预应力混凝土枕枕中截面静载试验方法分析.pdf

第 4 0卷第 1 2期 Vo 1 40 No 1 2 研 究 与交流 J M 、 1 【 l ( 、 T J ) S 预应力混凝土枕枕中截面静载试验方法分析 李炜红 (铁道部产品质量监督检验q - 心，北京 1 0 0 0 8 1) 摘要：根据预应力混凝土枕的枕中截面静载试验时轨枕放置方向的不同，以及我国现有轨枕静载试验 机加载方式的不同，分析并换算出各种加载方式的实际荷载检验值，从而确保枕中截面静载试验负弯矩检验 值的准确与合理。 关键词：预应力；混凝土枕；静载荷试验 ；弯矩 中图分类号 ：U 2 1 3 3 4 3 3 文献标识码 ：B 文章编号 ：1 0 0 6 9 1 7 8( 2 0 1 2 )1 2 0 0 4 1 0 3 Ab s t r a c t ：Ac c o r d i n g t o t h e d i ff e r e n t p l a c e me n t d i r e c ti o n s i n t h e s t a ti c l o a d t e s t o f mi d d l e p a r t s e c t i o n o f p r e s t r e s s e d c o n c ret e s l e e p e r ， a n d b a s e d o n t h e d iffe ren t s t a ti c l o a d i n g me t h o d s o f t e s t ma c h i n e s u s e d i n C h i n a ， t h e a u t h o r a n a l y s e s a n d c a l c u l a t e s the a c t u a l l o a d v alu e s o f d iffe ren t l o a d i n g me tho d s ，S O a s t o e n s u r e t h e a c c u r a c y a n d r a ti o n a l o f t h e b e n d i n g mo me n t v alu e i n s t a t i c l o a d t e s t Ke y wo r d s ：P r e s t r e s s ；C o n c r e t e S l e e p e r ；S tat i c Lo a d Te s t ；Be n d i n g Mo me n t 0 引言 1 9 9 5 年 3 月 预应力混凝土轨枕生产许可证 实施细则( 以下简称为 细则 ) 发布，预应力混 凝土枕开始实行国家生产许可证制度管理。2 0 0 2 年 3 月对 细则进行修改，2 0 0 2 年 6 月对 细则 进行补充，2 0 0 6 年和 2 0 1 1 年 细则2次换版， 目前 细则包括新 I I 型及 Y I 一 F型2 种规格的预 应力混凝土枕产品。为适应铁路技术发展以及国家 对铁路产品准人管理的新要求，拟将各种 I I I 型枕、 双块枕 、轨道板 、岔枕等轨枕系列产品统一纳入国 家生产许可证制度管理，其中涵盖的有砟预应力混 凝土枕均涉及静载抗裂强度的检验内容，而关于施 加荷载的方式及相关要求应该统一。 l 预应力混凝土枕静载抗裂试验 方法 预应力混凝土枕静载抗裂强度作为轨枕的主要 力学性能指标 ，是发证检验的必检项 目，分为轨下截 面的静载抗裂强度和枕中截面的静载抗裂强度 2 项。 大部分枕型的标准均规定，静载抗裂强度检验必须在 脱模 4 8 h内完成，这就意味着该检验项 目 必须在生 产企业结合生产过程才能有效地完成。轨下静载试验 收稿 日期 ：2 0 1 2 一 l 0 一 l 0 作者简介 ：李炜红 ，副研究 员 一 直是将轨枕正置，枕中静载试验有将轨枕倒置和正 置及试验机荷载传感器放在轨枕上方与下方之分。 静载抗裂强度的检验依据为 T B 厂 I 1 8 7 9 -2 0 0 2 预应力混凝土枕静载抗裂试验方法 。