季凍區(qū)CRTS I型無砟軌道不平順規(guī)律及受力特性

閆 斌, 謝浩然, 沈青川, 李 哲

(1.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院, 長(zhǎng)沙 410075；2.高速鐵路建造技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室, 長(zhǎng)沙 410075)

對(duì)于季節(jié)性凍土區(qū)域而言，凍脹和融沉是導(dǎo)致線路質(zhì)量不良、影響高速鐵路運(yùn)行品質(zhì)的關(guān)鍵因素[1-3]. 根據(jù)沈陽鐵路局檢測(cè)所提供的“第6期凍害監(jiān)測(cè)工作日志”凍脹調(diào)研資料[4]，哈大高速鐵路路基281 670測(cè)點(diǎn)中，76%均存在凍脹現(xiàn)象，其中豎向變形為5～10 mm占21.9%，豎向變形為10～15 mm的占3.7%，0.49%測(cè)點(diǎn)凍脹豎向變形超過15 mm. 在高速列車循環(huán)動(dòng)載下，凍脹區(qū)路基高低不平順快速傳遞至上層無砟軌道結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致軌道板與砂漿層、底座板與基床表層之間產(chǎn)生離縫，甚至粘結(jié)強(qiáng)度的完全喪失，直接影響軌道平順性與受荷能力. 此外，高寒環(huán)境中，混凝土底座板和砂漿層在反復(fù)凍融循環(huán)作用下耐久性大大降低[5-7]，材料性能折減導(dǎo)致軌道結(jié)構(gòu)受力不均并產(chǎn)生裂紋與疲勞損傷. 研究?jī)雒泝鋈跅l件下軌道結(jié)構(gòu)的變形與力學(xué)性能具有重要意義. 國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)嚴(yán)寒地區(qū)高速鐵路無砟軌道路基凍脹作用規(guī)律已進(jìn)行了廣泛而深入的研究. 文獻(xiàn)[8-9]通過研究路基凍脹變形下無砟軌道力學(xué)響應(yīng)提出了合理的路基凍脹控制標(biāo)準(zhǔn)；文獻(xiàn)[10]通過動(dòng)態(tài)有限元分析論述了凍脹作用下軌道結(jié)構(gòu)靜動(dòng)力學(xué)特性；文獻(xiàn)[11-12]通過砂漿粘結(jié)試驗(yàn)進(jìn)行了軌道結(jié)構(gòu)層內(nèi)聚力變化規(guī)律與變形特征分析；文獻(xiàn)[13]通過施加外部行車激勵(lì)分析了凍脹效應(yīng)下軌道幾何不平順對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特征；文獻(xiàn)[14]通過混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)提出了季凍地區(qū)路基填料改良與保溫措施；文獻(xiàn)[15]基于有限單元法，分析了I型軌道板端部與砂漿層間的離縫工況對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)力學(xué)性能的影響，對(duì)于底座板與基床表層離縫予以簡(jiǎn)化，弱化了整體離縫效應(yīng). 文獻(xiàn)[16]基于ANSYS+SIMPACK，建立了車輛-無砟軌道剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)分析模型，分析了不同凍脹波長(zhǎng)及幅值對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)的輪軌動(dòng)力響應(yīng). 鑒于CRTS I型板式無砟軌道的特殊結(jié)構(gòu)與傳荷性能，對(duì)路基凍脹下軌道結(jié)構(gòu)變形規(guī)律與力學(xué)性能研究仍相對(duì)較少，層間離縫脫空機(jī)理仍不明確.

本文利用ANSYS有限元分析軟件，以哈大線凍脹區(qū)路基段CRTS I型板式無砟軌道為研究對(duì)象，建立了考慮限位凸臺(tái)、凝膠樹脂及層間粘結(jié)接觸特征的無砟軌道-路基空間耦合有限元模型，在此基礎(chǔ)上，探討局部?jī)雒泤^(qū)凍脹作用位置、凍脹峰值、凍脹波長(zhǎng)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的影響，分析了短波凍脹下軌道結(jié)構(gòu)離縫變形不平順規(guī)律與靜力學(xué)特性.

1 CRTS Ⅰ型板式無砟軌道-路基計(jì)算模型

1.1 有限元模型

CRTS I型板式無砟軌道主要由鋼軌、WJ-7無擋肩扣件系統(tǒng)、軌道板、砂漿墊層、凸型擋臺(tái)、環(huán)形凝膠樹脂以及底座板和基床構(gòu)成[17]，橫斷面詳見圖1.

