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&&&浏览历史导读：无缝线路理论知识，一、发展无缝线路的意义，无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路，在普通线路上，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加，养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路，还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题，无缝线无缝线路理论知识 一、发展无缝线路的意义
无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加。养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本世纪三十年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。这中间首先遇到了接头焊接质量问题；其次就是长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定问题；还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题。随着上述一系列问题的逐步解决，无缝线路在世界各国得到了广泛的运用。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列优点。有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修费用30%~70%。在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。这些优点在行车速度提高时尤为显著。
二、无缝线路的类型
无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
温度应力事无缝线路是由一根焊接长钢轨及其端2~4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。温度应力式无缝线路结构简单，铺设维修方便，因而得到广泛应用。对于直线轨道，铺设50kg/m和60kg/m钢轨，每公里配量1840根混凝土枕时，铺设温度应力式无缝线路允许轨温差分别为100℃和108℃。
放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和定期放散式两种，适用与年轨温差较大的地区。自动放散式是为了消除和减少钢轨内部的温度力，允许长轨条自由伸缩，在长轨两端设置钢轨伸缩接头，为了防止钢轨爬行，在长轨中部使用特制的中间扣件。由于结构复杂，已不使用。定期放散温度应力式无缝线路的结构形式与温度应力式相同。根据当地轨温条件，把钢轨内部的温度应力每年调整放散~2次。放散时，松开焊接长钢轨的全部扣件，使它自由伸缩，放散内部温度应力，应用更换缓冲区不同长度调节轨的办法，保持必要的轨缝。每次放散应力许耗费大量劳动力，作业很不方便。 放散温度应力式无缝线路曾在前苏联和我国年温差较大的地区使用，目前已不使用。现在世界各国主要采用温度应力式无缝线路。
三、国内外无缝线路发展概况
随着无缝线路一系列理论和技术问题的解决，于五十年代无缝线路才得以迅速发展。德国是无缝线路发展最早的国家，1926年就开始铺设，到50年代，已将无缝线路作为国家的标准线路。到60年代已开始试验把无缝线路和道岔焊连在一起，至今大部分道岔已焊成无缝道岔。美国虽然从30年代开始铺设无缝线路，但较进展缓慢，直到70年代才得以迅速发展，以年平均铺设7 590km的速度增长，最多时年铺设达到 10 000km。到1979年底无缝线路已超过12万km，是目前全世界铺设无缝线路最多的国家。日本于50年代开始铺设无缝线路，现已铺设5 000余公里，其特点是每段无缝线路长1300km，在长轨条两端设置伸缩调节器。近年来在新干线上采用一次性铺设无缝线路技术。原苏联由于大部分地区温度变化幅度较大，对无缝线路的发展有所影响，直到1956年才正式开始铺设。近十年发展较快，无缝线路已达5 000余公里。
