道床变形

　　床变形（beddeformation）在运营过程中随列车荷载的反复作用而产生的道床表面下沉或断面变形。包含弹性变形和永久变形两部份，又叫道床下沉。弹性变形因道碴颗粒间的接触弹性变形引起，永久变形因道碴颗粒移位、磨损及粉化等因素引起。弹性变形随列车荷载作用而产生，随列车荷载的移走而消失，对轨道起到了增弹减振的作用。而永久变形则逐渐积累，造成轨道变形。由于散粒体碎石道床具有较大的空隙率，经列车荷载的辗压和振动作用，会出现较大的变形。有碴道床变形是轨道变形的主要来源，道床变形占轨道总变形量的90%以上，因此减小道床变形对控制轨道变形极为重要。

　　有碴道床具有较大的孔隙，原始状态下孔隙率（孔隙体积与总体积之比）可达0.40～0.45，最密实状态的孔隙率约为0.30～0.33。道床变形大致可划分为初期急剧变形阶段和后期缓慢变形阶段。铺设时的捣固或夯实很难使道床达到其最密实的状态，因此列车的初期辗压会使道床出现一个快速下沉过程。经初期压实以后，道床变形进入稳定阶段。在稳定阶段，道床的变形较小，但其变形持续于整个使用过程中。

　　初期急剧变形阶段是道碴在列车荷载作用下的压实过程，其变形量和持续时间取决于道床的孔隙率和列车荷载。孔隙率越大、列车荷载越大，则初期变形量越大。道床的后期缓慢变形阶段是道碴颗粒克服颗粒间摩擦力向两侧流动的过程，稳定变形阶段的变形速率是确定道床养护维修周期的重要依据。稳定变形阶段的变形量取决于初期急剧变形量和荷载作用次数，可见，大轴重对道床是不利的。道碴颗粒的磨损与压碎加速了道床永久变形的积累，因此质地松软的道碴对道床变形是不利的。列车振动在道床中产生较大的振动加速度，使道碴颗粒间的摩力大大降低，同时使道碴磨损，加速道床变形。道床永久变形大约与道床振动加速度和道床应力的乘积正成比。

　　由于道床下沉的影响因素很多，目前还没有比较准确的计算方法，常采用经验公式加以估算。常用经验公式有两种，第一种表示道床下沉量重与荷载作用次数关系的经验公式，如日本国铁公式：

　　y=γ(1-e-ax)+βx

　　式中，y为道床下沉量；x为荷载作用次数；γ，α，β为实验系数。

　　式中的第一项为道床初期急剧下沉，系数α，γ为道床的压实程度，通过改善捣固和夯实效果，可减小γ增大α，从而缩短初期下沉时间并减小下沉量。式中第二项为道床后期缓慢下沉阶段，系数β为下沉快慢的指标，β值与荷载和振动加速度的乘积有关。