圖1 CRTSⅠ型板式無砟軌道橫斷面構(gòu)造(mm)

鋼軌型號(hào)為CHN60軌，視為“Eular梁”，采用Beam188梁?jiǎn)卧M，扣件采用Combin14線性彈簧單元和Combin39非線性彈簧單元分別模擬橫、垂向扣件剛度與縱向剛度. 軌道板、砂漿層、凸型擋臺(tái)、環(huán)形樹脂、底座板以及基床均采用具有大變形能力的Solid45實(shí)體單元模擬. 軌道模型基于5 m×2.4 m×0.19 m預(yù)制單元軌道板拼裝組合，相鄰單元板軌縫為0.07 m，端部限位擋臺(tái)采用半圓形規(guī)格. 工程實(shí)際中，高寒地區(qū)混凝土底座板每隔3塊軌道板設(shè)置一條伸縮縫，伸縮縫寬度取0.07 m. 考慮限位凸臺(tái)、凝膠樹脂及層間接觸關(guān)系，建立的CRTS I型板式無砟軌道空間仿真模型如圖2所示.

圖2 CRTSⅠ型板式無砟軌道-路基空間有限元模型

扣件系統(tǒng)采用WJ-7B型扣件，縱向剛度按照18 750 N/0.625 m設(shè)置，橫向剛度為3×107N/m，垂向剛度為5×107N/m，不計(jì)阻尼[17]，布置間距為0.625 m. 相關(guān)參數(shù)設(shè)置見表1.

表1 軌道結(jié)構(gòu)參數(shù)

1.2 接觸定義、邊界條件與荷載約束

研究路基凍融凍脹對(duì)無砟軌道作用規(guī)律時(shí)，需要考慮軌道板與砂漿層、底座板與基床表層的相對(duì)位移，即離縫產(chǎn)生機(jī)理. 對(duì)軌道整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行共節(jié)點(diǎn)耦合，軌道板與砂漿間、軌道板與端部擋臺(tái)和樹脂間以及底座板與基床表層間均采用Target170單元模擬3D剛性“目標(biāo)”面，Contact174單元模擬3D柔性“接觸”面，通過設(shè)置可分離式“接觸對(duì)”模擬實(shí)際面-面接觸[18]，所有接觸面摩擦系數(shù)取為0.5，即于接觸面間傳遞法向力，通過產(chǎn)生相對(duì)滑移來模擬離縫的產(chǎn)生與發(fā)展.

凍脹結(jié)果可通過基床表層與底座板接觸界面變形曲線來表征. 基于此，在計(jì)算中均以此界面作為垂向邊界條件，將凍脹波作為輸入條件. 采用余弦波來模擬路基凍脹基本波形，如圖3所示.

圖3 余弦型路基不均勻凍脹曲線

凍脹曲線描述函數(shù)為

(1)

式中：f0為凍脹幅值，z為凍脹發(fā)生位置，z0為凍脹起始位置，l0為凍脹波長(zhǎng).

考慮重力作用下累計(jì)變形效應(yīng)，在進(jìn)行模態(tài)響應(yīng)后，針對(duì)路基底部施加全約束并進(jìn)行結(jié)構(gòu)地應(yīng)力預(yù)平衡，對(duì)鋼軌兩端進(jìn)行全約束以模擬無縫線路，對(duì)基床、底座板端部進(jìn)行約束，側(cè)向釋放自由度.

按照?qǐng)D4所示分別將基床表層局部?jī)雒涀冃渭虞d于底座板板中(位置a)、板縫(位置b)處.

圖4 路基凍脹波作用位置

2 路基凍脹基本規(guī)律及驗(yàn)證

基于ANSYS有限元模型，計(jì)算得到凍脹波長(zhǎng)為15 m、峰值為15 mm工況下無砟軌道結(jié)構(gòu)變形示意圖如圖5所示，其中軌道板、底座板結(jié)構(gòu)在與基床形變的互制作用下均發(fā)生上拱變形，中心處最大.

