梁端无砟轨道扣件系统及钢轨的受力
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轨道结构类型及扣件系统第一节客运专线扣件系统简介一、分类及适用范围无砟轨道扣件系统,具体分类及适用范围见表4-1。
表4-1二、结构特征(一)WJ-7B型扣件WJ-7B型扣件为无砟轨道扣件,属轨枕轨道板不带混凝土挡肩的分开式扣件。
其主要结构特征如下:1.铁垫板上设置轨底坡,轨枕/轨道板承轨面为平坡。
2.铁垫板上设有T型螺栓插入座和挡肩,通过拧紧T型螺栓的螺母紧固弹条。
3.铁垫板上挡肩与钢轨间设有绝缘块,起绝缘作用。
通过锚固螺栓与轨枕/轨道板中预埋的绝缘套管配合紧固铁垫板。
轨向和轨距的调整通过移动铁垫板来实现,为连续无级调整。
图4.2 WJ-8B 型扣件4.可垫入调高垫板实现钢轨高低调整。
(二)WJ-8B 、WJ-8C 型扣件WJ-8B 、WJ-8C 型扣件为无砟轨道扣件,属轨枕/轨道板带混凝土挡肩的不分开式扣件。
其主要结构特征如下:1.铁垫板上设挡肩,挡肩与钢轨之间设有绝缘块。
2.通过螺旋道钉与轨枕/轨道板中预埋的套管配合紧固弹条。
3.铁垫板与混凝土挡肩间设置轨距挡板,通过更换轨距挡板实现钢轨左右位置的调整。
可垫入调高垫板实现钢轨高低调整。
(三)300型扣件300型扣件为无砟轨道扣件,属轨枕/轨道板带混凝土挡肩的不分开式扣件。
有300-1a 型和300-1U 型两种,主要结构特征如下:图4.3 300-1a 型扣件 图4.4 300-1U 型扣件图4.1 WJ-7B 型扣件1.通过轨枕螺栓与轨枕/轨道板中预埋的套管配合紧固弹条。
2.钢轨与混凝土挡肩间设置轨距挡板,通过更换轨距挡板实现钢轨左右位置的调整。
3.可垫入调高垫板实现钢轨高低调整。
(四)VosslohSKL-12型扣件VosslohSKL-12型扣件为无砟轨道扣件,属轨枕轨道板不带混凝土挡肩的分开式扣件。
其主要结构特征如下:1.肋形基板两端分别设置单独螺孔,用道岔螺栓与轨枕/轨道板连接。
2.肋形基板上设有T 型螺栓插入座和挡肩,通过拧紧T 型螺栓的螺母紧固弹条。
铁路轨道由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等组成的构筑物。
位于铁路路基上,承受车轮传来的荷载,传递给路基,并引导机车车辆按一定方向运转。
有些国家或地区也称线路上部建筑。
在钢梁桥、灰坑、转盘、某些隧道以及采用新型轨道结构的地段,可以没有道床、或者也没有轨枕。
轨道组成 轨道最早是由两根木轨条组成,后改用铸铁轨,再发展为工字形钢轨,20世纪80年代,世界上多数铁路采用的标准轨距(见铁路轨道几何形位)为1435毫米(4英尺8(1/2)英寸)。
较此窄的称窄轨铁路,较此宽的称宽轨铁路(见铁路工程)。
轨枕一般为横向铺设,用木、钢筋混凝土或钢制成。
道床采用碎石、卵石、矿渣等材料。
钢轨、轨枕、道床是一些不同力学性质的材料,以不同的方式组合起来的。
钢轨以连接零件扣紧在轨枕上;轨枕埋在道床内;道床直接铺在路基面上。
轨道承受着多变化的垂直、横向、纵向的静荷载和动荷载,荷载从钢轨通过轨枕和道床传递到路基。
通过力学理论,分析研究在各种荷载条件下,轨道各组成部分所产生的应力和应变,而确定其承载能力和稳定性。
轨道类型 为使轨道成为一个整体,要根据铁路的具体运营条件,使轨道各部分之间的作用相互配合,并考虑轨道、车辆、路基三者之间相互作用的配合协调。
这就要求将轨道划分类型。
轨道类型的内容包括钢轨类型,连接零件种类,轨枕的种类和配置,道床材料和断面尺寸。
它所依据的主要运营条件为铁路运量、机车车辆轴重和行车速度。
