无砟轨道轨道板设计
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《关于建设武广客运专线武汉综合试验段开展无砟轨道技 术再创新的通知》铁科技函[2007]331号
《关于印发“客运专线综合接地技术实施办法”（暂行）的 通知》铁集成〔2006〕220号
《客运专线无砟轨道结构型式的研究与选择总报告》 《客运专线单元板式无砟轨道结构设计方案研究报告》
7
3. 设计原则
16
5. 结构设计
轨道板的预应力体系特点
➢ 采用高强度无粘结预应力钢棒 1) 预应力回缩损失小； 2) 张拉工艺简单，省略了低回缩锚具的二次张拉工艺； 3) 采用钢棒表面涂刷隔离层的工艺，避免了无粘结钢
绞线表面防护困难的问题； 4) 锚穴尺寸减小，有利于预应力体系的防护；配套张拉
设备重量轻、操作方便、性能可靠；
a)平板
b) 框架板
12
5. 结构设计
轨道板在设计荷载作用下的弯矩云图
平板纵向弯矩云图
框架板纵向弯矩云图
13
5. 结构设计
轨道板在温度影响下的力学分析
轨道板纵向应力云图
轨道板横向应力云图
14
5. 结构设计
轨道板的设计弯矩
弯矩（kN.m/m）
300kN 设计轮重
轨道板端部 轨道板中央部
上侧 下侧 上侧 下侧
混凝土底座外形尺寸及配筋优化。路基区段底座宽度由原来的 3.2m减为3.0m，桥隧区段采用2.8m，在理论计算分析的基础上， 对不同结构物上混凝土底座配筋进行了设计优化，节省工程造价；
凸形挡台结构配筋设计优化，改善其施工性能； 配套采用自主研发的低刚度、无挡肩弹性分开式扣件结构，适应
不同线路条件下轨道几何状态的高精度调整。
CRTS I型板式无砟轨道 轨道板设计
王继军 铁科院铁建所
2008.12.23
1
汇报内容
1. 工作概述 2. 设计依据 3. 设计原则 4. 设计参数 5. 结构设计
2
1. 工作概述
工作成果
➢ 单元板式无碴轨道的前期总结（遂渝线、赣龙线、秦沈线） ➢ 单元板式无碴轨道设计计算参数的确定 ➢ 单元板式无碴轨道设计理论和设计模型的建立 ➢ 单元板式无碴轨道在列车荷载、温度荷载和基础沉降影响下的
多工况、多参数的结构静力计算分析 ➢ 单元板式轨道结构部件（轨道板、混凝土底座、凸形挡台）的
创新设计
3
1. 工作概述
单元板式轨道结构设计创新点
优化预应力轨道板的预应力体系，在满足承载强度的前提下，降 低轨道板制造成本；
以客运专线主型梁（32m简支梁）为基准，确定了桥梁、路基和隧 道内的标准轨道板的型式尺寸，即：4962mm×2400mm×190mm，扣 件节点等间距布置（间距629mm），从设计上保证无砟轨道纵向刚 度的均匀性；
15
5. 结构设计
结构设计特点
框架型轨道板
➢ 采用普通钢筋混凝土结构； ➢ 配筋按截面中心对称布置； ➢ 轨道内预埋扣件绝缘套管和起吊螺母。
预应力平板
➢ 采用部分预应力钢筋混凝土结构； 如果轨道板仅配有预应力钢筋，且要求在使用荷载作用下全断面 受压（全预应力结构），那么由于施加的预应力过大，有造成轨道板 承压面附近局部破坏的危险，并会导致轨道板翘曲增大，因此，本设 计采用较低的预应力筋配合较多非预应力钢筋的结构型式，即不允许 开裂的部分预应力钢筋混凝土结构，截面边缘混凝土拉应力不超过 0.7fct（fct 为混凝土的抗拉强度）。 ➢ 配筋对称于截面中心。 ➢ 轨道板内预埋扣件绝缘套管和起吊螺母。
8
3. Hale Waihona Puke Baidu计原则
➢ 轨道板混凝土应符合《铁路混凝土结构耐久性设计暂行 规定》的相关要求。
➢ 轨道板按配套采用WJ-7型扣件系统设计，扣件支点间距 ≤650mm。
➢ 轨道板设计应满足高频谐振式轨道电路的相关要求。 ➢ 轨道板设计应满足客运专线综合接地系统的相关要求。
9
4. 设计参数
➢ 设计动轮载为255kN。 ➢ 双向预应力轨道板的长度、宽度、厚度分别为
4962mm、2400mm、190mm；框架型轨道板的长度、 宽度、厚度分别为4962mm、2400mm、190mm，其中 空部位长度、宽度分别为2800mm和700mm。 ➢ 扣件节点间距为629mm。
10
4. 设计参数
➢ 框架型轨道板混凝土强度等级为C50，其抗压极限强 度fc为36.5MPa，抗拉强度fct为3.08MPa；
➢ 混凝土轨道板按容许应力法设计。 ➢ 框架型轨道板采用钢筋混凝土结构。结构设计基于《铁路
桥 涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》。裂缝宽 度不应超过0.2mm。 ➢ 预应力混凝土轨道板采用双向后张、部分预应力混凝土结 构。结构设计基于《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土 结构设计规范》，计算截面在设计动轮载作用下，混凝土 受拉边缘允许出现不大于0.7fct的拉应力。
