铁道轨道和高铁轨道的结构研究与施工工艺探讨文档格式.docx

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指导教师##

杨圣飞

指导教师职称

高级工程师

评定成绩

指导教师

得分

评阅人

辩论小组组长

成绩：

系主任签字：

年月日

毕业论文任务书

题目

学号

班级

专业

承当指导任务单位

土木工程系

导师##

导师职称

一、课题背景

近年来，城市轨道和高铁项目开展迅速。

城市轨道交通按环保方式分为噪声控制、环境振动和景观美化型三种。

振动和噪声成为城市轨道影响居民生活的主要元素，为了让城市轨道更好的融入居民生活，从扣件，施工工艺等方面做了一定的探讨。

高铁作为现代社会进步的重要标志，大量新型轨道结构如无砟轨道得到推广，人们也切实地感受到了高铁的高效、方便、快捷等优点，高铁开展刻不容缓。

二、具体要求

研究目前国内外城市轨道和高铁的主要特点，主要采用扣件与施工工艺。

针对某种减振降噪型轨道结构，给出适宜的施工方法与组织设计。

论文1本，外文翻译3000字以上。

三、参考文献

[1]王淑珍,和振兴.环境友好型城市轨道结构型式探析[J].西部交通科技,2011年02期

[2]于春华.城市轨道交通轨道扣件综述.铁道工程学报[J],2003年9月（第3期）

[3]吴建中,李腾万,李湘久.城市轨道交通钢轨扣件的研究与设计[J].都市快轨交通,2005年03期

[4]钟文文,方今义.##地铁轨道单趾弹簧扣件锚固螺栓的研制[J].铁道建筑,2001年01期

[5]金雪勇.盾构法在地铁中的应用[J].科技咨询,2010年15期

[6]X新金,X维宁,路美丽,罗富荣,X成满.地铁盾构法施工问题与解决方案[J].土木工程学报,2008年10月

[7]李俊君,唐丽娜,羊文琦,毛晓飞.浅谈高速铁路无砟轨道的开展[J].科技传播,2011年5月

[8]X宏亮,孙京建等.轨道扣件与减振综合试验平台的研究与设计[J].都市快轨交通,2011年6月第3期

四、进度安排

第1周~第2周：

外文翻译

第3周~第4周：

搜集资料与熟悉参考文献

第5周~第7周：

研究城轨交通新型轨道结构

第8周~第9周：

研究实施工艺

第10周~第12周：

撰写论文与辩论

教研室主任签字

时间

年月日

毕业论文开题报告

题　目

方0801—3

导师

##

职称

二、当前形势

铁路轨道得到越来越多的国家的成认，各国大力开展城市轨道和高铁，把轨道结构和环境完好地结合，并且到达减振降噪的效果成为了研究重心。

三、具体要求

（1）研究城市轨道结构的特点、扣件与施工要求；

（2）研究高铁轨道结构的特点、扣件与施工方法；

（3）减振降噪型轨道结构具体实例，进展详细介绍与分析。

四、参考文献

五、进度安排

第1周～第2周：

第3周～第4周：

第5周～第7周：

研究路基病害与防治措施

第8周～第9周：

研究处理措施

第10周～第12周：

指导教师签字

日期

摘要

铁路交通作为一种经济、高效、平安、快捷的交通模式，已成为国内外广泛采用的交通形式。

轨道结构稳定性高，养护维修工作量小，能较好地适应现代社会人口和货物高密度运输的需求，故目前绝大多数城市和城市之间的运输方式选择为铁路运输。

目前，我国铁路轨道交通正处于快速建立和开展时期，其应用前景十分广阔。

本文在大量的文献调研根底上，以新型轨道结构为主要研究对象，从系统的观念出发，结合我国的国情和路情，综合考虑，对其进展研究。

针对城市铁道结构和高铁轨道结构，结合近些年来科研成果和开展状况，从图纸举例，表格比照，以与文字综述等方面分别对其特点、轨道扣件、施工工艺做了分析和探讨。

在我国城市轨道交通大规模建立阶段，轨道交通产生的震动和噪声污染也引起了人们的普遍关注。

针对##地铁5号线塘朗车辆段上盖物业开发的减振降噪问题，根据车辆段轨道振动和噪声源、以与振动和噪声值的预测成果，对各种减振与降噪措施进展综合比拟，因地制宜地提出车辆段轨道的减振降噪措施，使列车运行的振动和噪声对上盖物业的影响到达环保要求。

