重力式減速器軌枕板承力臺破碎原因分析及修復(fù)方法

李德勇

(成都鐵路局貴陽工務(wù)段，貴州貴陽550011)

重力式減速器軌枕板承力臺破碎原因分析及修復(fù)方法

李德勇

(成都鐵路局貴陽工務(wù)段，貴州貴陽550011)

貴陽南站駝峰下安裝的重力式減速器運(yùn)用不久后，其下部的軌枕板承力臺出現(xiàn)破碎、掉塊現(xiàn)象。本文根據(jù)重力式減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析其下部軌枕板承力臺的受力情況，進(jìn)而確定軌枕板承力臺破碎的原因。采用環(huán)氧樹脂混凝土對軌枕承力臺加以修復(fù)，闡述了修復(fù)過程及施工要點(diǎn)。實(shí)踐證明，所采用的修復(fù)方法操作簡單，成本低廉，修復(fù)效果良好。

重力式減速器 承力臺 破碎 環(huán)氧樹脂混凝土

1 概述

貴陽南站駝峰下安裝的是重力式減速器，在使用后不久，減速器下的軌枕板承力臺就出現(xiàn)破碎、掉塊現(xiàn)象，嚴(yán)重影響行車安全，須進(jìn)行整治。在采用特種水泥混凝土修復(fù)無效果，更換軌枕板又無法實(shí)現(xiàn)的情況下，通過多次試驗(yàn)，應(yīng)用環(huán)氧樹脂混凝土修復(fù)技術(shù)取得了成功。本文分析減速器下軌枕板承力臺破碎原因，并總結(jié)其修復(fù)過程，供同類病害整治參考。

重力式減速器主要由整體道床、軌枕板、走行基本軌、工作氣缸、制動鉗和制動軌等部件組成，其整體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 重力試減速器

重力式減速器具有以下特點(diǎn):①通過電氣控制、氣壓傳動實(shí)現(xiàn)制動。該減速器為雙軌條、氣動浮軌重力式減速器，控制方式是電氣控制、氣壓傳動。其制動原理是利用被制動車輛的重量，通過能浮動的基本軌及制動鉗的傳遞，使安裝在制動鉗上的制動軌對車輪兩側(cè)產(chǎn)生側(cè)壓力，從而加大摩擦力，對車輛加以制動。減速器在制動時(shí)，車輛會浮動起來離開走行基本軌軌面。減速器的制動力和被制動車輛的重量成正比。②減速器的走行基本軌不固定，在豎直方向可以活動。重力式減速器的走行基本軌在縱向是通過魚尾板和接頭螺栓與前后線路的鋼軌連接，通過接頭阻力控制其縱向位置。在橫向是由安裝在每塊軌枕板上的8個(gè)鋼軌固定座進(jìn)行控制。鋼軌固定座用螺栓固定在軌枕板上，鋼軌固定座的側(cè)面緊靠鋼軌軌腰，為走行基本軌提供橫向支撐力。在豎直方向沒有固定，它會隨著減速器制動和緩解動作發(fā)生上下移動，位移量為0～20 mm。

2 軌枕板承力臺破碎的原因分析

軌枕板承力臺的受力情況:①水平方向受力。減速器對運(yùn)行的車輛進(jìn)行制動減速時(shí)，減速軌受到的作用力通過軌下膠墊以及安裝在軌枕板上的B型墊板傳遞給軌枕板承力臺，給承力臺施加一個(gè)水平方向的剪切力。②豎直方向受力。減速器軌枕板承力臺在豎直方向除了受到鋼軌和車輛的重力外，更主要的破壞力是車輛和鋼軌下落過程中產(chǎn)生的沖擊力。減速器軌枕板在水平方向受到的力很小，可以忽略不計(jì)。

軌枕板承力臺破碎原因如下:

1)減速器工作時(shí)承力臺受到水平方向的剪切力。由于混凝土的抗剪強(qiáng)度很小，在此剪切力的長期作用下，承力臺的混凝土?xí)l(fā)生剪切破壞。

