[发明专利]高寒区高铁路桥过渡段减振及变形自调控复合式轨道结构

说明书

一种高寒区高铁路桥过渡段减振及变形自调控复合式轨道结构，属于路桥工程技术领域。轨道与轨道板连接，轨道板下端有混凝土底板，并下表面有轨道板凹槽，轨道板凹槽槽顶面为弧面，且有板内减振垫，混凝土底板上表面有与轨道板凹槽对应的传力板凹槽，传力板凹槽槽底面有顶升机构凹槽，轨道板与混凝土底板之间有减振机构，减振机构上端与板内减振垫接触，下端与液压自动顶升机构连接，液压自动顶升机构设在顶升机构凹槽内。本发明确保了轨道结构的平顺性，降低了过渡段结构振动和环境噪声，提高了列车行驶至过渡段的安全性和舒适度，调节轨道平顺性的方法简单、适应能力强且调节范围大，便于推广应用。

技术领域

本发明涉及一种高寒区高铁路桥过渡段减振及变形自调控复合式轨道结构，属于路桥工程技术领域。

背景技术

随着国家经济的发展，我国的铁路事业也得到了迅速发展。现今我国铁路主要以高速铁路为主，高速铁路对于不均匀沉降的变形控制要求十分严格，其中无砟轨道要求工后沉降不超过15mm，而过渡段的沉降差更是不能超过5mm，但在高铁列车荷载作用下，因路桥过渡段桥与路基之间巨大的刚度差、桥台与路基结构差异等原因造成的差异沉降问题十分严峻，桥台与路基存在的差异沉降导致高铁列车在通过桥头时，会因轨道不平顺而产生较大跳动，继而冲击轨道结构，因此轮轨接触力和轨下结构的动力响应会显著放大。此外，路桥过渡段在高铁列车往复冲击振动荷载的长期作用下，会加速高铁列车和轨道板结构的部件损坏、路基劣化、桥台变位(可能导致支座和伸缩缝损坏)及线路不平顺等工程病害。

我国是一个冻土大国，多年冻土区和季节性冻土区分布面积广，随着高铁建设的飞速推进，越来越多的高铁将行驶在以季节性冻土或多年冻土为主的寒区。在寒区修建高速铁路，冻胀融沉问题是主要难题，特别是高寒区高铁路桥过渡段此问题更为严峻。高寒区高铁路桥过渡段不仅与普通铁路路桥过渡段具有相似的的工程病害问题，此外，在高铁列车长期动荷载与冻融循环共同作用下，高寒区高速铁路路桥过渡段的差异沉降及线路不平顺等工程病害问题更为突出，严重影响了高铁行车的安全性和舒适度，制约着我国寒区铁路的建设与发展。

为尽量减少或避免路桥过渡段的各种工程病害带来的不利影响，常见的工程应对措施主要是从减少过渡段的刚度差(如：过渡段范围设置钢筋混凝土桥头搭板、路基填料采用的级配碎石等措施)和加固地基(如：采用复合地基、换填地基土及堆载预压等措施)等角度出发，虽然取得了不错的工程效果，但仍存在许多不足。

桥台搭板法，其只是一种临时的被动补救措施，在高铁列车长期动荷载与冻融循环共同作用下容易损坏甚至断裂；加固地基法在处理软弱地基土时的沉降控制十分被动，效果有限；级配碎石掺水泥法，需要使用大量的水泥，填筑路基后路基的自重增大，地基沉降量增加，且采用粗粒土或掺水泥级配碎石进行填筑后，路基本身产生的压缩沉降并不明显，且高寒区路基由于受到季节性环境温度变化的影响，复杂的热传递和水分迁移使得路基冻胀融沉成为过渡段差异沉降的另一个主要原因。

由于路基冻胀融沉特别是路基冻胀导致的轨道结构损坏(如出现层间离缝、砂浆脱空等病害)进而导致轨道结构不平顺仍是寒区高铁路基更是高寒区高铁路桥过渡目前存在的一个关键科学难题。

即使采用了上述工程应对措施后，现仍难以有效避免路桥过渡段的差异沉降和线路不平顺问题，难以保障高铁列车的行车安全和乘客舒适度。

究其根本原因，无论是加固地基、路基改良、铺设桥台搭板还是其他工程措施对过渡段的差异沉降控制作用的最终目的(即相应措施的工程效果)均会反映到对轨道结构的平顺性控制上。而目前从轨道结构角度改善线路平顺性的工程措施十分有限，目前有砟轨道主要通过道砟调节，无砟轨道主要通过扣件调节。其中，扣件在高寒区高速铁路无砟轨道路桥过渡段能起到的调节作用微乎其微，一方面，由于扣件的调节能力明显小于道砟且十分有限，另一方面，无砟轨道相较于有砟轨道的平顺性控制要求更高。