Śledź technologię klasyfikacji wytrzymałości zakotwiczenia kolców i schematy adaptacji dla różnych typów podkładów
1. Jakie są założenia optymalizacji receptury środka kotwiącego do kolców stosowanych w podkładach betonowych?
Środek kotwiący do kolców stosowanych w podkładach betonowych opiera się na zaprawie siarkowej, a optymalizacja jego składu musi równoważyć siłę zakotwienia i działanie przeciw-starzeniu. Po pierwsze należy kontrolować stosunek siarki do cementu. Gdy zawartość siarki wynosi 60%-65%, wytrzymałość na ściskanie środka kotwiącego może osiągnąć ponad 50 MPa, co może spełnić wymagania nośne podkładów betonowych; nadmierna zawartość cementu zmniejszy wytrzymałość środka kotwiącego, który jest podatny na pękanie pod obciążeniem wibracyjnym. Po drugie, jako środek utwardzający należy dodać 1%-2% proszku grafitowego. Proszek grafitowy może wypełnić wewnętrzne pory środka kotwiącego, poprawić odporność na zmęczenie i zapobiec oddzielaniu się środka kotwiącego od kolca z powodu-długoterminowych wibracji. Jednocześnie należy ściśle kontrolować stosunek wody-cementu. Stosunek wody-cementu przekraczający 0,15 zmniejszy zwartość środka kotwiącego, prowadząc do osłabienia siły zakotwienia. Na koniec dodaje się 0,5% środka-przeciwfioletowego. Podkłady betonowe są najczęściej wystawiane na zewnątrz, a środek przeciw ultrafioletowi może opóźnić starzenie się środka kotwiącego i wydłużyć jego żywotność. Zoptymalizowany środek kotwiący do zapraw siarkowych charakteryzuje się siłą wyrywania kotwienia przekraczającą 80 kN, co w pełni spełnia wymagania aplikacyjne podkładów betonowych.
2. Jakie są wymagania dotyczące doboru materiału i punktów montażu kolców stosowanych w podkładach drewnianych?
Kolce stosowane w podkładach drewnianych powinny być najlepiej wykonane ze stali węglowej o doskonałej odporności na korozję, a powierzchnia powinna być-ocynkowana ogniowo warstwą cynku o grubości nie mniejszej niż 80 μm, aby zapobiec korozji kolców pod wpływem wilgoci i próchnicy zawartej w drewnie. Pręt kolczasty powinien mieć gwintowany kształt, a skok gwintu powinien wynosić 3 mm. Gwintowana konstrukcja może zwiększyć tarcie pomiędzy kolcem a drewnianym podkładem, zapobiegając poluzowaniu się kolca spowodowanemu wibracjami pociągu. Podstawą procesu instalacji jest obróbka-przed wierceniem. Średnica wywierconego otworu powinna być o 1 mm mniejsza niż średnica kolca. Wstępne{{10}wiercenie może zmniejszyć ryzyko rozszczepienia podkładu drewnianego podczas montażu kolców i chronić integralność konstrukcyjną podkładu. Do montażu należy użyć specjalnego młotka z kolcem, a siłę uderzania należy kontrolować na poziomie 50-80N·m. Nadmierna siła spowoduje pęknięcie podkładu drewnianego, natomiast niewystarczająca siła spowoduje niestabilne zakotwienie kolca. Po montażu należy nałożyć maść antykorozyjną na część stykową pomiędzy kolcem a podkładem, aby jeszcze bardziej odizolować wilgoć i poprawić żywotność kolca.
3. Jakie są metody badania i kryteria kwalifikacji wytrzymałości zakotwienia kolca?
Do badania wytrzymałości zakotwienia kolca wykorzystuje się metodę-wyrywania, a podstawowym wyposażeniem jest tester-wyrywania śruby. Podczas testu uchwyt-testera wyciąganego powinien być mocno połączony z górną częścią kolca. Podczas badania przykładana jest równomiernie siła rozciągająca z prędkością 5kN/min, a wartość siły rozciągającej oraz przemieszczenie są rejestrowane w czasie rzeczywistym. Kiedy siła rozciągająca osiąga wartość szczytową i kolec się ześlizguje lub środek kotwiący pęka, wartość siły rozciągającej w tym momencie jest ostateczną wytrzymałością zakotwiczenia. W przypadku kolców stosowanych w podkładach betonowych ostateczna siła zakotwienia powinna być większa lub równa 80 kN, a przemieszczenie mniejsze lub równe 2 mm; w przypadku kolców stosowanych w podkładach drewnianych ostateczna siła zakotwienia powinna być większa lub równa 40 kN i nie powinno występować żadne oczywiste poluzowanie się kołka, aby można je było zakwalifikować. Proporcja pobierania próbek do badań powinna wynosić 3% każdej partii i nie mniej niż 10 próbek. Jeżeli jedna próbka nie zostanie zakwalifikowana, wymagane jest podwójne pobranie próbki, a jeśli nadal nie zostanie zakwalifikowana, cała partia produktów zostanie złomowana. Po badaniu należy przeanalizować przyczyny niezakwalifikowanych próbek. Jeśli brak zastrzeżeń jest spowodowany formułą środka zakotwiczającego, formułę należy dostosować na czas przed ponowną-produkcją.
