Abgestufte Verstärkung des Gleisspitzen-Ausziehwiderstands und spezielle geologische Anpassungstechnologie
Was sind die Bewertungsstandards für den Herausziehwiderstand von Schienenspitzen und die entsprechenden geologischen Szenarien?
Der Widerstand gegen Track-Spike-Ausziehen-wird in drei Stufen unterteilt. Eine Zugkraft der Güteklasse 1 von mindestens 120 kN eignet sich für setzungsanfällige Geologien wie weiche Böden und Sümpfe, die der Zugkraft ungleichmäßiger Schotterbettsetzungen auf Schwellen standhalten können. Eine Zugkraft der Klasse 2 von mindestens 80 kN ist für Permafrost- und Alpenregionen geeignet und bewältigt die periodische Zugbelastung, die durch Permafrost-Hebungen und Tauwetter-Setzungen verursacht wird. Eine Auszugskraft der Güteklasse 3 von mindestens 50 kN eignet sich für stabile Geologien wie Schotterbetten und harte Gesteinsuntergründe und erfüllt die Grundbedürfnisse normaler Eisenbahnen und spezieller Werksstrecken. Spikes unterschiedlicher Qualität weisen unterschiedliche Verankerungstiefen auf: Spikes der Klasse 1 haben eine Verankerungstiefe von mindestens 200 mm, Spikes der Klasse 2 mindestens 180 mm und Spikes der Klasse 3 mindestens 150 mm. Eine unzureichende Tiefe verringert direkt die Auszugskraft um mehr als 30 %. Die Bewertungsstandards müssen den entsprechenKodex für die Bauqualitätsabnahme im Eisenbahngleisbau. Die niveauübergreifende Auswahl von Spikes in verschiedenen geologischen Szenarien ist strengstens untersagt, da sie andernfalls zu Schwellenverschiebungen und Gefahren für die Fahrsicherheit führt.
Welche baulichen Gestaltungsmaßnahmen gibt es zur Stärkung des Herausziehwiderstands von Spikes in weicher Bodengeologie?
Spikes in der Geologie weicher Böden weisen eine zusammengesetzte Strukturkonstruktion aus umgekehrtem konischem Gewinde und geflügelter Ankerplatte auf. Das umgekehrt konische Gewinde hat eine Konizität von 1:10 und die Einstichfläche mit Ankermörtel ist 40 % größer als bei herkömmlichen Gewinden, wodurch der Halt zwischen Dorn und Mörtel verbessert wird. Die geflügelte Ankerplatte mit einem Durchmesser von 120 mm und einer Dicke von 10 mm ist an der Unterseite des Dorns angebracht. Dadurch kann die Kontaktfläche zwischen dem Dorn und dem Schotterbett erheblich vergrößert, die Herausziehkraft verteilt und der lokale Druck des Schotterbetts verringert werden. Der Spike-Schaft weist ein Design mit variablem Querschnitt auf, mit einem Durchmesser des Verankerungsabschnitts von 28 mm und einem Durchmesser des Nicht-Verankerungsabschnitts von 22 mm. Dadurch wird das Eigengewicht reduziert, die Stabilität gewährleistet und die zusätzliche Belastung des weichen Bodenfundaments minimiert. Auf der Oberseite des Spikes ist eine Lockerungsschutzscheibe aus 65Mn-Federstahl angebracht, die durch elastische Vorspannung das leichte Aufschwimmen des Spikes ausgleicht und ein Lösen der Verankerung verhindert. Die Auszugskraft des strukturell optimierten Spikes kann um mehr als 50 % gesteigert werden. Durch Fundamenttests mit weichem Boden bestätigt, kann es eine stabile Auszugsleistung unter der Bedingung einer 100-mm-Schotterbettsetzung aufrechterhalten.
Was ist das technische System zum Schutz vor Frost, Hebung und Tauwetter, um den Spike-Pull-Out-Widerstand in Permafrostregionen zu gewährleisten?