我国无缝线路从1957年开始铺设，开始时采用电弧焊法，分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐
步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成250~500m的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为1 000~2 000m。每段之间铺设2~4根调节轨，接头采用高强螺栓连接。目前京广、京沪、京沈、陇海等主要干线均已铺设无缝线路。至今无缝线路已铺设约2.46万km。90年代开始了对超长无缝线路的研究和铺设工作，至今已在北京、上海、郑州等路局铺设了超长无缝线路近千公里。 一、钢轨温度力、伸缩位移与轨温变化的关系
无缝线路的特点是轨条长，当轨温变化时，钢轨要发生伸缩，但由于有约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部要产生很大的轴向温度力。为保证无缝线路的强度和稳定，需要了解长轨条内温度力及其变化规律。为此首先要分析温度力、伸缩位移与轨温变化及阻力之间的关系。
一根长度为l可自由伸缩的钢轨，当轨温变化Δt℃时，其伸缩量为
式中 α--钢轨的线膨胀系数，取11.8×10-6/℃；
l --钢轨长度(mm)；
Δt--轨温变化幅度（℃）。
如果钢轨两端完全被固定，不能随轨温变化而自由伸缩，则将在钢轨内部产生温度应力。根据虎克定律，温度应力ζt为
(5-2) 式中
E――钢的弹性模量，E=2.1×105Mpa；
εt――钢的温度应变。 将E、α之值带入式（5-2），则温度应力为：
一根钢轨所受的温度力Pt为：
（5-4） 式中 F--钢轨断面积(mm)。
公式（5-1、5-2、5-4）即为无缝线路温度应力和温度力计算的基本公式。由此可知：
1．在两端规定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化有关，而与钢轨本身长度无关。因此，从理论上讲，钢轨可以焊成任意长，且对轨内温度力没有影响，控制温度力大小的关键是如何控制轨温变化幅度Δt。
2．对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力大小不同。如轨温变化1℃所产生的温度力。对于75、60、50kg/m轨分别是23.6、19.2、16.3kN。
3．无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度Δt，轨长l有关，与钢轨断面积无关。
为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状态的轨温。在铺设无缝线路中，将长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温。施工锁定轨温应在设计锁定轨温允许变化范围之内。锁定轨温是决定钢轨温度力水平的基准，因此根据强度、稳定条件确定锁定轨温是无缝线路设计的主要内容。
钢轨温度不同于气温。影响轨温的因素比较复杂，它与气候变化、风力大小、日照强度、线路走向和所取部位等有密切关系。根据多年观测，最高轨温Tmax要比当地最高气温高18~25℃，最低轨温Tmin比当地的最低气温低2~3℃。计算时通常取最高轨温等于当地最高气温加20℃，最低轨温等于最低气温。表5-1为我国主要地区的轨温资料。
第二节 无缝线路纵向受力分析线路纵向阻力
轨温变化时，影响钢轨两端自由伸缩的原因是来自线路纵向阻力的抵抗，它包括接头阻力、扣件阻力及道床纵向阻力。
(一)接头阻力
钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头阻力由钢轨夹板间的摩擦力和螺栓的抗剪力提供。为了安全，我国接头阻力PH仅考虑钢轨与夹板间的摩擦力。
图5-1 夹板受力图
s――钢轨与夹板间对应1枚螺栓的摩擦力；
n――接头一端的螺栓数。
摩擦力的大小主要取决于螺栓拧紧后的张拉力P和钢轨与夹板之间的摩擦系数f。图5-1为夹板的受力情况。
接头螺栓拧紧后产生的拉力P在夹板的上、下接触面上将产生分力。图中T为水平分力；N为法向分力，它垂直于夹板的接触面；R为N与T的合力，它与N的夹角等于摩擦角θ。
由图可知：∵T=P／2，则有：
Ｐ――一枚螺栓拧紧后的拉力（kＮ）；
α――夹板接触面的倾角，tanα＝i；
i――轨底顶面接触面斜率，50、75kg/m钢轨：i=1/4；43、60kg/m钢轨：i=1/3。