枕中静载试 验加载方式如图 1 所示。 单位：n l n l 图 1 T B T 1 8 7 9 _ - 2 0 0 2枕中静载试验加载方式 T B f F 1 8 7 9 - _ 1 9 8 7中，枕中静载试验的加载方 式如图 2 所示。 单位 ： m n l 图 2 T B f F 1 8 7 9 - - 1 9 8 7枕中静载试验加载方式 2 0 l 2 1 2 J J( 总 3 1 4 ) 41 】j 写套 流 T B T l 8 7 9 一l 9 8 7和 T B T 1 8 7 9 -2 0 0 2在枕 中 静载试验加载方式的主要区别是 2 0 0 2版试验方法 是轨枕正置，1 9 8 7版试验方法是轨枕倒置。 2 国内静载试验机神类 1 9 9 5年 ，轨枕初发证时 ，我国生产混凝土轨 枕 的历 史虽 已有 3 0多 年 ，但 一 直没 有统 一 的 、 计量准确的标准静载试验设备。绝大多数轨枕厂 的静 载抗裂强度检验采取 自行设计 、 自行加工 的 四柱式压力试验装置。这些设备存在不能满足试 验方法规定 的匀速加载及加载 至规定荷载后稳定 3 m i n的要求 、轨枕对位困难等问题 ，因此，在 发放混凝土轨枕生产许可证后 ，被逐步淘汰。 随后 ，专 门研制 的新 型 5 0 0 k N混凝土轨枕静 载试验机 ，其荷载值计量装置为安装于轨枕上方的 压力传感器 ，采用计算机和比例阀自动控制加载速 度 、加载值及恒载时间，在观察至裂缝出现或恒载 超过 3 mi n后 ，按动开裂键终 止试验 ，实现荷载 值 、恒载时间 自动记录和打印 。 目前 ，5 0 0 k N混 凝土轨枕静载试验机是我国轨枕行业准确度统一 、 使用性能统一 、操作方法统一的标准检验设备 ，为 混凝 土轨枕静载强度 的检验作业标 准化提供 了保 证 ，也有效地保障了混凝土轨枕产品的质量 。 近几年来 ，静载试验机生产厂商为满足用户的 需求 ，对静载试验机的荷载测量方式进行了一些改 进 ，其原理大致分 为 2类 ：一是荷载传感器 上置 式；二是液压传感器下置式。而传感器在不同位置 所得的检测值与枕中截面的实际受力 f 负弯矩1值 是有区别的，因为下置式传感器的测量值包括枕中 截面受 力和轨枕 自重 ，而上置式传感器的测量值只 有枕 中截面受力 。 。 同加载 方式 的枕 中截 面加载值换算 在设计给出枕中截面检验荷载值后 ，试验时由 于轨枕 白重的作用 ，枕中实际加载值主要受 2个因 素的影响 ：一是枕中试验时轨枕的放置方向 ；二是 加载时试验机传感器的位置。针对枕中试验轨枕不 同的放置方向、试验机传感器不同的位置，必须进 行加载值换算，以保证枕中截面实际受力( 负弯矩) 值与标准规定的负弯矩检验值一致 。 3 1 轨枕正置的枕 中弯矩 轨枕正置时，枕中截面静载试验加载情况如图 3所示 42 t I一 一 一 一1 1 l 厂 、 _ r l l 、 ， l ， 1 一 L 4 一 t 一 ， J4 i ， 一 一 一 F I I 一 一 千斤顶加载值 ，传感器 F 置时 即为检测值 ，k N；Rt一支庠反 力值，传感器上置时，2 R 为检测值， k N ；G 一轨枕白重 ， k N ； L 一轨枕长度 ( 重心位置L I 4 是按轨枕为等截面计算) ， m 单位 ：mm 图 3 轨枕正置时枕中截面静载试验加载情况 枕 中弯矩 ， 为 M 1 = R 0 3 + G 。 ( 1 ) 由图 3可知 ，在轨枕正置时 F = 2 R + G，可得 到 R = F 。 一 G 。 由此 ，可以得到轨枕正置时，枕中弯矩 。 的 计算公式为 M 1 = ( 一 G ) 0 3 + G L 。 ( 2 ) 3 2 轨枕倒置的枕中弯矩 轨枕倒置时 ，枕中截面静载试验加载情况如图 4所示。 一 J 一 T 、 _ _ 一3 0 0 _ 一3 0 n l R l 一 一 一 一 i R 一 L f 4 一 L 4 G G 2 一 千斤顶加载及检测值 ， k N ；R 厂 支座反力值， k N ；G 一轨枕 自 重 ， k N；， J一轨枕长度 ( 重心位置 L 4是按轨枕为等截面计算 ) ，m 单位 ：m m 图 4 轨枕倒置时枕中截面静载试验加载情况 由图4可知，F _ = 2 R 2- G ， 可 得 到 R ： = + G 。 