2)在減速器進(jìn)行制動時(shí)，車輛以及走行基本軌都會向上浮動，減速器緩解時(shí)，車輛和基本走行軌會下落，在車輛和走行基本軌下落的過程中，產(chǎn)生的沖擊力很大?；炷潦谴嘈圆牧?，抗沖擊能力較弱。混凝土承力臺會隨著受沖擊次數(shù)的不斷增加而產(chǎn)生裂紋，直至破壞。

3)軌枕板設(shè)計(jì)和制造存在缺陷。承力臺的鋼筋與軌枕板主體結(jié)構(gòu)的鋼筋并沒有有效地聯(lián)結(jié)成整體。更重要的是在承力臺與軌枕板主體結(jié)構(gòu)形狀突變處結(jié)構(gòu)薄弱，而受到的剪切力卻較大，所以這個(gè)部位最容易產(chǎn)生裂紋。

4)實(shí)際運(yùn)營條件與設(shè)計(jì)不相符。貴陽南站駝峰減速器是按照22.5 t的車輛軸重設(shè)計(jì)建造的。在實(shí)際運(yùn)營過程中，軸重為25 t的車輛比例達(dá)到20%。運(yùn)營條件的變化加劇了承力臺的破壞速度。

5)養(yǎng)護(hù)不到位造成鋼軌對軌枕板的沖擊力加大。軌枕板承力臺發(fā)生破碎處，大部分軌下膠墊都存在被壓潰的情況。膠墊的作用是為軌道結(jié)構(gòu)提供彈性，當(dāng)膠墊壓潰失效時(shí)，來自車輛及基本走行軌的沖擊力直接作用在承力臺上，這加劇了承力臺混凝土的破壞。

3 修復(fù)方法

3.1 修復(fù)方法比選

目前應(yīng)用的整治軌枕病害的方法有特種水泥混凝土修復(fù)和更換軌枕板兩種。采用環(huán)氧樹脂混凝土修復(fù)是一種新方法。三種修復(fù)方法的對比見表1。

表1 軌枕板承力臺修復(fù)方法對比

由表1可見:用特種水泥混凝土修復(fù)的方法效果很差，不能達(dá)到恢復(fù)承力臺性能的目的;用更換軌枕板的方法成本較高，所需的天窗時(shí)間較長，對運(yùn)輸?shù)挠绊懛浅４?，在運(yùn)營線路上無法實(shí)施;采用環(huán)氧樹脂混凝土修復(fù)是一種可行的方法。

3.2 承力臺的修復(fù)方法

3.2.1 制作環(huán)氧樹脂混凝土承力臺

該方法適用于承力臺的混凝土完全碎裂，承力臺整體性受到破壞的情況。采用T31工業(yè)固化劑∶環(huán)氧樹脂膠∶水泥∶河砂=1∶3∶6∶24的砂漿，在軌枕板上重新制作承力臺，具體制作步驟如下。

1)烘干河砂里面的水分。

2)用鏨子和小錘將破碎的承力臺混凝土全部鑿開、敲掉。

3)綁扎鋼筋籠，并將承力臺的鋼筋與軌枕板的鋼軌通過焊接的方式連接在一起。

4)清理軌枕板開鑿面的灰塵等雜物。首先用毛刷將軌枕板開鑿面的沙粒、焊渣等清理干凈，然后用電吹風(fēng)將開鑿面的灰塵清理干凈。

5)烘干開鑿面殘余的水分。當(dāng)水分較少時(shí)，可以用電吹風(fēng)吹干殘余的水分;當(dāng)水分較多時(shí)，用酒精噴燈烘烤開鑿面或者直接在開鑿面上噴灑酒精，然后點(diǎn)火燃燒酒精。

6)安裝模板。在承力臺的位置安裝預(yù)先準(zhǔn)備好的木質(zhì)模板或者鋼模板，并在模板內(nèi)側(cè)涂抹一層黃油或者長效油脂，便于以后拆除模板。

