工程建设
2024/04
CHINA RAILWAY铁路路基变形对无砟轨道结构
影响研究综述
崔旭浩， 郑强， 刘永琨， 吕欣乐， 刘子安， 魏泓基
（北京工业大学 城市建设学部，北京 100124）
摘要：随着我国铁路事业飞速发展，铁路路基在长期服役过程中的变形问题及其对轨道结
构力学行为的影响日益受到关注。对近年来的相关研究进展进行总结，分析铁路路基变形的
主要原因，包括自然因素和人为因素；系统梳理路基变形对轨道力学行为的影响，如路基变
形对轨道结构变形、车轨耦合振动及轨道结构的损伤劣化的影响研究现状；分析指出当前研
究面临的挑战，并对未来在智能监测与预警系统、精准高效的数值仿真技术等方面的研究趋
势进行展望。
关键词：铁路路基变形；轨道结构；动力响应；损伤劣化
中图分类号：U213.2 文献标识码：A 文章编号：1001-683X（2024）04-0049-08DOI：10.19549/j.issn.1001-683x.2023.11.27.003
1 概述
近年来，我国铁路事业飞速发展，取得了举世瞩
目的成就。截至2023年底，我国铁路营业里程达到15.9万km，其中高铁4.5万km。在铁路基础设施长期
运营过程中，轨道结构的服役状态对铁路线路的安全
平稳运营起着关键作用，轨道结构的稳定性直接影响到铁路运输的安全和效率［1］。
铁路路基作为轨道结构的下部基础，是铁路线路
的重要组成部分，直接承受轨道的重量，同时还承受
轨道传递的机车车辆荷载。路基结构的安全稳定服役
对铁路线路有着至关重要的作用［2］。然而铁路路基作
为土工构筑物，受水文、地质和交通荷载等多种因素
影响，导致铁路路基的工后变形不可避免［3］。铁路路
基变形将引起轨道结构产生跟随性变形，形成线路不
平顺，增大列车运行时轮轨系统的动力响应，降低列
车运行的舒适性，威胁列车运行安全，并容易引起轨
道结构的损伤劣化，增大铁路工务部门的养护维修工
作量。在我国高速铁路的长期服役过程中，路基变形基金项目：国家自然科学基金资助项目（52308426）；北京工业大学“星火基金”资助项目（XH-2023-03-18、XH-2024-04-08）
第ｌ２７卷第３期 ２０１０年６月 华东交通大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅａｓｔ Ｃｈｉｎａ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．３ Ｊｕｎ．．２０１０
文章编号：１００５—０５２３（２０１０）０３ ００１４—０７
高速列车一无砟轨道一桥梁耦合系统振动特性分析
利远翔，雷晓燕，张斌
（华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心，江西南昌３３００１３）
摘要：根据高速列车一无砟轨道一桥梁系统运动的特点，建立了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道一桥梁单 元，运用有限元方法和Ｌａｇｒａｎｇｅ方程，推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车一轨道一‘桥梁系统被离 散为车辆单元和轨道一桥梁单元，其中一节车辆离散成一个车辆单元，轨道一桥梁系统离散成四层梁单元。最后通过一个 实例计算对整个系统进行垂向振动特性分析。 关键词：车辆单元；无砟轨道一桥梁单元；耦合系统；振动分析；高速列车 中图分类号：Ｕ２１３．２ 文献标识码：Ａ
国内外对于车辆～轨道系统动力学及车辆一桥梁系统动力学的研究已经相当深入，但是由于各自不
同的目的，将车辆、轨道和桥梁作为一个整体系统加以研究的却不多见。从上世纪８０年代起，国内外学者
对快速列车和重载列车引起的地面振动及对周围环境的影响进行了较多研究，提出了一些计算方法和计
算模型。如在１９９４年，日本的ＦｕｊｉｋａｋｅＥ１Ⅲ和松浦章夫＿２ Ｊ分别就交通车辆引起的结构振动发生机理、振动波
在地下和地面的传播规律及其对周围居民的影响进行了研究，提出了环境振动水平的预测方法。日本铁
道技术研究所还就新干线高速列车对环境振动的影响进行了现场测试，分析了车辆、轨道、桥梁等不同部
位的振动特点，并研究了不同类型屏障的隔振效果。而对于高架轨道系统诱发环境振动特性的研究，源自
于１９９９年开始动工修建的台湾高速铁路，经过台南高科技园区的一段高架轨道振动超标，从而引起了国