当钢轨发生位移时，夹板与钢轨接触面之间将产生摩阻力F，F将阻止钢轨的位移。
一枚螺栓对应有四个接触面，其上所产生的摩阻力之和为s，则有：
对应于一枚螺栓所提供的摩阻力可作如下分析。钢的摩擦系数一般为0.25，而f=tan ，则有 =arctan0.25，又有α=arctani。将以上相应值代入求s的公式，可得到：
70、50kg/m钢轨：s=1.03P；60、43kg/m钢轨：s=0.90P。
上式表明，一跟螺栓的拉力接近它所产生的接头阻力。在此情况下，接头阻力PH的表达式，可写成：
接头阻力与螺栓材质、直径、拧紧程度和夹板孔数有关。在其他条件均相同的情况下，螺栓的拧紧程度就是保持接头阻力的关键。扭力矩T与螺栓拉力的关系可用经验公式表示：
T ――拧紧螺帽时的扭力矩（N?m）；
K ――扭矩系数，K=0.18~0.24；
Ｐ――螺栓拉力（kＮ）；
D ――螺栓直径（mm）。
列车通过钢轨接头是产生的振动，会使扭力矩下降，接头阻力值降低。据国内外资料，可降低到静力测定值的40%~50%。所以，定期检查扭力矩，重新拧紧螺帽，保证接头阻力值在长期运营过程中保持不变，是一项十分重要的措施。维修规则规定无缝线路钢轨接头必须采用10.9级螺栓，扭矩应保持在700~900 N?m。表5-2所示为计算时采用的接头阻力值。
(二）扣件阻力
中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。
扣件阻力是由钢轨与轨枕板面之间的摩擦力和扣压件与轨底扣着面之间的摩阻力所组成。摩阻力的大小取决于扣件扣压力和摩擦系数的大小。一组口家的阻力F为：
P ――扣件一侧扣压件对钢轨的扣压力；
μ1――钢轨与垫板之间的摩擦系数；
μ2 --钢轨与扣压件之间的摩擦系数。
据铁道科学研究院试验，如果混凝土轨枕下采用橡胶垫板，不论是扣板式扣件还是弹条式扣件，其摩擦系数为μ1 +μ2=0.8。 扣压件P的大小与螺栓所受拉力P拉的大小有关。以扣板式扣件为例，按图5-2可得P的算式如下：
图5-2 扣板受力图
P拉――扣件螺栓所受拉力，与螺帽扭矩有关；
a、b――扣板着力点只螺栓中心的距离。
扣件摩阻力F的表达式为：
实测资料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力岁钢轨位移的增加而增大。当钢轨位移达到某一定值之后，钢轨产生滑移，阻力不再增加。
垫板压缩和扣件局部磨损，将导致扣件阻力下降，如在一个维修周期内，垫板的压缩与扣件的磨损按1mm估计，则不同扣件的摩阻力，如表5-3所示。 表5-3 扣件阻力表
此外，列车通过时的振动，会使螺帽松动，扭矩下降，导致扣件阻力下降。为此《铁路线路维修规则》规定：扣板扣件扭矩应保持在80~120 N?m；弹条扣件为100~150 N?m。
（三） 道床纵向阻力
道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力R，或每延厘米分布阻力r表示。它是抵抗钢轨伸缩，防止线路爬行的重要参数。
道床纵向阻力受道碴材质、颗粒大小、道床断面、捣固质量、脏污程度、轨道框架重量等因素的影响。只要钢轨与轨枕间的扣件阻力大于道床抵抗轨枕纵向位移的阻力，则无缝线路长钢轨的温度应力和温度应变的纵向分布规律将完全由接头阻力和道床纵向阻力确定。
图5-3 道床纵向阻力与位移的关系曲线
道床纵向阻力，是由轨枕与道床之间的摩阻力和枕木盒内道碴抗推力组成。图5-3为实测得到的单根轨枕在正常轨道状态下，道床纵向阻力与位移关系曲线。由图可以看出：道床纵向阻力值随位移的增大而增加，当位移达到一定值之后，轨枕盒内的道碴颗粒之间的结合被破坏，在此情况下，即使位移再增加，阻力也不再增大；在正常轨道条件下，钢筋混凝土轨枕位移小于2mm木枕位移小于1mm，道床纵向阻力呈斜线增长，钢筋混凝土枕轨道道床纵向阻力大于木枕轨道。
在无缝线路设计中，采用轨枕位移位mm时相应的道床纵向阻力值，见表5-4。
表5-4 道床纵向阻力表
表列数据是单根轨枕的实测结果。据国外资料介绍，如采用整个轨道框架实验，则纵向阻力将比单根
轨枕测得的结果大得多，对钢筋混凝土枕轨道，平均阻力可提高80%。
另外，线路的养护维修作业在一定程度上破坏了道床原状，使道床纵向阻力降低，需要通过一定时间的列车碾压后，才能恢复到原有的阻力值。 温度力图
