广州地铁1号线橡胶浮置板道床服役性能评估

分类：论文范文 发表时间：2021-07-24 11:06

　　摘要：广州地铁1号线是我国首批采用浮置板道床的地铁，当前该线运营时长已达20年以上，为了解浮置板道床在历经长时间服役后的性能现状，采用现场测试和实验室检测相结合的方法，开展系统的试验研究。研究表明：（1）邵氏硬度、拉断伸长率分别超出设计要求约16%、10%，表明橡胶支座发生了一定程度硬化；（2）橡胶支座外观、几何尺寸、拉伸强度、静刚度等力学性能指标符合设计要求的相关标准；（3）浮置板道床减振效果保持良好，可减振12.9dB，同时钢轨、道床动态位移幅值低于《浮置板道床技术规范》所给限值。

　　关键词：地铁；浮置板道床；减振效果；服役性能；试验研究

　　1997年，浮置板道床引入国内（内地），在广州地铁1号线首次应用[1-4]，时至今日，其服役时间已长达20年以上，开行6节编组A型列车。广州地铁1号线浮置板道床以橡胶支座为隔振元件，考虑到在地下线路隧道内的极端环境下（潮湿、臭氧等），橡胶材料长期服役中可能发生的老化、变形、破损直接关系到浮置板道床的安全服役和减振性能[5-7]，有必要对历经长期服役后浮置板道床的各项性能进行全面、系统的评估，故对广州地铁1号线浮置板道床开展试验研究。

　　1浮置板道床设计概况

　　广州地铁1号线正线共铺设浮置板道床1110m，为单元式橡胶支座浮置板道床，每块浮置板长2.95m，宽2.8m，板最厚处0.335m，边缘处厚0.3m，重约6.5t。标准浮置板板底预制有4个圆形凹槽，安装4个橡胶支座，橡胶支座为天然橡胶制品，直径为400mm，厚75mm。橡胶支座设计静刚度为12~16kN/mm，侧向缓冲胶垫横向静刚度为3.2~4.2kN/mm[2]。浮置板道床地段扣件采用单趾弹簧扣件，轨道典型横断面如图1所示。

　　2现场试验及分析

　　2.1橡胶支座外观检测

　　对橡胶支座外观的现场检测采用电子视频内窥镜。如图2所示，电子视频工业内窥镜由显示器、操纵杆、线缆、探头四部分组成，其中，探头一般由两部分组成：光源和微型摄像机。内窥镜工作原理如下：微型摄像机在光源的照射下对场景进行拍摄，然后将拍摄到的图像转为数字信号由线缆输送到显示屏上显示[8]。

　　2.2橡胶支座实验室检

　　采用“取一还一”的方式从广州地铁1号线获取橡胶支座样品3个，进而对橡胶支座的力学性能参数进行实验室检测，检测项目包括：外观尺寸、邵氏硬度、拉伸强度、拉断伸长率、恒定压缩永久变形、静刚度和动刚度。图5所示为橡胶支座样品，图6为橡胶支座刚度检测装置。

　　2.3浮置板道床自振特性

　　本研究完成了浮置板道床自振特性的现场测试，如图7所示。1号线浮置板道床分块长度为2.95m，共布置了3排测点，如图8所示，每一排测点6个，每一测点安装垂向加速度传感器1个。采用刚性力锤作为激振设备，以测点3、4、15、16作为4个锤击点。

　　2.4浮置板道床减振效果

　　2.4.1测试断面及测点布置

　　结合线路、行车等资料，研究选取了2个断面开展现场测试（表3）。用以评价浮置板道床减振效果的加速度测点布置于隧道侧壁距钢轨顶面1.5m处，现场安装如图10所示。所用加速度传感器经第三方检测机构检定为合格品，量程为10g，分辨率为0.0004m/s2。

　　2.4.2测量量

　　对标HJ453—2018《环境影响评价技术导则城市轨道交通》、GB10070—88《城市区域环境振动标准》、GB10071-88《城市区域环境振动测量方法》，测量量采用列车通过过程中Z振级VLz的最大值[10-15]，即VLzmax，如图11所示。

　　结论

　　结合实验室和现场试验，对广州地铁1号线浮置板道床相关性能现状进行了系统研究，得出以下主要结论。

　　（1）浮置板道床橡胶支座除少部分表层龟裂、脱皮外，外观状态总体保持良好。

　　（2）除邵氏硬度、拉断伸长率测试结果反映出存在一定程度的硬化外，浮置板道床橡胶支座的其余力学性能指标仍满足设计要求。

　　（3）浮置板道床1阶固有频率测试结果为33.9Hz，减振效果保持良好（可减振12.9dB），浮置板道床的有效减振频段位于35Hz以上。

　　（4）列车通过时刻，浮置板道床地段钢轨、道床垂向位移幅值低于《浮置板道床技术规范》所给相关限值。

　　（5）综合各项指标的测试结果表明，在服役时长达20年后，浮置板道床的状态总体保持良好，具备维持正常服役的条件。

　　参考文献：

　　[1]姚京川，杨宜谦，孙宁.浮置板式轨道结构的发展[J].铁路，2003(7)：20-22.

　　[2]颜华，姚力.浮置板轨道设计[J].铁道工程学报，2002(4)：12-15.

　　[3]王丹.广州地铁二号线浮置板轨道振动特性分析[D].成都：西南交通大学，2005.

　　[4]涂勤明，雷晓燕，毛顺茂.地铁产生的环境振动及轨道结构减振分析[J].噪声与振动控制，2014，34(4)：178-183.

　　[5]朱余忠.预应力下橡胶老化特性的研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2020

　　李秋义1,2，罗伟1,2，朱彬1,2，王森荣1,2，全顺喜1,2，李路遥1,2

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