重力式减速器轨枕板承力台破碎原因分析及修复方法

2015-12-26李德勇

铁道建筑 2015年2期

关键词：轨枕固化剂减速器

李德勇

(成都铁路局贵阳工务段，贵州贵阳550011)

重力式减速器轨枕板承力台破碎原因分析及修复方法

李德勇

(成都铁路局贵阳工务段，贵州贵阳550011)

贵阳南站驼峰下安装的重力式减速器运用不久后，其下部的轨枕板承力台出现破碎、掉块现象。本文根据重力式减速器的结构特点，分析其下部轨枕板承力台的受力情况，进而确定轨枕板承力台破碎的原因。采用环氧树脂混凝土对轨枕承力台加以修复，阐述了修复过程及施工要点。实践证明，所采用的修复方法操作简单，成本低廉，修复效果良好。

重力式减速器承力台破碎环氧树脂混凝土

1 概述

贵阳南站驼峰下安装的是重力式减速器，在使用后不久，减速器下的轨枕板承力台就出现破碎、掉块现象，严重影响行车安全，须进行整治。在采用特种水泥混凝土修复无效果，更换轨枕板又无法实现的情况下，通过多次试验，应用环氧树脂混凝土修复技术取得了成功。本文分析减速器下轨枕板承力台破碎原因，并总结其修复过程，供同类病害整治参考。

重力式减速器主要由整体道床、轨枕板、走行基本轨、工作气缸、制动钳和制动轨等部件组成，其整体结构如图1所示。

图1 重力试减速器

重力式减速器具有以下特点:①通过电气控制、气压传动实现制动。该减速器为双轨条、气动浮轨重力式减速器，控制方式是电气控制、气压传动。其制动原理是利用被制动车辆的重量，通过能浮动的基本轨及制动钳的传递，使安装在制动钳上的制动轨对车轮两侧产生侧压力，从而加大摩擦力，对车辆加以制动。减速器在制动时，车辆会浮动起来离开走行基本轨轨面。减速器的制动力和被制动车辆的重量成正比。②减速器的走行基本轨不固定，在竖直方向可以活动。重力式减速器的走行基本轨在纵向是通过鱼尾板和接头螺栓与前后线路的钢轨连接，通过接头阻力控制其纵向位置。在横向是由安装在每块轨枕板上的8个钢轨固定座进行控制。钢轨固定座用螺栓固定在轨枕板上，钢轨固定座的侧面紧靠钢轨轨腰，为走行基本轨提供横向支撑力。在竖直方向没有固定，它会随着减速器制动和缓解动作发生上下移动，位移量为0～20 mm。

2 轨枕板承力台破碎的原因分析

轨枕板承力台的受力情况:①水平方向受力。减速器对运行的车辆进行制动减速时，减速轨受到的作用力通过轨下胶垫以及安装在轨枕板上的B型垫板传递给轨枕板承力台，给承力台施加一个水平方向的剪切力。②竖直方向受力。减速器轨枕板承力台在竖直方向除了受到钢轨和车辆的重力外，更主要的破坏力是车辆和钢轨下落过程中产生的冲击力。减速器轨枕板在水平方向受到的力很小，可以忽略不计。

轨枕板承力台破碎原因如下:

1)减速器工作时承力台受到水平方向的剪切力。由于混凝土的抗剪强度很小，在此剪切力的长期作用下，承力台的混凝土会发生剪切破坏。

2)在减速器进行制动时，车辆以及走行基本轨都会向上浮动，减速器缓解时，车辆和基本走行轨会下落，在车辆和走行基本轨下落的过程中，产生的冲击力很大。混凝土是脆性材料，抗冲击能力较弱。混凝土承力台会随着受冲击次数的不断增加而产生裂纹，直至破坏。

3)轨枕板设计和制造存在缺陷。承力台的钢筋与轨枕板主体结构的钢筋并没有有效地联结成整体。更重要的是在承力台与轨枕板主体结构形状突变处结构薄弱，而受到的剪切力却较大，所以这个部位最容易产生裂纹。

4)实际运营条件与设计不相符。贵阳南站驼峰减速器是按照22.5 t的车辆轴重设计建造的。在实际运营过程中，轴重为25 t的车辆比例达到20%。运营条件的变化加剧了承力台的破坏速度。