温度力沿长钢轨的纵向分布，常用温度力图来表示，故温度力图实质是钢轨内力图。温度力图的横坐标轴表示钢轨长度，纵坐标轴表示钢轨的温度力(拉力为正，压力为负)。钢轨内部温度力和钢轨外部阻力随时保持平衡是温度力纵向分布的基本条件。一根焊接长钢轨沿其纵向的温度力分布并不是均匀的。它不仅与阻力和轨温变化幅度等因素有关，而且还与轨温变化的过程有关。
(一)约束条件
1．接头阻力的约束
为简化计算，通常假定接头阻力PH为常量。无缝线路长轨条锁定后，当轨温发生变化，由于有接头的约束，长轨条不产生伸缩，只在钢轨全长范围内产生温度力Pt，这时有多大温度力作用于接头上，接头就提供相等的阻力与之平衡。当温度力Pt大于接头阻力PH时，钢轨才能开始伸缩。因此在克服接头阻力阶段，温度力的大小灯油接头阻力，即
ΔtH--接头阻力能阻止钢轨伸缩的轨温变化幅度。
2．道床纵向阻力的约束
接头阻力被克服后，当轨温继续变化时，道床纵向阻力开始阻止钢轨伸缩。但道床纵向阻力的产生是体现在道床对轨枕的位移阻力，随着轨枕位移的根数的增加，相应的阻力也增加。为计算方便，常将单根钢轨的阻力换算为钢轨单位长度上的阻力r，并取为常量，由上述特征可见，道床纵向阻力是以阻力梯度r的形式分布。故在克服道床纵向阻力阶段，钢轨有少量伸缩，钢轨内部温度力放散，因而各截面的温度力并不相等，以斜率r分布。
(二)基本温度力图
无缝线路所顶以后，轨温单向变化时，温度力沿钢轨纵向分布的规律，称为基本温度力图。先以降温为例说明，图5-4即为基本温度力图。
1．当轨温t等于锁定轨温t0时，钢轨内部无温度力，即Pt=0，如图中A-A'线。
图5-4 基本温度力图
2．当t－t0≤ΔtH 时，轨端无位移，温度力在整个长轨条内均匀分布，Pt= PH，图中B-B'线。
3．当t－t0＞ΔtH时，道床纵向阻力开始发挥作用，轨端开始产生收缩位移，同时在x长度范围内放散部分温度力，图中BC、B'C'范围内任意截面的温度力Pt= PH+r?x。
4．当t将到最低轨温Tmin时，钢轨内产生最大温度拉力maxPt拉，这时x达到最大值，即为伸缩区长度。如图中D-D'线。此时maxPt拉和ls可按下式计算。
Δt拉max--最大降温幅度。
(三)轨温反向变化时的温度力图
上面分析了轨温从t0下降到Tmin时，温度力纵向变化的情况。实际上轨温是要随气温循环往复变化的，这时温度力的变化会与前述正向变化有所不同，且与锁定轨温t0的取值有关。t0可能有大于、等于或小于当地中间轨温t中的三种情况，则温度力分布图也会有三种不同情况。
图5-5 轨温反向变化时的温度力图
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无缝线路概述
一、铺设无缝线路的意义
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过时发生冲击和振动，并伴随有打击噪音，冲击力最大可达到非接头区的3倍以上。接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并导致道床的破坏，线路状态恶化，钢轨及联接零件的使用寿命缩短，维修劳动费用的增加。养护线路接头区的费用占养护费用的35%；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其它部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长，上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
为了不断改善钢轨接头的工作状态，人们从20世纪30年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践，采用各种方法把钢轨焊接起来构成无缝线路。这中间首先遇到接头焊接质量的问题；其次，遇到了长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定性问题；另外，还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题。随着上述一系列问题的逐步解决，无缝线路在世界各国得到了广泛的应用。无缝线路消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，机车车辆和轨道的维修费用减少，使用寿命延长等一系列优点。有资料表明，从节约劳动力和延长设备使用寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修费用30%-70%。
