Overeenkomende berekeningsmethode voor de verankeringsdiepte van railpinnen en draagvermogen van de dwarsbalk
Waarom is onvoldoende verankeringsdiepte van pieken een belangrijke oorzaak van het scheuren van dwarsliggers onder spanning?
Onvoldoende verankeringsdiepte van de spikes zal ertoe leiden dat de verankeringskracht veel lager is dan de ontwerpwaarde. De tijdens het rijden van de trein gegenereerde trekkracht zal geconcentreerd worden op de ankeropening van de dwarsligger. De ankeropening van de dwarsligger is een spanningsconcentratiegebied. Wanneer de verankeringsdiepte onvoldoende is, kan de trekkracht niet gelijkmatig via de pin naar de binnenkant van de dwarsligger worden overgebracht, maar wordt deze geconcentreerd in een klein gebied van de verankeringsopening. Het beton- of houtmateriaal in dit gebied zal radiale scheuren veroorzaken als gevolg van overmatige plaatselijke spanning. De scheuren zullen blijven uitzetten door trillingen van de trein, wat uiteindelijk zal leiden tot het scheuren van de opening van de dwarsbalkverankering onder spanning en het volledige verlies van verankeringscapaciteit. Tegelijkertijd zal de punt ook loskomen en kantelen als gevolg van onvoldoende verankeringskracht, waardoor de schade aan de dwarsligger verder wordt verergerd.
Waarom is er een significant verschil in de verankeringsdiepte van spijkers tussen betonnen dwarsliggers en houten dwarsliggers, en wat is het gebruikelijke verschil?
Betonnen dwarsliggers hebben een hoge materiaalhardheid en druksterkte, maar een hoge brosheid, en de verankeringsdiepte van de spijkers is gewoonlijk 150-180 mm; houten dwarsliggers hebben een goede taaiheid en lage druksterkte, en de verankeringsdiepte van de spikes is meestal 100-120 mm. Het verschil tussen de twee is ongeveer 50 mm. Betonnen dwarsliggers hebben een diepere verankeringsdiepte nodig om de trekkracht van de spijker te verspreiden door het contactoppervlak te vergroten en brosse breuk van het beton bij de verankeringsopening te voorkomen. Houten dwarsliggers hebben een goede taaiheid. Nadat de spijker is ingebed, zal deze een stevige mechanische verbinding met het hout vormen, en een relatief geringe verankeringsdiepte kan voldoende verankeringskracht verkrijgen. Als de verankeringsdiepte van de houten dwarsligger te diep is, zullen er te veel houtvezels doorsnijden, wat in plaats daarvan de integriteit van de houten dwarsligger zal verminderen en tot breuk van de houten dwarsligger zal leiden. Daarom wordt het verschil in verankeringsdiepte tussen de twee soorten dwarsliggers bepaald door hun materiaaleigenschappen.
Welke draagkrachtindex van de dwarsligger is de kernbasis voor het berekenen van de verankeringsdiepte van pieken, en waarom?
Bij de berekening van de verankeringsdiepte van pieken moet het 'ultieme uittrek-draagvermogen' van de dwarsligger als kernbasis worden genomen. Deze index verwijst naar de maximale belasting die de dwarsligger kan weerstaan aan het uittrekken van de piek-zonder beschadigd te raken. Het ontwerpdoel van de verankeringsdiepte is om de verankeringskracht van de piek kleiner te maken dan het uiteindelijke uittrekvermogen van de dwarsligger, met een veiligheidsfactor van meer dan twee keer gereserveerd. Als het drukdraagvermogen van de dwarsligger als basis wordt genomen, kan dit de prestaties van de dwarsligger onder uittrekbelasting niet weerspiegelen, wat kan leiden tot een onvoldoende ontwerp van de verankeringsdiepte. Bij het ultieme uittrekbare draagvermogen wordt uitgebreid rekening gehouden met de materiaalsterkte van de dwarsligger, de dwarsdoorsnedegrootte van de verankeringsopening en de verankeringsmethode, en kan het draagvermogen van de dwarsligger op de piek echt worden weerspiegeld. Daarom kan het berekenen van de verankeringsdiepte op basis van deze index de veiligheid van het verankeringssysteem garanderen.
Waarom moeten betonnen dwarsliggers op zware-treklijnen de verankeringsdiepte van de spikes met 20 mm vergroten vergeleken met gewone-snelheidslijnen?
Treinen op zware-vervoerslijnen hebben grote asbelastingen en de trekkracht die door de spikes wordt gedragen kan 1,8 keer groter zijn dan die van gewone-snelheidslijnen, dus de vereisten voor verankeringskracht zijn aanzienlijk hoger. Als u de verankeringsdiepte met 20 mm vergroot, kan het contactoppervlak tussen de piek en de betonnen dwarsligger met ongeveer 12% worden vergroot, en kan de verankeringskracht synchroon met 10%-15% worden verhoogd. De verankeringsdiepte van 150 mm voor gewone-snelheidslijnen kan al voldoen aan de eisen van de trekkracht, maar onder zware-treklijnen zal de verankeringskracht op deze diepte onvoldoende zijn en kan de punt losraken. Nadat de verankeringsdiepte is vergroot, kan de verankeringskracht van de piek groter zijn dan de werkelijke trekkracht van zware-treklijnen, waardoor wordt voldaan aan de eisen van de veiligheidsfactor. Tegelijkertijd kan het vergroten van de verankeringsdiepte ook de spanning bij de verankeringsopening van de dwarsligger verspreiden, het risico verkleinen dat de dwarsligger onder spanning scheurt en zich aanpassen aan de zware belastingsomstandigheden van zware lijnen.
Hoe kunt u tijdens de -constructie op locatie de verankeringsdiepte van spijkers met eenvoudig gereedschap controleren om afwijkingen te voorkomen?
Het meest gebruikte eenvoudige hulpmiddel om de verankeringsdiepte van spijkers te controleren tijdens de -constructie ter plaatse is een 'dieptepositioneringsarmatuur', die de lengte kan aanpassen aan de ontwerpverankeringsdiepte en die op de spijker kan worden bevestigd. Bij het installeren van de spijker wordt de onderkant van het armatuur aan het oppervlak van de dwarsligger bevestigd en is de diepte van de in de dwarsligger ingebedde spijker de ontwerpdiepte, die effectief kan voorkomen dat deze te diep of te ondiep is. Voor zwavelverankering kan met verf een schaallijn van de verankeringsdiepte op de pin worden getekend als referentie voor de installatie. Voor harsverankering kan een speciale verankeringshuls worden gebruikt. De lengte van de hoes is de ontwerpverankeringsdiepte. Nadat de spijker in de huls is gestoken, kan worden gegarandeerd dat de diepte nauwkeurig is. Na de constructie is het noodzakelijk om willekeurig spijkers te selecteren en de werkelijke verankeringsdiepte te meten met een stalen tape. De afwijking moet binnen ±5 mm worden gecontroleerd. Als de afwijking groter wordt, moet de verankering opnieuw-worden uitgevoerd.