关键词：

城市轨道高速铁路轨道结构轨道扣件

Abstract

Railtransportasaneconomic,efficient,safe,andefficientmodesoftransport,hasbeewidelyusedathomeandabroadformsoftransport.Thestabilityofthetrackstructure,themaintenanceworkload,andcanbetteradapttotheneedsofmodernsocietyofpeopleandgoodsofhigh-densitytransport,sothevastmajorityofcitiesandurbantransportoptionsfortherailtransport.Atpresent,China'

srailwayrailtransportisintherapidconstructionanddevelopmentperiod，anditsverybroadapplicationprospects.Inthispaper,anextensiveliteraturesurveyonthebasisofthenewtrackstructureasthemainobjectofstudy,startingfromtheconceptofthesystem,binedwithChina'

snationalconditionsandroadconditions,consideritsstudy.

Cityrailstructurestructureandhigh-speedrailtrackstructure,binedwithscientificresearchanddevelopmentinrecentyears,fromthedrawings,forexample,formparison,aswellastextSummaryofitscharacteristics,trackfasteners,constructiontechniquestodotheanalysisandexplore.

Inthestageoflarge-scaleconstructionofurbanrailtransit,railtrafficgeneratedbythevibrationandnoisepollutionalsocausedwidespreadconcern.VibrationandnoiseproblemsforthesuperstructureoftheShenzhenMetroonthe5thlineTanglangDepot,Depottrackvibrationandnoisesources,aswellasvibrationandnoisevaluespredicttheouteofavarietyofdampingandnoisereductionmeasuresparedtothelightoflocalconditionsdepottrackvibrationandnoisereductionmeasures,sothatthevibrationandnoiseofthetrainsrunningonthesuperstructuretomeetenvironmentalrequirements.

Keywords:

urbanrailhigh-speedrailwaytrackstructuretrackfasteners

第1章绪论

1.1课题研究背景与意义

1.1.1研究背景

目前我国城市特别是大中城市规模不断扩大，人口不断密集，卫星城的建立，必需积极开展以城市轨道交通为骨干的交通系统，缓解日益繁忙的城市交通。

轨道交通具有平安、正点、快捷、舒适等特点，是一种大容量的公共交通运输方式，在城市开展中起到了不可无视的作用。

近年来，我国加快了改革开放步伐，国民经济进入高速开展的新阶段，在此情况下，使本来就很不适应的铁路运输更加全面紧X。

大力提高货物列车重量、积极增加行车密度、努力提高行车速度，既是扩大运输能力的有效途径，又是能否依靠科技进步、改善装备水平、综合应用高新技术、保持铁路在运输业中的地位和作用的关键措施。

“铁路主要技术政策〞中明确规定了我国铁路2000年前后阶段技术开展方向和原那么。

其中有关重量、密度和速度目标值的实现，无不与轨道结构标准和状态有极为密切的关。

可见轨道结构无疑将围绕适应重载、高速的要求，走依靠科技进步、强化设备、科学管理的开展道路。

1.1.2研究意义

轨道是城市轨道交通运营设备的根底，它直接承受列车荷载，引导列车运行。

轨道是行车的根底，能否与运行条件相适取决于其结构的承载能力。

它直接关系到列车运行的平安、旅行舒适度、更换周期和养护维修一工作量。

国内外运营实践说明，随着运量的增长和运行速度的提高，轨道结构日趋重型化，并辅以作业机械化和管理科学化，以期在确保平安、不连续运行的前提下到达经济和高效的目的。

1.1.3国内外研究现状

从技术上来说，世界上具有较长高速铁路开展历史以与高铁技术比拟兴旺的国家有日本、法国和德国等。

日本是世界上最早建成高速铁路的国家，1964年开通的新干线是世界上最早的高速铁路。

这些国家通过高速铁路建立完善了各自的高速铁路网络，带动了相关产业的开展，也拉动了沿途城市的开展。

中国的高铁技术，是在借鉴世界高铁技术先进的几个国家的根底上经过再创新而到达目前状况的，还在不断完善和开展中。

在我国目前新建的铁路中，大概包括以下几种形式：

一是指时速在300公里以上的完全意义上的高速铁路，比方已经开通的京津城际铁路和武广客运专线，这种高速铁路的特点是速度快，同时只运行动车组；

二是时速在200公里左右的准高速铁路，在这种路轨上，既运行高速列车，又开行普通列车，比方秦沈客运专线和石太客运专线；

三是时速在200～250公里，但是只运行动车组，比方长吉城际铁路等；

四是时速在200公里左右，既运行客运列车，又兼顾货运列车，这种情况主要发生在一些原有的铁路根底比拟薄弱的地区，比方闽东地区，2010年4月开通的福厦铁路就是这种情况。

