隧道沉降引起的轨道结构变形与脱空

摘要

从微元体的平衡出发推导轨道结构变形的非线性控制微分方程.假设盾构隧道沉降遵从正态曲线,并引入阶梯函数描述轨道与基底的脱开状态,导出求解轨道变形的级数解.对支承块式道床轨道结构进行实例计算和对比分析.结果表明:级数解计算的道床沉降与实测数据一致;隧道沉降不大时,轨道结构的轴力对计算结果的影响可以忽略;隧道沉降槽宽度一定时,轨道结构的沉降、脱空范围及内力均随隧道沉降量的增加而增大;在沉降槽宽度小、沉降值较大时,钢轨与道床间以及道床与隧道底板间将产生沉降差及脱空.对隧道底板沉降槽半宽为3m的实例计算结果表明:在扣件失效条件下,隧道底板沉降值达到4mm时钢轨与道床间产生沉降差和脱空;在扣件正常连接条件下,隧道底板沉降值达到12 mm时道床与隧道底板间产生沉降差和脱空;道床沉降值达到30 mm时钢轨与道床间产生明显的沉降差;道床沉降值达到50 mm时支承块与道床间产生脱空.