Matchende beregningsmetode for forankringsdybde på skinnepigger og svillebærekapasitet
Hvorfor er utilstrekkelig forankringsdybde av pigger en hovedårsak til at sovende sprekker under spenning?
Utilstrekkelig forankringsdybde av pigger vil føre til at forankringskraften blir langt lavere enn dimensjonerende verdi. Trekkkraften som genereres under togdrift vil være konsentrert om forankringsåpningen til svillen. Forankringsåpningen til svillen er et spenningskonsentrasjonsområde. Når forankringsdybden er utilstrekkelig, kan ikke trekkkraften overføres jevnt til innsiden av svillen gjennom piggen, men konsentreres i et lite område av forankringsåpningen. Betongen eller trematerialet i dette området vil produsere radielle sprekker på grunn av overdreven lokal belastning. Sprekkene vil fortsette å utvide seg med togvibrasjoner, noe som til slutt vil føre til at svillens forankringsåpning sprekker under spenning og fullstendig tap av forankringskapasitet. Samtidig vil piggen også løsne og vippe på grunn av utilstrekkelig forankringskraft, noe som ytterligere forverrer skaden på svillen.
Hvorfor er det en betydelig forskjell i forankringsdybden til pigger mellom betongsviller og tresviller, og hva er den vanlige forskjellen?
Betongsviller har høy materialhardhet og trykkfasthet, men høy sprøhet, og forankringsdybden til pigger er vanligvis 150-180 mm; tresviller har god seighet og lav trykkfasthet, og forankringsdybden på pigger er vanligvis 100-120 mm. Forskjellen mellom de to er ca 50 mm. Betongsviller krever en dypere forankringsdybde for å spre trekkkraften til piggen ved å øke kontaktflaten og unngå sprø brudd på betongen ved forankringsåpningen. Tresviller har god seighet. Etter at piggen er innstøpt vil den danne en tett mekanisk låsing med treverket, og en relativt liten forankringsdybde kan oppnå tilstrekkelig forankringskraft. Dersom forankringsdybden til tresvillen er for dyp, vil den kutte for mange trefibre, noe som i stedet vil redusere integriteten til tresvillen og føre til brudd i tresvillen. Derfor er forskjellen i forankringsdybde mellom de to typene sviller bestemt av deres materialegenskaper.
Hvilken bæreevneindeks til svillen er kjernegrunnlaget for å beregne forankringsdybden til pigger, og hvorfor?
Beregningen av forankringsdybden til pigger må ta den «ultimate uttrekkbare-bæreevnen» til svillen som kjernegrunnlag. Denne indeksen refererer til den maksimale belastningen som svillen kan motstå piggtrekket-ut uten å bli skadet. Designmålet med forankringsdybden er å gjøre piggens forankringskraft mindre enn den endelige uttrekkbare-bærekapasiteten til svillen, med en sikkerhetsfaktor på mer enn 2 ganger reservert. Hvis den trykkbærende bæreevnen til svillen legges til grunn, kan den ikke reflektere ytelsen til svillen under uttrekksbelastning, noe som kan føre til utilstrekkelig utforming av forankringsdybden. Den ultimate uttrekkbare-bærekapasiteten tar omfattende hensyn til materialstyrken til svillen, tverrsnittsstørrelsen på forankringsåpningen og forankringsmetoden, og kan virkelig reflektere svillens begrensningskapasitet på piggen. Derfor kan beregning av forankringsdybden basert på denne indeksen sikre sikkerheten til forankringssystemet.
Hvorfor må betongsviller på tunge-trekklinjer øke piggforankringsdybden med 20 mm sammenlignet med vanlige-hastighetslinjer?
Tog på tunge-trekklinjer har store aksellaster, og trekkkraften som bæres av piggene kan nå 1,8 ganger større enn vanlige-hastighetslinjer, så kravene til forankringskraft økes kraftig. Å øke forankringsdybden med 20 mm kan øke kontaktområdet mellom piggen og betongsvillen med ca. 12 %, og forankringskraften kan økes med 10 %-15 % synkront. Forankringsdybden på 150 mm for vanlige-fartsliner kan allerede oppfylle kravene til trekkkraften, men under tunge{13}}trekkliner vil forankringskraften på denne dybden være utilstrekkelig, og piggen er tilbøyelig til å løsne. Etter å ha økt forankringsdybden, kan forankringskraften til piggen overstige den faktiske trekkkraften til tunge{15}}trekkliner, og oppfylle kravene til sikkerhetsfaktoren. Samtidig kan økning av forankringsdybden også spre belastningen ved svillens forankringsåpning, redusere risikoen for at svillen sprekker under strekk, og tilpasse seg de tøffe belastningsforholdene til tunge trekkliner.
Hvordan kontrollere forankringsdybden til pigger under-bygging på stedet med enkle verktøy for å unngå avvik?
Det mest brukte enkle verktøyet for å kontrollere forankringsdybden til pigger under -konstruksjon på stedet er en "dybdeposisjoneringsfeste", som kan justere lengden i henhold til design forankringsdybde og festes på piggen. Ved montering av piggen er bunnen av armaturet festet til svilleoverflaten, og dybden på piggen innebygd i svillen er designdybden, som effektivt kan unngå å bli for dyp eller for grunt. For svovelforankring kan det tegnes en skalalinje av forankringsdybden på piggen med maling som referanse for montering. For harpiksforankring kan en spesiell forankringshylse brukes. Lengden på hylsen er designets forankringsdybde. Etter at piggen er satt inn i hylsen, kan dybden sikres å være nøyaktig. Etter konstruksjon er det nødvendig å tilfeldig velge pigger og måle den faktiske forankringsdybden med et stålbånd. Avviket må kontrolleres innenfor ±5 mm. Hvis avviket overstiger, må forankringen{10}utføres på nytt.