道床變形

　　床變形（beddeformation）在運(yùn)營過程中隨列車荷載的反復(fù)作用而產(chǎn)生的道床表面下沉或斷面變形。包含彈性變形和永久變形兩部份，又叫道床下沉。彈性變形因道碴顆粒間的接觸彈性變形引起，永久變形因道碴顆粒移位、磨損及粉化等因素引起。彈性變形隨列車荷載作用而產(chǎn)生，隨列車荷載的移走而消失，對軌道起到了增彈減振的作用。而永久變形則逐漸積累，造成軌道變形。由于散粒體碎石道床具有較大的空隙率，經(jīng)列車荷載的輾壓和振動作用，會出現(xiàn)較大的變形。有碴道床變形是軌道變形的主要來源，道床變形占軌道總變形量的90%以上，因此減小道床變形對控制軌道變形極為重要。

　　有碴道床具有較大的孔隙，原始狀態(tài)下孔隙率（孔隙體積與總體積之比）可達(dá)0.40～0.45，最密實狀態(tài)的孔隙率約為0.30～0.33。道床變形大致可劃分為初期急劇變形階段和后期緩慢變形階段。鋪設(shè)時的搗固或夯實很難使道床達(dá)到其最密實的狀態(tài)，因此列車的初期輾壓會使道床出現(xiàn)一個快速下沉過程。經(jīng)初期壓實以后，道床變形進(jìn)入穩(wěn)定階段。在穩(wěn)定階段，道床的變形較小，但其變形持續(xù)于整個使用過程中。

　　初期急劇變形階段是道碴在列車荷載作用下的壓實過程，其變形量和持續(xù)時間取決于道床的孔隙率和列車荷載?？紫堵试酱?、列車荷載越大，則初期變形量越大。道床的后期緩慢變形階段是道碴顆粒克服顆粒間摩擦力向兩側(cè)流動的過程，穩(wěn)定變形階段的變形速率是確定道床養(yǎng)護(hù)維修周期的重要依據(jù)。穩(wěn)定變形階段的變形量取決于初期急劇變形量和荷載作用次數(shù)，可見，大軸重對道床是不利的。道碴顆粒的磨損與壓碎加速了道床永久變形的積累，因此質(zhì)地松軟的道碴對道床變形是不利的。列車振動在道床中產(chǎn)生較大的振動加速度，使道碴顆粒間的摩力大大降低，同時使道碴磨損，加速道床變形。道床永久變形大約與道床振動加速度和道床應(yīng)力的乘積正成比。

　　由于道床下沉的影響因素很多，目前還沒有比較準(zhǔn)確的計算方法，常采用經(jīng)驗公式加以估算。常用經(jīng)驗公式有兩種，第一種表示道床下沉量重與荷載作用次數(shù)關(guān)系的經(jīng)驗公式，如日本國鐵公式：

　　y=γ(1-e-ax)+βx

　　式中，y為道床下沉量；x為荷載作用次數(shù)；γ，α，β為實驗系數(shù)。

　　式中的第一項為道床初期急劇下沉，系數(shù)α，γ為道床的壓實程度，通過改善搗固和夯實效果，可減小γ增大α，從而縮短初期下沉?xí)r間并減小下沉量。式中第二項為道床后期緩慢下沉階段，系數(shù)β為下沉快慢的指標(biāo)，β值與荷載和振動加速度的乘積有關(guān)。