Page 124 - 《振动工程学报》2026年第2期

440 振 动 工 程 学 报 第 39 卷

10 钢轨 轨道板 砂浆层 底座板
23
轨道结构垂向变形 / mm −10 0 −0.5 0 钢轨 垂向最大变形 / mm 15
5
20
−5
10
轨道板
−1.0
−1.5
砂浆层
−15
−2.5
路基
−2.9
−20
脱空
−23 −2.0 14 15 16 17 18 19 底座板 5
10 15 20 25 30 35 0
里程 / m 5 10 15 20 25 30
路基沉降波长 / m

图 8 路基不均匀沉降引起的轨道结构变形示意图
图 9 不同沉降波长引起的无砟轨道结构最大变形
Fig. 8 Illustration of track structural deformation caused by
Fig. 9 Maximum deformation of ballastless track structure
nonuniform subgrade settlement
caused by different settlement wavelengths
由图 8 可 见 ， 在 沉 降 区 域 范 围 内 ， 钢 轨 、 轨 道
2
板、水泥沥青砂浆层、底座板的沉降变形基本保持 0
一致，产生的相对位移较小。在路基不均匀沉降起 −5
始位置处，轨道结构存在轻微上拱翘曲变形现象；在
沉降区域中部处，底座板与路基之间的离缝值达到 钢轨垂向变形 / mm −10 波长5 m
波长10 m
了 8.09 mm，产生了明显的脱空现象，这是由于无砟 −15 波长15 m
波长20 m
轨道整体刚度较大，导致其与路基沉降变形的跟随 −20 波长25 m
波长30 m
性较差。 −21 0 10 20 30 40
为探究轨道结构脱空与路基沉降波长的关系， 沿轨道结构纵向距离 / m
统计路基沉降幅值 20 mm、波长 5~30 m 时，轨道各 图 10 不同沉降波长下钢轨垂向变形量
结构最大变形量，结果如图 9 所示。 Fig. 10 Vertical deformation of rails under different settlement
由图 9 可知，在路基沉降幅值一定时，轨道各结 wavelengths
构的垂向变形量随沉降波长的增大而增大，当路基 大于 15 m 时，钢轨垂向变形量近似等于路基沉降幅
沉降波长为 5 m 与 10 m 时，钢轨、轨道板、水泥沥青 值。综上可知，脱空对沉降波长较为敏感。

砂浆层、底座板的垂向变形远小于路基沉降幅值，
2.3 沉降幅值的影响
底座板与路基间的离缝值分别达到了 18.29 mm 和
8.09 mm，远超出文献 [23] 中所规定的层间脱空限值 为研究路基沉降幅值对轨道结构损伤变形的影
1.5 mm。当沉降波长大于 20 m 时，无砟轨道各结构 响，本节选取幅值为 5~40 mm 的路基沉降进行计算
在路基不均匀沉降下跟随性较好，轨道各结构变形 分析。由 2.2 节可知，当路基不均匀沉降波长为 20 m
量近似等于路基沉降幅值，脱空现象基本消失。 且发生在 c 位置时，轨道结构更容易出现损伤，因此后
由图 10 可知，路基沉降幅值为 20 mm，波长小于 续重点研究 c 位置沉降幅值对轨道板变形损伤的影响。
15 m 时，钢轨垂向变形量小于路基沉降幅值，当波长 图 11 为 20 m 沉降波长下，不同沉降幅值轨道板

Max: 0.04 Max: 0.17 1.1
DAMAGET 损伤因子
1.0 (平均:75%)
+9.271×10 −1
+8.499×10 −1
+7.726×10 −1
幅值 幅值 0.8 +6.953×10 −1 出现宏观裂纹
+6.181×10 −1
20 mm Min: 0 23.6 mm Min: 0 +5.408×10 −1
+4.636×10 −1
+3.863×10 −1
损伤因子 0.4 +7.726×10 −2
Max: 0.74 Max: 0.93 0.6 +3.090×10 −1
+2.318×10 −1
+1.545×10 −1
0
幅值 幅值 幅值27.2 mm
25 mm Min: 0 30 mm Min: 0 0.2 沉降中心
Max: 0.93 Max: 0.93
0 幅值40 mm
幅值 幅值 18 20 25 30 35 40 41
35 mm Min: 0 40 mm Min: 0 沉降幅值 / mm
(a)不同沉降幅值轨道板受拉损伤 (b)不同沉降幅值损伤因子
(a)Tensile damage of track slab under different settlement amplitudes (b)Damage factors under different settlement amplitudes

图 11 不同沉降幅值轨道板的变形和损伤
Fig. 11 Deformation and damage of track slabs under different settlement amplitudes