弹性分开式扣件设置多层弹性垫层的合理性探讨

以城市轨道交通中常用的DTⅥ2型扣件为研究对象,通过试验测试轨下弹性垫板、铁垫板下弹性垫板的静刚度以及组装后的扣件系统组装静刚度,分析道钉紧固扭矩、铁垫板下弹性垫板材质等对扣件系统组装静刚度的影响,研究弹性分开式扣件设置多层弹性垫层的合理性。结果表明:道钉紧固后,铁垫板下弹性垫板静刚度随道钉扭矩增加而增大,且增幅较大,垫板弹性损失严重;扣件系统组装静刚度随螺旋道钉扭矩增加而增大,但增幅不大;当道钉扭矩T=200 N·m时,铁垫板下弹性垫板不再提供弹性,此时将铁垫板下弹性垫板更换为绝缘缓冲垫板,扣件组装静刚度基本无变化。因此,弹性分开式扣件设置多层弹性垫层并不合理。

基于功率流的弹性分开式扣件垂向刚度匹配

针对弹性分开式扣件系统轨底橡胶垫板和板下橡胶垫板刚度匹配问题开展研究。基于功率流理论,采用谐响应分析方法,以地铁用弹性分开式扣件系统为例,在扣件系统合理垂向总刚度确定的条件下,从能量耗散角度在频域内来进一步精细化评价双层刚度匹配,给出较优上下刚度匹配配置。研究发现,弹性分开式扣件系统的总刚度决定了传递至轨道板的振动功率流的主要频域特性,轨底垫板和板下垫板刚度相对大小的不同会造成频移现象,前者刚度大于后者时,振动功率流偏高频且变化敏感,反之偏低频且稳定。建议:按轨底弹性垫板刚度大于板下垫板刚度的方式设置两者刚度匹配,且尽可能增大两者刚度差异。如扣件系统总刚度30±10 kN/mm,建议轨底垫板100 kN/mm左右、板下垫板30 kN/mm左右。

弹性分开式扣件弹性垫板静刚度测试评价方法

研究目的:为探索弹性分开式扣件弹性垫板静刚度的合理测试和评价方法,本文首先通过单因素试验分析各因素对弹性垫板静刚度测试结果的影响规律,提出弹性垫板合理的静刚度测试方案,然后结合弹性分开式扣件服役状态,给出其轨下和板下弹性垫板静刚度评价建议。研究结论:(1)扣件弹性垫板的静刚度测试应包含预加载和正式加载两部分,首先以3～5 kN/s的加载速率对弹性垫板进行不少于2次的预加载(预加载最大载荷应高于静刚度荷载范围至少10 kN),紧接着以1～2 kN/s的加载速率进行3次正式加载,并在静刚度测试荷载范围两端点保持荷载90 s(荷载小于100 kN时可缩短至60 s),记录位移稳定时的数据来计算弹性垫板的静刚度;(2)弹性分开式扣件轨下和板下弹性垫板应采用不同的评价标准对其静刚度进行评价,其中轨下垫板通过测试20～70 kN荷载范围内的割线刚度进行评价,板下垫板应根据扣件实际服役状态所受荷范围的割线刚度进行评价;(3)本研究成果可应用于弹性分开式扣件轨下和板下垫板静刚度的测试与评价。

弹性分开式扣件板下组合静刚度设计影响因素分析

以弹性分开式扣件为研究对象,通过测试不同紧固扭矩情况下扣件板下组合静刚度,并与板下垫板静刚度传统设计对比,证明了铁垫板翘曲变形与板下垫板超弹性是扣件板下组合静刚度设计的关键因素。然后,建立扣件板下组合结构非线性有限元模型,在试验验证基础上,计算分析了铁垫板翘曲变形与板下垫板超弹性对扣件板下组合静刚度设计的影响规律。研究表明:当紧固扭矩从150 N·m增至250 N·m时,板下组合静刚度传统设计误差从37.8%增至94.3%;若仅考虑板下垫板超弹性,几乎不提高板下组合静刚度的设计精度;若仅考虑铁垫板翘曲变形,设计误差虽有所减小,但仍会随着紧固扭矩的提高逐渐增大,最大可达28.3%;若同时考虑以上两个因素,设计误差将减至1.8%~2.4%。