➢ 双向预应力轨道板混凝土强度等级为C60，其抗压极 限强度fc为43.5MPa，抗拉强度fct为3.48MPa；
➢ 锚穴封端应采用无收缩混凝土，强度等级为C40； ➢ 普通钢筋采用II级热轧带肋钢筋；预应力钢筋采用强
度不低于1300Mpa的预应力钢棒。
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5. 结构设计
有限元计算模型（梁板模型）
4
1. 工作概述
钢轨
CA砂浆
凸形挡台 底座混凝土
轨道板 扣件
单元板式无碴轨道(PF、RF框架板)
5
1. 工作概述
单元板式无碴轨道(双向预应力轨道板)
6
2. 设计依据
《关于客运专线无砟轨道技术再创新工作的指导意见》铁 工管函[2006]1006号
《关于印发“国内外无砟轨道系统技术总结与研究分析”和 “客运专线无砟轨道结构型式的研究与选择”技术评审意 见的通知》科技基[2007]69号
沿轨道方向MX
－8.22 17.5
－8.22 17.5
轨道垂直方向My
－19.0 23.0
－19.0 23.0
混凝土轨道板设计弯矩的计算是在梁-板-板模型的基 础上，通过大量的参数对比分析，进行了多种工况的静力计 算，并综合考虑列车荷载、温度荷载以及路基不均匀沉降变 形所带来的影响，而且对制造、运输和施工过程中混凝土轨 道板所受的弯矩也进行了详细计算，综合考虑取表中数值作 为混凝土轨道板的设计弯矩。
5) 成本较原钢绞线体系明显降低。
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5. 结构设计
设计检算
表1 预应力轨道板应力检算结果及容许值
检算项目
截面边缘混凝土 最大压应力(Mpa)
《关于印发“客运专线综合接地技术实施办法”（暂行）的 通知》铁集成〔2006〕220号
《客运专线无砟轨道结构型式的研究与选择总报告》 《客运专线单元板式无砟轨道结构设计方案研究报告》
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3. 设计原则
16
5. 结构设计
轨道板的预应力体系特点
➢ 采用高强度无粘结预应力钢棒 1) 预应力回缩损失小； 2) 张拉工艺简单，省略了低回缩锚具的二次张拉工艺； 3) 采用钢棒表面涂刷隔离层的工艺，避免了无粘结钢
绞线表面防护困难的问题； 4) 锚穴尺寸减小，有利于预应力体系的防护；配套张拉
设备重量轻、操作方便、性能可靠；
a)平板
b) 框架板
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5. 结构设计
轨道板在设计荷载作用下的弯矩云图
平板纵向弯矩云图
框架板纵向弯矩云图
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5. 结构设计
轨道板在温度影响下的力学分析
轨道板纵向应力云图
轨道板横向应力云图
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5. 结构设计
轨道板的设计弯矩
弯矩（kN.m/m）
300kN 设计轮重
轨道板端部 轨道板中央部
上侧 下侧 上侧 下侧
混凝土底座外形尺寸及配筋优化。路基区段底座宽度由原来的 3.2m减为3.0m，桥隧区段采用2.8m，在理论计算分析的基础上， 对不同结构物上混凝土底座配筋进行了设计优化，节省工程造价；
凸形挡台结构配筋设计优化，改善其施工性能； 配套采用自主研发的低刚度、无挡肩弹性分开式扣件结构，适应
不同线路条件下轨道几何状态的高精度调整。
CRTS I型板式无砟轨道 轨道板设计
王继军 铁科院铁建所
2008.12.23
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汇报内容
1. 工作概述 2. 设计依据 3. 设计原则 4. 设计参数 5. 结构设计
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1. 工作概述
工作成果
➢ 单元板式无碴轨道的前期总结（遂渝线、赣龙线、秦沈线） ➢ 单元板式无碴轨道设计计算参数的确定 ➢ 单元板式无碴轨道设计理论和设计模型的建立 ➢ 单元板式无碴轨道在列车荷载、温度荷载和基础沉降影响下的
多工况、多参数的结构静力计算分析 ➢ 单元板式轨道结构部件（轨道板、混凝土底座、凸形挡台）的
创新设计
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1. 工作概述
单元板式轨道结构设计创新点
