淺談浮置板軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李貴闊　劉帥

摘 要：從浮置板軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)入手，詳細(xì)闡述了浮置板軌道的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并總結(jié)了對(duì)隔振元件提出的技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：浮置板軌道；系統(tǒng)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；隔振元件

中圖分類號(hào)：U213.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.15.106

文章編號(hào)：2095-6835（2015）15-0106-02

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市用地矛盾日益突出，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)城市軌道時(shí)，線路會(huì)不可避免地經(jīng)過(guò)學(xué)校、醫(yī)院和音樂(lè)廳等特殊地段。浮置板軌道結(jié)構(gòu)很好地滿足了特殊地段減振降噪的需求，在我國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。本文依據(jù)浮置板軌道技術(shù)的最新規(guī)范，分類總結(jié)了軌道結(jié)構(gòu)各部分的設(shè)計(jì)要點(diǎn)和相關(guān)的注意事項(xiàng)。

1 適用地段

根據(jù)相關(guān)規(guī)定可知，適宜采用浮置板軌道技術(shù)的地段有以下3部分：①依據(jù)環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告，城市軌道交通引起沿線環(huán)境振動(dòng)最大Z振級(jí)超標(biāo)10 dB及以上的地段；②軌道沿線室內(nèi)產(chǎn)生低于50 Hz的低頻振動(dòng)超標(biāo)或室內(nèi)二次輻射噪聲超標(biāo)的地段；③其他有特殊要求，需要采取減振降噪措施的地段。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

浮置板軌道在新線設(shè)計(jì)、特殊工況、新產(chǎn)品首次應(yīng)用等情況下，應(yīng)進(jìn)行列車(chē)—軌道—路基（隧道或橋梁）系統(tǒng)耦合動(dòng)力學(xué)檢算，掌握系統(tǒng)的動(dòng)力特性，以確保軌道結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。

浮置板軌道結(jié)構(gòu)的固有頻率是按照無(wú)阻尼的軌道系統(tǒng)計(jì)算的，并應(yīng)避開(kāi)列車(chē)輪對(duì)、轉(zhuǎn)向架、車(chē)體的固有頻率、橋梁等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的固有頻率和沿線建筑物振動(dòng)敏感的頻率。

當(dāng)質(zhì)量、彈簧、阻尼系統(tǒng)構(gòu)成的浮置板軌道的阻尼比為零時(shí)，將會(huì)在軌道結(jié)構(gòu)固有頻率處產(chǎn)生振幅無(wú)限大的共振現(xiàn)象，阻尼比一般應(yīng)大于5%. 但是，系統(tǒng)的阻尼也不宜過(guò)大，過(guò)大的阻尼會(huì)使得減振效果變差。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 扣件與鋼軌設(shè)計(jì)

浮置板軌道的扣件要采用與設(shè)計(jì)線路類型相同的扣件，并且扣件間距要與鄰近線路的間距相同。

在列車(chē)額定荷載作用下，鋼軌的垂向位移最大不宜超過(guò)4 mm，而列車(chē)的牽引是利用回流電路，依靠鋼軌來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，軌道結(jié)構(gòu)應(yīng)做絕緣設(shè)計(jì)，以降低結(jié)構(gòu)和設(shè)備受迷流腐蝕的影響。

3.2 浮置板設(shè)計(jì)

在列車(chē)額定荷載作用下，浮置板的垂向位移最大不宜超過(guò)3 mm。為了滿足結(jié)構(gòu)縱橫向的穩(wěn)定性，應(yīng)該將剪力鉸設(shè)置在兩浮置板之間，或者在浮置板側(cè)面設(shè)置縱向和橫向的限位裝置。為了保證浮置板軌道結(jié)構(gòu)的固有頻率和參振質(zhì)量，在設(shè)計(jì)時(shí)，所選取的浮置板厚度不宜小于300 mm。

3.3 浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度設(shè)計(jì)

在滿足結(jié)構(gòu)限界要求的前提下，浮置板軌道結(jié)構(gòu)的高度應(yīng)符合表1中的規(guī)定。

表1 浮置板軌道結(jié)構(gòu)高度（單位：mm）

表1只是對(duì)浮置板高度的一般性規(guī)定，結(jié)構(gòu)具體的高度應(yīng)根據(jù)施工方法、限界要求、基礎(chǔ)形式、采用的浮置板軌道類型和浮置板特殊設(shè)計(jì)等情況，結(jié)合減振要求來(lái)確定。

3.4 曲線地段設(shè)計(jì)

