60年代第一条高速铁路在日本建成以来，世界范围内出现了竞相修建高速铁路的热潮，高速铁路的出现对传统铁路的设计、施工和养护维修提出了新的挑战，在许多方面深化和改变了传统的设计方法和观念。就路基工程而言，主要表现为以下三个特点：1、高速铁路路基的多层结构系统,高速铁路线路结构，已经突破了传统的轨道/道床/土路基这种结构型式，既有有碴轨道也有无碴轨道对于有碴轨道，在道床和土路基之间，已抛弃了将道碴层直接放在土路基上的结构形式，作成了多层结构系统。例如：法国采用道碴层/碴底层（级配粒料）/基础层（级配良好的砾石）/防污层（砂、土工纤维）；日本在道床和基床之间加设了5cm厚的沥青混凝土；德国在道床与基床之间加设了路基保护层即PSS层。,2、控制变形是路基设计的关键 控制变形是路基设计的关键，采用各种不同的路基结构型式的首要目的是为高速线路提供一个高平顺、均匀和稳定的轨下基础。由散体材料组成的路基是整个线路结构中最薄弱、也是最不稳定的环节，是轨道变形的主要来源。它在多次重复荷载作用下所产生的累积永久下沉(残余变形)将造成轨道的不平顺，同时其刚度对轨道面的弹性变形也起关键性的作用，因而对列车的高速走行条件有重要的影响。高速行车对轨道变形有严格的要求，因此，变形问题便成为高速铁路设计所考虑的主要控制因素。就路基而言，过去多注重于强度设计，并以强度作为轨下系统设计的主要控制条件。而现在强度已不成为问题，一般在达到强度破坏前，可能已经出现了不能容许的过大有害变形。,3、列车/线路整体系统的相互匹配，路基是重要组成部分 变形问题的解决相当复杂，是一个世界性的难题。日欧各国虽然实现了高速，但他们都是通过采用高标准的昂贵的强化线路结构和高质量的养护维修技术来弥补这方面的不足。日本对此不惜代价，在上越和东北新干线上，高架桥延长数所占比例分别为49%和57%，路基仅占1%和6%。所以，变形问题是轨下系统设计的关键。对于高速铁路，轮/轨系统应该是车轮、钢轨、道床、路基整个系统各部分相互作用的整体。因为包括路基在内的轨下系统的垂向变形集中反映在轨面上，并且又直接影响着轮、轨作用力的大小。,国内外路基工程的现状与发展前景1、我国铁路路基现状 长期以来，我国新建铁路没有把路基当成土工结构物来对待，而普遍冠名以土石方。路基质量问题已逐渐被人们所认识与重视。必须提出与铁路发展相适应的高要求的路基设计标准，并严格控制工程质量。,2、国外铁路路基现状 特点如下：1.结合路基工程规定了详细的岩土分类，要求详细地进行调查，为设计、施工及养护提供所必须的依据资料。2.加强了轨道基础的路基基床部分，特别是对基床表层有严格的材料条件并规定了强度要求。3.对路堤各部分的填土规定了相应的填料标准4.对路堤填土的地基条件提出了规定及处理要求。5.加强路基的排水系统、边坡和灾害的防护。,3、路基工程技术的发展 1.设计计算技术逐步提高，设计理念逐渐转变随着高速铁路的出现和发展，深化了传统的路基设计理念。由于高速行车对线路变形的严格要求，使得路基设计在由强度控制设计逐渐向变形控制设计转变，因为一般在路基强度破坏之前，可能出现了不能容许的多大变形。2.新工艺、新技术、新材料层出不穷,3.测试手段和设备进一步提高，检测方法更加合理 路基施工质量的检测方法正在由以前单一的压实系数K指标逐渐向双指标检测过渡。随着人们对高速列车动荷载作用下路基表现的动态行为的不断深入，检测路基强度的另一指标 动态变形模量Evd正在逐渐应用推广。4.规范逐步完善和更新,高速铁路路基与普通铁路路基的区别,高速铁路运行速度快、技术标准高、对路基的要求严格，控制路基变形已成为高速铁路路基的最大特点。因此，高速铁路路基与普通铁路路基的本质区别在于基床表层厚度增加，压实标准提高，同时对填料及路桥过渡段的刚度提出了更高的要求。,高速铁路路基技术特点,列车运行的高速、舒适、安全运送旅客特征，要求路基必需具备强度高、刚度大、纵向变化均匀、长久稳定的特点。,高标准的填筑技术和强化的基床结构路基必须作为结构物来对待。填筑材料、压实标准、变形控制、检测标准提高。强化基床表层：动态稳定性、水稳性、渗透性。,严格控制路基沉降变形轨道不平顺（累计沉降和不均匀沉降）影响速度和舒适度。变形包括：列车行驶中路基面产生的弹性变形；长期行车引起的基床累积下沉（塑性变形）；路基本体填土及地基的压缩下沉。就路基而言，过去多注重于强度问题，并以强度作为轨下系统设计与施工的主要控制条件。而现在强度已不成为问题，一般在达到强度破坏前，可能已经出现了不能容许的过大有害变形。,轨道基础刚度变化处设置过渡段确保高速行车的平稳与安全，在路桥、路涵、堤堑处设置过渡段。设置一定长度的过渡段，控制轨道刚度逐渐变化，减少由于不均匀沉降引起的轨道不平顺。,