德国奥钢联BWG公司生产的SA60型钢轨伸缩调节器采用尖轨固定、基本轨伸缩的设计,基本设计如图6-7所示。其中基本轨采用与尖轨外侧相吻合的曲线形设计。
1—滑床板;2—小阻力扣件;3—标准扣件;4—可动基本轨;5—固定尖轨;6—支承梁;R—参照点
图6-7 尖轨固定、基本轨伸缩的设计
Dmin—收缩最小值;Dmax—伸长最大值;M—中间位置
BWG设计的钢轨伸缩调节器适用于直线和曲线、有砟和无砟轨道。根据不同的伸缩量,BWG主要有以下型号的钢轨伸缩调节器,如图6-8所示。
(1)SA60-300。伸缩量为300 mm(±150 mm);采用标准钢轨或大断面钢轨连接桥缝(没有连杆交叉控制系统),标准总长16 880 mm。
(2)SA60-600。伸缩量为600 mm(±300 mm);采用固定在钢轨外侧的两根钢梁上的一个可动支座(钢枕)和单连杆交叉控制系统连接桥缝,标准总长17 200 mm。
(3)SA60-1200。伸缩量为1 200 mm(±600 mm);采用固定在钢轨外侧的两根钢梁上的两个可动支座(钢枕)和双连杆交叉控制系统连接桥缝,标准总长17 550 mm。
根据不同的伸缩量,不同型号的钢轨伸缩调节器采用不同的结构连接桥缝,以保证相邻支承点最大间距不超过650 mm。根据轨道类型的不同,每种型号又分为有砟和无砟两种。有砟以“B”标记,无砟以“FF”标记。如SA60-600B代表伸缩量为±300 mm的有砟轨道钢轨伸缩调节器,SA60-300FF代表伸缩量为±150 mm的无砟轨道钢轨伸缩调节器(表6-1)。
图6-8 不同型号的BWGSA60系列钢轨伸缩调节器
表6-1 钢轨伸缩调节器尺寸和重量
钢轨伸缩调节器的设置和选型需轨道、桥梁设计单位和钢轨伸缩调节器厂商的密切配合。涉及的主要接口参数如下:
(1)轨道数据:设计运营速度、安装地段轨道类型(有砟或无砟)、安装地段轨道线形(曲线、竖曲线、超高)、相邻轨道扣件刚度(确定是否需要过渡)。
(2)桥梁数据:桥梁结构(钢结构或混凝土结构)、温度跨度、桥梁温度范围、环境温度范围、设计梁缝宽度、梁端转角、加速刹车造成的伸缩长度、混凝土收缩徐变伸缩长度、其他因素造成的伸缩长度(如地震等)。(www.daowen.com)
钢轨伸缩调节器在设计时需根据伸缩量、梁端转角和偏移量进行结构稳定性检算。详细分析由于梁端转角、支座偏移量和列车荷载造成的桥梁稳定性或扣件受力情况,针对特殊使用条件需对钢轨伸缩调节器进行设计改动。
BWG SA60系列钢轨伸缩调节器的结构部件设计参数介绍如下。
1)钢轨
钢轨伸缩调节器基本轨采用标准高度172 mm的UIC 60E1截面钢轨,尖轨采用UIC 60E1A1截面钢轨加工而成,均由符合DIN EN 13674-1标准的R350HT材质的硬头轨制造。基本轨和尖轨跟端均通过锻压过渡到我国标准的CN60钢轨截面。为减少尖轨磨损、延长尖轨寿命,尖轨尖端采用了横向藏尖结构,尖轨尖端前一根到后三根轨枕的范围内设计轨距大于标准轨距,最大约4 mm。在尖轨尖端附近的基本轨外侧设置有三个样冲点,分别对应最小伸缩位置、中间位置和最大伸缩位置。
2)扣件
钢轨伸缩调节器全范围采用弹性基板系统,标准扣件高度为61 mm,垂向静刚度有17.5 kN/mm和22.5 kN/mm两种可选。为与相邻线路垫板静刚度匹配,可以在钢轨伸缩调节器两端设置过渡段。
基本轨固定端8根(SA60-300型为7根,靠梁缝处的1根枕采用SAKp-2扣压板)混凝土轨枕部分采用SKL3常阻力扣件弹条,单组扣件纵向阻力不小于9 kN。
基本轨伸缩端20根混凝土轨枕和梁缝中间的悬挂钢枕部分采用SAKp-2小阻力扣压板,单组扣件纵向阻力不大于5 kN。
尖轨部分采用SKL15常阻力扣件弹条,跟端采用SKL12弹条,单组扣件纵向阻力不小于9 kN。
在基本轨和尖轨共用弹性基板区域内,基本轨和尖轨采用了不同性能的弹性衬垫以保证不同的扣件阻力要求。
3)轨枕
钢轨伸缩调节器采用与道岔相同的混凝土轨枕。无砟系统采用雷达2000系统带外露钢桁架的埋入式长枕。有砟系统采用梯形倒角埋入式长枕,并通过轨枕端部的连接板纵向连接成整体。标准轨枕长度为3.0 m,SA60-300型轨枕长度可缩短至2.7 m。除梁缝处以外,标准轨枕间距0.6 m。有砟和无砟轨枕截面如图6-9所示。
图6-9 有砟和无砟轨枕截面图(尺寸单位:mm)
4)轨道伸缩装置
伸缩装置是钢轨伸缩调节器的重要组成部分,其位于梁缝中间部位,结构如图6-8所示。保证伸缩过程中节点间距均匀且不超过允许最大值。SA60-600型和SA60-1200型均在轨道两侧跨梁缝设置两根纵向钢梁(即支承梁),一端固定,一端可纵向伸缩,通过扣件与悬挂钢枕相连。列车作用在梁缝中悬挂钢枕上的荷载通过纵向钢梁(即支承梁)传递到梁缝两侧的桥梁结构上。
以上介绍了国产TSSF型梁端伸缩装置和BWG SA60钢轨伸缩调节器的结构构造和发展。进一步给出典型大跨度铁路钢桥的梁端伸缩构造现场布置图,如图6-10所示。图6-10a为京广高铁天兴洲长江大桥采用的国产TSSF型梁端伸缩装置,系我国自主研发并首次在高速铁路大跨度钢桥中使用;图6-10b为京沪高铁南京大胜关长江大桥采用的德国BWG公司产SA60型梁端伸缩装置及钢轨伸缩调节器。
图6-10 典型大跨度铁路钢桥的梁端伸缩构造
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