1.一种高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,包括步骤:获取铁路设计指标参数集、区域气象数据集、沥青混凝土载荷基础参数集;初定高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构的组合参数,所述组合参数包括:全断面沥青混凝土防水封闭结构的厚度a、基床表层级配碎石厚度b、基床底层厚度c以及全断面沥青混凝土防水封闭结构的模量E A 、基床表层级配碎石的模量E B 、基床底层的模量E C ;基于所述铁路设计指标参数集、所述区域气象数据集和所述沥青混凝土载荷基础参数集,对所述组合参数进行参数验算,所述参数验算的类型包括:底层弯拉损伤验算、材料低温开裂验算、表层被动拉伸验算;根据所述参数验算的结果,判断所述组合参数是否合格;若所述组合参数不合格,则对所述组合参数进行调整,直至所述参数验算合格;输出所述组合参数;所述铁路设计指标参数集包括:设计时速、行车密度、车辆编组数、不同车辆编组的比例、轨道结构类型;所述区域气象数据集包括:至少连续十年内的年最低气温平均值、一年四季对应的典型温度值及权重;所述沥青混凝土载荷基础参数集包括:沥青混凝土材料的空隙率、沥青用量及沥青在不同典型温度值下的动态模量、沥青胶结料蠕变劲度、沥青混凝土结构层厚度;所述底层弯拉损伤验算的方法包括步骤:基于所述铁路设计指标参数集、所述区域气象数据集和所述沥青混凝土载荷基础参数集,对所述组合参数进行参数验算,结合根据公式(1)-(4),得到M A 的值;当M A ≤1时,则所述组合参数满足第一要求;当M A >1时,所述组合参数不满足第一要求; (1) (2) (3) (4)其中,M A ——全断面沥青混凝土防水封闭结构的总伤损度;m Ai ——全断面沥青混凝土防水封闭结构在不同季节的伤损度;N d ——设计使用年限内全断面沥青混凝土防水封闭结构的荷载作用次数,次;w i ——表示季节权重系数,根据不同季节占一年的时长确定;N ai ——不同季节全断面沥青混凝土防水封闭结构底层弯拉损伤的容许作用次数,次;Q——行车密度,对/天;P——每节车厢荷载作用次数,无砟轨道P=2,有砟轨道P=4;Y——设计使用年限,年;A、B——分别表示A辆编组和B辆编组;C、D——分别表示A辆编组和B辆编组所占比例;V b ——沥青混凝土的沥青用量,通过试验确定,%;V v ——沥青混凝土的空隙率,通过试验确定,%;E Ai ——不同季节沥青混凝土的动态模量,通过试验确定,MPa;ε ti ——列车荷载作用下全断面沥青混凝土防水封闭结构的拉伸应变最大值,通过数值模拟或理论计算确定;β——轨道类型系数,无砟轨道β=1,有砟轨道β=0.6。
2.根据权利要求1所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,当所述不同季节沥青混凝土的动态模量E Ai 缺乏试验数据时,通过查表方式,根据不同季度的平均温度确定选定的所述不同季节沥青混凝土的动态模量E Ai 。
3.根据权利要求1所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,采用低温开裂指数LTCI进行全断面沥青混凝土防水封闭结构的所述材料低温开裂验算,所述材料低温开裂验算的方法包括:基于所述铁路设计指标参数集、所述区域气象数据集和所述沥青混凝土载荷基础参数集,对所述组合参数进行参数验算,结合根据公式(5)-(6),得到LTCI的值;当LTCI≤3时,则所述组合参数满足第二要求;当LTCI>3时,所述组合参数不满足第二要求;LTCI≤3 (9) (10)其中,T——全断面沥青混凝土防水封闭结构低温设计温度,为连续10年年最低气温平均值,ºC;S t ——在全断面沥青混凝土防水封闭结构低温设计温度加10ºC试验温度条件下,表面层沥青弯曲梁流变试验加载180s时蠕变劲度,MPa;h a ——全断面沥青混凝土防水封闭结构的设计厚度,mm。
4.根据权利要求1所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,针对支承层或底座为单元式的无砟轨道结构,开展表层被动拉伸验算,所述表层被动拉伸验算的方法包括:基于所述铁路设计指标参数集、所述区域气象数据集和所述沥青混凝土载荷基础参数集,对所述组合参数进行参数验算,结合根据公式(7)-(9),当不等式(7)成立时,所述组合参数满足第三要求; (11) (12) (13)其中,N temp ——设计使用年限内周期性温度荷载作用次数,次;N b ——全断面沥青混凝土防水封闭结构被动拉伸容许作用次数,次;n——作用频次,按日温差计算每天1次计,按照年温差计算每年1次计;ε temp ——周期性温度荷载作用下全断面沥青混凝土防水封闭结构的拉伸应变最大值,通过数值模拟或理论计算确定;当验算不通过时,将通过在单元式支承层或底座伸缩缝对应位置铺设隔离层,以降低拉伸应变。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,所述“判断所述组合参数是否合格”的方法为:当所述组合参数同时满足第一要求、第二要求、第三要求时,所述组合参数为合格。
6.根据权利要求5所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,其特征在于,该方法还包括步骤:当合格的所述组合参数为多组时,进行技术经济性分析;选择技术经济性最优的所述组合参数进行输出。
7.一种施工方法,其特征在于,基于权利要求1-6中任一项所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法。
8.根据权利要求7所述施工方法,其特征在于,该方法包括:执行权利要求1-6中任一项所述的高速铁路路基全断面沥青混凝土防水封闭结构设计方法,得到所述组合参数;根据所述组合参数铺设全断面沥青混凝土防水封闭结构和基床表层级配碎石。