杨艳丽

(中铁第四勘察设计院集团有限公司线站处,武汉 430063)

线路纵向阻力是进行无缝线路设计的重要参数,对于无砟轨道,线路纵向阻力根据扣件纵向阻力取值。WJ-7、WJ-8型扣件在我国客运专线无砟轨道中普遍采用,因此,有必要对WJ-7、WJ-8型扣件阻力进行现场测试,从而确定无砟轨道无缝线路扣件纵向阻力设计参数。本文在武广客专武汉综合试验段对WJ-7、WJ-8型常阻力扣件及WJ-7、WJ-8型小阻力扣件纵向阻力进行现场测试,对实测数据进行数理统计分析,确定了各类型扣件纵向阻力的合理取值,研究结果可为无砟轨道无缝线路设计线路阻力取值提供参考。

1 测试原理与方法

在测试工点预先埋置好扣件锚固螺栓的预埋套管和国产双块式轨枕。通过扣件将短钢轨扣在承轨槽内,钢轨表面无脱落锈迹,扣件安装前对紧固螺栓的螺纹部分涂防护油脂,就位后用扭力板手按规定扭矩(表1)紧固螺栓,使弹条中部前端下颚与绝缘块接触(即三点接触)。沿钢轨纵向在一端加力,在另一端用百分表测钢轨纵向位移,从而得到纵向阻力与位移的关系,图1为扣件纵向阻力测试装置示意。

表1 扣件螺栓扭矩

图1 扣件纵向阻力测试示意

2 测试结果

2.1 WJ-7、WJ-8型常阻力扣件

本次试验在武广客专综合试验段选取8组安装W1型弹条和橡胶垫板的WJ-7、WJ-8型常阻力扣件进行了纵向阻力测试,WJ-7型常阻力扣件测试的纵向阻力-位移曲线如图2所示,WJ-8型常阻力扣件测试的纵向阻力-位移曲线如图3所示。

图2 WJ-7型常阻力扣件纵向阻力-位移曲线

图3 WJ-8型常阻力扣件纵向阻力-位移曲线

2.2 WJ-7、WJ-8型小阻力扣件

本次试验在武广客专综合试验段选取8组安装X2型弹条和复合垫板的WJ-7、WJ-8型小阻力扣件进行了纵向阻力测试,WJ-7型小阻力扣件测试的纵向阻力-位移曲线如图4所示,WJ-8型小阻力扣件测试的纵向阻力-位移曲线如图5所示。

图4 WJ-7型小阻力扣件纵向阻力-位移曲线

图5 WJ-8型小阻力扣件纵向阻力-位移曲线

3 数据分析

3.1 WJ-7、WJ-8型常阻力扣件

综合分析WJ-7型、WJ-8型常阻力扣件的纵向阻力-位移曲线可以得出：①扣件弹塑性临界点在2～3 mm；②WJ-7型常阻力扣件的滑移阻力在13～16 kN,大多数为14 kN左右；③WJ-8型常阻力扣件的滑移阻力在13～18 kN,大多数为15 kN左右。

对测试结果采用最小二乘法进行拟合,采用幂指型形式,WJ-7、WJ-8型常阻力扣件纵向阻力r与纵向位移f的方程式可表示为式(1),阻力最大值为24 kN/m/轨,拟合曲线如图6所示。

(1)

图6 无砟轨道WJ-7、WJ-8型常阻力扣件纵向阻力-位移曲线

3.2 WJ-7、WJ-8型小阻力扣件

综合分析WJ-7、WJ-8型小阻力扣件的扣件纵向阻力-位移曲线可以得出：①小阻力扣件弹塑性临界点在0.5～1 mm；②WJ-7型小阻力扣件的滑移阻力在3～5 kN,大多数为4 kN；③WJ-8型小阻力扣件的滑移阻力在3～6 kN,大多数为4～5 kN。

对测试结果采用最小二乘法进行拟合,采用幂指型形式,WJ-7、WJ-8型小阻力扣件纵向阻力r与纵向位移f的方程式可表示为式(2),阻力最大值为6.48 kN/m/轨,拟合曲线如图7所示。

(2)

图7 无砟轨道WJ-7、WJ-8型小阻力扣件纵向阻力-位移曲线

4 结论

扣件纵向阻力是无砟轨道无缝线路计算的重要参数,本文通过现场原位实测和数理统计的方法,对在我国客运专线无砟轨道中广泛采用的WJ-7、WJ-8型常阻力扣件和WJ-7、WJ-8型小阻力扣件的纵向阻力进行了试验研究,可得到以下结论为无缝线路的设计与研究提供参考：

(1)WJ-7、WJ-8型常阻力扣件纵向阻力的弹塑性临界点在2～3 mm,每组扣件的滑移阻力为14～15 kN；

(2)WJ-7、WJ-8型常阻力扣件纵向阻力r随钢轨位移f的变化规律可表示为：r=17.5(1.37-e-20f1.2)(kN/m/轨)；

(3)WJ-7、WJ-8型小阻力扣件纵向阻力的弹塑性临界点在0.5～1 mm之间,每组扣件的滑移阻力为4～5 kN左右；

(4)WJ-7、WJ-8型小阻力扣件纵向阻力r随钢轨位移f的变化规律可表示为：r=5.4(1.2-e-20f0.7)(kN/m/轨)。

[1]郝瀛等.铁道工程[M].北京：中国铁道出版社,2004.

[2]张向民,陈秀方,等.青藏铁路无缝线路试验段轨道参数试验[J].铁道科学与工程学报,2005(2).

[3]陈秀方.轨道工程[M].北京：中国建筑工业出版社,2005.

[4]卢耀荣.无缝线路应用与研究[M].北京：中国铁道出版社,2004.