最佳的轨道结构须做到在给定的运营条件下,保证列车按规定的最高速度平稳、安全和不间断地运行,将荷载有效地传递给铁路路基,并结合合理的轨道材料使用和养护制度,使其设备折旧费、建设投资利息和设备养护费用之和为最小。
轨道结构类型,常按不同运营条件将铁路线路分成为轨道等级来表示。
这种分等的标准各国不同。
中国铁路1975年的规程,将轨道分为四种类型:轻型、中型、次重型和重型四等(见表[中国铁路轨道分类(1975年)])。
轨道养护 轨道各部分在列车重复荷载的作用以及气候环境条件的影响下,将产生磨耗、腐蚀、腐朽、疲劳伤损和残余变形。
2.3.8无砟轨道施工方案2.3.8.1 总体施工方案本标段无砟轨道采用CRTS Ⅲ型板式无砟轨道。
其由钢轨、扣件、预制轨道板、配筋的自密实混凝土、限位凹槽、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土底座等部分组成。
CRTS Ⅲ型板式无砟轨道结构见“图2-3-8 CRTS Ⅲ型板式无砟轨道横断面图”。
轨道板采用单元分块式结构,在路基和桥梁地段轨道板间采用不连接的分块式结构。
轨道中心线轨道板中间隔离层自密实混凝土钢筋混凝土底座图2-3-8 CRTS Ⅲ型板式无砟轨道横断面图扣件:采用WJ-8B型弹性扣件。
轨道板:采用先张法预应力轨道板,标准轨道板型号为P5600、P4925和P4856三种,板厚均为200mm,承轨台高度为38mm,混凝土强度等级为C60。
自密实混凝土及限位凹槽:轨道板下铺设自密实混凝土,强度等级为C40,设计厚度为90mm,长度和宽度与轨道板对齐,中间设置单层钢筋焊网。
自密实混凝土与混凝土底座采用限位凹槽的方式进行限位和纵横向力的传递,每块轨道板下设置两个限位凹槽,凹槽尺寸为700mm×1000mm,限位凹槽处加设配筋,限位凹槽周围(侧面)设置弹性垫层,弹性垫层应满足结构受力、变形和材料耐久性要求。
中间隔离层:采用厚度为4mm的土工布。
底座:采用钢筋混凝土结构,双层CRB550级冷轧带肋钢筋焊网,直径为φ12mm。
底座伸缩缝宽度为20mm,采用聚苯乙烯泡沫塑料板填缝;路基地段底座混凝土强度等级为C35,底座宽度3100mm,底座板厚度为300mm。
每3块~4块轨道板对应长度设置宽度为20mm伸缩缝,在伸缩缝位置设置传力杆;桥梁地段底座混凝土强度等级为C40,长度为对应每块轨道板长度,底座宽度为2900mm,底座板厚度为200mm。
新建某铁路(安徽、浙江段)站前工程施工总价承包某铁路标段投标文件超高:曲线地段采用外轨抬高方式,在底座上设置,并在缓和曲线地段按线性变化完成过渡。
轨道绝缘:轨道板内钢筋进行绝缘处理,自密实混凝土与底座板内钢筋不作绝缘处理。
双块式无砟轨道质量通病及控制要点摘要:我国高速铁路无砟轨道技术已逐步实现系列化、现代化和标准化,无砟轨道施工工序多、质量控制难。
为解决无砟轨道施工质量控制难题,加强现场工序质量控制,提高无砟轨道施工实体和外观质量,确保施工质量创优,结合渝昆高铁川渝段站前五标无砟轨道施工实践,总结梳理无砟轨道施工工序,重点对各工序的质量控制要点进行现场调研和分析,通过关键工序的质量控制及人员、机械、物流的科学组织与配备,保障无砟轨道施工质量及进度,并减少后期线路养护维修工作量。
关键词:高速铁路;无砟轨道;施工工序;质量控制引言CRTS双块式无砟轨道结构具有整体性及横向稳定性强,结构整体平顺性较好;分层设计,受力明确;施工灵活,适应性强等特点,是世界先进的无砟轨道结构形式之一,目前亦广泛应用于我国高速铁路。
由于无砟轨道结构施工精度要求高,工序多,施工完成后如出现质量问题维修成本高等原因,应在实施过程中严格控制各道工序施工质量。
1CRTS双块式无砟轨道施工常见质量通病(1)道床板与调平层出现“两张皮”现象,道床板烂根、道床板缺棱掉角。
(2)钢筋加工绑扎不规范,垫块数量不够,造成保护层厚度不满足要求。
