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    30 t軸重重載鐵路有砟軌道動(dòng)力性能試驗(yàn)研究

    2020-07-04 07:51:42李明
    鐵道建筑 2020年6期
    關(guān)鍵詞:軸重軌枕扣件

    李明

    (中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司工電部,北京 100844)

    重載鐵路運(yùn)能大,效率高,運(yùn)輸成本低,在世界各國(guó)得到廣泛應(yīng)用[1]。隨著重載列車速度的提高和運(yùn)量的增加,大軸重、高密度的運(yùn)營(yíng)條件加劇了軌道結(jié)構(gòu)的破壞,加快了線路設(shè)備病害發(fā)生和發(fā)展的速度[2],如大秦線近年來(lái)多次線路調(diào)查結(jié)果表明,鋼軌、軌枕、扣件、道床等部件均出現(xiàn)了不同程度的傷損。

    瓦日鐵路又稱山西中南部鐵路通道,西起山西省呂梁市興縣瓦塘鎮(zhèn),東至山東省日照港,是我國(guó)第一條按30 t 軸重重載鐵路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的鐵路。為適應(yīng)30 t軸重的運(yùn)輸條件,通過(guò)研究30 t 軸重重載鐵路有砟軌道技術(shù),提出了滿足30 t 軸重運(yùn)輸需求的重載鐵路有砟軌道結(jié)構(gòu)方案,并在瓦日鐵路長(zhǎng)子南站(含)—平順站(含)區(qū)段建立了重載綜合試驗(yàn)段[3]。

    瓦日鐵路建成后,開(kāi)展了重載列車綜合試驗(yàn),并于2014 年底開(kāi)通運(yùn)營(yíng)。2015 年、2016 年瓦日鐵路運(yùn)量不足500萬(wàn)t。隨著鐵路三年增量計(jì)劃的實(shí)施,瓦日鐵路運(yùn)量逐步擴(kuò)大,2018 年完成貨物運(yùn)量3 395 萬(wàn)t,并于2019年開(kāi)展了1.2萬(wàn)t重載貨物列車試驗(yàn)。

    本文結(jié)合瓦日鐵路重載有砟軌道關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)及歷次試驗(yàn)數(shù)據(jù),分析30 t 軸重新型重載鐵路有砟軌道結(jié)構(gòu)性能,為完善我國(guó)重載鐵路技術(shù)體系提供支撐。

    1 30 t 軸重重載鐵路有砟軌道關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)

    瓦日鐵路30 t 軸重重載綜合試驗(yàn)段(以下簡(jiǎn)稱重載段)采用75 kg∕m 鋼軌鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線路;扣件為有擋肩彈條Ⅵ型扣件;軌枕為有擋肩Ⅳa 型混凝土枕,長(zhǎng)2.6 m;采用特級(jí)材質(zhì)一級(jí)級(jí)配道砟;砟肩寬度為500 mm,砟肩堆高150 mm;道床邊坡1∶1.75,道床厚350 mm或300 mm。

    選取一既有軌道結(jié)構(gòu)路段作為對(duì)比路段(以下簡(jiǎn)稱對(duì)比段),采用60 kg∕m 鋼軌,彈條Ⅱ型扣件,Ⅲa 型軌枕;采用一級(jí)道砟,砟肩寬度為500 mm,砟肩堆高150 mm,道床邊坡1∶1.75,道床厚300 mm。

    1.1 扣件技術(shù)參數(shù)

    我國(guó)自主研發(fā)的適應(yīng)30 t軸重重載鐵路的有擋肩彈條Ⅵ型扣件主要技術(shù)特點(diǎn)如下:

    1)扣件設(shè)計(jì)橫向承載能力不小于70 kN;軌距調(diào)整量為-16~+12 mm。

    2)彈條Ⅵ型扣件為有擋肩結(jié)構(gòu),橫向荷載由混凝土枕?yè)跫绯惺?,較彈條Ⅱ型扣件橫向承載能力高,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、技術(shù)成熟等特點(diǎn)。

    3)彈條設(shè)計(jì)扣壓力12 kN,彈程12 mm,較Ⅱ型彈條均增加約20%,且最大工作應(yīng)力低于Ⅱ型彈條,有較大的安全儲(chǔ)備,疲勞強(qiáng)度較高。

    4)在試鋪試驗(yàn)階段分別采用了橡膠、熱塑性彈性體(TPEE)和聚氨酯彈性體3 種材料的軌下墊板,靜剛度均在120~160 kN∕mm[4]。

    1.2 混凝土軌枕技術(shù)參數(shù)