第３２卷第１４期 振动与冲击 ＪＯｕＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩＢＲＡＴＩＯＮ ＡＮＤ ＳＨＯＣＫ Ｖｏ１．３２ ＮＯ．１４ ２０１３
武广高速铁路无砟轨道路基动力响应试验研究
郭志广，魏丽敏，何群，屈畅姿
（中南大学土木工程学院，湖南长沙４１００７５）
摘 要：在武广高速铁路典型路基断面埋设测试元件，分别于“联调联试”阶段和运营２年后进行了动车组列车荷 载作用下的路基动力试验，实测了路基动应力、振动加速度、振动速度等动力响应。分析了路基动力响应与列车速度的关 系、动力响应沿路基深度变化规律和路基动力特性在运营前后的变化情况。结果表明：基床表层顶面轨下位置动应力响 应比中线处大；动态响应在基床表层范围内最为强烈且衰减较快；列车荷载速度对动应力幅值影响较小，对振动加速度幅 值影响较大。运营２年后与“联调联试”阶段相比，基床表层顶面动应力幅值、振动速度幅值相差不大，而振动加速度幅 值在“联调联试”阶段较大；两次试验测得的ｚ＝２．７ｍ时（基床底层底面）路基动应力幅值和振动加速度幅值的衰减率依 次为７３．４０％一７９．３０％和７９．２８％～８６．９０％，。＝４．２ ｉ＇ｌｌ时（路基本体内）两者衰减率依次为８２．９９％一８９．０６％和９２．７８％
～９６．３１％；而振动速度幅值，Ｚ＝１．８ ｍ时（基床底层内）衰减率范围为７５．６２％～８０．８０％。 关键词：无砟轨道；路基；基床；动力响应；现场测试 中图分类号：ＴＵ４４３ 文献标识码：Ａ
Ｔｅｓｔｓ ｆｏｒ ｄｙｎａｍｉｃ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ｂａＵａｓｔｌｅｓｓ ｔｒａｃｋ ｓｕｂｇｒａｄｅ ｏｆ ｗｕ－ｇｕａｎｇ ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ ｒａｉｌｗａｙ
ＧＵＯ Ｚｈｉ—ｇｕａｎｇ，ＷＥＩ Ｌｉ—ｍｉｎ，ＨＥ Ｑｕｎ，ＱＵ Ｃｈａｎｇ—ｚｉ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００７５，Ｃｈｉｎａ）
第 54 卷第 6 期2023 年 6 月中南大学学报(自然科学版) Journal of Central South University (Science and Technology)Vol.54 No.6Jun. 2023
高速铁路CFG桩−土复合地基减振性能研究
高广运1, 2，张继严1, 2，毕俊伟3, 4
(1. 同济大学 土木工程学院，上海，200092；
2. 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室，上海，200092；
3. 华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州，510641；
4. 广州市设计院集团有限公司 岩土与地下空间院，广东 广州，510620)
摘要：为系统研究高铁运行引起的CFG桩−土复合地基环境振动特性及其自身减振性能，首先基于2.5维有
限元计算理论，利用等代桩墙对CFG桩−土复合地基进行等效，建立轨道−路堤−CFG桩−土复合地基系统
的2.5维有限元模型；其次，与高速铁路环境振动既有实测研究成果进行对比，验证所建模型的正确性；
最后，考虑高速列车的不同运行速度，以竖向振动加速度为评价指标，分析桩径、桩间距和桩体刚度对
CFG桩−土复合地基减振性能的影响。研究结果表明：相较于无桩地基，CFG桩−土复合地基对高速列车运
行引起的地面环境振动具有良好的减振效果，距轨道较远处减振效果优于轨道近处减振效果；距轨道较近
处，CFG桩−土复合地基的减振效果由列车运行速度和共振条件共同主导；增大桩径d、增大桩体刚度或减
小桩间距s均能提高CFG桩−土复合地基的减振效果。然而，当桩径d≥1/4s或桩间距s≤4d或桩土刚度比RPS≥138.9时，继续改变CFG桩设计参数将难以进一步显著提高减振效果。CFG桩−土复合地基可提高地基的
临界速度，当车速接近该临界速度时减振效果较差。
关键词：高速铁路；2.5维有限元法；CFG桩−土复合地基；竖向振动加速度；减振性能
中图分类号：TU435 文献标志码：A
文章编号：1672-7207（2023）06-2209-11
