1.2.1　结构尺寸及材料参数

弹性支承块式无砟轨道各层结构材料参数^[18]见表1，结构尺寸如下所述：1) 钢轨为60轨；2) 支承块长0.69 m，宽0.29 m，高0.23 m，埋深0.16 m；3) 道床板长6.58 m，宽2.5 m，高0.4 m；4) 套靴厚0.007 m，垫板厚0.012 m。

1.2.2　基础变形参数

根据文献[19-20]，可将基础变形形式考虑为余弦型下凹曲线，如图2，表达式为式(1)。

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余弦型不均匀沉降曲线

(1)

式中：表示仰拱顶面各点沿线路纵向的沉降值；表示仰拱顶面沿线路纵向的坐标值；表示变形幅值；表示变形波长；表示变形起点沿线路纵向的坐标值。

2.2.1　沉降幅值对钢轨高低不平顺的影响

沉降波长为20 m时，不同幅值下钢轨轨面变形特征如图5所示，钢轨轨面变形峰值如表2所示。

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基础沉降幅值影响下钢轨轨面变形特征

由表2可知，当沉降波长相同时，沉降范围内，钢轨随基础沉降，沉降值随幅值增大而增大；沉降余弦波始末端，由于端部法向支承力，钢轨出现小幅上拱反弯，沉降沿线路纵向向外扩散，且随着沉降幅值增大，反弯点逐渐远离沉降区，扩散范围随之增大。

由图5(a)可知，当沉降中心为板端时，钢轨沉降形式与基础变形形式一致性较高；沉降区两端上拱最大值随沉降波长的增大而增大。由图5(b)可知，当沉降中心为板中时，沉降中心的沉降变化较为缓和，钢轨变形形式一致性较低。对比图5与轨面变形峰值可知，当沉降中心为板中时，钢轨变形较为缓和；相同工况下，沉降中心为板端时的钢轨沉降值大于沉降中心为板中时的钢轨沉降值，故沉降中心为板端的情况更为不利。

弹性支承块式无砟轨道可以通过扣件和支承块下垫板实现快速调高。当沉降波长为20 m时，沉降幅值小于10 mm时，通过扣件调高即可恢复轨面高低平顺；当沉降幅值在10～20 mm时，通过调整沉降中心左右支承块下垫板与调高扣件可恢复线路高低平顺；当沉降幅值超过20 mm时，仅对扣件和道床板进行调高已无法满足线路平顺性要求，需对轨下结构进行修补^[22]。

2.2.2　沉降幅值对道床板的影响

沉降波长为20 m时，不同幅值下道床板变形特征如图6所示，道床板变形峰值如表3所示。

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基础沉降幅值影响下道床板变形特征

由上可知，当沉降波长相同时，沉降范围内，由于存在板缝，道床板在线路纵向不连续，沉降形式与基础沉降形式一致性较低，在板端处出现突变，道床板在沉降区域两侧出现错台现象；道床板沉降值与端部上拱值随幅值增大而增大。

由图6(a)可知，当沉降中心为板端时，沉降在接近沉降中心时达到最大且出现尖角突变。由图6(b)可知，当沉降中心为板中时，沉降在沉降中心处最大且变化平缓。对比图6及道床板变形峰值可知，当沉降中心为板中时，道床板沉降较小且变化缓和，故沉降中心为板端的情况更为不利。

2.3.1　沉降波长对钢轨高低不平顺的影响

沉降幅值为80 mm时，不同波长下轨面变形特征如图7所示，轨面变形峰值如表4所示。

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基础沉降波长影响下钢轨轨面变形特征

由上可知，当沉降幅值相同时，在基础不均匀沉降范围内，钢轨变形形式与基础变形形式一致性较高；钢轨沉降随波长增加而增加。

2.3.2　沉降波长对道床板的影响

沉降幅值为80 mm时，不同波长下道床板变形特征如图8所示，道床板变形峰值如表5所示。

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基础沉降波长影响下道床板变形特征

由上可知，当沉降幅值相同时，沉降范围内，随着沉降波长增加，道床板沉降形式与基础沉降形式一致性逐渐升高；由于道床板在线路纵向上不连续，当波长较小时，道床板沉降突变性较强。

3.1.1　沉降幅值对层间离缝及脱空高度的影响

沉降波长为20 m时，不同沉降幅值下基础与道床板间离缝及脱空高度最大值如表6所示。

由上可知，沉降范围内，道床板与基础间发生离缝，离缝及脱空高度随沉降幅值增大而增大；沉降中心表现为板中离缝；沉降两端表现为板端离缝。道床板在线路纵向上不连续，板端处出现离缝高度突变。

由图9(a)可知，当沉降中心为板端时，靠近沉降中心的道床板的板中位置出现离缝高度极值，在沉降中心两侧的板端位置出现离缝高度最大值。由图9(b)可知，当沉降中心为板中时，沉降中心处出现离缝高度最大值。对比图9与离缝及脱空高度最大值可知，当沉降波长与沉降幅值相同时，沉降中心附近，沉降中心为板中情况下离缝高度较大；在沉降始末端，沉降中心为板端情况下离缝高度较大。

进一步计算可知，当工况为幅值5 mm/波长25 m时，最大离缝高度为0.554 mm；当工况为幅值5 mm/波长30 m时，最大离缝高度为0.485 mm。故可认为，当沉降波长小于30 m时，只要发生沉降即需密切关注道床板与仰拱间离缝情况及时采取修补措施^[22]。

3.1.2　沉降幅值对层间离缝及脱空范围的影响

沉降波长为20 m时，不同沉降幅值下仰拱与道床板间离缝及脱空长度如表7所示。

由表7可知，在沉降范围内，道床板与基础间离缝及脱空长度随沉降幅值的增大而增大；沉降中心为板端时的离缝及脱空长度大于沉降中心为板中时的长度。

由图9与离缝及脱空长度可知，随着沉降幅值的增加，离缝及脱空的长度快速增大；当沉降幅值达到15 mm后，离缝及脱空长度增大速度逐渐放缓，道床板大范围脱空，将极大危害轨道结构受力传递。

3.2.1　沉降波长对层间离缝及脱空高度的影响

沉降幅值为80 mm时，不同沉降波长下仰拱与道床板离缝及脱空高度最大值如表8所示。

由表8可知，当沉降幅值相同时，随着波长增加离缝值逐步减小；最靠近沉降中心的2块板表现为板中离缝，离缝最大值随着波长增加而减小；旁边2块板表现为板边离缝，离缝最大值随着波长增加而减小；当波长大于等于25 m时，板中离缝值大于板边离缝。当波长大于等于80 m时，可认为板中离缝和板边离缝小于等于0.5 mm，可认为当基础变形波长大于80 m时，不需要对离缝进行修补^[22]。

3.2.2　沉降波长对层间离缝及脱空范围的影响

沉降幅值为80 mm时，不同沉降波长下仰拱与道床板离缝及脱空长度及占比如表9所示。

由表9可知，在沉降范围内，道床板与基础间离缝及脱空长度随沉降波长的增大而减小。随着沉降幅值的增加，离缝及脱空的长度先增大后减小。