无缝线路的长轨条长度从理论上讲可以无限长，这是发展跨区间无缝线路的理论基础。普通无缝线路轨条长度受信号机位置、道岔、特大桥等因素的限制，一般只有1-2km，随着钢轨胶结绝缘接头和无缝道岔两项关键技术的发展，跨越闭塞分区的区间无缝线路，以及跨越车站的跨区间无缝线路得以实现。随着新建铁路路基填料质量的提高及工后沉降大幅度降低、道床密实度及稳定性达到设计开通速度要求，新建线上可实现一次铺设跨区间无缝线路，消除普通线路接头造成的“记忆病害”，大幅度提高了轨道的平顺性。秦沈客专新建铁路一次铺设跨区间无缝线路的成功，标志着我国铁路无缝线路的发展跨入了新时代。
跨区间无缝线路的优点是十分明显的：无缝线路的长轨条贯通区间，并与车站道岔焊连，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝化，全面提高线路的平顺性与整体强度；取消了缓冲区后，轨道部件的损耗和养护维修工作量进一步减少；钢轨接头的消灭，进一步改善了列车运行条件；伸缩区与固定区交界处因温度的循环而产生的温度力峰值以及伸缩区过量伸缩不能复位而产生的温度力峰值，都由于伸缩区的消失而消失，跨区间无缝线路的防爬能力较强，纵向力分布比较均匀，锁定轨温容易保持，线路的安全性和可靠性提高；跨区间无缝线路长轨条温度力升降平起平落，不会形成峰值，可适度提高锁定轨温，从而提高轨道的稳定性。
二、无缝线路的类型
无缝线路类型可根据处理钢轨内部温度应力的形式分为温度应力式和放散温度应力式两种。
温度应力式普通无缝线路是由一根焊接长轨及两端2-4根标准轨组成，并采用普通接头形式。无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大温度力，其值随着轨温变化而变化。温度应力式无缝线路结构简单，铺设维修方便，因而受到广泛应用。对于直线轨道，每千米配置1840根混凝土枕，铺设温度应力式无缝线路允许轨温差分别为100℃-104℃。
放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和定期放散式两种，适应于年轨温差较大的地区。自动放散式是为了消除和减少钢轨内部的温度力，允许长轨条自由伸缩，在长轨两端设置钢轨伸缩接头。在大桥上、道岔两端为释放温度力，铺设的自动放散式无缝线路，是在长轨两端设置伸缩调节器。
定期放散温度应力式无缝线路的结构特点与温度应力式相同。根据当地轨温条件，把钢轨内部温度应力每年调整放散1-2次。放散时，松开焊接长轨条的全部扣件，使它自由伸缩，放散内部温度应力，应用更换缓冲区不同长度的调节轨的办法，保持必要的轨缝。此种形式已很少使用。
现今世界各国主要采用温度应力式无缝线路。根据无缝线路铺设位置、设计要求的不同，可分为路基无缝线路（有砟或者无砟轨道）、桥上无缝线路、岔区无缝线路。根据长钢轨接头连接方式，可分为焊接无缝线路和冻结无缝线路。
无缝线路轨道结构应具备的条件：
路基稳定，无翻浆冒泥、冻害及下沉挤出等路基病害。
一级碎石道砟，碎石材质、粒径级配应符合标准，道床清洁、密实、均匀。跨区间无缝线路道岔范围内道床肩宽450mm。
轨枕和扣件
混凝土枕、混凝土宽枕或有砟桥面混凝土枕，特殊情况可使用木枕。混凝土枕、混凝土宽枕应使用弹条扣件。
普通无缝线路应采用50kg/m及以上钢轨，全区间及跨区间无缝线路应采用60kg/m及以上钢轨。
无缝线路的基本原理
无缝线路：
是把钢轨焊接起来的线路，又称焊接长钢轨线路。无缝线路轨条长度不应短于200m，特殊地段不
正在加载中，请稍后...第五节无缝线路；一、无缝线路特点；高速铁路正线应采用跨区间无缝线路，到发线应采用无；二、无缝线路基本原理(一)无缝线路的类型；无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分；我国高速铁路采用温度应力式无缝线路；当轨温变化时，固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力；a――钢轨线胀系数，1.18×10-S／℃；E―；△T――轨温差(钢轨温度变化值)(℃)；例：60
一、无缝线路特点 高速铁路正线应采用跨区间无缝线路，到发线应采用无缝线路。跨区间无缝线路是在完善了长大桥上无缝线路、高强度胶接绝缘接头、无缝道岔等多项技术以后，把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间(包括道岔、桥梁、隧道等)都焊接(或胶接、冻结)在一起，取消缓中区的无缝线路，如图2-102所示。