F 1 此，可以得到轨枕倒置时，枕中弯矩 M 2 的 计算公式为 = ( + 1 G ) 0 3 一 G 1 ，J。 ( 3 ) 铁道技术监督 第 4 0 卷筇 1 2期 3 3 枕 中弯矩的换算 无论轨枕是正置还是倒 置 ，其枕 中所受弯矩 ( 负弯矩 )应该 相同 ，即 = 。因此 ，由式 ( 2 ) 和式 ( 3 ) 得到枕中换算弯矩的换算公式为 = F2 + 2G一5 GL 。 ( 4 ) 新 I l 型和 Y I I F型轨枕设计所确定的枕中静 载抗裂强度荷载检验值分别为 1 2 5 k N和 1 1 0 k N， 对应的枕中截面静载试验加载情况如图4 所示 ，即 其 的值分别为 1 2 5 k N和 1 1 0 k N 。 T B rI 1 1 8 7 9 -2 0 0 2的试验方法将枕 中静载试验 加载方式修订为轨枕正置。当试验机采用 的液压传 感器放置在轨枕下方 ，其检验值应按照式 ( 4 )换 算为图 3中的 ，见表 1 。 表 1 使用液压传感器放置在轨枕下方的 枕中截面静载试验检验值 当试验机采用的荷载传感器放置在轨枕上方， 其检验值应为 ，2 R = G ，结果见表2 。 表 2 使用荷载传感器放置在轨枕上方的 枕中截面静载试验检验值 目前，新 I I 枕设计图已将枕中静载抗裂强度 荷载检验值修订为 1 1 6 k N ， 细则中已引用该 加载值。 4结语 尽管轨枕静载试验机有不同种类，但不管是何 种型式的试验机，其加载方式如何，均应和实际的 受力情况相吻合，以保证枕中截面承受的静载抗裂 强度 ( 负弯矩) 检验值一致，在加载过程中需经过 正确的换算来施加正确的荷载值，方能确保试验数 值的准确。建议尽量采用技术较为成熟的荷载传感 器上置式试验机，同时设计部门应按新的试验方法 标准给出修正后的各类轨枕枕中截面静载试验荷载 的检验值。 参考文献 1 T B T 1 8 7 9 1 9 8 7 预应力混凝土枕静载抗裂试验方法 s 2 T B T 1 8 7 9 -2 0 0 2预应 力混凝 土枕静载抗裂试验方法 s ( 上接 第 3 3页)状态 良好 ，外观检查 、座椅功 能、 空调功能和刮雨器功能等均满足技术要求，未见异 常。 3 1 6 整车淋雨和称重 检查 A节 整车 ，淋雨和称重检查均在整车拆 检前进行 。 淋雨后对机车车体、开孔进行检查 ， 发现无线 电柜后部顶盖、维修门下部、机械风机后部顶盖和 辅助变流柜后部顶盖密封处的密封胶条老化，有渗 水 现象 。在 整车返厂后 的机 车实 际状态 下进行称 重，由于车轮磨耗不一致，车轴中第 4 轴实测重量 比出厂设计重量下限值轻 3 9 k g 。其余参数符合技 术要求 。 4 评价 这次对 H X c Z 型 0 1 5 6 号电力机车运用考核后 进行的拆检比较全面，拆检范围基本涵盖了机车重 大的、主要的可解体部件部位。拆检结果基本反映 出机车牵 引运行 5 3 4 3 5 6 k m后 的真实技术状态 ， 基本上达到预期目的和要求。 拆检结果表 明，机车主体结构状态基本 良 好 ，所查部件结构性能绝大多数状态良好；高低 压电器部件未见不 良现象及异常情况发生。拆检 没有发现机车存在整体性、系统性的缺陷和大的 有关安全性隐患的问题。从总体上看，H x o 2型 o 1 5 6号 电力机 车运用考核后 的零部件技术状态较 为 良好 。 通过拆检也暴露 出该机车存在的某些问题及质 量缺陷，特别是个别零部件存在不同程度的部分功 能作用不良、部分结构尺寸和性能参数超限、耐用 性和适应性不强的问题，主机厂及部件制造企业应 引起重视 ，系统分析问题的原因，并采取有效的质 量改进措施。 参考文献 1 铁道部产品质量监督检验中心 H X D 2 型 0 1 5 6 号电力机车解体 检查报告 R 2 0 1 2 4 3