铁路桥梁可抽换防水橡胶带伸缩装置的设计研究介绍

摘要：本文指出了铁路桥梁可抽换防水橡胶带伸缩装置设计的必要性，介绍可抽换防水橡胶带伸缩装置设计中的重点、难点，以及设计中的分析思路、试验方法。

关键词：伸缩装置；可抽换防水橡胶带；简便；可靠；经济

中图分类号：[TU997]文献标识码：A

桥梁为了适应梁体受力、温度等变形，梁体间必须留置供梁体伸缩的缝隙。但是，伸缩缝隙的设置成为桥面渗漏水腐蚀和污损梁（墩）体、支座、检查设施及墩台等的最重要途径。伸缩装置中的防水橡胶带破损是引起以上问题的主要原因。但常规的伸缩装置更换防水橡胶带时需要连同预埋入梁体的构件作整体更换，对正常行车影响很大。故很多伸缩装置出现问题后仍被迫带病工作。同时也使桥面渗漏水腐蚀和污损梁（墩）体等问题无法解决。

现在中国铁路营运里程已突破10万公里。研究制造便捷易更换防水橡胶带的伸缩装置，方便现场养护维修，延长桥梁使用寿命，晓得非常必要和迫切。本文重点介绍该种伸缩装置的设计、研究思路和试验方法。

1 国内外伸缩装置使用现状和发展趋势

目前使用的伸缩装置主要分为有砟轨道桥梁伸缩装置和无砟轨道桥梁伸缩装置，无砟轨道桥梁伸缩缝装置由异型材、防水橡胶带(条)以及锚固装置三部分构成；有砟轨道桥梁伸缩装置除上述三部分外，在桥面设置了挡砟盖板。

通过对意大利、德国、韩国、台湾等国家和地区铁路桥梁所使用伸缩装置的信息收集整理，将国外铁路桥梁伸缩装置的结构形式主要归纳为“一”字型、“V”型、“U”型防水橡胶带（条）（如图1 图2 图3），均为一次性安装到位，所不同的仅是防水橡胶带固定形式的区别。

1、盖板 2、压紧螺栓 3、型钢 4、胶条 5、锚筋

图1

图2

图3

目前国内铁路客运专线简支箱梁伸缩装置主要使用《铁路常用跨度梁桥面附属设施》(通桥（2008）8388)所配套的伸缩装置,普速铁路简支箱梁伸缩装置主要使用通桥2101、通桥2201所配套的简易伸缩装置。结构形式与图1所示结构形式类似。

根据对国内外铁路桥梁现在广泛采用的伸缩装置资料的收集分析，发现这些伸缩装置构造均能满足使用要求。但共同的一个弱点是检修养护困难。伸缩装置防水橡胶带（条）一旦出现破损漏水，必须翻拆轨道结构进行检修和换装。研究在无损轨道结构的前提下更换伸缩装置防水橡胶带，是伸缩装置发展的方向和趋势。

2 研究方向和目标

2.1 更换防水橡胶带(条)快捷简便

更换防水橡胶带(条)作业需要在规定的检查维修时段内完成，同时更换所采用的设备应轻便宜携带、运输。体积稍大的机械设备不具备运输到营运线路作业的条件。

2.2防水橡胶带(条)后伸缩装置应牢固可靠防水性好

防水橡胶带(条)后的伸缩装置性能应满足铁路桥梁伸缩装置技术标准的各项指标，其伸缩、防水性能均应牢固可靠，不能因为更换作业而降低标准。

2.3 可抽换防水橡胶带伸缩装置必须体现经济效益

可抽换防水橡胶带(条)伸缩装置必须具有较高的经济效益，在初装时投入资金不应较常规伸缩装置高出过多；在更换防水橡胶带(条)时的费用也应尽量降低。实现最大经济效益。

3 主要研究内容

3.1伸缩装置防水橡胶带(条)的固定方式

为实现防水橡胶带(条)的可更换，就不能如传统伸缩装置将防水橡胶带(条)直接与异型材连接，通过研究比较，确定将防水橡胶带(条)部分分为两部分：防水橡胶带(条)和橡胶锁紧条（如图4）。用橡胶锁紧条将防水橡胶带(条)固定压紧在异型材型腔内。在安装时按先安装防水橡胶带(条)然后压入橡胶锁紧条，在拆除时按先犁除橡胶锁紧条然后退出防水橡胶带的方式，实现防水橡胶带(条)的更换。