    我國(guó)自主研發(fā)的適應(yīng)30 t軸重重載鐵路的有擋肩Ⅳa型混凝土軌枕主要技術(shù)特點(diǎn)如下[5]:

    1)軌枕按動(dòng)力系數(shù)取2.5 并耦合70 kN 橫向荷載設(shè)計(jì)。

    2)軌下截面和枕中截面設(shè)計(jì)承載能力分別為22.57,21.33 kN·m,比Ⅲ型軌枕分別提高了18.5%和23.3%,滿足30 t軸重軌枕荷載彎矩要求。

    3)端部面積、底面積、質(zhì)量等參數(shù)均比Ⅲ型軌枕有所提高,降低了道床平均應(yīng)力,延緩了道砟粉化和道床下沉,提高了道床橫向阻力。

    1.3 道床技術(shù)參數(shù)

    我國(guó)重載鐵路道床主要技術(shù)特點(diǎn)如下:

    1)道床頂面容許應(yīng)力取0.5 MPa,路基面的容許應(yīng)力取0.13 MPa[6]。

    2)結(jié)合路基結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),提出2種道床結(jié)構(gòu):①路基采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)或基床表層采用承載能力較低的填料時(shí),采用雙層道床結(jié)構(gòu)。道床墊砟層厚200 mm,面砟層厚350 mm。②當(dāng)路基基床表層采用承載能力較高的級(jí)配碎石時(shí),道床可設(shè)計(jì)為單層道床結(jié)構(gòu)[7]。道床厚350 mm,砟肩寬500 mm,砟肩堆高150 mm,道床邊坡1∶1.75。

    2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

    2.1 試驗(yàn)內(nèi)容

    在重載段選取直線區(qū)段和半徑為1 200 m 的曲線區(qū)段分別布設(shè)測(cè)點(diǎn)。測(cè)試內(nèi)容主要包括:

    1)列車運(yùn)行安全性指標(biāo),包括脫軌系數(shù)、減載率、輪軸橫向力等。

    2)軌道部件強(qiáng)度,包括輪軌力、鋼軌強(qiáng)度、軌枕強(qiáng)度、支點(diǎn)壓力等。

    3)軌道結(jié)構(gòu)部件與基礎(chǔ)振動(dòng)加速度,包括鋼軌、軌枕、扣件、道床等的振動(dòng)加速度等。

    4)軌道部件位移,包括鋼軌、軌枕位移、軌頭橫移、動(dòng)態(tài)軌距變化量等。

    2.2 列車編組

    試驗(yàn)列車分3種編組:

    ①5 000 t 編組:HXD1F0001+SY997745+C969300?107+40輛C96貨車+C96H9300085+HXD2F0001;

    ②8 000 t 編組:HXD1F0001+SY997745+66 輛C96貨車+HXD1F0002+HXD2F0002;

    ③12 000 t 編組:HXD2F0001+HXD1F0001+SY99?7745+100輛C96貨車+HXD1F0002+HXD2F0002。

    2.3 試驗(yàn)貨車參數(shù)

    試驗(yàn)貨車選用30 t 軸重運(yùn)煤專用C96敞車。其主要技術(shù)參數(shù)[8]為:軸重30 t,自重24 t,載重96 t,每延米重8.82 t;換長(zhǎng)為1.2;車輛長(zhǎng)度為13 600 mm;車輛定距9 800 mm,固定軸距1 860 mm。

    2.4 試驗(yàn)列車速度

    試驗(yàn)開(kāi)始前,先進(jìn)行地面測(cè)點(diǎn)的5 km∕h 準(zhǔn)靜態(tài)標(biāo)定,然后按編組逐級(jí)提速。5 000 t 編組最高速度為110 km∕h,另外2種編組為100 km∕h。

    3 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

    3.1 新型重載軌道結(jié)構(gòu)荷載作用特征分析

    實(shí)車試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析包括3 種編組、6 個(gè)速度級(jí)、往返72個(gè)車次的測(cè)試結(jié)果。

    1)安全性參數(shù)

    脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪軸橫向力是表征列車運(yùn)行安全性和軌道穩(wěn)定性的重要指標(biāo)。試驗(yàn)列車通過(guò)重載段直線和曲線區(qū)段測(cè)點(diǎn)時(shí)的安全性參數(shù)實(shí)測(cè)最大值見(jiàn)表1,均在安全限值之內(nèi)[9]。

