高速铁路无砟轨道钢轨原始弯曲测试与统计分析

2014-07-17曾树清袁家钰曾志平

山西建筑 2014年14期

曾树清袁家钰曾志平

(1.宁乡县第十三高级中学，湖南长沙 410600;2.中南大学土木工程学院，湖南长沙 410075)

0 引言

防止无缝线路胀曲是无缝线路诞生以来一直备受关注的热点问题［1］。影响无缝线路轨道稳定的主要因素包括钢轨温升幅度、钢轨原始弯曲、道床横向阻力以及轨道框架刚度［2］。有关研究人员对普通铁路无缝线路钢轨原始弯曲和道床横向阻力等参数进行了大量的测试与分析，得出了相应的统计规律，有效地指导了无缝线路轨道结构的设计、施工与养护维修。近年来，我国高速铁路呈跨越式发展之势，其轨道结构的形式及相关技术标准也日新月异，如100 m定尺长钢轨、无砟轨道等。行车速度越高，轨道结构平顺性和稳定性的要求就越苛刻。为了保证高速铁路的高平顺性，轨道结构各个部件的设计、制造、运输和施工都非常严格。因而，长钢轨的原始弯曲也可能与普通铁路钢轨的原始弯曲存在较大的差异。本文采用弦线法，对某高速铁路开通运营之前的钢轨原始弯曲进行了测试，经数理统计分析，得出钢轨原始弯曲矢度与平方之比的平均值与标准差，可为高速铁路无缝线路稳定性计算提供参考。

1 测试方法

钢轨原始弯曲采用弦线法测量［3］，即在直线轨道上用不同的弦长(10 m，8 m，6 m，4 m)，用小钢尺量测其对应的原始弯曲矢度(如图1所示)。

图1 钢轨原始弯曲测量方法

2 测试结果及分析

2014年1月22日～2014年1月25日，在某即将开通的高速铁路上进行测量，共测量数据90组，测量过程中平均轨温为18.7℃。线路基本概况如下:设计时速350 km，CRTSⅡ板式无砟轨道，100 m定尺长钢轨，福斯罗300型弹条扣件。测量结果如图2和表1所示。从中可见，钢轨原始弯曲具有较大的离散性。且随着弦长增加，钢轨原始弯曲矢度的平均值及标准差也随之增大。由于测量期间钢轨温度比较低，测量结果可视为钢轨塑性原始弯曲。将不同弦长测得的原始弯曲矢度除以弦长的平方，得到原始弯曲的平均值、标准差及变异系数分别为1.992×10－7，6.409×10－8和0.30。将钢轨原始弯曲矢度与弦长平方之比作正态检验如图3所示。采用t检验法进行检验可得，h=0，sig=1，由此可知，钢轨原始弯曲矢度与弦长平方之比近似服从正态分布，95%的置信区间为［1.930×10－7～2.055×10－7］。对比文献［4］的结果可知，高速铁路钢轨原始弯曲矢度与弦长平方之比明显小于普通铁路钢轨原始弯曲矢度与弦长平方之比(1.754 9×10－6)，这也反映了高速铁路钢轨具有更好的平顺性。