一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构及其设计方法与流程

1.本发明涉及铁路工程技术领域，特别是一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构及其设计方法。


背景技术：

2.对于高速铁路而言，根据铺设无缝道岔要求，正线道岔区桥梁结构应采用连续结构，站线道岔区桥梁结构宜采用连续结构，站线道岔不宜跨越梁缝，道岔始端、终端至梁缝距离不应小于18m。
3.在高挖方地段，由于开挖造成地基应力释放，容易造成路基上拱。另外，如果地基土具有膨胀性也容易造成路基上拱。
4.当道岔位于该挖方地段时，采用路基时容易出现上拱，为了避免出现上拱病害，又要求该结构连续，现有技术中采用连续梁结构，如果采用常规的连续梁结构，将造成很大的挖方，使得投资增大较多。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：针对现有技术存在的采用常规的连续梁结构施工路基上拱段的无缝道岔时，将造成很大的挖方，使得投资增大较多的问题，提供一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构及其设计方法。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法，包括以下步骤：
8.a、根据高挖方地段或者膨胀土地段的范围，以及道岔区范围确定无缝道岔结构的长度a；
9.b、设计所述无缝道岔结构的孔跨及结构形式，根据a值，将所述无缝道岔结构沿线路方向分为若干联，相邻联之间设置有横向断缝；
10.c、计算确定所述无缝道岔结构的尺寸，每一联长度b不超过20m，为了使所述无缝道岔结构顶面及底面受力基本一致，边跨与中跨之比为1/4，因此确定每一联的孔跨布置为长度比为2∶8∶8∶2的桩板结构；
11.d、确定路基过渡段的处理方式，所述过渡段连接路基和所述桩板结构；
12.e、在所述路基、所述过渡段和所述桩板结构上拉通铺设40cm-70cm厚的第一水泥级配碎石，再在所述第一水泥级配碎石上铺设无缝道岔。
13.采用本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法，通过所述横向断缝释放温度应力，通过所述过渡段使结构刚度平顺过渡，下部高挖方地段或者膨胀土地段上拱不影响所述桩板结构，避免路基上拱对连续结构带来的破坏，同时所述路基、所述过渡段和所述桩板结构承载的所述第一水泥级配碎石起到结构连续的作用，满足无缝道岔的设计要求。
14.优选地，所述步骤a中，长度a通过以下公式确定：
15.a＝2
×
18 2
×
d w，单位m
16.其中，w为该段范围相距离最远的两个岔心距离，d为岔心到道岔起始端。
17.优选地，所述步骤b中，在将所述无缝道岔结构沿纵向分为若干联后，对于宽度较大的所述无缝道岔结构，沿横向分为若干块，相邻块之间设置有纵向断缝，分块原则根据单块横向温度位移不超过2mm确定。
18.优选地，所述步骤c中，所述桩板结构的桩上部设有柔性材料填充部。
19.优选地，所述步骤c后，所述步骤d前，还包括在所述无缝道岔结构的两侧中至少一侧设置侧沟的步骤。
20.优选地，所述步骤c后，所述步骤d前，还包括在所述桩板结构的板下面开挖坡度和设置盲沟的步骤。
21.优选地，所述步骤d中，所述过渡段的纵截面为倒梯形结构，所述过渡段包括上下两层，下层铺设第二水泥级配碎石，上层铺设第三水泥级配碎石。
22.进一步优选地，所述过渡段的长度l通过以下公式确定：
23.l＝c (h-h)
×n24.其中，h表示上下两层总厚度，h表示上层厚度，c表示倒梯形底部沿线路方向长度，n表示坡度系数。
25.优选地，所述步骤e中，所述路基铺设ab组填料。
26.本发明还提供了一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构，利用如以上任一项所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法进行设计，该无缝道岔结构包括若干个所述桩板结构，所述桩板结构沿线路方向的两侧连接所述过渡段，所述过渡段连接所述路基，所述路基、所述过渡段和所述桩板结构上拉通设置40cm-70cm厚的所述第一水泥级配碎石，所述第一水泥级配碎石上铺设无缝道岔。
27.采用本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构，通过所述横向断缝释放温度应力，通过所述过渡段使结构刚度平顺过渡，下部高挖方地段或者膨胀土地段上拱不影响所述桩板结构，避免路基上拱对连续结构带来的破坏，同时所述路基、所述过渡段和所述桩板结构承载的所述第一水泥级配碎石起到结构连续的作用，满足无缝道岔的设计要求。
28.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
29.本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构及其设计方法，通过所述横向断缝释放温度应力，通过所述过渡段使结构刚度平顺过渡，下部高挖方地段或者膨胀土地段上拱不影响所述桩板结构，避免路基上拱对连续结构带来的破坏，同时所述路基、所述过渡段和所述桩板结构承载的所述第一水泥级配碎石起到结构连续的作用，满足无缝道岔的设计要求。
附图说明
