路基凍脹—融化—沉降循環作用下板式無砟軌道受力與變形分析

向俊，林士財，余翠英,2，袁鋮，陳林，楊海明

(1.中南大學土木工程學院，湖南長沙，410075；2.華東交通大學理學院，江西南昌，330013)

自哈大(哈爾濱—大連)高速鐵路通車以來，我國嚴寒地區高速鐵路運營里程已超過3 000 km[1-3]。在嚴寒地區鋪設無砟軌道時，冬季氣溫急劇降低導致路基內水分凍結成冰，路基形成凍脹，軌道結構抬升上拱；春季氣溫回暖，路基進入融化階段，軌道結構下沉回落，且在列車動荷載作用下易形成路基不均勻沉降問題。路基凍脹—融化—沉降的周期性循環，易引起軌道板、底座板等混凝土結構開裂，并加速軌道和路基結構破壞，導致軌道結構功能性和耐久性降低；易造成底座板與基床表層之間產生周期性的離縫甚至脫空現象，給高速列車運行舒適和安全帶來直接隱患；導致軌道結構出現大變形，幾何形位發生變化，影響高速列車運行舒適性甚至安全性。目前，國內外研究者對路基變形問題進行了大量研究，如：趙國堂[1]結合實測結果給出了路基凍脹基本波形曲線，基于凍脹計算模型分析了路基凍脹對軌道平順性及軌道結構變形的影響，并提出了嚴寒地區路基凍脹管理標準的確定方法；蔡小培等[4]探討了凍脹位置和不同凍脹條件下軌道結構變形及離縫特征，并基于內聚力模型分析了層間黏結強度及底座板剛度對層間離縫演化發展的影響；楊國濤等[5]探討了不同凍脹變形下軌道變形傳遞規律，分析了路基凍脹對列車行車及軌道結構動力學特性的影響，并基于靜動力分析提出了路基凍脹控制標準；……