铁路线路阻力:道床纵向阻力

2021年8月19日00:00:35
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1.道床纵向阻力的定义

道床纵向阻力是指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力R或每延长厘米(或毫米)阻力r表示。它是抵抗钢轨伸缩、防止线路不均匀爬行的重要参数。

2.道床纵向阻力的组成

道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力由轨枕与道床之间的摩阻力和轨枕盒内道砟抗剪力组成。

3.道床纵向阻力的大小

1)道床纵向阻力与位移关系曲线

道床纵向阻力的大小是通过试验测得的,图1是单根轨枕在正常轨道条件下道床纵向阻力与位移关系的曲线。由图可以看出,道床纵向阻力值随位移的增加而增大,当位移达到一定值后,轨枕盒内的道砟颗粒之间的结合被破坏,在此情况下,即使位移再增加,阻力也不再增大。在正常的轨道条件下混凝土枕位移在2 mm以内,木枕位移在1~2 mm以内,道床纵向阻力呈斜线增长,表明道床处于弹性工作范围。位移超过该界值后,纵向阻力的增长趋缓,道床临近破坏阶段。

从理论上讲,道床处于弹性工作范围时,一旦撤销外力,轨道框架应恢复原位,但实际上,卸载后轨道框架留有一定的残余变形,如图2所示,此例卸载后的残余变形为0.71mm。

如果轨道框架的位移超过了道床的弹性范围,轨道便产生爬行,造成钢轨纵向力的不均匀分布,危及轨道的稳定。因此,在无缝线路的设计中,纵向道床阻力应以轨枕位移2mm为依据。

2)道床纵向阻力的取值

道床纵向阻力值见表1。该表数据是根据单根轨枕试验测得的。如果采用整个轨道框架试验,根据国外资料介绍,纵向阻力将比单根轨枕的实测结果大得多,对混凝土枕轨道,平均阻力可提高80%。

表1 道床纵向阻力表

道床特征 单根轨枕道床的纵向阻力/N 一股钢轨下单位道床纵向阻力/(N·mm-1)
1840根轨枕/km 1760根轨枕/km
木枕线路 7000 6.4 6.1
混凝土枕线路 10000 9.1 8.7

4.道床纵向阻力大小的主要影响因素

道床纵向阻力大小的主要影响因素:

(1 )道砟的材质、粒径级配和尺寸。

(2)道床断面形状、道床的脏污程度以及密实程度等。其中与道床的密实程度关系最为显著。

(3)轨枕的类型。混凝土轨枕阻力大,木枕道床纵向阻力小。

(4)轨道框架有重量。轨道框架质量大,道床纵向阻力大;轨道框架质量小,道床阻力小。

(5)线路维修作业的影响等。

道床纵向阻力还同道昨的材质粒径尺寸道床断面形状及道床的密实程度有关。我们在北京局保定公务段观测所得的数据见表2。

表2 线路清筛后与清筛前道床纵向阻力的比值

作业项目 纵向阻力/(N/根) %
清筛前 13800 100
筛边挖盒 6780 49.1
方枕后 2500 18.1
方枕后挖盒 3700 26.8
综合捣固 6800 49.2
筛后第三天 8350 60.5
筛后第七天 8800 63.8
筛后半个月 9700 70.2
筛后一个月 12600 91.0

清筛等线路作业会使道床的纵向阻力下降,容易引起线路爬行,导致钢轨纵向力分布不均匀,危及轨道的稳定。因此,作业后夯实道床以增强阻力的工作非常重要。

引用文献:

1 李东侠主编《铁路线路》2012

2 刘兴文主编《铁路轨道》2011

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