關(guān)于烏鞘嶺隧道彈性整體軌道課件

1、關(guān)于烏鞘嶺隧道彈性整體軌道設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值提升為200km/h的評(píng)判報(bào)告匯報(bào)人：暢德師匯報(bào)主要內(nèi)容一、概況 二、彈性整體軌道結(jié)構(gòu)研究試驗(yàn)情況三、適應(yīng)時(shí)速200公里客貨共線的軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)條件分析四、適應(yīng)時(shí)速200公里軌道施工技術(shù)條件分析五、有關(guān)建議一、概況1烏鞘嶺隧道彈性整體軌道概況 烏鞘嶺隧道全長20.5km，為左右兩個(gè)單線隧道。洞內(nèi)采用彈性支承塊式整體道床,60kg/m鋼軌無縫線路。原初步設(shè)計(jì)和施工圖階段設(shè)計(jì)速度目標(biāo)值為160km/h,各軌道部件及軌道強(qiáng)度均按此目標(biāo)值進(jìn)行設(shè)計(jì)試驗(yàn)。目前,右線隧道兩端道床施工已完成約3km。 國內(nèi)自從秦嶺特長隧道首次研究鋪設(shè)該結(jié)構(gòu)至今，在短短的6年內(nèi)通車隧道7處

2、，里程達(dá)到了74.4km（不包括城市軌道交通使用數(shù)量）；正在設(shè)計(jì)和正在施工隧道6處，里程約88km，該結(jié)構(gòu)受到運(yùn)營單位的肯定和好評(píng)。為適應(yīng)蘭武線最高行車速度160km/h的要求，在原秦嶺長隧道彈性整體軌道結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行了構(gòu)件的改進(jìn)和加強(qiáng),并進(jìn)行了分析檢算,認(rèn)為烏鞘嶺隧道鋪設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)可以達(dá)到160km/h速度。 二、彈性整體軌道結(jié)構(gòu)研究試驗(yàn)情況 1秦嶺隧道研究概況秦嶺隧道全長18.456km，是我國目前最長的運(yùn)營鐵路山嶺隧道。隧道修建之初，考慮特長隧道內(nèi)環(huán)境黑暗潮濕、狹窄，如采用傳統(tǒng)有碴軌道，隧道內(nèi)的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)將十分困難，新鋪軌道通車后需花費(fèi)大量人力進(jìn)行整道，12年內(nèi)洞內(nèi)難以達(dá)到設(shè)計(jì)車速。在運(yùn)營

3、期間，當(dāng)?shù)啦陰缀螤顟B(tài)惡化時(shí)，也必須靠人工清篩換碴并反復(fù)調(diào)整軌道的幾何狀態(tài)，這種維修的頻率在繁忙干線上為5年左右出現(xiàn)一次，在維修期間，列車不能正常運(yùn)營，洞內(nèi)將難以達(dá)到設(shè)計(jì)車速且不能保證行車安全。要徹底解決以上技術(shù)問題，隧道內(nèi)必須采用技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)合理，施工快捷，運(yùn)營少維修或免維修的新型無碴軌道結(jié)構(gòu)。另外，當(dāng)軌道結(jié)構(gòu)部件發(fā)生個(gè)別損壞時(shí)，可更換，易修復(fù)。2秦嶺線隧道存在問題及其改進(jìn)秦嶺線隧道整體軌道鋪設(shè)運(yùn)營之初，發(fā)生的問題有： 道床：在現(xiàn)場澆注道床砼時(shí)，個(gè)別地點(diǎn)道床砼面位置高度超線，使個(gè)別支承塊內(nèi)側(cè)上翼緣在列車運(yùn)營中剪切掉塊，其原因是砼道床抹面位置偏上，限制了支承塊在列車通過時(shí)的彈性位移所致。 采用