    表1 安全性參數(shù)實(shí)測(cè)最大值

    從表1可以看出:曲線區(qū)段的脫軌系數(shù)、輪軸橫向力略大于直線區(qū)段;2種區(qū)段的輪重減載率相當(dāng);曲線區(qū)段安全性參數(shù)最大值分布區(qū)間大于直線區(qū)段。

    2)輪軌垂直力

    試驗(yàn)列車通過(guò)重載段直線區(qū)段測(cè)點(diǎn)時(shí),輪軌垂直力最大值為160.8~190.3 kN,最大值中大于190 kN的占6.67%;通過(guò)曲線區(qū)段測(cè)點(diǎn)時(shí),輪軌垂直力最大值為164.8~215.9 kN,最大值中大于190 kN 的占12.51%。曲線區(qū)段產(chǎn)生的最大值較多。

    試驗(yàn)列車通過(guò)重載段直線和曲線區(qū)段測(cè)點(diǎn)時(shí),輪軌垂直力動(dòng)力系數(shù)最大可能值分別為1.31,1.26。動(dòng)力系數(shù)最大值平均為1.09,最大可能值為1.31,最大可能值計(jì)算時(shí)置信概率取為97.5%。

    3)輪軌橫向力

    試驗(yàn)列車通過(guò)重載段直線和曲線區(qū)段測(cè)點(diǎn)時(shí),輪軌橫向力最大值分別為8.9~21.7 kN和12.4~43.8 kN。直線區(qū)段的最大值均小于25 kN,而曲線區(qū)段中大于30 kN 的占21.88%??梢?jiàn),曲線區(qū)段產(chǎn)生的輪軌橫向力明顯較大。

    3.2 新型重載扣件性能分析

    3.2.1 彈性墊層使用性能

    有砟軌道剛度由扣件系統(tǒng)、碎石道床、路基等組成的鋼軌支點(diǎn)剛度和鋼軌抗彎剛度構(gòu)成,其中鋼軌支點(diǎn)剛度占比較大。彈性墊層剛度的改變直接影響鋼軌支點(diǎn)剛度,進(jìn)而影響支點(diǎn)壓力和鋼軌垂向位移等。

    選取重載段和對(duì)比段的直線區(qū)段進(jìn)行彈性墊層性能對(duì)比試驗(yàn),枕上壓力和鋼軌垂向位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分別見(jiàn)表2、表3。其中,重載段彈條Ⅵ型扣件的彈性墊層采用TPEE 材質(zhì),靜剛度為(140±20)kN∕mm;對(duì)比段彈條Ⅱ型扣件采用橡膠墊板,靜剛度55~80 kN∕mm。本次試驗(yàn)所選重載段道床厚350 mm。

    表2 30 t軸重試驗(yàn)列車通過(guò)時(shí)的枕上壓力 kN

    表3 30 t軸重試驗(yàn)列車通過(guò)時(shí)的鋼軌垂向位移 mm

    從表2、表3 可以看出,2 種路段的軌道鋼軌支點(diǎn)剛度基本相當(dāng)。60 kg∕m 鋼軌和75 kg∕m 鋼軌垂向抗彎剛度的差別導(dǎo)致枕上壓力和鋼軌垂向位移略有不同。新型重載有砟軌道結(jié)構(gòu)在增大扣件彈性墊層剛度的同時(shí)增加了道床厚度,沒(méi)有明顯改變鋼軌支點(diǎn)剛度,而增加彈性墊層剛度并采用新材料可大大延長(zhǎng)彈性墊層的疲勞壽命,減少?gòu)椥詨|層養(yǎng)護(hù)維修工作量。實(shí)車試驗(yàn)前后,彈性墊層均無(wú)明顯滑移和磨損情況,彈條中肢前端始終與扣壓面無(wú)明顯離縫,表明彈性墊層厚度無(wú)明顯變化,使用狀態(tài)良好。

    為驗(yàn)證彈性墊層在大軸重重載運(yùn)輸條件下的適應(yīng)性,分別選取橡膠和TPEE 材質(zhì)的彈性墊層在試驗(yàn)室PME?50A 液壓疲勞試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行垂向疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)選用彈條Ⅵ型扣件,循環(huán)荷載30~150 kN,加載頻率4 Hz,荷載循環(huán)300 萬(wàn)次。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4??梢?jiàn),2 種彈性墊層疲勞前后靜剛度變化率均小于30%,厚度變化率均小于10%,滿足技術(shù)要求[10]。

