我国重载铁路轨下垫板性能研究

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1、我国重载铁路轨下垫板性能研究肖俊恒，方杭玮，刘伟斌，李子睿，王敏（中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081）摘要：沟槽型橡胶垫板在我国有砟轨道结构中已得到广泛釆用，具有成熟的应用经验。但相对30ｔ轴重重一从轨下蛰板刚度载铁路轨道，现有橡肢垫板还存在定的缺陷、材料和结构等方面进行重新设，需计。本文首先论述了轨下蛰板的刚度取值，其次分析了橡胶、热塑性弹性体和聚氨脂弹性体3种材料的轨下垫板应用于重栽轨道的优缺点，最后根据每种材料的特点分别进行了轨下垫板的结构设计

2、，并在我国典型重载线路大秦线进行了试铺应用。现场应用观测试验表明，热塑性弹性体垫板相对其他材料的轨下垫板具有较好的刚度保持能力。关键词：轨下垫板；垫板刚度；椽胶；热塑性弹性体；聚氣脂弹性体1前言我国既有重载线路及货运改造线路列车轴重普遍为23－25ｔ随着重载铁路改造，未来列，车轴重将达到1［］30ｔ0年运量也在逐年提髙以大秦铁路为例列车轴重25ｔ年运量已达4．45ｔ。，亿，，轨下垫板设置于钢轨与混凝土枕（或整体道床）之间起到缓冲减振、减小轮轨之间的动力作用。传

3、统，的木枕碎石道床轨道，钢轨支点的弹性由木枕、道床和路基的弹性提供。混凝土枕和宽枕线路，由于轨枕本身刚性很大，而且底部支承面积比木枕大，因此钢轨支点的弹性比木枕碎石道床轨道小。对于混凝土整体道2床其刚性更大［］。必须使用轨下垫板保持线路必要的弹性减小轮轨间的动力冲击。，，世界各国重载铁路采取过各种材料和各种结构的轨下垫板如一些重载运输国家开始采用静刚度较大，的塑料材质垫板代替橡胶垫板垫板使用寿命得到提高一，但髙刚度垫板的应用对轨道状态的影响还有待进，步深化分析。从原理上说

4、，轨下垫板刚度增大意味着增大轨道的振动，增加了枕上压力，从而恶化道床的受力状态，不利于轨道状态的保持。另外，在大轴重大运量列车作用下，轨下垫板的材料和结构不同对自身刚度的保持能力和使用寿命也有较大影响。230ｔ轴重重载轨道结构轨下垫板刚度优化30ｔ轴重重载轨道结构轨下垫板刚度优化取值以有砟轨道和弹性支承块式无砟轨道作为研究对象，两种结构型式的轨道结构均采用弹性不分开式扣件，扣件系统弹性只有轨下垫板提供。有砟轨道钢轨支承刚度由轨下垫板刚度、碎石道床刚度、路基刚度串连而

5、成，其中轨下垫板刚度和道床刚度所占比重较大；弹性支承块式无砟轨道钢轨支承刚度则只有轨下垫板刚度和块下支承刚度组合而成。钢轨支承刚度直接决定轨道刚度，合理的轨道刚度有助于改善轨道的受力状态，延长轨道的使用寿命。世界各国根据各自的使用经验采用不同的弹性指标，目前没有成熟的设计理论和确定的弹性值。美国铁路工程38ｍｍ／ｍｍｍｍ协会（ＡＲＥＡ）推荐在单股钢轨轨道模量取1．Ｎ／的情况下钢轨垂向挠度允许值6．35维修规，，？硕士－ｍａ作者简介965男究员现从事铁道工程领域研究Ｅｉ

6、ｌｉｉｈ＠126．：肖俊恒（1），，，研，：ｘａｏｊｍｅｎｃｏｍ。，；ｇ443铁路重载运输技术交流会论文集⑴则要求钢轨垂移大于9ｍｍ时则需要加强检测，安排维修作业ｏ轨道刚度计算采用连续弹性支承梁模型，选取我国重载轨道常用参数：75ｋｇ／ｍ钢轨、枕间距600ｍｍ、枕下支承刚度120ｋＮ／ｍｍ加载参数：轴重300ｋＮ动载系数2．5。参考文献［4］将钢轨容许应力、枕上容许，，＂压力、钢轨容许挠度分别取为［ｏ＝145ＭＰａ、／？＝185ＭＰａ、＝2．5ｍｍ根

7、据钢轨容许应力及轨道容］［］［ｙ］。许变形1和图2所示。，计算结果如图＿—￣ｔ．260ｒ‘ｒ1111：1Ｉ1＾上虫力！：备许枕＼＼ＩＩＩ；！240－－－－－—ｒ—；—「9！丨「丫卜－－—－－－－－ｕ“220Ａｆ＼！1丨ｊ丨丨－－－7一咖—1轨觀｜，「5Ｉ上压」容Ｗ应力ｍｍ！：議；＼140－！：ＩｉＩｉｉ／，＇120ｌ：0408

8、0120160200＾ｉｎ＾钢轨基础弹性模量動“ｍ）？描Ｊ？Ｕｍ、钢轨基础弹性模最／Ｗ血ｍＡｍ）图1钢轨基础弹性模量与钢轨应力和枕上压力的关系图2钢轨基础弹性模量与钢轨挠度的关系30ｔ轴重的重载轨道结构钢轨基础弹性模量取值应不小于100Ｎ／ｒｍｎ／ｍｍ计算结果表明，，即钢轨支点刚度应在60ｋＮ／ｍｍ及以上。然而，过大的钢轨基础弹性模量将引起枕上压力过大、钢轨挠度过小，从而导致轨下基础伤损加速和轮轨振动加剧。因此，依据我国重载铁路轨下垫板的应用经验