(3)接地钢筋焊接烧坏绝缘卡,接地端子预留错误或接地端子埋入道床板混凝土中。
(4)轨排组装不合格,挡块与承轨台之间不够密贴。
(5)轨枕埋设精度不够,轨道结构复测数据不理想,如轨距偏大或者偏小,个别作业面或高程偏差甚至可达3mm。
(6)植筋孔的深度、锚固钢筋长度、植筋孔内植筋胶饱满度不满足要求。
(7)混凝土浇筑过程成品保护意识差,造成轨底、轨枕和扣件污染。
(8)轨枕四角“八字”裂纹、轨枕边缘裂纹、道床板横向裂纹、道床板反射裂纹、道床板表面局部龟裂、道床板表面“起皮”。
(9)道床板外形尺寸、排水坡度、平整度、线形不满足规范要求[1]。
2双块式无砟轨道质量通病的控制要点2.1线下工程沉降变形控制措施(1)加强地质勘察设计工作,根据不同地质情况完善设计措施(2)加强线下工程质量控制,严格按沉降变形相关要求实施观测和评估。
梁端无砟轨道扣件系统及钢轨的受力分析
易南福,殷明旻
(中铁二院工程集团有限责任公司,成都610031)
1简述
相邻墩台基础不均匀沉降、温度荷载、车辆荷载、支座弹性变形、施工误差等都会引起梁端支座处截面发生位移,包括竖向位移与转角位移,对于无砟轨道来说,由于轨道结构与桥梁连接的刚度较大,轨道结构对梁的变形非常敏感,这种微小的变形将造成梁端局部钢轨隆起,从而引起钢轨和扣件系统的附加拉力或压力,当扣件附加拉力大于扣件系统扣压力时,将导致钢轨与垫板间脱空,扣件失效;当扣除附加压力超过一定限值后,在列车重复荷载作用下将导致弹性垫板疲劳破损[1~4]。
因此,对这一工程问题的研究显得必要而有意义。
2扣件系统的受力与变形过程
扣件系统的受力状态可分为三个阶段[3~4]:
2.1第一阶段
当扣件系统承受较大的下压荷载,扣件系统弹性垫板压缩量大于弹条有效弹程F
/2K s时,扣件系统节点弹性仅由弹性垫
板提供,扣件节点刚度为弹性垫板刚度K
p。
2.2第二阶段
扣件系统受力由向下往向上逐渐变化,表现为钢轨由下压作用向上抬作用过渡,弹性垫板压缩量逐渐减小直至为零。
此
时可以将其视为两个并联弹簧,因此扣件节点刚度为K
p
+2K s。
2.3第三阶段
当扣件系统承受的上拔力大于扣件的扣压力,弹性垫板失
效。
扣件系统节点刚度为弹条刚度2K
s。
3计算模型[1]
根据梁轨共同作用原理建立梁端轨道结构受力计算模型,梁体采用梁单元在梁体中性轴处建立,梁高用上、下刚臂模拟,采用纵向非线性弹簧模拟线路纵向位移阻力,扣件系统节点刚度采用竖向非线性弹簧实现。
模型中只考虑了梁缝两侧各7个扣件长度,扣件编号从左至右分别为-7~-1,1~7,扣件处钢轨节点编号也按此编号进行,模型整体示意图如图1所示。
4梁端支座单位竖向位移对钢轨及扣件系统受力的影响
4.1计算结果
梁端支座竖向位移考虑两种情况:①墩台整体竖向位移导致两侧梁同时竖向位移;②同一墩上单侧支座竖向位移(错台)。
由于梁端支座形式的不同而导致梁端位移对扣件系统受力的影响大小不同,因此,对梁端支座不同类型组合,分别计算两种梁端竖向单位位移作用下的钢轨和扣件附加力,结果见图2~7。
4.2计算结果分析
从图2与图3可看出,在不同支座工况下,固-固支座工况下所产生的扣件附加力及钢轨附加弯矩数值最小,活-活支座工况时最大;当支座组合为固-活组合时,活动支座一侧中间扣件附加力比固定支座侧中间扣件附加力大1.27kN,活动支座一侧中间扣件节点处钢轨附加弯矩比固定支座侧中间扣件节点处附加弯矩大1.35kN·m。
由此判断,在双侧支座竖向位移工况
摘要:采用梁轨一体化无砟轨道有限元模型,计算了不同梁端位移作用下扣件系统与钢轨的受力,得出:①梁端位移对扣件系统与钢轨的受力影响很大,设计中应引起足够的重视;②相比活动支座,固定支座对控制梁端扣件系统与钢轨受力更为有利;③同一墩台两侧梁发生不对称位移比发生对称位移时对无砟轨道梁端扣件系统与钢轨的受力影响更为显著。