优化预应力轨道板的预应力体系，在满足承载强度的前提下，降 低轨道板制造成本；
以客运专线主型梁（32m简支梁）为基准，确定了桥梁、路基和隧 道内的标准轨道板的型式尺寸，即：4962mm×2400mm×190mm，扣 件节点等间距布置（间距629mm），从设计上保证无砟轨道纵向刚 度的均匀性；
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5. 结构设计
结构设计特点
框架型轨道板
➢ 采用普通钢筋混凝土结构； ➢ 配筋按截面中心对称布置； ➢ 轨道内预埋扣件绝缘套管和起吊螺母。
预应力平板
➢ 采用部分预应力钢筋混凝土结构； 如果轨道板仅配有预应力钢筋，且要求在使用荷载作用下全断面 受压（全预应力结构），那么由于施加的预应力过大，有造成轨道板 承压面附近局部破坏的危险，并会导致轨道板翘曲增大，因此，本设 计采用较低的预应力筋配合较多非预应力钢筋的结构型式，即不允许 开裂的部分预应力钢筋混凝土结构，截面边缘混凝土拉应力不超过 0.7fct（fct 为混凝土的抗拉强度）。 ➢ 配筋对称于截面中心。 ➢ 轨道板内预埋扣件绝缘套管和起吊螺母。
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3. Hale Waihona Puke Baidu计原则
➢ 轨道板混凝土应符合《铁路混凝土结构耐久性设计暂行 规定》的相关要求。
➢ 轨道板按配套采用WJ-7型扣件系统设计，扣件支点间距 ≤650mm。
➢ 轨道板设计应满足高频谐振式轨道电路的相关要求。 ➢ 轨道板设计应满足客运专线综合接地系统的相关要求。
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4. 设计参数
➢ 设计动轮载为255kN。 ➢ 双向预应力轨道板的长度、宽度、厚度分别为
4962mm、2400mm、190mm；框架型轨道板的长度、 宽度、厚度分别为4962mm、2400mm、190mm，其中 空部位长度、宽度分别为2800mm和700mm。 ➢ 扣件节点间距为629mm。
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4. 设计参数
➢ 框架型轨道板混凝土强度等级为C50，其抗压极限强 度fc为36.5MPa，抗拉强度fct为3.08MPa；
➢ 混凝土轨道板按容许应力法设计。 ➢ 框架型轨道板采用钢筋混凝土结构。结构设计基于《铁路
桥 涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》。裂缝宽 度不应超过0.2mm。 ➢ 预应力混凝土轨道板采用双向后张、部分预应力混凝土结 构。结构设计基于《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土 结构设计规范》，计算截面在设计动轮载作用下，混凝土 受拉边缘允许出现不大于0.7fct的拉应力。
➢ 双向预应力轨道板混凝土强度等级为C60，其抗压极 限强度fc为43.5MPa，抗拉强度fct为3.48MPa；
➢ 锚穴封端应采用无收缩混凝土，强度等级为C40； ➢ 普通钢筋采用II级热轧带肋钢筋；预应力钢筋采用强
度不低于1300Mpa的预应力钢棒。
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5. 结构设计
有限元计算模型（梁板模型）
4
1. 工作概述
钢轨
CA砂浆
凸形挡台 底座混凝土
轨道板 扣件
单元板式无碴轨道(PF、RF框架板)
5
1. 工作概述
单元板式无碴轨道(双向预应力轨道板)
6
2. 设计依据
《关于客运专线无砟轨道技术再创新工作的指导意见》铁 工管函[2006]1006号
《关于印发“国内外无砟轨道系统技术总结与研究分析”和 “客运专线无砟轨道结构型式的研究与选择”技术评审意 见的通知》科技基[2007]69号
沿轨道方向MX
－8.22 17.5
－8.22 17.5
轨道垂直方向My
－19.0 23.0
－19.0 23.0
混凝土轨道板设计弯矩的计算是在梁-板-板模型的基 础上，通过大量的参数对比分析，进行了多种工况的静力计 算，并综合考虑列车荷载、温度荷载以及路基不均匀沉降变 形所带来的影响，而且对制造、运输和施工过程中混凝土轨 道板所受的弯矩也进行了详细计算，综合考虑取表中数值作 为混凝土轨道板的设计弯矩。
5) 成本较原钢绞线体系明显降低。
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5. 结构设计
设计检算
表1 预应力轨道板应力检算结果及容许值
检算项目
截面边缘混凝土 最大压应力(Mpa)