寒区高铁路桥过渡段冻结特征及热影响区域数值分析

随着我国高速铁路网络逐步向寒区大范围延伸,线路纵向上选用了较高比例的桥梁以跨越地形,势必出现大量的路桥过渡段。路桥过渡段使线路纵向上出现了刚度变化以及桥用、路用材料的工程抗冻性能差异,进而引发不均匀的冻胀和融沉变形,产生桥头跳车的可能,降低行车的舒适度和安全性。文章运用土壤冻融条件下热传导理论的基本方程和数值方法,结合哈大高铁的典型工况建立路桥过渡段模型,计算分析其在春季融化期间的冻结特征差异和演变规律,并基于工程优化设计了三种不同的台后填筑模式,得到冻融条件下该气候分区的热影响范围,并基于此分析了冻结圈面积、周长、长宽比和横向热扰动距离等几何指标。计算结果表明,仅考虑热学影响时,在有保温层和无锥台护坡工况下,路桥过渡段的综合效果较好。