关键词:无砟轨道;梁端位移;扣件系统;有限元模型
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下,固定支座对控制梁端扣件与钢轨受力更有利。
从图4与图5可看出,在单侧支座单位竖向荷载作用下,扣件附加力与钢轨附加弯矩显现了较好反对称性,最大附加力与弯矩值均发生在-1与1号节点处,且-1号扣件处的附加力与附加弯矩绝对值均大于1号处的。
同时可看出,对于此种工况下,支座类型对计算结果影响并不明显,这与双侧支座单位竖向位移作用下的结果不同。
从图6与图7可看出,梁端支座单侧竖向位移作用下的扣件附加力与钢轨附加弯矩数值明显大于双侧支座竖向位移作用下的。
单侧位移时,-1号扣件处的附加力与附加弯矩比双侧位移时分别大13.79kN和3.02kN·m。
因此,梁端双侧单侧位移作用下更不利于扣件及钢轨的受力,应尽量避免相邻梁面的位
移差(错台)。
5梁端支座单位转角位移对钢轨及扣件系统受力的影响
5.1计算结果
梁端支座单位转角位移同样考虑两种情况:①墩台处两侧支座同时发生相同方向的单位转角位移;②墩台处单侧支座发生单位转角位移,计算结果见图8~15。
5.2计算结果分析
从图8与图9可看出,在双侧支座转角位移作用下,扣件附加力与钢轨附加弯矩均呈现良好的对称性;最大附加力与附加弯矩均发生在-1和1号扣件处;同时可以看出,当梁端采用不同支座形式时,计算结果几乎没有变化,说明在梁端转角位移作用下,扣件附加力与钢轨附加弯矩受支座类型的影响较小。
从图10与图11可看出,在单侧支座转角位移作用下,发生转角位移一侧的扣件附加力与钢轨附加弯矩值均大于未发生转角位移一侧的扣件附加力与钢轨附加弯矩值。
-1号扣件附加拉力达到11.21kN,而此处弯矩附加值达到4.01kN·m。
从图12与图13可看出,在两种不同位移工况作用下,单侧支座转角位移作用下,-1号扣件的拉应力比双侧支座转角位移作用下的大2.6kN
,说明单侧支座转角位移作用下梁端扣件
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(上接第173页)
系统的受力更为不利。
从图14与图15可看出,在双侧支座竖向位移与双侧支座
转角位移两种工况下,转角位移对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响明显大于竖向位移的影响。
6总结
本文采用梁轨一体化有限元模型,对桥上无砟轨道梁端扣件系统及钢轨的受力进行分析,得出主要结论如下:
(1)梁端位移作用下,对扣件附加力及钢轨附加弯矩的影响很大,影响最大的是-1与1号扣件处,对梁端位移较大的特殊桥梁,梁端轨道结构应采取特殊设计,以保证扣件满足受力要求;
(2)梁端双侧竖向位移作用下,梁端支座类型对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响比较大,相比活动支座,固支座对控制梁端扣件与钢轨受力更为有利;
(3)相比梁端双侧位移,梁端单侧位移作用下对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响显著增大;
(4
)相比梁端双侧竖向位移,梁端双侧转角位移对扣件附加力与钢轨附加弯矩的影响显著大。
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交通建设
切,区域成矿背景和成矿地质条件良好,经与呷村铅锌银矿床对比分析,该矿床成因与构造关系密切,可类比呷村铅锌银矿床成因,即火山喷流沉积型(黑矿型矿床)。
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