弹性分开式扣件线路精调施工技术研究

研究目的:轨道精调是确保高速铁路高平顺性、高速运行、高稳定性的重要环节,本文结合多条高速铁路轨道精调施工实践,通过对CRTSⅠ型板式无砟轨道线路静态精调过程中各关键施工工艺研究,形成弹性分开式扣件线路静态精调施工技术。研究结论:通过对轨道精调工艺探索研究及工程实际验证,得出:(1)基于轨道调整量数据模拟分析原理,采用自主研发的数据模拟分析软件,为轨道精调提供实施依据,提高了精调工效;(2)提出的适应分开式扣件系统"先高低,后水平,先轨向,后轨距"精调作业顺序,减少了精调工作量;(3)提出的采用同一根钢轨作为高低与轨向基准轨的方法,避免了精调时对轨道的扰动,减少了反复调试,提高了精调工效和质量;(4)本研究结论适用于高速铁路、客运专线CRTSⅠ型板式无砟轨道采用弹性分开式扣件线路静态精调施工。

弹性分开式扣件板下组合刚度理论模型设计方法

为探究弹性分开式扣件系统板下组合刚度的科学设计方法,明确传统计算模型(简称传统模型)的设计误差并提高设计精度,提出了一种基于非线性弹性地基梁的板下组合刚度理论计算模型(简称理论模型).首先,将弹性垫板非线性弹性引入地基梁系统中,并将梁段划分为多个计算单元,从而建立反映铁垫板实际变形特征与板下支承特征的板下组合刚度理论模型,并采用中点刚度法求解锚固螺栓紧固扭矩与列车荷载施加过程中铁垫板的变形曲线与板下组合刚度;其次,采用力学试验机测试DZⅢ型扣件系统在真实服役状态下铁垫板的变形与组合刚度,验证本文理论模型的正确性;最后,分析传统模型与理论模型在不同安装状态(螺栓扭矩)、铁垫板设计参数(铁垫板厚度、锚固螺栓间距)下的板下组合刚度,明确传统模型设计误差在不同铁垫板设计参数下的变化规律.对比分析表明:由于未考虑铁垫板变形与板下垫板非线性弹性的影响,传统模型在安装扭矩范围(150~250 N·m)内的设计误差范围为37.75%~94.27%,已无法满足工程设计的误差要求;本文提出的理论模型最大误差仅为2.91%,符合工程设计要求;铁垫板厚度较低或螺栓间距较宽时,铁垫板实际变形状态与传统模型中的计算假设差异将被放大,传统模型的设计误差也将进一步变大.

弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度试验及评价

为研究锚固螺栓不同紧固扭矩对弹性分开式扣件板下弹性垫板静刚度的影响,以我国地铁常用的DZIII型扣件为研究对象,计算锚固螺栓在不同紧固扭矩作用下对板下弹性垫板的初始预压力,并对TPEE和橡胶类板下弹性垫板在不同初始预压力作用下的静刚度进行测试和评价。结果表明:锚固螺栓紧固扭矩为150,200,250 N·m时,板下弹性垫板的初始预压力为69.94,93.24,116.54 k N;板下弹性垫板静刚度测试结果同静刚度测试荷载取值范围密切相关,且同初始预压力呈正相关关系;板下弹性垫板静刚度应根据扣件系统正常服役状态下锚固螺栓紧固扭矩引起的初始预压力进行测试和评价。

京哈线秦沈段无砟轨道改进型扣件设计研究

京哈线秦沈段沙河特大桥、狗河特大桥和双何特大桥无砟轨道原有WJ-2型扣件和Ⅱ型弹条弹性分开式扣件已应用约15年,总体使用状况良好,未出现零部件大量损坏现象,但据现场养护维修人员反映,还是存在弹条易脱落、钢轨左右位置调整困难、扣件无钢轨高低位置负调整功能、零部件不通用等问题。针对以上问题在原有扣件基础上开展设计研究,新设计的改进型扣件钢轨高低位置调整量在-4^+30 mm,单股钢轨左右位置调整量为±17 mm,提高了零部件的通用性,方便了钢轨位置的调整,增强了扣件整体结构稳定性。