二、无缝线路基本原理 (一)无缝线路的类型 无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种。 无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。 我国高速铁路采用温度应力式无缝线路。 (二)温度力与温度应力 1．温度力 当轨温变化时，固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力)称为温度力。其计算式为 P1一a?E?A?△T 式中
P．――温度力(kN)； a――钢轨线胀系数，1.18×10-S／℃； E――钢轨弹性模量，2.1×108kN／m2； A――钢轨截面积(cm)； △T――轨温差(钢轨温度变化值)(℃)。 例：60 kg／m钢轨，A一77.45 Cm2，Pt一19.2△T(kN)。 2．温度应力 当轨温变化时，整个钢轨断面所承受的应力，称为温度应力，其计算式为 口一d?E?△T一2．478?△T(MPa) 由以上公式可知温度应力与钢轨长度、截面面积无关。 (三)锁定轨温设计 无缝线路相邻单元轨节之问锁定轨温之差不应大于5℃，同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃；左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃。 1．钢轨温度 在夏季，由于太阳辐射热的作用，一般轨温比气温高10～20℃；在冬季，气温较低，气温与轨温大致相同。一般规定：最高轨温等于当地最高气温加20℃，最低轨温等于最低气温。 2．锁定轨温 为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状态的轨温。在铺设无缝线路中，将长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温。施工锁定轨温不一定等于设计锁定轨温，但应在设计锁定轨温允许变化范围之内。 3.设计锁定轨温 设计锁定轨温即长钢轨中和轨温，其根据线路的具体条件，通过轨道稳定性和强度计算确定。 （1）有砟轨道
路基有砟无缝线路锁定轨温可适当提高；桥上无缝线路锁定轨温可适当降低；南方地区的无砟轨道，锁定轨温范围不应过低，否则夏季钢轨温升幅度过大，导致钢轨出现碎弯的几率增加。 4．设计锁定轨温范围 无缝线路的铺设很难在设计锁定轨温下把整段长轨条锁定，因此，给定一个同时满足稳定性和强度条件的范围，即设计锁定轨温±(3～5℃)。 5．实际锁定轨温 在运营中长轨条因轮轨相互作用而被碾长，或因维修作业不当，引起长轨条不均匀爬行， 都会导致长轨条施工锁定轨温的改变(一般下降5～8℃)，因此，无缝线路在运营中存在一个 实际的锁定轨温。 (四)无缝线路上各种阻力 无缝线路上，阻止钢轨及轨道框架移动的阻力有纵向阻力和横向阻力。 1．纵向阻力 轨温变化时，影响钢轨两端自由伸缩的原因是来自线路纵向阻力的抵抗，它包括接头阻 力、扣件阻力及道床纵向阻力。 (1)接头阻力 钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。 接头阻力由钢轨夹板问的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。为了安全．我国接头阻力PH仅考虑钢轨与夹板间的摩阻力。 当钢轨发生位移时，夹板与钢轨接触面之间将产生摩阻力F，F将阻止钢轨的位移。一根螺栓的拉力接近它所产生的接头阻力P。在此情况下，接头阻力P。的表达式，可写成 pH一n?P 接头阻力与螺栓材质、直径、拧紧程度和夹板孔数有关。在其他条件均相同的情况下，螺栓的拧紧程度就是保特接头阻力的关键。扭力矩与螺栓拉力的关系可用经验公式表示，即 T1一K?D?P 式中
T1――拧紧螺帽时的扭力矩(N?m)； K――扭矩系数，K：0.18～0.24； D――螺栓直径(mm)； P――螺栓拉力(kN)。 列车通过钢轨接头时产生的振动，会使扭力矩下降，接头阻力值降低。因此，因定期检查扭力矩，重新拧紧螺帽，保证接头阻力值在长期运营过程中保持不变。 (2)扣件阻力 中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大干道床纵向阻力；在一些特殊地段，如桥上、钢轨伸缩调节器基本轨的伸缩范围内，为了降低桥梁所受纵向力和保证长轨的正常伸缩，要求扣件阻力小于道床阻力。 扣件阻力是由钢轨沿轨枕垫板面之间的摩阻力和扣件与轨底扣着面之间的摩阻力所组成。摩阻力的大小取决于扣件扣压力和摩擦系数的大小。常用扣件阻力如表2-74所示。 表2-74
