高速铁路接触网安装化学锚栓拉剪破坏模式及适应性研究

论文摘要

中国高速铁路的建设始于1999年所兴建的秦沈客运专线。经过10多年的高速铁路建设和对既有铁路的高速化改造,中国目前已经拥有全世界最大规模以及最高运营速度的高速铁路网。截止2010年12月底,中国国内运营时速200公里以上的高速铁路里程已经达到8358公里[1],其中包括既有线提速近3000公里。连接秦皇岛及沈阳的秦沈客运专线是中国第一条高速铁路,设计时速250公里,为中国高速铁路的前期实验路段。合武铁路为沪汉蓉快速通道的一部分。东起中国安徽省合肥市,经六安市过大别山,接湖北麻城、红安、黄陂,至武汉,如图1-1。该线总长度359.361公里,其中安徽境内201.588公里。合肥至墩义堂站由上海铁路局管辖,墩义堂以西至汉口段由武汉铁路局管辖。接触网是沿铁路线上空架设的向电力机车供电的特殊形式的输电线路。其由接触悬挂、支持装置、定位装置、支柱与基础几部分组成。支柱与基础用以承受接触悬挂、支持和定位装置的全部负荷,并将接触悬挂固定在规定的位置和高度上。本文对合武线隧道接触网支柱安装的化学锚栓进行拉剪破坏形式和适应性研究。主要从下面几个方面进行研究：锚栓国内外的研究现状,从设计计算公司、破坏模式、安全系数、承载力极限状态计算方式等方面进行研究。隧道内设计锚栓需要考虑的以下几个问题：基材的特征；锚栓的安装因素；锚栓的受力荷载情况；隧道的火灾要求；选择适当的锚固原理的锚栓；锚栓在不同受力情况下的破坏形式分析。研究锚栓的适应性能。本文通过大量的现场地质调查和室内统计整理,针对隧道接触网支柱的安全性、精确性要求更高问题,通过研究隧道锚栓系统的破坏形式,防火和抗震性能在高铁隧道中的适应性,并在此基础上利用相关技术模式,结合工程实际,计算出在各种荷载作用下,锚栓的破坏形式下的承载力极限值,最终为设计出符合高铁隧道接触网支柱安装的锚栓提出优化建议。得到了如下一些认识和结论：隧道锚固现场衬砌均为C35,但考虑施工情况,我们一般把混凝土强度降低到C25。安装部位为隧道顶部,根据重力原理,顶部的混凝土容易出现空鼓、不均匀等情况,对锚栓的固定有很大的影响。选择定型化学锚栓作为隧道接触网立柱安装锚栓非常适合化学锚栓可弥补和加固隧道顶部混凝土空鼓、不均匀的状态。对粘接膨胀型锚栓（即定型化学锚栓）可以施加近似金属锚栓的荷载,并选择通过国际权威的防火测试的锚栓；乙烯基酯类树脂的混合砂浆耐高温性能较环氧树脂类砂浆好。因此锚栓的胶体类型最好为乙烯基酯类树脂。最终选择定型化学锚栓,其按照德国规范DIN4102和欧洲技术认证组织（EOTA）的技术报告TR20进行防火测试。通过具体的受力情况下的计算。抗拉承载力分别按照钢材破坏、拔出破坏、混凝土锥体破坏等3种破坏模式进行计算。抗剪承载力分别按照钢材破坏、混凝土反撬破坏等2种破坏模式进行计算。拉剪组合承载力验算。都满足要求的话,锚栓可以适用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1. 选题依据及研究意义
• 1.2. 研究现状
• 1.3. 研究内容与技术路线
• 第2章 研究区现场情况和适应性研究
• 2.1. 现场混凝土情况
• 2.2. 地震
• 2.3. 隧道火灾要求
• 2.3.1. 建筑材料的耐火性能及标记
• 2.3.2. 火灾的发展和温度/时间曲线
• 2.3.3. 锚固件及锚栓的耐火性能：当前的技术状况
• 2.3.4. 最终选择锚栓的耐火性能
• 第3章 选择锚栓的影响因素分析研究
• 3.1. 基材特征
• 3.2. 锚栓的安装要素
• 3.3. 作用在锚栓上的荷载类型
• 3.4. 锚栓的作用原理
• 第4章 锚栓的破坏类型分析研究
• 4.1. 拉力作用下的破坏类型分析
• 4.1.1. 拔出破坏
• 4.1.2. 基材破坏（混凝土破坏）
• 4.1.3. 钢材破坏
• 4.1.4. 混凝土劈裂破坏
• 4.2. 剪力作用下的破坏类型分析
• 4.2.1. 钢材破坏
• 4.2.2. 基材撬剥破坏
• 4.2.3. 剪力作用方向,边缘混凝土破坏
• 4.3. 具体受力情况（中间柱）,锚栓受力分析
• 4.4. 结论
• 结论
• 致谢
• 参考文献