地铁小半径曲线外股短轨枕道混凝土加固

2020年10月9日00:00:02病害整治3465
摘要

小半径曲线外股短轨枕道床素混凝土(受力筋)极易抗拉破坏脱落是地铁运营维护中经常遇到的病害问题。通过对地铁小半径曲线外股短轨枕道床混凝土进行受力检算,得出外股短轨枕最大瞬间应力大于混凝土抗拉强度设计值,并可能造成安全隐患。依此分析为依据,给出了病害的解决方案,为地铁建设及维修提供参考资料,确保地铁安全运营。

近年来,我国很多城市地铁在运营维护中,出现了一些有可能引起安全隐患的病害,小半径曲线外股短轨枕道床素混凝土(无受力筋)极易抗拉破坏脱落就是其中之一。本文以深圳地铁运营中遇到的实际病害问题为例进行分析,并提出解决方案。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

1 工程概况及病害实例分析

深圳地铁一期华强路至岗厦区间左线上行K6+645~K6+758.6 采用弹性短轨枕式整体道床,隧道断面型式为内径φ×壁厚h=5.4m×0.3m 圆形盾构隧道,位于半径R=400m 圆曲线和缓和曲线上,线路纵坡+3.53‰,每公里配置1760 对弹性短轨枕。曲线最大超高值120mm,采取外轨抬高一半和内轨降低一半设置,整体道床每隔12.5m 设置一处伸缩缝。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

经现场踏勘,发现华强路至岗厦区间左线上行K6+645~K6+758.6 曲线外股短轨枕道床混凝土开裂脱落,轨枕橡胶套靴外侧面外露至靴底,连续破损后影响行车安全。原因初步分析如下:①水沟加大为截面矩形,与设计圆形水沟不符;②脱落外股短轨枕道床混凝土内未见纵向钢筋,设计纵向钢筋上下各1根HRB335φ14mm 螺纹钢。病害初步定性为建设施工遗留问题。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

2 受力分析检算

按最不利荷载简化受力计算模型(见图1),取地铁列车和定员乘客为研究对象。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

地铁小半径曲线外股短轨枕道混凝土加固

图1 地铁运行受力分析图

重量mg=527.64×103×10N=5.2764×106N,重心高度h=1000mm, 钢轨中心距s=1435+71=
1506mm,道床坡度tgθ=120/1506=0.08,最大速度v=80km/h=22.2m/s,曲线半径R=400m。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

由列车曲线运行轮轨关系有:F=0。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

X 水平受力:N·sinθ+N·sinθ+F·cosθ=m·v2/R (1)文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

Y 铅直受力:N·cosθ+N·cosθ-F·sinθ-mg=0 (2)文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

重心C 力矩平衡:N·s/2-N·s/2+F·h=0(3)文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

由(1)~(3)式,经计算有:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

N=mg/ (2 cosθ)+ (m·v2/R·cosθ-mg·sinθ)·(tgθ/2-h/s)=2.496×106N文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

F=m·v2/R·cosθ-mg·sinθ=2.280×105N文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

N=mg/ (2 cosθ)+ (m·v2/R·cosθ-mg·sinθ)·(tgθ/2+h/s)=2.799×106N文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

列车编组6 节车厢,每节车厢2 个转向架,一个转向架2 个轮对。曲线运行时,某个瞬间外股受力全部集中作用转向架1 个轮对上,单个外股短轨枕最大瞬间力:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

n=N/12=2.08×105N文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

f=F/12=1.90×104N文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

故单个外股短轨枕最大水平瞬间冲击力:f=n·sinθ+f·cosθ=3.56×104N。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

假定外股短轨枕道床混凝土只受均布荷载作用,取矩形截面s=宽×高=0.29m×0.11m=0.032m2文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

均布拉应力σ=3.56×104N/0.032m2=1.11MPa。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

因混凝土厚6cm<30cm,折减后,C30 混凝土抗拉强度设计值(σ)=1.43MPa×0.8=1.14MPa。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

考虑列车曲线运行受力复杂性及轮轨关系复杂性,取安全系数1.3,1.3·σ=1.44MPa,故1.3·σ>(σ)。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

结论:小半径曲线外股短轨枕道床素混凝土(无受力筋)极易抗拉破坏脱落,并造成安全隐患。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

3 整治方案

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摘录《地铁小半径曲线外股短轨枕道混凝土加固浅析》朱志强,曾亿何(深圳市地铁有限公司运营分公司,广东深圳518040)文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/2792.html

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评论  3  访客  3
    • 123456
      123456 4

      感谢分享

      • Fenghuang@1435
        Fenghuang@1435 3

        谢谢,非常好资料!

        • sunl468
          sunl468 3

          谢谢分享!

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