扣件阻力表(kN) 扣件类型 螺母扭矩80 N?m
(3)道床纵向阻力 道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力R，或每 延厘米分布阻力p表示。它是抵抗钢轨伸缩，防止线路爬行的重要参数。 另外，线路的养护维修作业在一定程度上破坏道床原状，使道床纵向阻力降低，需要通过一定时间的列车碾压后，才能恢复到原有的阻力值。道床纵向阻力与道床密实程度关系最为显著，如表2―75所示。 表2-75
道床清筛前后的纵向阻力 作业项目 清筛前 筛边挖盒 纵向阻力（kn/根） 13.8 道床密实程序（%） 100
由于线路维修作业会扰动道床，致使道床纵向阻力降低，只有采取限制作业轨温的方法来保证无缝线路的正常工作状态。
2．道床横向阻力 道床抵抗轨道框架横向位移阻力称道床横向阻力，它是防止无缝线路胀轨跑道，保证线路稳定的主要因素。 道床横向阻力是由轨枕两侧及底部与道砟接触面之间的摩阻力，和枕端的砟肩阻止横移的抗力组成。其中，道床肩部占30％，轨枕两侧占20％～30％，轨枕底部占50％。道床横向阻力可6.78 49.1 2.5 18.1 方枕后 方枕后挖盒 3.7 26.8 综合捣固 6.8 49.2 筛后第三天 8.35 60.5 筛后第七天 8.8 63.8 筛后半个月 9.7 70.2 筛后一个月 12.6 91.0 I型 9.0 Ⅱ型 9.3 15.0 Ⅲ型 16.0 Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ型 大于9.0 防爬器 15.0 K型 7.5 螺母扭矩150 N?m 12.0 用单根轨枕的横向阻力Q和道床单位横向阻力p表示，即 p―Q/a (N／cm) 式中a――轨枕间距(cm)。 (五)无缝线路的稳定性 无缝线路作为一种新型轨道结构，其最大特点是在夏季高温季节在钢轨内部存在巨大的温度压力，容易引起轨道横向变形。在列车动力或人工作业等干扰下，轨道弯曲变形有时会突然增大，这一现象常称为胀轨跑道(也称臌曲)，在理论上称为丧失稳定，这将严重危及行车安全。 稳定的因素主要有道床横向阻力、轨道框架刚度。 丧失稳定的因素主要有温度力、轨道原始弯曲、外力偏心作用。 无缝线路丧失稳定情况大多是由于维修作业不当，降低了道床横向阻力而发生。因此要对影响道床横向阻力的因素有所了解，以利于指导工作。 (六)温度力图 温度力沿长钢轨的纵向分布，常用温度力图来表示，故温度力图实质是钢轨内力图。温度力图的横坐标轴表示钢轨长度，纵坐标轴表示钢轨的温度力(拉力为正，压力为负)。钢轨内部温度力和钢轨外部阻力随时保持平衡是温度力纵向分布的基本条件。一根焊接长钢轨沿其纵向的温度力分布并不是均匀的。它不仅与阻力、轨温变化幅度、施工过程等因素有关，而且还与轨温变化的过程有关。 无缝线路锁定以后，轨温单向变化时，温度力沿钢轨纵向分布的规律，称为基本温度力图，如图2一103、图2 104所示。
温度压力峰的大小与锁定轨温无关，温度压力峰的位置相当于中间轨温锁定时的伸缩区终点。温度力峰现象是由道床阻力塑性性质决定的，其量值及位置均取决于接头阻力及道床阻力梯度的大小。 从国内外无缝线路失稳事故来看，事故多发季节不是在夏季的高温季节，而是在春夏之交的3～5月份，很重要的原因是在这一季节，轨温接近甚至低于锁定轨温，容易放松对道床阻力的重视，而实际上此刻在伸缩区却有可能存在着相当于20℃的温度压力峰，因而导致事故的发生。 在取锁定轨温等于或小于中间轨温时，则不会在伸缩区出现温度压力峰，而是出现温度拉力峰。温度力峰值的大小与锁定轨温无关，锁定轨温的合理设置只能适当减小固定区的温度力，而不能改变伸缩区局部的最大温度力峰值。 冬季进行养护维修作业后，道床阻力将大大削弱，接头阻力也有一定程度的削弱，这些是很难恢复的。在夏季，养护维修作业停止，道床阻力在列车的压实作用下逐渐恢复，在轨温回升过程中，伸缩区附近将出现较正常情况更高的温度应力峰。比如，道床阻力在冬季降低25％时，温度压力峰值将增大10％左右。 三、无缝线路维修作业 (一)玩缝线路地段维修要求 1．