    表4 彈性墊層垂向疲勞試驗(yàn)結(jié)果

    3.2.2 扣件橫向剛度

    扣件抗橫向荷載能力是評(píng)判扣件性能的重要指標(biāo)之一,也是影響軌道橫向穩(wěn)定性的重要因素。為研究30 t軸重重載列車通過(guò)較小半徑曲線時(shí)扣件節(jié)點(diǎn)實(shí)際承受的荷載大小,在重載段曲線區(qū)段進(jìn)行了扣件節(jié)點(diǎn)橫向力測(cè)試。

    測(cè)試結(jié)果顯示,不同編組試驗(yàn)列車通過(guò)測(cè)點(diǎn)時(shí)實(shí)測(cè)扣件節(jié)點(diǎn)橫向力最大值為24.3 kN,遠(yuǎn)小于扣件設(shè)計(jì)橫向承載能力(設(shè)計(jì)要求最大調(diào)高時(shí)橫向承載能力不小于70 kN),具有較大的安全余量。

    考慮到重載段實(shí)測(cè)扣件節(jié)點(diǎn)橫向力較小,為了更好地驗(yàn)證彈條Ⅵ型扣件橫向承載能力,在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了較大荷載的單節(jié)點(diǎn)組裝疲勞試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)扣件為正常安裝狀態(tài),彈性墊層分別選用橡膠和TPEE 材質(zhì)。試驗(yàn)參數(shù)為:垂直力90 kN,橫向力47.7 kN,橫向力作用線下移值為15 mm,加載頻率4 Hz,荷載循環(huán)300萬(wàn)次。

    試驗(yàn)結(jié)果表明,經(jīng)300萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)后,彈性墊層采用橡膠和TPEE 材質(zhì)的彈條Ⅵ型扣件靜態(tài)軌距擴(kuò)大量分別為2.0,1.0 mm,均小于6.0 mm,未發(fā)現(xiàn)零部件傷損現(xiàn)象,滿足技術(shù)條件要求。

    3.2.3 扣件保持軌距能力

    為驗(yàn)證重載新型扣件保持軌距的能力,選取重載段和對(duì)比段的曲線區(qū)段進(jìn)行動(dòng)態(tài)軌距實(shí)車測(cè)試。本次試驗(yàn)所選重載段道床厚300 mm。結(jié)果表明,重載段和對(duì)比段的動(dòng)態(tài)軌距擴(kuò)大實(shí)測(cè)最大值分別為1.02,1.26 mm。

    利用移動(dòng)加載車對(duì)2 種路段進(jìn)行加載,同時(shí)測(cè)試動(dòng)態(tài)軌距變化量,加載軸重150 kN,橫向力50 kN[11]。結(jié)果表明,重載段和對(duì)比段的動(dòng)態(tài)軌距擴(kuò)大實(shí)測(cè)最大值分別為0.45,0.59 mm。

    可見(jiàn),彈條Ⅵ型扣件保持軌距的能力較彈條Ⅱ型扣件有較明顯提高。

    3.3 新型重載軌枕性能分析

    軌枕是軌下基礎(chǔ)的部件之一,其功能是支承鋼軌,保持軌距和線路方向,并將鋼軌的荷載傳遞至道床[12]。合格的軌枕必須具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性以滿足自身承載和保持軌道結(jié)構(gòu)縱向、橫向位移的要求[13]。

    選取重載段和對(duì)比段的直線路基區(qū)段對(duì)軌枕強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試,統(tǒng)計(jì)30 t 軸重5 000 t 編組試驗(yàn)列車在不同運(yùn)行速度條件下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本次試驗(yàn)所選重載段道床厚300 mm;2 種路段軌枕間距均為600 mm。

    3.3.1 軌枕強(qiáng)度

    為對(duì)比分析Ⅳa 型軌枕與Ⅲa 型軌枕在大軸重列車荷載作用下受力特征的差異,實(shí)測(cè)2 種路段軌枕關(guān)鍵截面在列車荷載作用下彎矩最大值及彎曲應(yīng)變,見(jiàn)表5。

