Metode Perhitungan Pencocokan untuk Kedalaman Penjangkaran Paku Rel dan Daya Dukung Bantalan Tidur
Mengapa kedalaman penahan paku yang tidak memadai menjadi penyebab utama keretakan bantalan akibat tekanan?
Kedalaman penahan paku yang tidak mencukupi akan mengakibatkan gaya penahan jauh lebih rendah dari nilai desain. Gaya tarik yang dihasilkan selama pengoperasian kereta api akan terkonsentrasi pada bukaan jangkar bantalan tidur. Pembukaan jangkar pada bantalan tidur adalah area konsentrasi stres. Ketika kedalaman penahan tidak mencukupi, gaya tarik tidak dapat disalurkan secara merata ke bagian dalam bantalan melalui paku, tetapi terkonsentrasi di area kecil pada bukaan penahan. Material beton atau kayu pada area ini akan menghasilkan retakan radial akibat menahan tegangan lokal yang berlebihan. Retakan tersebut akan terus meluas seiring dengan getaran kereta api, yang pada akhirnya menyebabkan retaknya bukaan penahan bantalan di bawah tekanan dan hilangnya kapasitas penahan sepenuhnya. Pada saat yang sama, paku juga akan mengendur dan miring karena kekuatan penahan yang tidak mencukupi, sehingga semakin memperburuk kerusakan pada bantalan.
Mengapa terdapat perbedaan yang signifikan dalam kedalaman penahan paku antara bantalan beton dan bantalan kayu, dan apa perbedaan yang biasa terjadi?
Bantalan beton memiliki kekerasan material dan kekuatan tekan yang tinggi tetapi kerapuhan yang tinggi, dan kedalaman penahan paku biasanya 150-180mm; bantalan kayu memiliki ketangguhan yang baik dan kuat tekan yang rendah, dan kedalaman penahan paku biasanya 100-120mm. Perbedaan keduanya sekitar 50mm. Bantalan beton memerlukan kedalaman penahan yang lebih dalam untuk membubarkan gaya tarik paku dengan meningkatkan bidang kontak dan menghindari patah getas beton pada bukaan penahan. Bantalan kayu memiliki ketangguhan yang baik. Setelah paku tertanam, maka akan membentuk ikatan mekanis yang erat dengan kayu, dan kedalaman penahan yang relatif dangkal dapat memperoleh kekuatan penahan yang cukup. Jika kedalaman penahan bantalan kayu terlalu dalam, maka akan terlalu banyak memotong serat kayu, yang malah akan mengurangi keutuhan bantalan kayu dan menyebabkan patahnya bantalan kayu. Oleh karena itu, perbedaan kedalaman penahan antara kedua jenis bantalan tersebut ditentukan oleh sifat materialnya.
Indeks daya dukung bantalan bantalan manakah yang menjadi dasar inti untuk menghitung kedalaman penahan paku, dan mengapa?
Penghitungan kedalaman penahan paku harus mengambil "daya dukung tarikan akhir-keluar" dari bantalan sebagai dasar intinya. Indeks ini mengacu pada beban maksimum yang dapat ditahan oleh bantalan yang ditarik keluar-tanpa mengalami kerusakan. Sasaran desain kedalaman penahan adalah untuk membuat gaya penahan paku lebih kecil dari daya dukung tarikan akhir-keluar bantalan, dengan faktor keamanan yang dicadangkan lebih dari 2 kali. Jika daya dukung tekan bantalan digunakan sebagai dasar, hal tersebut tidak dapat mencerminkan kinerja bantalan di bawah beban tarik-keluar, yang dapat menyebabkan desain kedalaman penahan tidak mencukupi. Daya dukung tarik akhir secara komprehensif mempertimbangkan kekuatan material bantalan, ukuran penampang bukaan angkur, dan metode penahan, dan benar-benar dapat mencerminkan kapasitas penahan bantalan pada paku. Oleh karena itu, penghitungan kedalaman penahan berdasarkan indeks ini dapat menjamin keamanan sistem penahan.
Mengapa bantalan beton pada-jalur angkut berat perlu menambah kedalaman penahan paku sebesar 20 mm dibandingkan dengan-jalur kecepatan biasa?
Kereta api pada-jalur angkut berat memiliki beban gandar yang besar, dan gaya tarik yang ditanggung oleh paku dapat mencapai 1,8 kali lipat dari jalur kecepatan-biasa, sehingga kebutuhan gaya penahan sangat meningkat. Meningkatkan kedalaman penahan sebesar 20 mm dapat meningkatkan area kontak antara paku dan bantalan beton sekitar 12%, dan gaya penahan dapat ditingkatkan sebesar 10%-15% secara sinkron. Kedalaman penahan sebesar 150 mm untuk jalur kecepatan biasa sudah dapat memenuhi persyaratan gaya tariknya, namun pada jalur angkut yang berat, gaya penahan pada kedalaman ini tidak akan mencukupi, dan paku cenderung kendor. Setelah menambah kedalaman penahan, gaya penahan paku dapat melebihi gaya tarik sebenarnya dari tali angkut berat, sehingga memenuhi persyaratan faktor keamanan. Pada saat yang sama, meningkatkan kedalaman penahan juga dapat menghilangkan tegangan pada bukaan penahan bantalan, mengurangi risiko bantalan retak akibat tegangan, dan beradaptasi dengan kondisi beban berat pada jalur angkut berat.
Selama-konstruksi di lokasi, bagaimana cara mengontrol kedalaman penahan paku dengan alat sederhana untuk menghindari penyimpangan?
Alat sederhana yang paling umum digunakan untuk mengontrol kedalaman penahan paku selama-konstruksi di lokasi adalah "perlengkapan pemosisian kedalaman", yang dapat menyesuaikan panjangnya sesuai dengan kedalaman penahan yang dirancang dan dipasang pada paku. Saat memasang paku, bagian bawah perlengkapan dipasang ke permukaan bantalan, dan kedalaman paku yang tertanam di bantalan adalah kedalaman desain, yang secara efektif dapat menghindari terlalu dalam atau terlalu dangkal. Untuk penahan belerang, garis skala kedalaman penahan dapat digambar pada paku dengan cat sebagai acuan pemasangan. Untuk penahan resin, selongsong penahan khusus dapat digunakan. Panjang selongsong adalah kedalaman penahan desain. Setelah paku dimasukkan ke dalam selongsong, kedalamannya dapat dipastikan akurat. Setelah konstruksi, perlu untuk memilih paku secara acak dan mengukur kedalaman penahan sebenarnya dengan pita baja. Penyimpangan harus dikontrol dalam ±5mm. Jika deviasi melebihi, penahan harus-dilakukan kembali.