无缝线路地段应根据季节特点、锁定轨温和线路状态，合理安排全年维修计划。在气温较低的季节，应安排锁定轨温较低或薄弱地段进行综合维修；在气温较高的季节，应安排锁定轨温较高地段进行综合维修。 2．有砟轨道高温季节不应安排综合维修和影响线路稳定的作业。如必须进行综合维修或成段保养时，应有计划地先放散后作业，并适时重新做好放散和锁定线路工作。其他保养和临时补修，可采取调整作业时间的办法进行。高温季节可安排矫直钢轨硬弯、钢轨打磨等作业。在较低温度下，如需更换钢轨或夹板，可采用钢轨拉伸器进行。 3．有砟轨道无缝线路综合维修，宜按单元轨节为单位安排作业。 4．无砟轨道无缝线路作业必须掌握实际锁定轨温，'测量作业轨温，根据作业轨温条件进行作业。 有砟轨道无缝线路作业必须掌握实际锁定轨温，根据作业轨温条件进行作业，应严格执行“作业前、作业中、作业后测量轨温”制度，并注意做好以下各项工作： (1)在维修地段按需要备足道砟。 (2)起道前应先拨正线路方向。 (3)起、拨道器不得安放在铝热焊缝处。 (4)扒开的道床应及时回填、夯实。 5．有砟轨道道床一般清筛，枕盒清筛深度为枕底向下50～l00mm，并做好排水坡，清筛后直及时捣固、稳定；边坡清筛为轨枕头外全部道砟，宜使用边坡清筛机施工，清筛后应及时夯实。 6．对大坡道地段、列车制动地段无缝线路应加强检查和锁定，防止钢轨爬行和轨向变化。 7．应加强隧道口前后100 m线路检查，采取措施防止线路出现碎弯。 (二)胀轨跑道防治和处理 1．当线路连续出现碎弯并有胀轨迹象时，应限制列车运行速度或封锁线路，并尽快组织处理。 2．作业中如出现轨向、高低不良时，必须停止作业，并及时采取防胀措施。 3．发现胀轨跑道时应立即封锁线路进行处理。 4．无缝线路发生胀轨跑道时，应将胀轨跑道情况按“无缝线路胀轨跑道情况登记表”做好记录。 (三)桥上无缝线路养护维修 桥上无缝线路养护维修应注意做好以下工作： 1．应按设计要求，保持扣件布置方式和扣件紧固程度。尤其应加强温度跨度大的桥上无 缝线路小阻力扣件养护。 2．在高温和低温季节，应加强温度跨度大的桥上无缝线路结构和状态检查，加强连续梁活动端或桥台附近的线路状态检查，发现问题应及时处理。 3．单根抽换桥枕应在实际锁定轨温+lO～一20℃范围内进行，作业时抬起钢轨高度不应超过60 mm。 4．成段更换、方正桥枕等需要起道作业时，应在实际锁定轨温+5～一15℃范围内进行。 5．联合接头位置不得设置在桥墩上和钢桁梁伸缩纵梁上，并要求距桥台边墙或桥墩不小于2m。 三亿文库包含各类专业文献、外语学习资料、生活休闲娱乐、中学教育、高等教育、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、文学作品欣赏、应用写作文书、39第五节
无缝线路等内容。　
　3? 第三节 铺设无缝线路施工作业 第四节 起道捣固、垫碴和垫板作业 第五节 拨道和改道作业 第六节 无缝线路维修作业 第七节 大型养路机械维修作业 第八节 ... 　( 第五节 无缝线路的应力放散与调整 应力放散或调整: 应力放散或调整: 是把没有在设计允许的锁定轨温范围内锁定的无缝线路,以及运营中锁定轨温发生了变化的无缝... 　第五节 无缝线路_农学_高等教育_教育专区。第五节一、无缝线路特点 无缝线路 高速铁路正线应采用跨区间无缝线路,到发线应采用无缝线路。跨区间无缝线路是在完善了... 　第五节 无缝线路的应力放散与调整 应力放散或调整: 是把没有在设计允许的锁定轨温范围内锁定的无缝线路,以 及运营中锁定轨温发生了变化的无缝线路, 经放散或... 　第五章无缝线路 39页 1财富值 无缝线路1 117页 1财富值 超长无缝线路 22页...无缝线路基本知识 第一节 温度应力和温度力 一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量... 　第五节 无缝线路的稳定性 一、稳定性的概念 无缝线路作为一种新型轨道结构,其最大特点是夏季高温季 节在钢轨内部存在巨大的温度压力,容易产生轨道横向变 形。在... 　主要技术指标 五、其他要说明的问题 下达任务日期:2011 年 3 月 15 日 要求...12 第二章 无缝线路铺设的基本问题 第一节 无缝线路分类 无缝线路是采用钢厂... 　第三章 无缝线路 第四章 线路设备检查与维... 第五章 线路作业 第六章 特殊...第一章 轨道构造 第一节一、钢轨的功用及要求 钢 轨 钢轨是铁路轨道的主要...