圖5 路基凍脹作用下無砟軌道結(jié)構(gòu)變形示意圖

結(jié)合圖4加載方式，路基凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的垂向形變作用規(guī)律如圖6所示. 當(dāng)路基凍脹發(fā)生在位置a時(shí)，底座板結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的跟隨性變形，考慮到結(jié)構(gòu)本身具有一定的抗彎剛度，在與基床表層的互制作用下，二者會(huì)在凍脹波波腳處產(chǎn)生離縫；在凍脹波峰正上方，軌道板結(jié)構(gòu)與砂漿層、底座板發(fā)生明顯的分離現(xiàn)象，軌道板端部離縫量達(dá)到最大，兩側(cè)軌道板與底座板接觸狀態(tài)則較為良好.

(a)板中位置a凍脹

(b)板縫位置b凍脹

對(duì)比位置b與位置a凍脹作用差異性，底座板在凍脹峰值(伸縮縫)處發(fā)生翹曲變形，在波腳處產(chǎn)生離縫變形，但作用范圍小于作用于位置a時(shí)；值得注意的是，中心凸型擋臺(tái)處，軌道板、底座板結(jié)構(gòu)均發(fā)生一定的分離現(xiàn)象，產(chǎn)生微量離縫，限位傳荷能力較差. 凍脹波峰兩側(cè)軌道板結(jié)構(gòu)與砂漿層、底座板粘結(jié)良好，而在波腳處發(fā)生分離，離縫量較大. 圖7為哈大線現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)軌道板與砂漿層脫空離縫現(xiàn)象，結(jié)合圖6及離縫產(chǎn)生機(jī)理，初步驗(yàn)證本模型具有一定可靠性.

(a)板中凍脹 (b)板縫凍脹

針對(duì)凍脹波長(zhǎng)為20 m、凍脹峰值為20 mm無砟軌道，本文通過仿真分析得到無砟軌道結(jié)構(gòu)變形與靜力學(xué)特性，并與文獻(xiàn)[8-9,12]進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果見表2. 其中，板中凍脹指凍脹發(fā)生在底座板中部，板縫凍脹指發(fā)生在底座板伸縮縫處. 表中Lr為鋼軌位移、Pt為軌道板拉應(yīng)力、Pb為底座板拉應(yīng)力、Dt-m為軌道板-砂漿層離縫、Db-s為底座板-基床離縫、Lf為底座板離縫量最大值位置相對(duì)路基凍脹中心距離，“—”表示數(shù)據(jù)缺失.

表2 模型計(jì)算數(shù)據(jù)結(jié)果

從表2可以看到，由于對(duì)比算例中部分參數(shù)難以獲取，本文計(jì)算結(jié)果與文獻(xiàn)有一定差異性，但基本規(guī)律較為吻合，可認(rèn)為本文建立的三維實(shí)體有限元耦合凍脹模型可用.

3 路基凍脹對(duì)軌道不平順的影響

根據(jù)沈陽鐵路局凍脹監(jiān)測(cè)結(jié)果，哈大高鐵基床表層凍脹峰值見表3[4].

表3 哈大高速鐵路路基變形量監(jiān)測(cè)結(jié)果[4]

基于相同季凍區(qū)研究對(duì)象與相似工程條件、地質(zhì)條件，結(jié)合2011—2012年度、2012—2013年度哈大高速鐵路路基凍脹靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)[10]，在計(jì)算路基凍脹對(duì)CRTS I型板式無砟軌道的影響時(shí)，考慮短波凍脹較不利工況，路基凍脹波長(zhǎng)及凍脹峰值的取值：凍脹波長(zhǎng)取值分別為5、10、15 m；凍脹峰值取值分別為5、8、15 mm.

根據(jù)工程實(shí)際，路基凍脹峰值一般發(fā)生在底座板板中和底座板伸縮縫位置處. 因此，將路基凍脹峰值分別加載至底座板板中和底座板伸縮縫位置處. 考慮加載工況，在不影響分析精度的情況下，視加載工況分別建立45.56、60.77 m縱向長(zhǎng)度CRTS I型板式無砟軌道-路基凍脹模型.

3.1 路基凍脹-軌道不平順的傳遞規(guī)律

考慮路基凍脹峰值較不利工況，其在5～10 mm之間占比較大，此處設(shè)置凍脹波峰8 mm，凍脹波長(zhǎng)與軌道結(jié)構(gòu)各層垂向位移關(guān)系如圖8所示.

