王仁杰 （中鐵十六局集團(tuán)第二工程有限公司，天津 300162）

高速鐵路有別于普通鐵路，由于行駛速度較高，對(duì)軌道的負(fù)荷較大，從而對(duì)無(wú)砟軌道及扣件有著較高的要求[1-3]。高速鐵路軌道系統(tǒng)中一個(gè)重要的組成部分就是扣件系統(tǒng)，扣件將鋼軌與底部軌枕緊緊相連，為了保證列車(chē)在鋼軌上的高速運(yùn)行，就要求其提供充足的縱向、橫向、豎向抗力。螺栓道釘施工較為便捷，與彈條扣件等組合作用，形成了對(duì)鋼軌的約束作用。高速鐵路上螺栓道釘多與相應(yīng)的彈條扣件配套使用，當(dāng)列車(chē)以較高的速度通過(guò)時(shí)，會(huì)對(duì)鋼軌產(chǎn)生復(fù)雜的作用力，此時(shí)鋼軌受力的變化會(huì)反映在彈條扣件的受力變化上，進(jìn)而會(huì)對(duì)螺栓道釘產(chǎn)生一個(gè)較大的豎向上拔力。只有當(dāng)螺栓道釘?shù)纳习慰沽哂凶銐虻陌踩禂?shù)時(shí)，才能夠確保高速列車(chē)的安全運(yùn)行。

對(duì)于螺栓道釘受力性能的研究，多借助理論及數(shù)值模擬的方法；螺栓道釘抗拔承載力的試驗(yàn)多在軌枕廠內(nèi)進(jìn)行，而對(duì)于取自高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)的軌枕進(jìn)行螺栓道釘抗拔承載力試驗(yàn)研究的較少。本文以取自現(xiàn)場(chǎng)的軌枕及扣件為研究對(duì)象，基于標(biāo)準(zhǔn)抗拔試驗(yàn)方法，對(duì)高速鐵路SK-2型雙塊式軌枕與WJ-8A型扣件中螺栓道釘?shù)呢Q向抗拔承載力進(jìn)行試驗(yàn)研究。

1 高速鐵路螺栓道釘

此處研究的雙塊式軌枕為SK-2型雙塊式軌枕（廠內(nèi)預(yù)制），與WJ-8A型扣件配套使用。雙塊式軌枕混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C60，軌枕內(nèi)預(yù)埋套管周?chē)O(shè)置螺旋鋼筋，螺旋鋼筋定位于套管上，采用低碳鋼冷拔鋼絲。WJ-8A型扣件為分開(kāi)式扣件，由彈條、螺旋道釘、橡膠墊板、軌距擋板、鐵墊板、鐵墊板下彈性墊板、絕緣塊、平墊圈等部分組成，如圖1所示。

2 螺栓道釘抗拔試驗(yàn)

圖1 WJ-8A扣件組裝圖

2.1 試驗(yàn)構(gòu)件

為測(cè)得高速鐵路螺栓道釘現(xiàn)場(chǎng)真實(shí)的抗拔力，從某未完工的高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)取軌枕幾整套扣件作為試件。從現(xiàn)場(chǎng)已施工完畢的無(wú)砟軌道整體橫向切割道床板而來(lái)，縱向留取單個(gè)軌枕寬度，將切割完成的軌枕運(yùn)輸至室內(nèi)進(jìn)行螺栓道釘?shù)目拱卧囼?yàn)，如圖2所示。

圖2 試驗(yàn)構(gòu)件

2.2 加載方式

為了研究溫度、列車(chē)等荷載引起的螺栓道釘上拔對(duì)軌枕受力的影響，在天津大學(xué)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室采用客專(zhuān)標(biāo)準(zhǔn)螺栓道釘抗拔儀對(duì)試件進(jìn)行加載試驗(yàn)，加載方法依據(jù)《高速鐵路扣件系統(tǒng)試驗(yàn)方法第7部分：預(yù)埋件抗拔力試驗(yàn)》（TB/T 3396.1-2015）進(jìn)行。加載前對(duì)軌枕內(nèi)預(yù)埋套管進(jìn)行清理，將螺栓道釘通過(guò)穿心千斤頂后擰入套筒內(nèi)，通過(guò)千斤頂按照每10kN為一荷載級(jí)對(duì)螺栓道釘進(jìn)行豎向加載，加載裝置及過(guò)程如圖3所示。

圖3 螺栓道釘抗拔試驗(yàn)

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

基于上述原型軌枕、螺栓道釘試件，進(jìn)行了4組抗拔試驗(yàn)。每級(jí)荷載加載完畢后，拆除加載工裝，用混凝土綜合檢測(cè)儀查看套管周?chē)炷镣暾闆r。對(duì)4組抗拔試驗(yàn)全過(guò)程進(jìn)行記錄，分析后發(fā)現(xiàn)各組試件整個(gè)加載過(guò)程可分為如下4個(gè)階段：如圖4所示為上拔力為120kN～150kN時(shí)套管上移-裂紋擴(kuò)展。

圖4 上拔力為120kN-150kN時(shí)套管上移-裂紋擴(kuò)展

①在上拔力為0～60kN階段，上拔力持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，未出現(xiàn)卸荷現(xiàn)象；同時(shí)預(yù)埋螺栓套筒表現(xiàn)穩(wěn)定，未出現(xiàn)上移。

②在上拔力為60～100kN階段，螺栓道釘上拔力繼續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，預(yù)埋螺栓套筒表現(xiàn)依舊穩(wěn)定，未出現(xiàn)套管上移及卸荷現(xiàn)象。

③當(dāng)上拔力超過(guò)100kN后，上拔力開(kāi)始出現(xiàn)卸荷，尤其在上拔力達(dá)到120kN后，出現(xiàn)較為嚴(yán)重的卸荷現(xiàn)象，同時(shí)預(yù)埋套管開(kāi)始緩慢的上移。

④在上拔力為120kN～150kN階段，套管持續(xù)上移至3～4mm，但直至加載至最終150kN，未發(fā)生套管整體拔出現(xiàn)象，拆除后發(fā)現(xiàn)套管內(nèi)絲口略有損傷，同時(shí)沿套管周?chē)_(kāi)始出現(xiàn)了開(kāi)裂裂紋。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)4組取自高速鐵路現(xiàn)場(chǎng)的雙塊式軌枕螺栓道釘抗拔承載力試驗(yàn)，研究了WJ-8A型扣件中螺栓道釘及配套預(yù)埋套管的豎向抗拔承載力，試驗(yàn)結(jié)果表明：

①此類(lèi)型螺栓道釘滿(mǎn)足道釘豎向承載力≥60kN的設(shè)計(jì)要求，且具有較高的安全儲(chǔ)備，能夠滿(mǎn)足使用期的指標(biāo)要求；

②豎向荷載超出100kN后，套管開(kāi)始發(fā)生滑移動(dòng)；

③豎向荷載超過(guò)120kN后開(kāi)發(fā)發(fā)生卸荷，同時(shí)開(kāi)始在套管周?chē)炷辽铣霈F(xiàn)開(kāi)裂裂紋。