當(dāng)浮置板軌道結(jié)構(gòu)位于曲線地段時(shí)，宜將曲線超高設(shè)置在軌道基礎(chǔ)上。這種做法極大地降低了板的級(jí)別和隔振器規(guī)格，簡(jiǎn)化和統(tǒng)一了浮置板結(jié)構(gòu)的橫斷面形式。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)通常的做法是：保持軌道基礎(chǔ)面水平，通過(guò)調(diào)整浮置板道床厚度實(shí)現(xiàn)超高設(shè)置。傳統(tǒng)做法不僅導(dǎo)致浮置板結(jié)構(gòu)的橫斷面變化比較大、隔振器規(guī)格增多、生產(chǎn)成本增加，還延長(zhǎng)了供貨周期。

3.5 過(guò)渡段設(shè)計(jì)

浮置板軌道結(jié)構(gòu)設(shè)置過(guò)渡段的目的是使軌道剛度平穩(wěn)過(guò)渡，避免不同軌道結(jié)構(gòu)連接處的剛度產(chǎn)生突變，進(jìn)而保證列車(chē)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

標(biāo)準(zhǔn)段位于浮置板軌道結(jié)構(gòu)中部，過(guò)渡段分列兩端。浮置板標(biāo)準(zhǔn)段的布設(shè)應(yīng)根據(jù)振動(dòng)敏感保護(hù)要求和水文地質(zhì)條件來(lái)確定。浮置板標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度應(yīng)在實(shí)際敏感點(diǎn)保護(hù)長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上適當(dāng)外延，外延不小于5 m。標(biāo)準(zhǔn)段的長(zhǎng)度應(yīng)大于列車(chē)長(zhǎng)度，過(guò)渡段的長(zhǎng)度依據(jù)軌道剛度平穩(wěn)過(guò)渡的原則確定。

3.6 排水設(shè)計(jì)

浮置板軌道地段的設(shè)計(jì)應(yīng)有利于排水，有利于養(yǎng)護(hù)維修時(shí)檢查和疏通排水通路。因此，要在其他類型道床與浮置板軌道銜接處做好排水設(shè)計(jì)。軌道基礎(chǔ)表面和浮置板表面應(yīng)設(shè)置排水橫坡，當(dāng)排水溝位于浮置板下時(shí)，應(yīng)設(shè)置排水溝檢查孔和蓋板。當(dāng)相鄰道床的排水溝沒(méi)有接入浮置板下的排水溝時(shí)，應(yīng)設(shè)置水箅子和集水井，并在兩者銜接段設(shè)置水溝蓋板。

4 隔振元件的技術(shù)要求

隔振元件的剛度和布置對(duì)浮置板支承剛度有較大的影響。在列車(chē)荷載作用下，支承剛度越大，浮置板的垂向位移越小。浮置板軌道的隔振元件主要包括橡膠隔振器、隔振支座、鋼彈簧隔振器和隔振墊等。

4.1 橡膠隔振器和隔振支座

橡膠隔振器和隔振支座應(yīng)滿足橡膠產(chǎn)品的剛度、阻尼和耐久性等力學(xué)性能指標(biāo)的要求。當(dāng)橡膠隔振器和隔振支座經(jīng)過(guò)疲勞試驗(yàn)后，垂向永久變形應(yīng)低于1 mm，剛度變化不應(yīng)高于15%.另外，橡膠隔振器和隔振支座動(dòng)靜剛度比應(yīng)低于1.3.

4.2 鋼彈簧隔振器

鋼彈簧隔振器的筒體結(jié)構(gòu)、阻尼介質(zhì)和螺旋鋼彈簧的材料應(yīng)滿足設(shè)計(jì)和材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求。螺旋鋼彈簧垂向永久變形應(yīng)低于2 mm，剛度變化不應(yīng)高于10%，嚴(yán)禁出現(xiàn)目視裂紋。同時(shí)，結(jié)構(gòu)的密封設(shè)計(jì)應(yīng)保證液態(tài)阻尼介質(zhì)不外溢，而且疲勞試驗(yàn)后的阻尼變化不應(yīng)高于10%.

4.3 隔振墊

隔振墊應(yīng)滿足剛度、阻尼和耐久性等力學(xué)指標(biāo)的要求，其厚度在疲勞試驗(yàn)后的變化應(yīng)低于3%，而其剛度在疲勞試驗(yàn)后的變化不應(yīng)超過(guò)15%.同時(shí)，動(dòng)靜剛度比應(yīng)低于1.3.

5 結(jié)束語(yǔ)

因?yàn)楦≈冒遘壍澜Y(jié)構(gòu)的減振性能良好，所以，它被廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了不可估量的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。要想實(shí)現(xiàn)浮置板軌道在不同地段的減振需要，設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)十分重要。浮置板軌道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，要綜合考慮各方面的影響因素，這樣才能設(shè)計(jì)出滿足特殊地段減振需求的理想產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)

[1]深圳市地鐵集團(tuán)有限公司.GJJ/T 191—2012浮置板軌道技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.

〔編輯：白潔〕