高速铁路沥青混凝土轨下基础结构行为与设计指标体系

轨下基础位于轨道结构与路基之间，直接承受、传递并分散由轨道传来之列车荷载，其性能直接影响高速铁路的运营安全、行车舒适与使用寿命。我国高速铁路广泛采用无砟轨道结构，轨下基础多为水泥混凝土刚性板，其噪音和振动问题难以解决。沥青混凝土轨下基础具有噪音低、减振好、维护易、开裂少等优点，该结构在德美日澳等国已有采纳，而我国仅在京津城际和武广客专等线路的部分站场进行了少量试验性应用，但缺乏基础研究和理论指导，严重制约其在线路上的应用和推广。本项目应用动力分析方法，针对设计时速、轨道类型和基床条件等关键因素，系统进行沥青混凝土轨下基础结构行为研究；通过室内大型动态模型试验，并结合已有现场实测资料，提出沥青混凝土轨下基础关键力学指标；根据路轨一体化原则和累积疲劳损伤方法，研究基于层状体系理论的沥青混凝土轨下基础设计方法，构建其设计指标体系。本项目研究成果可作为高速铁路沥青混凝土轨下基础设计的理论基础。

轨下基础结构的性能直接影响到整个铁路系统的运营安全、行车的舒适性和结构的整体使用寿命。在我国大力发展高速铁路无砟轨道铁路结构的同时，探索新型的轨下基础结构显得尤为重要，沥青混凝土具有防水性好、承载能力强以及减震降噪等独有优点，被逐渐应用于铁路轨下基础结构。本课题针对铁路沥青混凝土轨下基础结构，采用系统耦合动力学分析方法、室内材料试验以及室内动力模型试验，系统开展了铁路沥青混凝土的材料优化设计、结构动力学响应规律分析以及结构疲劳损伤的理论分析等，并结合现场实测资料，对比分析，最终提出了沥青混凝土轨下基础的关键性力学响应规律，提出了沥青混凝土轨下基础结构设计方法及其设计指标体系。本项目研究成果可以推动沥青混凝土在高速铁路轨下基础结构中的应用。