由圖8可以看出：在路基凍脹變形下，軌道自上而下的不平順傳遞特性與局部?jī)雒洶l(fā)生位置有關(guān). 當(dāng)凍脹發(fā)生于位置a時(shí)，軌道不平順最大值與凍脹峰值較為接近，無畸形形變；當(dāng)凍脹發(fā)生在位置b時(shí)，凍脹變形將會(huì)導(dǎo)致軌道不平順在凍脹中心處的增大，增幅11.3%.

(a)位置a，波長(zhǎng)5 m (b)位置a，波長(zhǎng)10 m

(c)位置a，波長(zhǎng)15 m (d)位置b，波長(zhǎng)5 m

(e)位置b，波長(zhǎng)10 m (f)位置b，波長(zhǎng)15 m

軌道不平順傳遞規(guī)律受路基凍脹波長(zhǎng)影響較大. 隨著波長(zhǎng)的增加，軌道縱向不平順與凍脹波形趨于協(xié)調(diào)一致. 在凍脹波長(zhǎng)較小時(shí)，軌道不平順波長(zhǎng)要大于局部?jī)雒洸ㄩL(zhǎng)，隨凍脹波長(zhǎng)的增加，二者趨向一致. 軌道板與砂漿層之間及底座板與基床表層之間均存在顯著差異. 結(jié)合圖6，這將導(dǎo)致單元軌道板的變形翹曲及底座板下離縫. 隨著凍脹波長(zhǎng)的增大，軌道結(jié)構(gòu)變形將會(huì)與基床變形相協(xié)調(diào). 當(dāng)高速鐵路路基發(fā)生凍脹變形時(shí)會(huì)對(duì)無砟軌道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定范圍的影響，不同路基凍脹工況下軌道結(jié)構(gòu)變形影響范圍見表4.

由表4可以得到：當(dāng)凍脹發(fā)生于位置a(板中凍脹)時(shí)，凍脹波長(zhǎng)在15 m以內(nèi)，凍脹變形均發(fā)生在1塊底座板正下方，波長(zhǎng)與峰值的影響有限，軌道結(jié)構(gòu)變形受影響范圍基本限定在底座板長(zhǎng)度范圍內(nèi). 當(dāng)路基凍脹發(fā)生于位置b(板縫凍脹)時(shí)，凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形的影響范圍呈現(xiàn)出與凍脹波長(zhǎng)、峰值十分緊密的關(guān)系. 軌道結(jié)構(gòu)變形受影響范圍隨波長(zhǎng)和峰值的增加均在增大. 當(dāng)凍脹峰值小于8 mm，板縫凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形影響范圍小于板中凍脹情況；峰值大于8 mm后，呈現(xiàn)出相反的規(guī)律. 因此，短波凍脹作用下大波峰時(shí)板縫凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形范圍呈現(xiàn)更加顯著的影響.

表4 凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形影響長(zhǎng)度

3.2 軌道板與砂漿層離縫規(guī)律

路基的凍脹拱起將導(dǎo)致軌道板脫空、砂漿層離縫. 考慮砂漿粘結(jié)強(qiáng)度衰減，軌道板剛度保持不變，分析不同凍脹峰值對(duì)軌道板-砂漿層離縫影響，如圖9所示.

(a)位置a，波長(zhǎng)5 m (b)位置a，波長(zhǎng)10 m

(c)位置a，波長(zhǎng)15 m (d)位置b，波長(zhǎng)5 m

(e)位置b，波長(zhǎng)10 m (f)位置b，波長(zhǎng)15 m

由圖9中可以看出：軌道板下離縫量沿縱向漸增，靠近凍脹中心逐漸減小，總體呈“M”型，近似對(duì)稱分布，凍脹中心不發(fā)生離析現(xiàn)象. 固定凍脹波長(zhǎng)情況下，隨著凍脹峰值的增加，層間離縫量顯著增加，呈放大趨勢(shì)，凍脹峰值對(duì)離縫具有顯著影響. 凍脹發(fā)生在位置a時(shí)，離縫最大值相距5 m，即單塊軌道板的長(zhǎng)度，由此可見，凍脹發(fā)生在板中時(shí)，凍脹峰值處軌道板兩端部產(chǎn)生最大翹曲離縫，從而驗(yàn)證了圖6(a)中軌道結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律. 與位置a不同，凍脹發(fā)生在位置b時(shí)，由于凸型擋臺(tái)、環(huán)形樹脂具有一定粘結(jié)能力，凍脹中心處離縫量發(fā)生隨機(jī)驟變，但在中心處依然產(chǎn)生約0.5 mm離縫，與圖6(b)相一致. 凍脹波長(zhǎng)5 m時(shí)最大離縫發(fā)生在距凍脹中心4 m左右，且波長(zhǎng)增加，相對(duì)距離隨之增加. 不同凍脹波長(zhǎng)下，隨著波長(zhǎng)的增加，離縫量減小明顯，對(duì)應(yīng)凍脹位置a、位置b降幅分別為46.2%、48.7%，短波凍脹下凍脹波長(zhǎng)增大對(duì)離縫現(xiàn)象的減緩有顯著貢獻(xiàn).