4、氯丁膠生產(chǎn)的套靴產(chǎn)品存在低溫變硬現(xiàn)象。 個(gè)別預(yù)埋鐵座斷裂損壞，當(dāng)時(shí)，現(xiàn)場利用抬道法予以更換，經(jīng)全面分析補(bǔ)充試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其原因是： 鑄造質(zhì)量存在離散性，離散性大小與生產(chǎn)廠家、生產(chǎn)設(shè)備、工藝水平密切相關(guān)； 鐵件強(qiáng)度存在薄弱點(diǎn)； 工地組裝扣件時(shí)，螺栓扭矩過大，如要求的螺栓扭矩為120Nm即可達(dá)到彈條下頜三點(diǎn)接觸，而實(shí)際扭矩個(gè)別達(dá)到300Nm。當(dāng)時(shí)，課題組針對以上問題進(jìn)行了全面分析和改進(jìn)，之后在2002年3月開通運(yùn)營的線隧道內(nèi)，軌道結(jié)構(gòu)則無任何損壞及維修。該結(jié)構(gòu)得到鄭州鐵路局運(yùn)營部門的肯定和贊賞。 預(yù)埋鐵座： 設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行了局部改進(jìn)，使預(yù)埋鐵座軸向拉伸強(qiáng)度由原60KN提高至100KN以上，試驗(yàn)強(qiáng)度達(dá)到14

5、0KN-160KN。從而能以較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備克服很小的質(zhì)量離散性。 材料由QT400-18改為QT450-10，提高了材料強(qiáng)度且簡化了鑄造工藝，有利于生產(chǎn)過程的質(zhì)量控制。 增加了制造設(shè)備技術(shù)條件，限定鑄造工藝必須采用電感應(yīng)爐熔煉，不準(zhǔn)直接采用沖天爐，使鑄造質(zhì)量離散性降低到最小。 增加預(yù)埋座工作軸向拉伸強(qiáng)度試驗(yàn)和金相組織檢驗(yàn)內(nèi)容，限定球化級(jí)別不得大于3級(jí)； 在鋪軌施工技術(shù)條件中要求安裝扣件彈條達(dá)到三點(diǎn)接觸的同時(shí)，限定螺母扭力距不超過150NM. 第二次改進(jìn)在第一次改進(jìn)的壹線3025圖基礎(chǔ)上進(jìn)行，改進(jìn)后的軌道部件適用于新建時(shí)速160公里客貨共線鐵路。改進(jìn)后的圖號(hào)為：壹線（04）3025。改進(jìn)的主要內(nèi)

6、容如下： C50支承塊：通過調(diào)整受力鋼筋，使塊下開裂檢驗(yàn)荷載由65kN提高至75kN。另外，帽上尺寸調(diào)整，使制造時(shí)容易脫模。 橡膠套靴及塊下橡膠墊板：調(diào)整有關(guān)物理機(jī)械性能指標(biāo)，使其進(jìn)一步趨向合理。 預(yù)埋鐵座及軌距擋板：調(diào)整預(yù)埋鐵座上肢厚度，使橫向抵抗力不小于120kN，軸向拉伸強(qiáng)度不小于140kN。軌距擋板尺寸作相應(yīng)調(diào)整。 彈條：增加彈條表面用JM型防銹漆處理措施。 T型螺栓及蓋型螺母：增加M24 T型螺栓及蓋型螺母表面鍍鋅鈍化或多元共滲防腐處理。本技術(shù)條件與壹線（04）3025 “彈性整體軌道部件結(jié)構(gòu)通用圖”及壹線（04）3025A “彈性整體軌道部件安裝圖”配合使用。 三、適應(yīng)時(shí)速200公

7、里客貨共線的軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)條件分析 1支承塊強(qiáng)度分析 根據(jù)新建時(shí)速200公里客貨共線鐵路設(shè)計(jì)暫行規(guī)定316條規(guī)定：設(shè)計(jì)動(dòng)輪載采用300kN。經(jīng)本次計(jì)算： 取軌下靜剛度60kN/mm及輪載采用300kN最不利條件，得出枕上壓力：120kN，支承塊最大彎矩：9kN.m。烏鞘嶺已生產(chǎn)的支承塊經(jīng)有關(guān)抗裂強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果為：11kN.m。說明烏鞘嶺支承塊抗裂強(qiáng)度可滿足要求。 2預(yù)埋鐵座強(qiáng)度及抗拔力分析 按車輪作用在鋼軌上的橫向力70kN、豎向靜輪載125kN最不利組合檢算，預(yù)埋鐵座抗拔力彈條扣壓力219.6kN10kN219.6kN39.6kN。即單個(gè)預(yù)埋鐵座最大抗拔力約為40kN。試驗(yàn)表明在列車通過時(shí)扣件螺