4. Jaki jest schemat optymalizacji-zamrażania i rozmrażania systemu kotwiczenia kolców w regionach alpejskich?
Podstawowym problemem systemu kotwiczenia kolców w regionach alpejskich jest pękanie środka kotwiącego i korozja kolca spowodowana cyklami zamrażania-rozmrażania. Schemat optymalizacji należy rozpocząć od receptury środka kotwiczącego i struktury zabezpieczającej. Najpierw należy dostosować recepturę środka kotwiącego, dodać 3%-5% środka przeciw zamarzaniu do zaprawy siarkowej. Środek zapobiegający zamarzaniu może obniżyć temperaturę zamarzania środka kotwiącego i zapobiec pękaniu środka kotwiącego spowodowanemu rozszerzaniem się wody podczas zamarzania w niskich temperaturach. Następnie owiń warstwę pianki poliuretanowej-o grubości 2 mm wokół części stykowej pomiędzy kolcem a środkiem mocującym. Pianka poliuretanowa ma doskonałe właściwości termoizolacyjne, co może zmniejszyć wpływ niskiej temperatury na środek kotwiący. Jednocześnie zwiększ głębokość zakopania kolca. Głębokość zakopania kolca w podkładzie betonowym zwiększa się ze 150 mm do 180 mm, co zwiększa powierzchnię styku środka kotwiącego z kolcem i poprawia-skuteczność zamarzania i rozmrażania. Na koniec nałóż wodoodporną powłokę na powierzchnię środka kotwiącego, aby odizolować wilgoć z deszczu i śniegu przed wnikaniem do systemu kotwiącego i zapobiec uszkodzeniu wytrzymałości kotwienia w wyniku cykli zamarzania-rozmrażania. Zoptymalizowany system kotwienia może wytrzymać środowisko o niskiej temperaturze -40 stopni, a współczynnik tłumienia siły zakotwiczenia jest mniejszy lub równy 5% po 100 cyklach zamrażania i rozmrażania.
5. Jaki jest mechanizm naprężeń współpracujących pomiędzy kolcami i innymi elementami mocującymi?
Jako podstawowy element systemu mocowania, kolec tworzy współpracujący system naprężeń z elastycznymi paskami, śrubami, płytkami dociskowymi i innymi elementami, które wspólnie ograniczają przemieszczenie szyny. Obciążenie boczne powstałe podczas jazdy pociągu przekazywane jest w pierwszej kolejności z płyty dociskowej na listwę sprężystą, listwa elastyczna zamienia obciążenie na siłę sprężystą i przekazuje ją na łącznik szyny, a następnie łącznik przenosi obciążenie na kolec. Kolec musi wytrzymać siłę ciągnącą i boczną siłę ścinającą przenoszoną przez łącznik. W tym momencie środek kotwiący równomiernie rozkłada siłę kolca na podkład, unikając nadmiernych lokalnych naprężeń na kolcu prowadzących do poluzowania. Gdy sztywność elastycznej listwy jest niewystarczająca, zwiększa się boczne przemieszczenie szyny, a także odpowiednio wzrasta siła ścinająca przenoszona przez kolec. Dlatego sztywność elastycznego paska musi odpowiadać sile zakotwiczenia kolca, aby zapewnić stabilność naprężenia kooperacyjnego. Jeżeli napięcie wstępne śruby jest niewystarczające, tarcie pomiędzy łącznikiem a szyną zmniejszy się, a część obciążenia zostanie przeniesiona na kolec, zwiększając obciążenie naprężeniowe kolca. Dlatego precyzyjna kontrola napięcia wstępnego śruby ma kluczowe znaczenie dla naprężenia kooperacyjnego.