濟鄭高鐵路基動力性能變化規律研究

王國泰，張士林，楊凱斌

（中國鐵道科學研究院集團有限公司 鐵道建筑研究所，北京 100081）

1 工程概況

濟鄭高鐵濮鄭段線路全長197.28 km，為雙線客運專線，正線設計速度為350 km/h。本工程正線路基長19.036 km，占線路總長的9.65%。路基基床由基床表層和基床底層構成。基床表層厚度為0.4 m，基床底層厚度為2.3 m。基床表層采用級配碎石填筑；基床底層采用A、B組填料或改良土填筑；基床以下路堤采用A、B組填料和C組碎石、礫石類填料填筑。

無砟軌道路基動力性能現場測試主要技術設備及系統包含：動變形測試模塊，高精度位移計+數據采集與處理系統；振動加速度測試模塊，振動加速度傳感器+數據采集與處理系統［1-5］。主要測試內容包括路堤及路橋過渡段的動變形和振動加速度。無砟軌道路基測試橫斷面見圖1，無砟軌道路基過渡段傳感器布置見圖2。

圖1 無砟軌道路基測試橫斷面

圖2 無砟軌道路基過渡段傳感器布置

依據TB 10761—2013《高速鐵路工程動態驗收技術規范》第5.0.2條，無砟軌道路基動力性能評判標準為：路基動變形最大值不得大于0.22 mm，路基振動加速度最大值不得大于10 m/s2。

2 動力性能現場測試數據變化規律

根據濟鄭高鐵濮鄭段路基結構特點，選擇路堤及路橋過渡段路基結構檢測工點進行測試數據變化規律分析。路基動力性能檢測工點見表1。

表1 路基動力性能檢測工點

2.1 動變形

主要分析動車組對濟鄭高鐵濮鄭段上行正線測試速度等級為 180、200、220、240、260、280、300、310、320、330、340、350、360 km/h的數據。動車組每節車廂取1個峰值，行車方向以小里程向大里程方向為正向。

2.1.1 路橋過渡段

路橋過渡段橋臺端主要測試底座邊緣路基表面的動變形。動車組以不同速度通過時，每節車動變形與列車速度關系見圖3、圖4，路橋過渡段為橋梁小里程方向。由圖3、圖4可知：隨著速度級的增加路橋過渡段橋臺端動車組正方向行駛時的動變形，較動車組反方向行駛時的數據較大，并且呈現較小的增大趨勢。

圖3 路橋過渡段橋臺端動變形

圖4 路橋過渡段橋臺端正反向動變形最大值對比

動車組通過時，路橋過渡段基床動變形測試數據統計結果見表2。

表2 路橋過渡段橋臺端基床動變形測試數據統計結果mm

路橋過渡段路基端主要測試底座邊緣路基表面的動變形。動車組以不同速度通過時，每節車動變形與列車速度關系見圖5、圖6。路橋過渡段為橋梁小里程方向，由圖5、圖6可知：隨著速度級的增加，路橋過渡段路基端動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據基本一致，且無明顯變化趨勢。

圖5 路橋過渡段路基端動變形

圖6 路橋過渡段路基端正反向動變形最大值對比

動車組通過時，路橋過渡段路基端基床動變形測試數據統計結果見表3。

表3 路橋過渡段路基端基床動變形測試數據統計結果mm

2.1.2 路堤

路堤斷面一主要測試底座邊緣路基表面的動變形。動車組以不同速度通過時，每節車動變形與列車速度關系見圖7、圖8。隨著速度級的增加路堤斷面一動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據較大，并且呈現較小的減少趨勢。

圖7 路堤斷面一動變形

圖8 路堤斷面一正反向動變形最大值對比

動車組通過時，路堤斷面二基床動變形測試數據統計結果見表4。

表4 路堤斷面二基床動變形測試數據統計結果 mm

路堤斷面二主要測試底座邊緣路基表面的動變形。動車組以不同速度通過時，每節車動變形與列車速度關系見圖9、圖10。隨著速度級的增加路堤斷面二動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據較大，且正反向無明顯變化趨勢。

圖9 路堤斷面二動變形

圖10 路堤斷面二正反向動變形最大值對比

動車組通過時，路堤斷面二基床動變形測試數據統計結果見表5。

表5 路堤斷面二基床動變形測試數據統計結果 mm

2.2 振動加速度

主要分析動車組對濟鄭高鐵濮鄭段上行正線測試速度等級為180、200、220、240、260、280、300、310、320、330、340、350、360 km/h的數據。動車組每一趟車取1個峰值，行車方向以小里程向大里程方向為正向。

2.2.1 路橋過渡段

路橋過渡段主要測試底座邊緣路基表面的振動加速度。動車組以不同速度通過時，振動加速度與列車速度關系見圖11、圖12。路橋過渡段為橋梁小里程方向，由圖11、圖12可知：隨著速度級的增加路橋過渡段動車組正方向行駛時的振動加速度較之動車組反方向行駛時的數據較大，且正反向均有增大趨勢。

圖11 路橋過渡段振動加速度

圖12 路橋過渡段正反向振動加速度最大值對比

動車組通過時，路橋過渡段基床振動加速度測試數據統計結果見表6。路橋過渡段橋臺端基床振動加速度最大值3.0 m/s2，路橋過渡段路基端基床振動加速度最大值1.7 m/s2，路基面振動加速度小于限值10 m/s2。

表6 路橋過渡段基床振動加速度統計表 m/s2

2.2.2 路堤

路堤主要測試底座邊緣路基表面的振動加速度。動車組以不同速度通過時，振動加速度與列車速度關系見圖13、圖14。由圖13、圖14可知：隨著速度級的增加路堤動車組正方向行駛時的振動加速度較之動車組反方向行駛時的數據較大，且正反向均有增大趨勢。

圖13 路堤振動加速度

圖14 路堤正反向振動加速度最大值對比

動車組通過時，路堤基床振動加速度測試數據統計結果見表7。路堤斷面一基床表面振動加速度最大值3.8 m/s2，路堤斷面二基床表面振動加速度最大值2.3 m/s2，路基面振動加速度小于限值10 m/s2。

表7 路堤基床振動加速度測試數據統計結果 m/s2

3 結論

濟鄭高鐵濮鄭段動車組通過路橋過渡段時，正向動變形最大值為0.06 mm，反向動變形最大值為0.05 mm，滿足相應的標準限值要求。隨著速度級的增加，路橋過渡段橋臺端動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據較大，并且呈現較小的增大趨勢；路基端動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據基本一致，且無明顯變化趨勢。

濟鄭高鐵濮鄭段動車組通過路堤時，路堤正向動變形最大值為0.12 mm，路堤反向動變形最大值為0.10 mm，滿足相應的標準限值要求。隨著速度級的增加，路堤動車組正方向行駛時的動變形較之動車組反方向行駛時的數據較大，各節的變化趨勢不一致，整體上變化不明顯。

濟鄭高鐵濮鄭段動車組通過路橋過渡段及路堤時，振動加速度最大值分別為3.0、3.8 m/s2，滿足相應的標準限值要求。隨著速度級的增加，路橋過渡段及路堤動車組正方向行駛時的振動加速度較之動車組反方向行駛時的數據較大，且正反向均有增大趨勢。