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(4)轨下胶垫刚度

混凝土枕轨道和无碴轨道的弹性,主要是由钢轨扣件提供的。这种轨道的刚度一般要比木枕轨道大得多。因此,必须设法降低混凝土轨下基础的刚度,使之尽可能接近于木枕有碴轨道的刚度水平。理论研究和试验结果表明,要做到这一点,扣件节点垂向刚度应以20kn/mm左右为宜,亦即采用低刚度的轨下胶垫。同时钢轨扣件的横向刚度以20~40kn/m为宜,以减轻轮轨横向力的作用。但横向刚度不足又会使轨距扩大超限,这在运营中是不允许的。

如果轨下胶垫刚度较小,则荷载分散范围宽,轮重变动小,冲击荷载也小,显然有利于-轨下基础结构的受力状态。此外,还有振动衰减大,道床劣化慢,抑制结构噪声与振动的-效果。

但另一方面,轨下胶垫自身的应变也会随之变大,有与其耐久性及曲线地段钢轨小返变大如何协调的问。作为对策,钢轨扣件结构有向大型化发展的趋势。

轨下胶垫的静刚度和动刚度之间有较大的差异,这在设计时是应当注意的。一般而论,静刚度越大,动刚度越大;加载频率越高、中心荷载越大、加载振幅越小,动刚度越大。动静刚度之比,当加载频率为5hz时为1.2~1.5,200hz时为2.0。

为使轨下胶垫刚度减小,普遍的做法是采用沟槽式胶垫,但微孔胶垫也是有效的。作为轨下胶垫的材质以往多采用天然橡胶,但近年的研究动向是,为减小动静刚度差及改进动刚度特性,研制试铺了多种高分子复合材料的轨下胶,例如,乙烯一合成橡胶(epdm)、聚酯合成橡胶(esr)聚---橡胶(cpu)等,目前,正向实用化阶段迈进。

轨下胶垫刚度的基本特性

静刚度与动刚

各种轨下胶垫的压缩变形曲线都具有黏弹性的滞后非线性特征。当橡胶弹性应变较小时,大致是符合胡克定律的,但当应变大到一定限度时,应力与应变就不再是线性相关了。因此,荷载和位移的关系也是这样当荷载在某一范围内时大致呈线性增加,一旦超过某一限度位移量就变小,变形曲线就出现拐点而陡增。

由于轨下胶垫变形的大小与其形状尺寸,以及加载范围、加载速度、加载频率和温度条件等密切相关,有静刚度与动刚度之分当缓慢加载时属于静态变形,反之则为动态变形。

轨下胶垫静刚度通常是根据对实物胶垫在试验机上的静载试验,加载速度要-加载时间不小于胶垫变形的滞后时间(一般以80~100kn/min为宜),并由试验所得的压变形曲线求得的。而动刚度则是在脉冲伺服疲劳试验机上通过动试验变形曲线求得的。

又由于轨下胶垫是在列车动荷载作用下工作的,所以胶垫的动刚度比静刚度更具有实际意义。

胶垫刚度的基本特性

根据-对轨下胶垫刚度的静载、动载试验结果，它的刚度特性、劣化倾向具有如下的基本规律:

静刚度越大,动刚度亦越大;

加载振幅的中心荷载越大,刚度越大;

加载振幅越小,刚度越大;

加载频率越高,刚度越大;

温度越低,刚度越大;

使用年限越长,刚度越大。

弹条ⅳ型扣件是无螺栓无挡肩扣件，适用于60kg/m钢轨。弹条ⅳ型扣件系统是为满足客运专线运营条件，针对铺设预应力混凝土无挡肩枕的有碴轨道的线路条件，并依据《客运专线扣件系统暂行技术条件》而设计的一种无挡肩无螺栓扣件系统，是在原弹条ⅲ型扣件系统的基础上经多年深入研究和大量试验优化改进而成的。弹条ⅳ型扣件系统重点在四个方面进行了优化完善：1对弹条的结构进一步优化，降低其工作应力，减小残余变形；2橡胶垫板物理性能采用uic标准与国际接轨；3为实现轨距的调整，绝缘轨距块号码按1mm一级配置；4对零部件的制造验收提出更高要求。

无砟轨道扣件除了应具备普通钢轨扣件所具有的所有功能外，它还应具有其特殊的功能，具体表现在：1-的保持轨距能力；2足够的防钢轨爬行扣压力；3-的减振性能；4结构简单和养维护工作量少；5-度高和较好的绝缘性能等。目前无砟轨道扣件主要应用于铁路客运专线和城市轨道交通中。