0KN(0tf)
39
4.2.2(4) 轨道板凸形挡台的设计
突起コンクリートとは 突起コンクリートとは
（１）全圆形
（２）半圆形
40
轨道板凸形挡台的设计
作用于轨道板凸形挡台的力（ 作用于轨道板凸形挡台的力（１）
F＝√(Fr ＋Fp － Wμ)2＋Fc
2
向） Fp：軌道スラブの温度荷重 軌道スラブの スラブの温度荷重 W： 轨道板自重 軌道スラブとＣＡＭの スラブとＣＡＭ μ：軌道スラブとＣＡＭの摩擦係数 20cm
12
３．桥梁的构造型式
3.1 高架结构概要
13
RC框架结构高架桥
側面图 断面图
単位：ｍ
係侽丏侽 俉丏侽 俉丏侽 俉丏侽 俉丏侽 俉丏侽
３ ． ３ ５ １ １． ０ ０ ４． ３ ０ ３ ． ３ ５
俈丏係 係
７．４０
侽丏俉
侽丏俉
侽丏俉
侽丏俉
侽丏俉
侽丏俉
０ ． ８ ０
０ ． ８ ０
５ ． ０ ０
山阳新干线高架结构和桥梁的类别和组成
名古屋 岡山 新大阪
东海道新干线
博多
2
新干线的营业延长里程
0
东海道新干线（1964） 東 道 幹 （ 964） 海新線1 （東京～新大阪） 山阳新干线(1975）5 ) 山 新 線 197 陽幹( （新大阪～博多） 东北新干线(1991）2 ) 東 新 線 198 北幹（ （東京～盛刚冈） 上越新干线(1982）2 ) 上 新 線 198 越幹( （大宮～新潟） 北陆新干线(1997）7 ) 北 新 線 199 陸幹( （高崎～長野）
高架桥 Ｆ 30m
ＭＦ ＭＦ ＭＦ 26m 41m
ＭＦ
ＭＦ
Ｍ 高架桥
41m
30m
26m
194m
37
山阳新干线设计计算实例（１）
（不设伸缩调节器的情况） 最 大 纵 向 力 ： 910.1KN （ 92.8tf ） ＜ 980.7KN （ 100tf ） (Pmax） 钢轨断缝：74.2㎜ ＞ 69mm（SDmax） 194m 最大纵向力：910.1kN （92.8tf) Pmax＝980.7kN (100tf) F M Pt＝727.7kN（74.2tf) 490.4kN (50tf)
⑤T型螺栓 ④平垫圈A
③扣件用螺栓、螺母 ④平垫圈A ②弹簧 扣件调整量 高低＋30㎜ 左右±10㎜
⑥绝缘圈
⑧轨下橡胶垫板 ①铁垫板
⑦绝缘缓冲垫板 ⑨可变垫板
8
2.2 轨道板
填充层
轨道板
CA砂浆
凸台400φ
单位：㎜
混凝土底座
500φ
400φ
2340
625 50 4950 50
9
2.3.1
混凝土凸形挡台
0KN(0tf) 钢轨断缝最大处 钢轨断缝＞69mm
38
山阳新干线设计计算实例（２）
（设伸缩调节器的情况） 最大纵向力：601.1kN (61.3tf) ＜ 980.7KN（100tf）(Pmax）
EJ（伸缩接头)
F M
194m Pmax＝980.7kN (100tf) Pt＝727.7kN（74.2tf) 490.4kN (50tf)
x1 δ
L‐ Pt‐γ0xδ 1
b
x2 S3
d
S2：蓝色的面积 S3：绿色的面积
Pt‐γ0x1‐γδ＋γ （L‐δ） ＝Pt‐γ0x2 Pt＝EAβt
S1 S2
Pt‐γ0x1‐γδ
b点での軸力の連続性 Pt‐γ0x1‐γδ＋γ（L‐δ）＝Pt+γ0x2 梁与钢轨伸缩量一致的点 co間 od間 S1/EA =βtδ =－βtδ
29
长钢轨纵向力 每轨道的纵向阻力 构造物全长
LR ＝γL
：
钢轨纵向力与长钢轨纵向荷载的关系
＜钢轨纵向力的限值＞ 【对纵向弯曲的安全 性】 温度上升时的最大钢轨纵向力（含附加纵向力） 钢轨方向 1股钢轨：980kN） 100tf） 低温时断缝
同一方向且连续作 用于构造物全长上
构造物方向
每一轨道：±1,960kN（±200tf）
30
4.2.2 (2) 由于梁的伸缩使钢轨纵向力增减的影响
于 梁 和 钢 轨 的 伸 长 钢 轨 纵 向 力 分 布
γ γ
31
2
钢轨
梁的
的
钢的 钢轨 钢的
钢轨
γ γ
γ
γ
γ γ 梁 梁 钢轨伸缩 钢轨 的 梁 的纵向 力 的纵向 力
γ γ γ γ
2
γ
计算纵向力分布的步骤
S1：红色的面积 c a o
28
4.2.2(1) 长钢轨纵向力
＜长钢轨纵向力的作用方向和作用长度＞ 【从安全性评 定】 按同一方向连续作用于构造物的全长上 ＜计算式＞ LR ： γ ： L ＜长钢轨纵向力的最大值＞ 根据日本的温度变化和锁 定轨温的实际情况，钢轨 纵向力的变化为： 每一轨道 ±1,960kN （±200tf）