30.图1为用于路基上拱地段的无缝道岔结构的立面图；
31.图2为道岔区长度a的示意图；
32.图3为用于路基上拱地段的无缝道岔结构的平面图；
33.图4为图3中a-a断面图；
34.图5为图3中b-b断面图；
35.图6为盲沟的结构示意图。
36.图中标记：01-道岔，02-岔心，1-板，11-横向断缝，12-纵向断缝，2-桩，21-填充部，3-第三水泥级配碎石，4-第二水泥级配碎石，5-ab组填料，6-第一水泥级配碎石，7-侧沟，8-盲沟，81-混凝土槽，82-管道，83-洗净碎石，84-袋装砾石，85-封闭层。
具体实施方式
37.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
38.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
39.实施例1
40.如图1至图6所示，本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法，包括以下步骤：
41.a、根据高挖方地段或者膨胀土地段的范围，以及道岔区范围确定无缝道岔结构的长度a；如图2所示，长度a通过以下公式确定：a＝2
×
18 2
×
d w，单位m，其中，w为该段范围相距离最远的两个岔心02距离，d为岔心02到道岔01起始端。
42.b、设计所述无缝道岔结构的孔跨及结构形式，根据a值，将所述无缝道岔结构沿线路方向分为若干联，相邻联之间设置有2cm-10cm长的横向断缝11，以释放温度应力；在将所述无缝道岔结构沿纵向分为若干联后，对于宽度较大的所述无缝道岔结构，沿横向分为若干块，相邻块之间设置有2cm-4cm长的纵向断缝12，分块原则根据单块横向温度位移不超过2mm确定，如温度变化为20度，混凝土线膨胀系数为10-5
，则单块的宽度为2/20
×
10-5
＝10000mm＝10m。本实施例中如图1和图3所示，将所述无缝道岔结构沿纵向等分为三联，并将第一联分为了两块。
43.c、综合考虑恒载、活载、温度等因素，计算确定所述无缝道岔结构的尺寸，如图1和图3所示，为适应温度变形，每一联长度b不超过20m，为了使所述无缝道岔结构顶面及底面受力基本一致，边跨与中跨之比为1/4，因此确定每一联的孔跨布置为长度比为2∶8∶8∶2的桩板结构，尺寸的确定需满足混凝土强度、钢筋强度及裂缝要求，所述桩板结构的板1厚度为1m，所述板1下设置桩2，所述桩2上部设有柔性材料填充部21，柔性材料包括沥青或者细砂。
44.d、如图4和图5所示，在所述无缝道岔结构的两侧中至少一侧设置侧沟7，将路面水引入所述侧沟7中；为了能够适应路基上拱的需要，且尽量少开挖，在所述板1下面开挖25cm-50cm厚土层，为了顺利排水开挖处设置1％-2％的坡度，然后填上10cm左右厚的封闭层85，所述封闭层85为c25细石纤维混凝土层；坡底位置沿线路方向设有盲沟8，所述盲沟8包括混凝土槽81、pvc管道82、洗净碎石83和袋装砾石84。
45.e、由于所述桩板结构刚度大，为了保证刚度的平顺过渡，需要设置路基过渡段，所述过渡段连接路基和所述桩板结构，确定所述过渡段的处理方式，如图1所示，所述过渡段的纵截面为倒梯形结构，所述过渡段包括上下两层，下层铺设第二水泥级配碎石4，所述第二水泥级配碎石4为级配碎石掺3％水泥，上层铺设第三水泥级配碎石3，所述第三水泥级配
碎石3为级配碎石掺5％水泥，所述过渡段的长度l通过以下公式确定：l＝c h-h
×
n，单位m，其中，h表示上下两层总厚度，一般可取2.7m-3.0m，h表示上层厚度，c表示倒梯形底部沿线路方向长度，取3m-5m，n表示坡度系数，2-5；所述路基铺设ab组填料5。
46.f、在所述路基、所述过渡段和所述桩板结构上拉通铺设40cm-70cm厚的第一水泥级配碎石6，所述第一水泥级配碎石6为级配碎石掺5％水泥，再在所述第一水泥级配碎石6上铺设无缝道岔01。
47.本实施例所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法，通过所述横向断缝11释放温度应力，通过所述过渡段使结构刚度平顺过渡，下部高挖方地段或者膨胀土地段上拱不影响所述桩板结构，避免路基上拱对连续结构带来的破坏，同时所述路基、所述过渡段和所述桩板结构承载的所述第一水泥级配碎石6起到结构连续的作用，满足无缝道岔01的设计要求。
48.实施例2
49.如图1至图6所示，本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构，利用如实施例1所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构的设计方法进行设计，该无缝道岔结构包括若干个所述桩板结构，所述桩板结构沿线路方向的两侧连接所述过渡段，所述过渡段连接所述路基，所述路基、所述过渡段和所述桩板结构上拉通设置40cm-70cm厚的所述第一水泥级配碎石6，所述第一水泥级配碎石6上铺设无缝道岔01。
50.采用本发明所述的一种用于路基上拱地段的无缝道岔结构，通过所述横向断缝11释放温度应力，通过所述过渡段使结构刚度平顺过渡，下部高挖方地段或者膨胀土地段上拱不影响所述桩板结构，避免路基上拱对连续结构带来的破坏，同时所述路基、所述过渡段和所述桩板结构承载的所述第一水泥级配碎石6起到结构连续的作用，满足无缝道岔01的设计要求。
51.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。