8、拴附加上拔力測值均很小，最大值為l.2kN,在原有螺母扭矩基礎(chǔ)上螺拴軸向力增加了6。目前鐵座拉伸檢驗(yàn)強(qiáng)度大于140kN，可滿足要求，但埋入支承塊后開裂抗拔力仍需補(bǔ)充試驗(yàn)。 秦嶺隧道彈性整體道床試驗(yàn)情況秦嶺隧道彈性整體道床試驗(yàn)時(shí)，對灌筑好的無碴軌道模型，在混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后進(jìn)行靜載及疲勞振動(dòng)試驗(yàn)。所有試驗(yàn)都是在鐵科院線路試驗(yàn)室PBE一500kN液壓疲勞機(jī)上進(jìn)行的。試驗(yàn)的圖式如右圖所示。油壓千斤頂向下的總荷載為P，加力架向下成450向鋼軌加荷，這樣每個(gè)測點(diǎn)所受的水平力和豎向力均為P2。 疲勞試驗(yàn)的目的，主要是檢驗(yàn)在疲勞試驗(yàn)后軌道幾何狀態(tài)（兩股鋼軌軌距及支承塊之間的距離)的變化，各部件的損傷情

9、況，疲勞試驗(yàn)的最大荷載Pmax120kN，最小Pmin20kN，試驗(yàn)結(jié)果見表1。 4軌道豎向穩(wěn)定性分析取軌下靜剛度30kN/mm及輪載采用300kN最不利條件及輪載125kN，靜剛度40kN/mm，分別對軌道豎向變形進(jìn)行檢算，結(jié)果見表2 序號(hào)輪位（m）輪載300kN，靜剛度30kN/mm時(shí)的鋼軌位移（mm）輪載125kN，靜剛度40kN/mm時(shí)的鋼軌位移（mm）1-5.130.0059-0.0022-4.560.00240.00143-3.990.03020.00424-3.420.08320.01915-2.850.13920.04096-2.280.10660.04537-1.710.20

10、830.03368-1.141.04830.29679-0.572.41310.7741 00.003.36691.1306110.572.41310.774121.141.04830.2967131.710.20830.0336142.280.10660.0453152.850.13920.0409163.420.08320.0191173.990.03020.0042184.560.00240.0014195.130.00590.002表2300kN與125kN輪載作用下鋼軌變形圖 由上圖及表2可見，最不利情況下鋼軌下沉最大值為：3.3669mm，最大上升值為：0.1392 mm。正常情況

11、下鋼軌下沉值為：1.1306mm，上升值為：0.0453 mm。由此分析：支承塊不能從道床中拔出，軌道豎向穩(wěn)定性無可擔(dān)憂。 5烏鞘嶺隧道內(nèi)整體道床板強(qiáng)度烏鞘嶺隧道內(nèi)整體道床板設(shè)計(jì)采用312.5kN垂向動(dòng)荷載,100kN橫向荷載，類圍巖抗力系數(shù)K=500MPa/m進(jìn)行檢算，采用雙層框架配筋，C40混凝土結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度完全滿足時(shí)速200公里客貨共線需要。烏鞘嶺隧道彈性整體道床橫斷面圖6對結(jié)構(gòu)的結(jié)論性意見從以上分析，認(rèn)為目前烏鞘嶺對彈性整體道床部件及道床板強(qiáng)度可結(jié)構(gòu)滿足時(shí)速200公里客貨共線需要。建議保持既有設(shè)計(jì)不作改變，但對支承塊預(yù)埋鐵座抗拔力等有關(guān)進(jìn)行試驗(yàn)確認(rèn)。 四、適應(yīng)時(shí)速200公里軌道施工技術(shù)條

12、件分析烏鞘嶺彈性整體軌道有關(guān)平順性標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)場施工技術(shù)關(guān)鍵，現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對比見下表3，表4：無碴軌道靜態(tài)平順度（mm） 表3項(xiàng)目高低軌向水平軌距V=160km/h4442V=200km/h2221，2測量弦長10m無碴軌道動(dòng)態(tài)平順度（mm） 表4 以上靜態(tài)平順度標(biāo)準(zhǔn)即為施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，若烏鞘嶺隧道整體軌道提高至200km/h車速，建議現(xiàn)場施工加強(qiáng)施工標(biāo)樁測設(shè)精度，必要時(shí)按道床兩側(cè)設(shè)置施工標(biāo)樁；并全面檢查軌道排架懸掛精度，精心施工。項(xiàng)目高低軌向水平軌距V=160km/h5455，2V=200km/h4444，2五、存在問題及有關(guān)建議對目前彈性支承塊結(jié)構(gòu)如要進(jìn)一步將行車速度提高到200km/h，建議補(bǔ)充進(jìn)行如下試驗(yàn)工作:在200km/h車速情況下對道床結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)