高速铁路板式轨道与桥梁的相互作用
西日本旅客铁道株式会社 建设工事部 池田 靖忠
1.新干线的构造物和轨道的概要 2.板式轨道的结构型式 3.桥梁的结构型式 4.轨道与桥梁的相互作用
1
１．新干线的构造物和轨道概要
日本新干线营业网
盛岡
上越新干线 北陆新干线
新潟 長野 高崎 大宮 東京
东北新干线
山阳新干线
(１)全圆凸形挡台
(２)半圆形凸形挡台
10
2.3.2 CA砂浆
填充层
CA砂浆 CA砂浆
轨道板 突起400φ 混凝土底座
单位：㎜
500φ
400φ
2340
625 50 4950 50
11
混凝土底座
轨道板 CA砂浆
填充层 突起400φ
混凝土底座
单位：mm
500φ
400φ
2340
625 50 4950 50
100
200
300
400
500
516km
600
562km 496km 270km
126km
※ 山阳新干线 新大阪～冈山1972年开通、东北新干线 大宮～盛岡1982年开通
新干线构造物类别
単位：％ 0%
东海道新干线 东京～新大阪） (东京～新大阪） 山阳新干线 新大阪～冈山） (新大阪～冈山） 山阳新干线 冈山～博多） (冈山～博多） 东北新干线 东京～盛冈） (东京～盛冈） 上越新干线 大宫～新泻） (大宫～新泻） 北陆新干线 高崎～长野） (高崎～长野）
19
4.2 长钢轨纵向力作用下板式轨道和构造物的设计
4.2.1 长钢轨理论 4.2.2 考虑长钢轨纵向力的作用，板式轨道和构 造物的设计
20
4.2.1 (1) 温度变化纵向力的分布
温度变化发生的纵向力分布
长钢轨铺设时 温度上升时 E ：弹性模量 A ：钢轨断面积 β：线膨胀系数 γ：纵向阻力 T0：锁定轨温 Tmax ：最高轨温 P : 钢轨纵向力 L : 伸缩区长度
25
断缝允许值的计算
折断时纵向力的分布
P(x ) = γx
1 L e = 2× ∫0 {PT − P ( x )}dx EA EA 2 ( = ∆T ) β γ
e ：破断時開口量 x E ：弹性模量 γ A ：钢轨断面积 γ：ふく進抵抗力 e PT = EAβ∆T β：钢的线膨胀系数 ∆T ：破断時のレール温度と 折断时断缝的计算式： 設定温度との差
°
７．００
８．００
８．６０
６．５０
新大阪方 ８．２０
６．５０
３９ ′
４
（ ５）
５
博多方
Ｒ ＝３ ５ ０ ０
１ ０． ２ ０
２ 道 国
線 号
単位：ｍ
17
４．轨道和桥梁的相互作用
4.1 制动力/启动力 4.2 根据长钢轨纵向力作用，轨道及构造物的设计 4.3 地震时的荷载
18
４.1 制动力/启动力
新干线 桁长＝50m时 制动荷重
钢轨与梁的位移一致点
钢轨、梁的位移与纵向力分布
FF/MM 方式 梁的位移 钢轨的位移 位 移 纵 向 力 分 布
35
向右侧位移为正
钢轨与梁位移一致点
山阳新干线设计计算实例
36
山阳新干线设计计算实例
前提条件：60kg/m钢轨 最高温度ー锁定温度＝＋40℃ 最低温度ー锁定温度＝ー40℃ 纵向阻力：4.9KN／ｍ（0.5tf／ｍ）
备 注 山阳新干线 最长的桥梁
481.29 远贺川 桥梁
同上
锦町 架道桥
徳山 ～ 小郡
172.48
最长的PC梁 （88m）
16
橋梁の一般図
ー錦町架道橋－
１７２．４８ ８８．００
新大阪方 博多方
１２．５０
１５ ． ０ ０
１７．５０
７．００ １ ０ ． ２０
８．２０
１ ０． ２ ０
４．５０
３
０
４．５０
最高轨温时
P
L 伸缩区 固定区
伸缩区
P = Eaβ(Tmax – T0） EA β (T max − T 0 ) L= L γ
21
作用于轨道的纵向阻力
有碴轨道 钢轨移动方向 板式轨道 钢轨移动方向
阻力方向 挡 台 阻力方向
轨道板
钢轨
轨
移动
钢轨
移
22
在轨道板上的作用力
钢轨移动方向 阻力方向
23
4.2.1 (2)
2
Fγ：レールの温度荷重（線路方向） レールの温度荷重（線路方向） 温度荷重 FC ：レールの温度荷重（線路直角方向） レールの温度荷重 線路直角方向） 温度荷重（ FP ：軌道スラブの温度荷重 軌道スラブの スラブの温度荷重 W ： 轨道板自重