图4

3.2 选择材料

材料首先需要满足铁路现行国家技术标准的要求，同时针对该种伸缩装置的特点，对异型材的选取和橡胶带(条)的材料进行了深入研究。

目前国内采用的伸缩装置异型材均为Q355NH耐候钢。但更换防水橡胶带时，要求异型材型腔内应光滑清洁。针对沿海以及部分地区污染较重，存在腐蚀性的情况，经过比照分析，综合方便运输等因素，提出采用铝合金材质作为比选材料。对此，委托相关检测单位对铝合金和耐候钢材料作5%溶液浓度中性盐雾200小时测试。试验结果表明铝合金材质耐腐蚀情况大大优于耐候钢，型腔内表面光洁无明显氧化腐蚀现象。满足可抽换防水橡胶带伸缩装置对异型材的要求。

防水橡胶带(条)、橡胶锁紧条依据铁路现行国家技术标准，依据环境温度不同选用三元乙丙橡胶或氯丁橡胶。

橡胶锁紧条的物理化学性能决定其对防水橡胶带(条)夹持力的大小以及自身的耐久性，关系到本产品的主要性能。因此在研究中进行多次试验性生产，通过大量试验，确定了对其机械、化学性能的要求。对硬度、扯断强度以及耐臭氧氧化等参数设定了标准。

3.3 异型材及橡胶锁紧条断面构造的选择

设计过程中将异型材分“G”型和“C”型断面；弹性橡胶压紧条的断面结构形式分“人”型，“工”型，三角形，矩形，圆形，管形等十二种断面形状的弹性橡胶锁紧条逐一进行分析，研究其夹持性、密封性和可安装性。对上述各型异型材与橡胶锁紧条进行刻模、试验性生产并组装、试验。通过对比，选定“人”型弹性橡胶压紧条和“G”形异型材及与之配合的防水橡胶带结构形式。

3.4 安装、更换施工机械研究

针对安装时为适应曲线内外侧梁缝不等以及两侧梁端高度不一致的问题，以及将橡胶锁紧条顺利压入异型材型腔内以提供防水橡胶带(条)适当的夹持力，研究成功多连杆安装机械手。更换作业受“犁”的工作原理启发，包括负责犁除橡胶锁紧条或防水橡胶带(条)的犁头连杆以及压紧连杆的弹簧构件组成。两种设备重量均不足10kg且体积很小。

4 结束语

目前，本伸缩装置相关专利技术已经获批，产品已经于2010年4月在向莆铁路XPJX-1A标芦坑特大桥139#～168#梁缝进行试验性安装，工作状态良好。相关研究成果于2012年通过铁道部科学技术司成果鉴定；相关产品设计安装图于2013年列为中国中铁二院工程集团有限责任公司标准图；相关产品标准于今年列为中国中铁二院工程集团有限责任公司企业标准。同时多条在建、待建铁路业主达成了产品采购意向。相信本产品很快就能得到大量应用，为铁路建设的发展添砖加瓦，取得显著的社会和经济效应。

参考文献

[1] 鄢勇等. Q/73020712-6·001.2014年. 《中国中铁二院集团有限责任公司企业标准 铁路客运专线桥梁可抽换防水橡胶带伸缩装置》.成都

作者信息：罗浚滔(1982~)男，工程师，2004年毕业于西南交通大学，工学学士。