1.2论文主要内容

近些年，铁道技术迅猛开展，在原有的铁道轨道结构根底上不断完善，形成了很多新的类型和技术，本文主要论述新型铁道轨道结构与施工，包括城市轨道和高铁的轨道结构特点，以与轨道扣件和施工技术。

第2章城轨轨道结构

2.1引言

城市轨道交通具有平安舒适、快速环保、运能大和耗能少的特点，已经成为解决大城市交通拥堵问题的首选措施。

开展城市轨道交通已经成为解决大城市交通拥堵问题的首选措施。

近几年来各大城市的轨道交通项目纷纷上马，打造绿色、环保的城市轨道交通已经成为城市轨道交通建立的时代要求。

城市轨道交通根本采用钢筋混凝土整体道床，相对于砟石道床，列车运行时引起的环境振动和噪声有所增强，不仅影响人们的正常生活、工作和身心安康，而且对古建筑结构、精细仪器工作单位等其他敏感点也有不同程度的影响。

轨道结构与其根底混凝土外观与周围环境的不协调还会造成景观污染。

鉴于上述原因，在环境友好型城市轨道交通建立中衍生出了各种各样的特殊轨道结构型式应对环境敏感点的不同要求，这些轨道结构可归结为噪声控制型、环境振动控制型和景观美化型三类。

现从设计选型的角度，对每类轨道结构的使用特点、效果与应该注意的问题进展阐述。

2.2城轨轨道结构特点

2.2.1噪声控制型轨道结构

城市轨道交通列车运行速度较低[1]，一般≥120km/h。

轮轨动力噪声占城市轨道交通噪声70%以上是主要噪声源。

轮轨噪声是由轮轨之间的动力作用产生的，如图2-1所示。

钢轨的振动频率X围在数百到数千赫兹，尤以1000Hz以上频率成分为甚。

轨道结构对轮轨动力噪声的控制一方面可从振源入手，优化轮轨相互动力作用条件；

另一方面是切断噪声、振动的传播路径或采用吸声结构、吸声材料加以控制，如采用钢轨辐射屏蔽系统、轨道吸声板等。

图2-1轮轨噪声发声示意图

2.2.1.1增大钢轨阻尼

如图2-2所示，在钢轨轨腰、轨底外表粘贴由高阻尼材料和约束板材构成的复合阻尼板，改变钢轨噪声辐射特性，可以有效地减小钢轨的振动。

在地铁试装了钢轨阻尼板，测试结果说明，这种方法可降低轨道附近3.5m处的噪声3.5dB左右。

该类措施已经国产化，正处于试铺阶段，今后可以考虑在地铁车站与地面线上使用。

图2-2钢轨复合阻尼板示例图

2.2.1.2噪声辐射屏蔽系统

噪声辐射屏蔽系统的作用是切断钢轨噪声的传播路径，目前已经出现的有安装在钢轨上的噪声屏蔽系统或设置在道床上的近轨声屏障。

图2-3是英国某城市轨道交通。

所采用的一种屏蔽系统，可降低噪声约4.8dB。

图2-3钢轨辐射屏蔽系统示例图

2.2.1.3道床吸声

道床吸声措施是在道床上铺设吸声板，根据材质不同可分为复合材料吸声板和混凝土吸声板，其吸声效果在3.2dB左右，这类措施一般用在车站与地面线上。

图2-4是德国某城市轨道交通轨道上所使用的吸声板。

图2-4混凝土材料吸声板示例图

以上噪声控制措施对轮轨动力噪声的控制能力差异不大，在实际应用中必须方便施工，不影响工期，且施工质量容易保证，方便维护，不能因为噪声控制部件的加装而降低行车的平安性，结构设计应考虑钢轨扣件系统的安装和维护。