    表5 軌枕關(guān)鍵截面實(shí)測(cè)彎矩最大值及對(duì)應(yīng)的彎曲應(yīng)變

    從表5可以看出,Ⅳa型軌枕荷載彎矩及彎曲應(yīng)變均小于Ⅲa 型軌枕。2 種軌枕的荷載彎矩均小于各自的設(shè)計(jì)彎矩,均滿足30 t 軸重列車的強(qiáng)度要求。根據(jù)2 種軌枕尺寸及承載能力的計(jì)算對(duì)比,Ⅲa 型軌枕按25 t 軸重設(shè)計(jì),軌枕自身承載能力小于Ⅳa 型軌枕,在大軸重列車荷載作用下,其疲勞使用壽命也小于Ⅳa型軌枕。

    考慮到整體軌道結(jié)構(gòu)配置不同且現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件影響因素較多,對(duì)其開(kāi)展室內(nèi)實(shí)尺軌道模型試驗(yàn)。在相同荷載彎矩條件下,測(cè)試2 種類型軌枕的彎曲應(yīng)變。結(jié)果表明,枕中截面彎矩為8.1 kN·m 時(shí),Ⅲa 型軌枕中間上表面拉應(yīng)變?yōu)?33.6×10-6,Ⅳa 型軌枕為118.5×10-6,比Ⅲa 型軌枕減小約12.7%;軌下截面彎矩為17.1 kN·m 時(shí),Ⅲa 型軌枕在軌下15 mm 處的壓應(yīng)變?yōu)?75.2×10-6,Ⅳa 型軌枕為134.9×10-6,比Ⅲa 型軌枕減小約30%??梢?jiàn),在相同荷載彎矩條件下,Ⅳa型軌枕相應(yīng)位置的應(yīng)變小于Ⅲa型軌枕。

    綜上,Ⅳa型軌枕承載能力高于Ⅲa型軌枕。

    3.3.2 軌枕穩(wěn)定性

    1)在開(kāi)展單根軌枕橫向阻力測(cè)試實(shí)車試驗(yàn)前,對(duì)2 種軌枕進(jìn)行單根軌枕橫向阻力測(cè)試。采用現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試方法,利用自動(dòng)采集系統(tǒng)采集混凝土軌枕由靜止?fàn)顟B(tài)到千斤頂加載過(guò)程中的實(shí)時(shí)位移和荷載數(shù)據(jù),并根據(jù)實(shí)時(shí)位移-荷載數(shù)據(jù)計(jì)算出軌枕位移2.0 mm 時(shí)的道床橫向阻力[14]。為排除不同區(qū)段線路外側(cè)道床肩寬及堆高的影響,測(cè)試單根軌枕向線路中心側(cè)的橫向阻力,見(jiàn)表6。

    表6 單根軌枕橫向阻力實(shí)測(cè)值 kN

    從表6 可以看出,Ⅳa 型軌枕比Ⅲa 軌枕的橫向阻力提高了約33%,具有更好的軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

    2)實(shí)車試驗(yàn)測(cè)得Ⅳa 型軌枕和Ⅲa 型軌枕的軌枕橫移最大值分別為0.08,0.17 mm??梢?jiàn):大軸重貨物列車作用下2 種軌枕的軌枕橫移值均較小,滿足重載鐵路穩(wěn)定性要求;相同速度條件下,Ⅳa 型軌枕橫向位移小于Ⅲa型軌枕,其軌枕橫向阻力更高。

    3.4 30 t軸重重載軌道結(jié)構(gòu)性能分析

    通過(guò)加載車和實(shí)車試驗(yàn)對(duì)2 種路段進(jìn)行綜合測(cè)試,從剛度、垂向荷載傳遞特征、穩(wěn)定性對(duì)比分析其軌道結(jié)構(gòu)性能。

    3.4.1 軌道結(jié)構(gòu)彈性性能

    通過(guò)加載車進(jìn)行連續(xù)測(cè)試來(lái)評(píng)價(jià)2種路段軌道結(jié)構(gòu)的彈性性能。重載段軌道結(jié)構(gòu)剛度實(shí)測(cè)值為100~140 kN∕mm,理論值為194 kN∕mm;對(duì)比段軌道結(jié)構(gòu)剛度實(shí)測(cè)值為100~130 kN∕mm,理論值為179 kN∕mm。實(shí)測(cè)值與理論值有一定的差異,這主要是受道床狀態(tài)的影響,總體上二者比較接近。