3.3 底座板與基床表層離縫規(guī)律

路基凍脹區(qū)結(jié)構(gòu)離縫是主要整治關(guān)注對(duì)象，底座板與基床表層之間的離縫一方面增加了無縫線路軌道結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性，加大低溫環(huán)境軌道結(jié)構(gòu)發(fā)生上拱的幾率；另一方面，凍脹作用下層間使粘結(jié)性能向惡性發(fā)展，影響行車舒適性和軌道耐久性. 不同路基凍脹峰值對(duì)底座板-路基離縫影響如圖10所示.

(a)位置a，波長(zhǎng)5 m (b)位置a，波長(zhǎng)10 m

(c)位置a，波長(zhǎng)15 m (d)位置b，波長(zhǎng)5 m

(e)位置b，波長(zhǎng)10 m (f)位置b，波長(zhǎng)15 m

由圖10可知，各凍脹變形工況下底座板與基床表層產(chǎn)生不同程度的離縫現(xiàn)象. 表5列舉出凍脹各工況下底座板和路基之間的離縫量最大值.

表5 凍脹變形下底座板與路基離縫量最大值

根據(jù)圖10，對(duì)比表5中離縫量最大值fmax可知：凍脹波長(zhǎng)一定時(shí)，隨著凍脹峰值的增加離縫量顯著增大，脫空現(xiàn)象加??；凍脹峰值一定時(shí)，隨著凍脹波長(zhǎng)的增大，路基變形曲率越來越小，曲線平緩，底座板與路基之間離縫量大幅減小. 以上分析說明凍脹波長(zhǎng)越小、峰值越大，無砟軌道脫空現(xiàn)象越嚴(yán)重. 相對(duì)于板中凍脹(位置a)而言，板縫凍脹(位置b)時(shí)不同波長(zhǎng)下最大離縫量增幅均大于其對(duì)應(yīng)始末峰值增幅，且隨波長(zhǎng)的增加底座板伸縮縫處發(fā)展離縫，離縫量不斷增大. 板縫凍脹對(duì)底座板離縫現(xiàn)象具有更加顯著的影響.

3.4 底座板下離縫縱向位置分布規(guī)律

為充分研究底座板離縫開展規(guī)律，分別統(tǒng)計(jì)路基凍脹變形各情況下底座板離縫量最大值位置相對(duì)路基凍脹中心距離，見表6. 其中，Lf為底座板離縫量最大值位置相對(duì)路基凍脹中心距離，L0為路基凍脹波長(zhǎng).

表6 離縫量最大值位置相對(duì)路基凍脹中心距離

根據(jù)表6統(tǒng)計(jì)可以看到，凍脹波長(zhǎng)一定時(shí)，底座板與路基離縫最大值位置Lf基本一致，與凍脹波作用位置、凍脹峰值均沒有相關(guān)性；凍脹峰值一定時(shí)，隨凍脹波長(zhǎng)增加，Lf顯著增大，波長(zhǎng)影響巨大. 另外，相較于板中凍脹，板縫凍脹時(shí)Lf更大，這與表4分析的結(jié)果“板縫凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形范圍呈現(xiàn)更加顯著的影響”相契合.

4 路基凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)受力的影響

受路基凍脹下基床表層局部上拱的影響，底座板與軌道板結(jié)構(gòu)均要產(chǎn)生受迫性彎曲變形，縱向受力較復(fù)雜，圖11為凍脹波長(zhǎng)為10 m、凍脹峰值為8 mm下軌道結(jié)構(gòu)縱向應(yīng)力分布曲線.