因此噪声控制措施的选用关键在于综合考虑对轨道系统其它方面性能的影响。

2.2.2环境振动控制型轨道结构

列车运行时轮轨之间的相互动力作用产生的振动通过轨道结构传给根底（路基、隧道衬砌或桥梁的墩台与根底）再传给周围地层，进而诱发附近地下结构以与地面建筑物（包括其结构和室内家具）的振动，甚至诱发二次结构噪声。

根据不同的减振要求，有众多轨道减振措施可供选择。

根据减振弹性件所处位置的不同，可以分为钢轨下隔振、轨枕下隔振和道床下隔振。

特定轨道减振措施的减振效果与车辆系统、轨道系统制造施工质量、轨道根底结构、行车速度、振动波的传播介质等众多因素有关，因此同类产品在不同的使用场合得到的减振效果也存在较大差异。

通常情况下，轨枕下隔振措施的隔振效果优于钢轨下隔振措施，道床下隔振措施的减振效果优于轨枕下隔振措施。

减振效果越好，工程造价也会相应提高。

2.2.2.1减振型扣件

减振型扣件在国内外城市轨道交通建立中使用最为广泛，其种类有几十种之多，最常用的有“科隆蛋〞型轨道减振器（如图2-5所示）、Lord减振扣件、GJ－III减振扣件与设计新颖的Vanguard减振扣件。

一般减振扣件的减振效果可达5～8dB左右，适用隧道、路基、高架等各类线路地段。

Van-guard减振扣件在轨腰腹部采用弹性块对钢轨进展悬撑，可以取得比普通减振扣件更好的减振效果。

“科隆蛋〞型轨道减振器是最先从国外引进的扣件减振措施，通过环形橡胶圈的剪切变形提供轨下支撑的弹性和阻尼，制造过程中铁座和橡胶圈之间的粘接工艺要求较高。

GJ－III减振扣件最近几年才出现，推广应用速度较快，橡胶减振垫板夹在两块铁垫板之间，上下铁垫板通过自锁结构实现连接。

从目前的使用情况来看，为了提高减振性能而一味降低扣件刚度会增强轮轨之间的动力作用，钢轨过低的竖向支撑刚度、横向与扭转约束的缺乏与某些城市轨道交通出现不同程度的波浪形磨耗有关。

