引言
上个世纪三十年代，德国尝试利用铁路发射V2火箭、苏联于冷战时期进行相应的科研研发，将机动发射列车投入战斗值班。苏联解体后，列车机动发射鲜有研究。相比于重载铁路而言，高速铁路运营时速更快，平顺性更高。这意味着在高速铁路线路上，军用车辆的机动性、安全性、隐蔽性更高。《铁路“十三五”发展规划》中提到我国‘四纵四横’高速铁路基本建成，中西部路网骨架加快形成，综合枢纽同步完善，路网规模不断扩大”。这为我国实现列车机动发射提供了优质的条件。
1隧道气温监测
1.1气温监测点布置
笔架山隧道洞口附近气温监测共布置8个气温监测点，见图1。其中，在隧道洞口外10m和隧道洞口处各布置1个气温监测点以监测隧道洞口外气温，隧道内300m范围内每50m布置1个气温监测点以监测隧道内的气温。气温监测设备采用Davis气象站，其温度监测范围在-40～60℃，误差不超过0.5℃。
图1气温测点布置（单位：m）
1.2计算假定
由于盾构隧道是复杂的三维拼装结构，其数值计算模型具有高度的非线性，为减少计算成本，现做计算假定如下。（1）由于盾构隧道接头位置较管片主体更薄弱，因此，盾构隧道接头较管片主体更先达到塑性阶段，以往研究通常是在钢筋混凝土管片的弹性阶段进行分析，故本次将管片视为均质弹性材料，螺栓采用双线性本构关系。（2）实际工程中内部结构具有搭接、现浇、植筋等多种连接。内部结构模型的建立忽略上述连接，将内部结构视为一均质整体。
2有限元模型和荷载
2.1有限元模型
以5×32m简支梁为研究对象，桥梁左侧路基段长100m，右侧隧道长150m，模型总长约415m。桥梁固定墩在左侧，活动墩在右侧。隧道过渡段长50m。有限元模型分为3个区段，隧道洞口外路基与桥上高温区、隧道洞口处气温过渡段和隧道内低温区。
2.2弹射冲击荷载输入
列车机动发射时的列车轴重已经超过40t。经过现场试验发现，弹射冲击荷载形式上近似可以等效为“梯形”的脉冲式荷载。根据时程曲线，载荷持续作用时间为1.0s：0-0.17s时段内冲击荷载线形增长至幅值55t；0.17-0.75s时段内荷载保持恒定；0.75-1.0s时段内荷载线性衰减至0t。轨道的受荷过程可看作是两个阶段，第一阶段为受迫振动阶段，1.0s阶段，第二阶段为发射结束后的自由振动阶段，即发射后的0.5s阶段。第一阶段为受迫振动阶段，基于以上对时程曲线的分析，试验分析时域区间定为1.5s。根据发射车辆的结构形式确定荷载为双轴加载的形式，而杨邦强的研究指出，特种荷载作用的最不利位置为直接作用在承轨台正上方的钢轨上，但由于CRTS三型无砟轨道扣件间距为600mm（1667根/km），而特种车辆的轴距为1.3m，故令单轴中心位于扣件正上方的钢轨上。
3结果分析
3.1隧道纵向变形分析
现规定隧道轴向为坐标横轴，且第一环管片为零点。纵轴为隧道竖向位移，竖直向下为负值。以集中力大小2500kN为例。其中，曲线命名第一项为工程名称首字母缩写；第二项为拼装方式，TF表示通缝，CF表示错缝，YZYH表示匀质圆环；第三项表示是否考虑内部结构，考虑则标注NBJG。两个隧道的变形规律相似，即跨中位移最大，并向两端位移减少，这与简支梁的变形规律类似。当考虑内部结构后，武汉两湖隧道（东湖段）位移曲线形状未发生较大变化，而济南黄河隧道位移曲线相比未考虑内部结构时更接近材料力学中梁的挠度曲线，这说明考虑公轨合建型内部结构隧道提高了盾构隧道在纵向上的结构连续性。
3.2剪切钢筋纵向刚度的影响
CA砂浆层剪切钢筋初始刚度ksb取2400kN/mm，考虑剪切钢筋失效和剪切钢筋刚度缩放系数k′sb/ksb为0.05，0.1，1.0和10时，对桥梁纵向变形下钢轨纵向映射变形的影响，剪切钢筋刚度变化对钢轨纵向映射变形影响显著。当剪切钢筋失效时，钢轨纵向映射变形峰值下降了23.61%，钢轨映射变形增加了28.03%。当k′sb/ksb取值小于0.1时，剪切钢筋刚度对钢轨映射变形影响较小，Rc在4.40~4.60之间，UMRD在2.5~2.6cm之间。当k′sb/ksb取值大于0.1时，剪切钢筋刚度增大对钢轨映射位移峰值和Rc有较大影响，此时，钢轨纵向映射变形对剪切钢筋刚度的变化有较强敏感性。
3.3隧道内力分析
以错缝拼装为例，两个隧道在错缝拼装形式下应力分布特点基本一致，且数值较大的MISES应力集中分布在拱顶处。济南黄河隧道拱顶处的MISES应力值在0.13~0.46MPa范围内，且越靠近加载环位置的管片环其MISES应力值更大。同时，在加载环两侧的3环范围内由于弯矩传递效应还发生了应力集中现象。武汉两湖隧道（东湖段）在错缝拼装形式下，拱顶应力值为0.26~0.7MPa，且上述济南黄河隧道中应力分布特点同样能够在武汉两湖隧道中体现。考虑内部结构后，两个隧道的应力分布各自发生了不同变化。
4结论
通过对笔架山隧道内外进行2年的气温监测，得到隧道内外气温分布规律，并建立桥隧过渡段无砟轨道无缝线路纵向计算模型，分析了桥隧过渡段纵向力学特性影响因素，得出以下结论。（1）笔架山隧道最高和最低气温分别为43℃和-14℃，隧道内外最大气温差为23℃，隧道气温过渡段长50m。（2）考虑隧道内外温差时钢轨纵向位移显著增大，高温季节应加强对临近隧道洞口简支梁上钢轨爬行量监测，钢轨附加拉力有所增大，在桥隧过渡段无砟轨道无缝线路设计时应考虑隧道内外温差影响。（3）隧道过渡段长度和扣件纵向阻力对钢轨纵向位移和钢轨附加压力影响显著，钢轨纵向位移随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著减小，钢轨附加压力则随过渡段长度和扣件纵向阻力增大而显著增大。
结束语
随着桥梁变形幅值增长，轨面映射位移峰值呈线性增长，但轨面映射变形呈现非线性增长。CRTSII型纵连式无砟轨道轨面纵向映射变形对于扣件刚度变化十分敏感。CA砂浆层内的剪切钢筋是CRTSII型纵连式无砟轨道纵向重要的传力构件，剪切钢筋对轨面纵向映射变形影响显著。
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