7)將河砂和水泥按照4∶1的比例混合均勻。

8)調(diào)和環(huán)氧樹脂膠及T31工業(yè)固化劑。按照3∶1的比例將環(huán)氧樹脂膠和T31工業(yè)固化劑混合并拌勻均勻。須注意的是環(huán)氧樹脂膠和T31工業(yè)固化劑的比例要嚴(yán)格控制。若T31工業(yè)固化劑用量多了，會造成環(huán)氧樹脂膠非常黏稠，無法和水泥、砂子混合;若T31工業(yè)固化劑用量少了，則環(huán)氧樹脂混凝土不能很快凝固達(dá)到預(yù)期強(qiáng)度，影響設(shè)備的使用。

9)制作環(huán)氧樹脂混凝土。將環(huán)氧樹脂與T31固化劑的混合物同預(yù)先混合均勻的水泥、砂子攪拌在一起，然后拌合均勻。

10)在軌枕板開鑿面上以及鋼筋骨架上均勻地涂刷一層環(huán)氧樹脂與T31固化劑的混合物，保證環(huán)氧樹脂混凝土與軌枕板本體粘結(jié)性能良好。

11)將制作好的環(huán)氧樹脂混凝土分成小塊(大小與拳頭相當(dāng))放入模板，用鏨子搗密實(shí);然后再分一小塊環(huán)氧樹脂混凝土放入模板，再用鏨子搗密實(shí)，如此循環(huán)直至將整個(gè)模板填滿為止。

12)對重新澆筑的環(huán)氧樹脂混凝土進(jìn)行整形，使重新制作的承力臺形狀與設(shè)計(jì)的承力臺形狀一致。

13)在重新制作的承力臺前后安裝枕木垛，使走行基本軌軌底離開承力臺5 mm左右，保證環(huán)氧樹脂混凝土凝固期間不受到外力作用。

14)拆除模板。24 h后，新制作的環(huán)氧樹脂混凝土承力臺強(qiáng)度達(dá)到80%，拆除模板。

3.2.2 修補(bǔ)裂紋

該方法適用于承力臺的混凝土裂紋寬度在0.5～1.5 mm。采用T31工業(yè)固化劑∶環(huán)氧樹脂膠=1∶3的環(huán)氧樹脂漿，對裂紋進(jìn)行灌漿處理。具體制作步驟介紹如下。

1)在裂紋交匯處用電鉆鉆開3～5個(gè)直徑為20 mm的小孔，其深度根據(jù)裂紋深度確定。

2)在小孔處埋入注漿嘴并用環(huán)氧樹脂膠密封裂紋表面及注漿嘴周圍。

3)用環(huán)氧樹脂膠和T31工業(yè)固化劑按照3∶1的比例混合制作環(huán)氧樹脂漿，并攪拌均勻。

4)從豎縫或斜縫一端或最低點(diǎn)注入環(huán)氧樹脂漿，直至漿液從下一注漿嘴不間斷流出且不帶氣泡時(shí)為止。封閉注漿點(diǎn)開始下一點(diǎn)注漿。

5)注漿完畢后，在進(jìn)行修補(bǔ)的承力臺前后安裝枕木垛，使走行基本軌軌底離開承力臺5 mm左右，保證環(huán)氧樹脂凝固期間不受到外力作用。

3.3 修復(fù)效果

環(huán)氧樹脂混凝土的各項(xiàng)強(qiáng)度指標(biāo)都優(yōu)于C50混凝土，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到52.1 MPa，完全達(dá)到重力式減速器軌枕板的混凝土強(qiáng)度要求。

環(huán)氧樹脂承力臺與混凝土軌枕板粘結(jié)良好，承力臺的工作性能良好，完全能夠承受和傳遞上部荷載所產(chǎn)生的各種作用力。承力臺修復(fù)前后效果對比如圖2所示。

圖2 承力臺修復(fù)前后效果對比

4 結(jié)語

本文分析貴陽南站駝峰下重力式減速器軌枕板承力臺破碎原因，探索出了一種操作簡單、成本低廉、對行車的影響小、修復(fù)效果好的重力式減速器軌枕板承力臺的修復(fù)方法，可供類似線路病害整治借鑒。

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(責(zé)任審編李付軍)

U213.2+43

A

10.3969/j.issn.1003-1995.2015.02.35

1003-1995(2015)02-0126-03

2014-07-16;

2014-09-28

李德勇(1979—)，男，貴州大方人，工程師。