因此在减振扣件选型设计中，必须根据车型确定扣件系统的动力学参数。

图2-5“科隆蛋〞型轨道减振器示例图

2.2.2.2轨枕下减振措施

目前国内城市轨道交通使用的轨枕下减振措施主要是弹性短轨枕整体道床和梯型轨枕整体道床。

弹性短轨枕是目前世界上使用最多的减振措施之，一减振效果可达8～13dB。

在我国##、##等城市的地铁交通中被广泛采用，如图2-6所示。

图2-6弹性短轨枕整体道床示例图

弹性短轨枕的楔状外形使其易于从道床中拔出，当钢轨内部剩余应力较大时会出现轨枕空吊。

因此，采取弹性短轨枕道床减振时，计要尽可能考虑消除钢轨内部的应力，施工单位要保证施工质量。

梯型轨枕近年在我国和##的地铁中使用较多，其使用效果有待观察。

2.2.2.3道床下减振措施

浮置板轨道是所有减振措施中性能最好的，减振效果可达18dB以上。

根据减振器材质的不同，可分为橡胶浮置板轨道和钢弹簧浮置板轨道（图2-7）。

这类减振措施通常用在线路从振动敏感点下面或旁边通过，并且敏感点隔振要求较高的场合（如音乐厅、歌剧院、医院、市政厅、会议中心、博物馆、中高档住宅和酒店等）。

浮置板轨道多用于地下段，地面线和高架段也有使用。

橡胶浮置板可分为点支撑、线支撑、面支撑等多种型式，在国外使用较多。

钢弹簧浮置板的减振效果一般比橡胶浮置板要好，在我国被广泛采用。

由于钢弹簧浮置板轨道的关键部件靠进口，所以造价较高，因此

应该积极推进钢弹簧浮置板轨道的国产化和相关替代产品的研发。

图2-7钢弹簧浮置板整体道床示意图

2.2.3景观美化型轨道结构

轨道结构引起的景观污染是指由于蜿蜒于城市中的轨道结构造型欠佳，或是与周边环境、建筑缺乏协调而导致人们在视觉和心理上的不舒适和压抑感受。

城市轨道交通宜采用钢筋混凝土整体道床轨道，以改善轨道结构的景观特征，并解决有砟轨道的粉尘污染问题。

当线路穿过对景观有特殊要求的地段时，还可选择使用其他轨道景观优化方案。

图2-8“绿色〞轨道结构示例图

图2-8是德国某城市轨道交通穿过绿化区时采用的“绿色〞轨道结构，这种“绿色〞轨道不但可以产生出色的视觉效果，而且还可对噪音起到一定控制作用。

“绿色〞轨道主要用在运行速度低、对景观要求高的城市有轨电车线或旅游观光线上，这种线路会对钢轨、扣件的更换和杂散电流的防护带来困难。

在高架段和桥隧过渡段，可对混凝土整体道床外表的颜色进展专业设计，使轨道结构的色调和周围环境和谐一致，降低轨道结构的景观污染。

振动、噪声控制措施与景观污染治理措施亦可综合使用，例如在道床外表安装吸声板，并合理设计吸声板的颜色，同时到达控制噪声污染和景观污染之目的。

在绿色、环保的城市轨道交通建立中，轨道结构可以从噪声控制、振动控制、景观美化3个方面满足环境敏感点的不同要求。

上文综合讨论了每一类中的代表性轨道结构的适用条件和效果，与选型设计中应该注意的问题。

对于轮轨动力噪声，可以采用增大钢轨阻尼、设置噪声辐射屏蔽系统、在道床上铺设吸声材料三类措施加以控制；

对于列车引起的环境振动，可在钢轨下隔振措施、轨枕下隔振措施和道床下隔振措施中，根据减振轨道的性能和造价差异选择合理的减振轨道结构；

对景观有特殊要求的地段可采用“绿色〞轨道结构，还可以对轨道结构与下部根底进展专门的颜色设计。

以上噪声、振动、景观污染控制措施，既可以根据不同需要单独使用，也可以综合选用。

2.3城轨轨道结构扣件

2.3.1扣件作用与主要设计原那么

扣件是轨道中走行轨与道床之间的必要连接部件[2]。

扣件的性能直接影响轨道的稳定与弹性。

所以，扣件的重要性毋庸置疑。

扣件的作用是固定钢轨正确位置，阻止钢轨的纵向和横向位移，防止钢轨倾翻，还能提供适量的弹性，并将钢轨所受的力传递给轨枕或道床承轨台，其主要设计原那么如下：

（1）扣件应有足够的强度，以抵抗钢轨的纵向力和横向力，其承受横向力≤40kN，抗拔力≤60kN，每组扣件防爬力≤8kN。

在高架桥铺设无缝线路时，为了减少温度变化或桥梁承受列车荷载产生扰曲，梁面变形引起桥梁结构与焊接长钢轨的相互作用力，因此要求扣件阻力应控制在一定X围内。

（2）整体道床刚度大，轨道弹性主要依靠扣件与垫层提供，因此扣件应具有较好的弹性，以减少列车荷载的冲击，使钢轨承受的荷载能均匀地传递到道床上，扣件节点垂直静刚度一般在50kN/mm以下。

（3）扣件应具有良好的扣压力，每组扣件的扣压力>

12kN。

同时还应有满足实际需要的轨距和上下调整量。

在高架桥整体道床上的扣件需要较大的上下调整量以适应预应力梁的徐变和桥墩的不均匀沉陷。

（4）扣件应具有良好的绝缘性能，以减少杂散电流，地下与高架线均采用双绝缘设计；

其绝缘部件的工作电阻应大于108Ω。

（5）根据使用地段确定扣件的具体结构，尽量统一全线各种扣件的通用零部件，简化扣件结构，结构简单易铺设与维修。

（6）扣件金属部件应做防腐处理。

（7）地面线与地下线均采用无螺栓扣件，高架线采用有螺栓扣件。

（8）扣件应具有较高的减振性能，地面砟石道床采用单层减振垫层，地下与高架线采用双层减振垫层。

2.3.2主要设计参数

（1）扣件≤受力分析

钢轨扣件所受轮轨横向力的大小取决于车辆轴重、车辆转向架轴距、线路曲线半径、钢轨横向抗弯刚度与扣件横向刚度等因素。

扣件横向力一般通过经历公式估算，然后再通过现场测试进展验证。

通过比照分析，决定采用UIC估算法计算作用于单个扣件的垂直力（枕上压力）R和横向水平力H：

（2-1）

（大半径）或

（小半径）

式中

———速度系数，取1.5；

——