    3.4.2 軌道結(jié)構(gòu)垂向荷載傳遞特征

    為測(cè)試2 種路段軌道結(jié)構(gòu)的垂向荷載傳遞特征,選取30 t軸重12 000 t編組試驗(yàn)列車,實(shí)測(cè)其在各速度級(jí)下通過(guò)重載段和對(duì)比段時(shí)的軌道結(jié)構(gòu)的垂直力、支點(diǎn)壓力及道床應(yīng)力。本次試驗(yàn)所選重載段道床厚度為350 mm。

    試驗(yàn)列車通過(guò)時(shí),實(shí)測(cè)軌道結(jié)構(gòu)垂直力和支點(diǎn)壓力最大值見(jiàn)表7??梢钥闯?,2種路段軌道結(jié)構(gòu)的實(shí)測(cè)垂直力和支點(diǎn)壓力無(wú)明顯區(qū)別,分配系數(shù)基本相當(dāng)。

    表7 30 t軸重列車通過(guò)時(shí)垂直力和支點(diǎn)壓力最大值 kN

    試驗(yàn)列車通過(guò)時(shí),實(shí)測(cè)道床底部應(yīng)力最大值見(jiàn)表8。表中道床底部即道床表面向下350 mm(重載段)、300 mm(對(duì)比段)處??梢?jiàn),提高道床厚度可以大大降低道床底部應(yīng)力,進(jìn)而大大減少重載列車對(duì)路基的破壞,對(duì)路基非常有利。

    表8 30 t軸重試驗(yàn)列車通過(guò)時(shí)道床底部應(yīng)力最大值 kPa

    3.4.3 軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性

    利用移動(dòng)加載車對(duì)重載段和對(duì)比段的軌道結(jié)構(gòu)施加橫向荷載,測(cè)試其軌排橫向位移,即鋼軌軌頭絕對(duì)橫向位移,對(duì)比分析2 種路段軌道結(jié)構(gòu)的橫向穩(wěn)定性。

    加載車按Q/P系數(shù)(Q為橫向荷載,P為垂向荷載)取0.6 進(jìn)行加載,最大橫向荷載為80 kN,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖1。

    圖1 軌排橫移測(cè)試曲線

    由圖1可見(jiàn),在相同的橫向荷載作用下,重載段軌道結(jié)構(gòu)的橫向位移遠(yuǎn)小于對(duì)比段的橫向位移,且橫向荷載越大差距越明顯。如橫向荷載為80 kN 時(shí),重載段軌排橫向位移僅為對(duì)比段軌排橫向位移的37.8%。這說(shuō)明新型重載軌道結(jié)構(gòu)提高了軌道結(jié)構(gòu)的橫向剛度,增加了橫向抗力,有利于重載鐵路無(wú)縫線路的穩(wěn)定性。

    4 結(jié)論

    通過(guò)在瓦日鐵路30 t軸重重載綜合試驗(yàn)段進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn),并選取既有軌道進(jìn)行對(duì)比,研究了30 t軸重下新型重載有砟軌道結(jié)構(gòu)的扣件、軌枕及整體軌道結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能。結(jié)論如下:

    1)30 t 軸重下新型重載有砟軌道的脫軌系數(shù)、輪重減載率、輪軸橫向力均小于安全限值;與直線區(qū)段相比,曲線區(qū)段的輪軌垂直力最大值占比較多,且輪軌橫向力明顯較大。

    2)新型重載有砟軌道的彈性墊層采用新材料熱塑性彈性體(TPEE),提高了彈性墊層剛度,延長(zhǎng)了其疲勞壽命,有效減少了彈性墊層養(yǎng)護(hù)維修工作量;彈條Ⅵ型扣件具有足夠的橫向承載能力,可滿足現(xiàn)場(chǎng)使用要求,且其保持軌距的能力較既有軌道的彈條Ⅱ型扣件有所提高。

    3)新型重載有砟軌道采用有擋肩Ⅳa 型混凝土枕,其荷載彎矩小于設(shè)計(jì)承載能力,且具有較大安全儲(chǔ)備,承載能力高于既有軌道的Ⅲa型軌枕。與Ⅲa軌枕相比,Ⅳa 型軌枕的橫向阻力高,橫向位移小,具有更好的軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

    4)新型重載軌道結(jié)構(gòu)通過(guò)提高道床厚度降低了道床底部應(yīng)力,進(jìn)而減少了重載列車對(duì)路基的破壞,對(duì)路基非常有利。新型重載軌道結(jié)構(gòu)提高了軌道結(jié)構(gòu)的橫向剛度,增加了橫向抗力,有利于線路的穩(wěn)定性。

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