Spikes in Permafrostregionen verfügen über ein zweischichtiges Korrosionsschutz- und Wärmeisolationsdesign aus Feuerverzinkung und Polyurethan-Wärmeisolationsbeschichtung. Die Dicke der Feuerverzinkungsschicht von mindestens 85 μm verhindert, dass Feuchtigkeit im Permafrost mit der Spitze in Kontakt kommt, und verhindert elektrochemische Korrosion. Die Polyurethan-Wärmeisolationsbeschichtung mit einer Dicke von größer oder gleich 30 mm und einer Wärmeleitfähigkeit von kleiner oder gleich 0,02 W/(m·K) kann den Einfluss der Außentemperatur auf den Spike-Verankerungsabschnitt wirksam blockieren und die Beschädigung der Verankerungsstruktur durch Frostauftrieb reduzieren. Der Verankerungsprozess nutzt ein Harzverankerungsmittel + eine Niedrigtemperatur-Härtungstechnologie. Das Harzverankerungsmittel kann normalerweise bei -20 Grad mit einer Aushärtezeit von weniger als oder gleich 2 Stunden ausgehärtet werden. Die Verankerungsfestigkeit wird durch niedrige Temperaturen nicht beeinträchtigt und die Beibehaltungsrate der Auszugskraft ist größer oder gleich 95 %. Eine Perlit-Isolierschicht mit einer Dicke von mindestens 50 mm wird um den Erdspieß herum aufgefüllt, um die Auswirkungen des Einfrierens und Auftauens des Permafrostbodens weiter abzuschwächen und Schäden durch Frost- und Tauzyklus am Boden rund um den Verankerungsabschnitt des Erdspießes zu vermeiden. Die Auszugskraft der Spikes muss jedes Jahr vor der Frost-/Tauperiode mit einer Probenahmehäufigkeit von 5 Punkten pro Kilometer erneut getestet werden. Wenn die Auszugskraft um mehr als oder gleich 10 % abnimmt, ist eine erneute Verankerung erforderlich, um die Fahrsicherheit im Winter zu gewährleisten.
Welche zentrale Rolle spielt die Aktualisierung des Verankerungsprozesses bei der Verbesserung der Spike-Pullout-Widerstandsfähigkeit?
Der Kern der Modernisierung des Spike-Verankerungsprozesses besteht darin, die herkömmliche Schwefelverankerung durch eine Epoxidmörtelverankerung zu ersetzen. Die Druckfestigkeit von Epoxidmörtel ist größer oder gleich 80 MPa, doppelt so hoch wie die von Schwefelmörtel, und die Haftfestigkeit mit Spikes ist größer oder gleich 15 MPa, was den Halt der Verankerung erheblich verbessert. Der Epoxidmörtel-Verankerungsprozess nutzt mechanisches Rühren und Druckinjektion, wodurch sichergestellt werden kann, dass der Verankerungsmörtel dicht und ohne Defekte wie Hohlräume und Lücken gefüllt wird, wodurch das Problem einer unzureichenden Mörteldichte vermieden wird, die durch herkömmliches manuelles Gießen verursacht wird. Vor der Verankerung muss das Bohrloch mit Hochdruckluft gereinigt werden, um Staub aus dem Bohrloch zu entfernen. Staubrückstände verringern die Klebefestigkeit um mehr als 20 % und die Reinigungsqualität bestimmt direkt die Verankerungswirkung. Nach dem Verfugen ist eine Aushärtung von mindestens 7 Tagen erforderlich. Es ist strengstens verboten, den Dorn während des Aushärtens zu bewegen, um sicherzustellen, dass der Mörtel vollständig ausgehärtet ist und eine stabile Verankerungsstruktur bildet. Die Diskretion der Spitzenauszugskraft nach der Prozessaktualisierung wird erheblich reduziert und die Qualifikationsrate wird von 85 % auf über 99 % erhöht, wodurch die Qualitätsanforderungen des Gleisbaus vollständig erfüllt werden.
Was sind die wichtigsten Methoden und -Vor-Ort-Akzeptanzstandards für Spike-Pull-Out-Resistenztests?
Die Kernmethode für die Prüfung der Spike-Auszugsfestigkeit ist die statische Auszugstestmethode, bei der eine Auszugsprüfmaschine mit Digitalanzeige und einer auf 5 kN/min gesteuerten Belastungsgeschwindigkeit verwendet wird, die gleichmäßig belastet wird, bis der Spike abrutscht oder beschädigt wird, und die maximale Auszugskraft aufgezeichnet wird. Beim Testen muss sichergestellt werden, dass die Auszugskraft mit der Dornachse übereinstimmt und der Ablenkungswinkel kleiner oder gleich 3 Grad ist. Eine übermäßige Durchbiegung führt zu niedrigen Testwerten für die Auszugskraft mit einem Fehler von bis zu 15 % oder mehr. Die Akzeptanzstandards vor Ort sind: die gemessene Auszugskraft von Spikes der Klasse 1 größer oder gleich 120 kN, der Klasse 2 größer oder gleich 80 kN, der Klasse 3 größer oder gleich 50 kN und der diskrete Koeffizient der Auszugskraft derselben Charge von Spikes kleiner oder gleich 10 %. Durch eine Sichtprüfung sollte überprüft werden, ob der Spike-Verankerungsmörtel Risse aufweist oder sich ablöst. Risse mit einer Länge von mehr als oder gleich 50 mm gelten als unqualifiziert und müssen neu verankert werden. Bei der Abnahme werden mehr als oder gleich 10 Spikes pro Kilometer beprobt, und eine Qualifikationsrate von mehr als oder gleich 98 % gilt als qualifiziert. Nicht qualifizierte Teile erfordern eine doppelte Bemusterung. Wenn sie immer noch nicht qualifiziert sind, muss der gesamte Abschnitt überarbeitet werden, um sicherzustellen, dass die Spike-Pullout-Leistung dem Standard entspricht.