(a)位置a (b)位置b

在圖11中可見，在板中凍脹(位置a)時(shí)，凍脹中心區(qū)域軌道板與底座板上表面受最大拉應(yīng)力，在凍脹波腳處受到最大彎矩與壓應(yīng)力；在板縫凍脹(位置b)時(shí)，伸縮縫兩側(cè)底座板端部上表面受到最大彎矩與拉應(yīng)力，在凍脹波腳處受最大壓應(yīng)力. 相對(duì)于軌道板，由于底座板直接承受基床上拱影響，其最大拉應(yīng)力也最大；相對(duì)于板縫凍脹，凍脹發(fā)生于底座板板中時(shí)結(jié)構(gòu)受力更顯著，影響最大.

相比結(jié)構(gòu)所受到的壓應(yīng)力，無砟軌道混凝土結(jié)構(gòu)受拉應(yīng)力影響更為顯著，表7、8給出各凍脹情況下軌道板、底座板拉應(yīng)力最大值.

表7 軌道板最大拉應(yīng)力

表8 底座板最大拉應(yīng)力

由表7、8中可以看到，軌道板與底座板結(jié)構(gòu)最大拉應(yīng)力隨凍脹變形的規(guī)律是一致的，均隨凍脹峰值的增加而增大，隨凍脹波長(zhǎng)的增大而迅速衰減，且底座板所受拉應(yīng)力均大于軌道板. 在凍脹波長(zhǎng)較小、峰值較大的情況下，軌道板和底座板的最大拉應(yīng)力都出現(xiàn)高于混凝土材料抗拉強(qiáng)度的現(xiàn)象，表明路基短波凍脹變形對(duì)底座板傷損影響最大，故在嚴(yán)寒地區(qū)需強(qiáng)化底座板的設(shè)計(jì).

以上對(duì)短波凍脹變形一系列的計(jì)算結(jié)果表明，路基凍脹對(duì)軌道結(jié)構(gòu)變形、靜力學(xué)性能的影響非常顯著. 在凍脹波長(zhǎng)較小時(shí)，不僅引起軌道板-砂漿層、底座板-基床表層較大的離縫量，還會(huì)引起混凝土軌道板和底座板較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致軌道板和底座板懸吊情況下行車動(dòng)力效應(yīng)的放大、孔隙水的浸入以及CRTS I型無砟軌道結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步傷損惡化，從而對(duì)路基不均勻凍脹控制提出了更高的理論要求與工程監(jiān)測(cè).

5 結(jié) 論

1)凍脹由路基傳遞至無砟軌道結(jié)構(gòu)，軌道受迫不平順與凍脹波形基本一致. 短波凍脹下，無砟軌道結(jié)構(gòu)變形、離縫及受力均隨凍脹波長(zhǎng)的減小、凍脹峰值的增加而增大.

2)無砟軌道不平順特性與凍脹位置有關(guān). 底座板板中凍脹時(shí)，軌道變形極值與凍脹峰值接近，軌道結(jié)構(gòu)不平順影響范圍基本限定在底座板長(zhǎng)度內(nèi)；底座板板縫凍脹時(shí)，軌道變形在凍脹中心處有明顯增大，結(jié)構(gòu)變形范圍隨波長(zhǎng)、峰值的增加均在增大.

3)凍脹峰值對(duì)軌道結(jié)構(gòu)層間離縫具有顯著影響，凍脹波長(zhǎng)增大對(duì)離縫現(xiàn)象的減緩有顯著貢獻(xiàn). 另外，隨凍脹波長(zhǎng)增加，離縫量最大值位置相對(duì)路基凍脹中心距離顯著增大，凍脹發(fā)生于底座板伸縮縫時(shí)離縫影響更大.

4)凍脹中心軌道板與底座板上表面受最大拉應(yīng)力，在凍脹波腳處受最大壓應(yīng)力. 相對(duì)軌道板，底座板承受更大拉應(yīng)力. 底座板板中凍脹時(shí)結(jié)構(gòu)受力更大. 凍脹波長(zhǎng)較小、峰值較大時(shí)，軌道板、底座板抗拉強(qiáng)度不足，凍脹變形對(duì)底座板損傷最大.

5)從軌道結(jié)構(gòu)變形、離縫大小角度考慮，凍脹作用最不利情況為底座板伸縮縫凍脹. 從軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、靜力學(xué)特性角度考慮，凍脹作用最不利情況為底座板板中凍脹. 建議凍脹檢修限值為波長(zhǎng)10 m、峰值5 mm.