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 1 13 2532字阅读8分26秒
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。

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。

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。

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。

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。

由列车曲线运行轮轨关系有:F=0。

X 水平受力:N·sinθ+N·sinθ+F·cosθ=m·v2/R (1)

Y 铅直受力:N·cosθ+N·cosθ-F·sinθ-mg=0 (2)

重心C 力矩平衡:N·s/2-N·s/2+F·h=0(3)

由(1)~(3)式,经计算有:

N=mg/ (2 cosθ)+ (m·v2/R·cosθ-mg·sinθ)·(tgθ/2-h/s)=2.496×106N

F=m·v2/R·cosθ-mg·sinθ=2.280×105N

N=mg/ (2 cosθ)+ (m·v2/R·cosθ-mg·sinθ)·(tgθ/2+h/s)=2.799×106N

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:

n=N/12=2.08×105N

f=F/12=1.90×104N

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。

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

均布拉应力σ=3.56×104N/0.032m2=1.11MPa。

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。

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)。

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。

3 整治方案

此处为隐藏的内容!
发表评论并刷新,方可查看
继续阅读
chinahilo
  • 本文由 发表于 2020年10月9日00:00:02
  • 除非特殊声明,本站文章均为原创,转载请务必保留本文链接
铁路小半径曲线的病害成因分析及整治办法 病害整治

铁路小半径曲线的病害成因分析及整治办法

0 引言 与直线地段相比,曲线轨道的半径较小、外轨增设超高、曲线与直线连接处设置缓和曲线,故其受到的推挤和冲击更为严重,轨件磨损问题较为突出。铁路小半径曲线养护工作质量,直接影响着行车安全和维修投入。...
铁路路基冻害防治 病害整治

铁路路基冻害防治

冻害为土体在冻结过程中因冻胀所引起的病害。由于土中的水在冻结过程中能向冷冻峰峰面迁移,并不断冻结析出冰层,且体积增大9%,即造成土体的冻胀,使道床或路基冻起,在融化时又会发生沉陷。水分迁移是冻土中主要...
基床病害防治 病害整治

基床病害防治

铁路路基由基床,基面、基底和边坡等四部分组成。基床是路基上部受列车动力作用和水文气候变化影响较大的土层,是路基的重要组成部分。它的范围自路肩施工高程至其下1.2 m。为确保列车能以规定的速度、安全平稳...
路基边坡病害防治 病害整治

路基边坡病害防治

裸露的路基边坡,除受到所处环境的地质及水文条件的影响外,还不断受到自然风化和雨水的冲刷破坏以及人类活动的影响,因而往往会出现不同情况的边坡变形,进而发展成严重的路基病害。 一、路基边坡病害的类型 常见...

发表评论

评论:1   其中:访客  0   博主  0
    • 123456 123456 4

      感谢分享