3.4路基面荷载设计

路基的荷载是指作用在路基面上的应力。主要包含两个部分：第一部分是静荷载即铁路上部的结构的重量作用的在路基面上的应力，另一部分是动荷载指的列车在行驶时轮对把上部的荷载传递到路基面上的动应力。

普通铁路路基设计当须要考虑荷载的影响时，计算中常把静荷载和动荷载一并简化作为静荷载处理，即通常的换算土柱法。但是高速铁路的路基设计必须进行动态分析，这就不能简单地把动荷载作为静荷载处理，此时，需要计算列车动荷载的作用在路基中所产生的动应力的大小和分布规律。文献综述

3.4.1 静荷载——换算土柱法

列车（活）荷载按标准规范采用《中华任命共和国铁路标准荷载》。

在横断面设计中，路堤、路堑或挡土墙等路基建筑物的设计理论是按平面问题考虑的。因此横断面设计的计算图示为沿线路纵向取一单位厚度。此时作用在路基面上的活载若按最不利情况计算，则只需考虑轴重即可，不需要考虑车辆部分的分布力。但是轴重是集中力，因此具体计算时又把它简化成纵向均布的线荷载，并假定每个轴重的分布宽度等于轴距。最后得到沿纵向作用在路基面上的列车（活）荷载分布强度。

3.4.2 换算土柱

铁路路基设计中对路基上上的荷载进行简化便有以下两个假定（1）将列车动静荷载都作为静荷载处理；（2）把列车动荷载和轨道的静荷载的总重转化成与路基土相同性质的土柱，均匀分布作用在路基面上。

土柱的高度计算：

式中a——为土柱的宽度

 ——为路基土的重度

P——列车（活）荷载和轨道静荷载的总重

查阅文献如下：

表 3-2 算土柱高度和分布宽度表

列车活载种类

设计轴重（km）

轨道形式

分布宽度（m） 计算高度（m）

ZK活载

 200 CRTS I型板式无砟轨道 3.0

CRTS I型双块式无砟轨道 3.4

CRTS II型板式无砟轨道 3.25

有砟轨道 3.4 3.0 2.8 2.7 2.6 2.4

表 3.3 荷载换算土桩高度及分布宽度表

列活载种类 设计

轴重

（Kn）

钢轨（kg/m） 轨枕（根/km 道床厚度（m） 道床顶宽（m） 道床坡度 分布宽度（m） 计算高度（m）

土的重度（m）

根据上表，可将上部荷载转化成宽度为3.4m，高度为3m的土柱。

3.4.3 动荷载

在轮载力的作用下，钢轨的垂向挠曲变形曲线的影响范围与轮载力的大小和钢轨、道床、路基等的刚度有关。刚度大影响范围小，刚度小则影响范围大。一般约有5～7根轨枕分担。分摊在每根轨枕上的支撑力可通过有关计算解出。此外，可采用简化假定：由于向一侧排序的第四根轨枕面的支撑力很小，因此常简化假定由五根承担，即可假定出分摊到每根枕面上的支承力。