铁路钢梁桥木桥枕扣件连接的改进与应用

摘 要：铁路钢梁桥木桥枕与钢轨通常采用“K”型分开式扣件连接，但由于线路轨距、高低等日常养修是通过拧卸固定铁垫板的螺纹道钉来调整，从而导致道钉孔周围区域性的木纤维破坏，木桥枕持钉能力降低，且桥枕内部容易引起腐朽，线路轨距无法较好保持。通过实地调查分析，对铁路钢梁桥木桥枕扣件连接技术的研究，提出改进措施并且试用，通过对比分析作业前后的相关参数，能够较好的解决铁路钢梁桥木桥枕螺纹道钉极易松动造成的长期问题，全面提升铁路钢梁桥木桥枕质量及养护周期，保障铁路运输安全。

关键词：明桥面 木桥枕 螺纹道钉 轨距 使用寿命

木桥枕具有弹性好、重量轻、绝缘性强、制作简单等特点，因此铁路钢梁桥大部分采用木桥枕，由于日常线路通过松紧螺纹道钉进行改道养护，极易对木桥枕造成区域性破坏，使其加速劣化，从而缩短使用年限。根据《普速铁路桥隧建筑物修理规则》明桥面保养周期为6个月一遍，综合维修为2-3年一遍，而木桥枕修理作业一直是桥隧维修的主要项目，且桥枕修理需在天窗点内进行，占用工时多，劳动强度较大，极大影响桥隧维修生产效率。因此要从根本上解决由于调整线路对木桥枕的影响，必须在木桥枕与扣件连接方式上进行研究改进。

1原因分析和解决对策

1.1 原因分析

首先需对影响木桥枕使用寿命及轨距保持的主要原因进行研究分析：

（1）在桥上线路轨距、高低调整及更换防磨垫板时，通常是通过拧卸固定铁垫板的螺纹道钉来完成，从而导致区域性木纤维破坏，多次拧卸螺纹道钉使得木桥枕逐渐失去持钉力。

（2）被破坏的木桥枕直接暴露在大气中，经风吹、日晒、雨淋、冰冻和列车冲击，极易造成木桥枕腐朽或通裂而失效。

（3）日常养护周期内维修工作量大，维修养护不到位、不及时，导致病害发展迅速，导致木桥枕过早失效。

1.2解决对策

针对以上主要原因的分析，要从根本上解决由于调整线路对木桥枕的影响，必须在木桥枕与扣件连接方式上进行研究改进，也就是说要改变螺纹道钉与桥枕之间的连接方式，因此可以通过改善螺纹道钉的结构形式的方式，来解决这个问题。经研究可在木桥枕道钉孔内嵌入一个强度高、韧性强的螺纹套筒，利用植筋胶使套筒与道钉孔严密贴合，同时雨水不会通过道钉孔渗入桥枕内部，将螺纹道钉安装在套筒内，从而避免反复拧卸螺纹道钉对木枕的伤害，能更好的保持轨距及延长桥枕使用寿命。

2 螺纹套筒的方案设计及制作

2.1 螺纹套筒材料选择

目前使用较为广泛的高分子弹性体有橡胶、塑料和玻璃纤维增强酰胺，通过比橡胶和塑料材料耐老化性差，不适合木桥枕的使用环境，而璃纤维增强酰胺具有良好的硬度，其耐水性、耐酸碱性能、绝缘性能好，适合嵌入木材内。因此，选择采用璃纤维增强酰胺作为螺纹套筒的材料。

2.2 螺纹套筒厚度比选

为确定合理的套筒厚度，选择长度标准断面的木桥枕，嵌入套筒厚度分别为 1mm、5mm、8mm的试验套筒，在实验室进行强度试验，试验结果见表1。

通过以上试验结果表明：8mm厚度的螺纹套筒强度最高，从工艺和性价比考虑，螺纹套筒厚度为5mm最经济，强度也符合技术要求。因此采用5mm厚度的螺纹套筒作为现场试用。

2.3螺纹套筒的制作

在确定螺纹套筒用料和厚度后，经过反复摸索设计，不断优化制作工艺，提高了产品质量，也提高了生产效率，为该产品大规模生产奠定了基础。

3 螺纹套筒与桥枕连接方式

为验证研制的套筒的实际使用意义，利用新桥枕预埋件抗拔力的试验来检测不同方式下螺纹道钉的抗拔力，为此特设定6种连接方式进行比较。1号试验孔为传统连接方式螺纹道钉直接旋入桥枕；2号试验孔为套管旋入桥枕；3号试验孔为植筋胶浇筑孔位；4号试验孔增加一道扩孔槽，植筋胶筑孔位；5号试验孔增加二道扩孔槽，植筋胶筑孔位；6号试验孔为浇筑4小时后增加二道扩孔槽，植筋胶筑孔位。并对6种连接方式进行抗拔力试验。（见表2）

以上试验结果表明：

（1）2号试验孔旋入的抗拔力略大于1号试验孔直接旋入，但在孔内注入植筋胶后3号试验孔抗拔力较1号提高了40%以上。

（2）5好试验孔给道钉孔扩两道孔时，抗拔力最高，达到了66.KN，但扩孔会破坏桥枕内部的木桥枕，从而导致雨水容易注入孔内，造成桥枕内部腐朽，影响使用寿命。

（3）注入植筋胶后应立即嵌入套筒，不然随着时间延长，抗拔力越低。

（4）3号试验孔螺纹套筒旋入不影响二次使用，也不会破坏桥枕内部木纤维，抗拔力也能达到使用标准。

经过综合比对，最终采用3号试验孔的连接方式。

4 室内试验

螺纹套筒样品加工完成后，在实验室内模拟运营铁路明桥面进行测试和疲劳试验。

因没有木枕扣件组装疲劳试验标准，本实验参数为垂向力 70 KN、横向力 40 KN，荷载循环1万次后对螺纹道钉进行查看是否存在松动现象，轨距保持是否要求。

同时模拟下雨情况，对桥枕进行浇水，结束后拧开螺纹道钉查看道钉孔内是否存在渗漏水及积水情况。

试验结果表明，螺纹道钉未存在松动现象，轨距保持也符合要求，同时拆卸螺纹道钉时未发现渗漏水及积水现象。表明该成品达到设计预期，可正式在运营明桥面上使用的条件。

5 现场应用效果

在各项试验数据支持下，2023年分别在沪昆绕行线6#桥、金千线6#桥试用螺纹套筒。到目前为止，年初在沪昆绕行线6#桥使用的螺纹套筒已达半年，通过追踪检查，螺纹道钉与桥枕的新型连接方式没有出现任何质量问题，线路几何尺寸保持良好，桥枕内部干燥无渗水，真正做到了保安全、长寿命、免维修。

同时拆卸下使用螺纹套筒的螺纹道钉（图1）与之前未使用螺纹套筒的螺纹道钉（图2）进行对比，效果显著。

螺纹套筒的研制成功，彻底改变了钢梁明桥面木桥枕与螺纹道钉连接方式的养护维修手段，使其提高了螺纹道钉的持钉力、同时可以更好的保持规矩、延长了木桥枕的使用寿命。同时室内性能测试和现场铺设也证明其具有安全性、科学性和实用性，极大减轻了明桥面作业强度，可进一步推广使用。

作者简介：党媛媛 杭州工务段萧山桥梁车间 职务/职称：副主任/工程师

周鸿昌 杭州工务段路桥科检测工区职务/职称：安全员