5)养护不到位造成钢轨对轨枕板的冲击力加大。轨枕板承力台发生破碎处，大部分轨下胶垫都存在被压溃的情况。胶垫的作用是为轨道结构提供弹性，当胶垫压溃失效时，来自车辆及基本走行轨的冲击力直接作用在承力台上，这加剧了承力台混凝土的破坏。

3 修复方法

3.1 修复方法比选

目前应用的整治轨枕病害的方法有特种水泥混凝土修复和更换轨枕板两种。采用环氧树脂混凝土修复是一种新方法。三种修复方法的对比见表1。

表1 轨枕板承力台修复方法对比

由表1可见:用特种水泥混凝土修复的方法效果很差，不能达到恢复承力台性能的目的;用更换轨枕板的方法成本较高，所需的天窗时间较长，对运输的影响非常大，在运营线路上无法实施;采用环氧树脂混凝土修复是一种可行的方法。

3.2 承力台的修复方法

3.2.1 制作环氧树脂混凝土承力台

该方法适用于承力台的混凝土完全碎裂，承力台整体性受到破坏的情况。采用T31工业固化剂∶环氧树脂胶∶水泥∶河砂=1∶3∶6∶24的砂浆，在轨枕板上重新制作承力台，具体制作步骤如下。

1)烘干河砂里面的水分。

2)用錾子和小锤将破碎的承力台混凝土全部凿开、敲掉。

3)绑扎钢筋笼，并将承力台的钢筋与轨枕板的钢轨通过焊接的方式连接在一起。

4)清理轨枕板开凿面的灰尘等杂物。首先用毛刷将轨枕板开凿面的沙粒、焊渣等清理干净，然后用电吹风将开凿面的灰尘清理干净。

5)烘干开凿面残余的水分。当水分较少时，可以用电吹风吹干残余的水分;当水分较多时，用酒精喷灯烘烤开凿面或者直接在开凿面上喷洒酒精，然后点火燃烧酒精。

6)安装模板。在承力台的位置安装预先准备好的木质模板或者钢模板，并在模板内侧涂抹一层黄油或者长效油脂，便于以后拆除模板。

7)将河砂和水泥按照4∶1的比例混合均匀。

8)调和环氧树脂胶及T31工业固化剂。按照3∶1的比例将环氧树脂胶和T31工业固化剂混合并拌匀均匀。须注意的是环氧树脂胶和T31工业固化剂的比例要严格控制。若T31工业固化剂用量多了，会造成环氧树脂胶非常黏稠，无法和水泥、砂子混合;若T31工业固化剂用量少了，则环氧树脂混凝土不能很快凝固达到预期强度，影响设备的使用。

9)制作环氧树脂混凝土。将环氧树脂与T31固化剂的混合物同预先混合均匀的水泥、砂子搅拌在一起，然后拌合均匀。

10)在轨枕板开凿面上以及钢筋骨架上均匀地涂刷一层环氧树脂与T31固化剂的混合物，保证环氧树脂混凝土与轨枕板本体粘结性能良好。

11)将制作好的环氧树脂混凝土分成小块(大小与拳头相当)放入模板，用錾子捣密实;然后再分一小块环氧树脂混凝土放入模板，再用錾子捣密实，如此循环直至将整个模板填满为止。

12)对重新浇筑的环氧树脂混凝土进行整形，使重新制作的承力台形状与设计的承力台形状一致。

13)在重新制作的承力台前后安装枕木垛，使走行基本轨轨底离开承力台5 mm左右，保证环氧树脂混凝土凝固期间不受到外力作用。

14)拆除模板。24 h后，新制作的环氧树脂混凝土承力台强度达到80%，拆除模板。

3.2.2 修补裂纹

该方法适用于承力台的混凝土裂纹宽度在0.5～1.5 mm。采用T31工业固化剂∶环氧树脂胶=1∶3的环氧树脂浆，对裂纹进行灌浆处理。具体制作步骤介绍如下。

1)在裂纹交汇处用电钻钻开3～5个直径为20 mm的小孔，其深度根据裂纹深度确定。

2)在小孔处埋入注浆嘴并用环氧树脂胶密封裂纹表面及注浆嘴周围。

3)用环氧树脂胶和T31工业固化剂按照3∶1的比例混合制作环氧树脂浆，并搅拌均匀。

4)从竖缝或斜缝一端或最低点注入环氧树脂浆，直至浆液从下一注浆嘴不间断流出且不带气泡时为止。封闭注浆点开始下一点注浆。