无缝线路(铁路、高铁培训).ppt

无缝线路轨道设 计 l第一节 概述 l第二节 长钢轨轴向温度力 l第三节 无缝线路稳定性计算 l第四节 路基上的无缝线路轨道设 计 6.1 铁路无缝线路概述 l无缝线路在长钢轨内灭了钢轨接头，列车通过 时高频冲击荷载的动态响应消除，相应地线路 病害减少。因而大力发展无缝线路成为全世界 铁路工作者的共识。 l根据美国AREA统计，无缝线路比普通线路的钢 轨寿命延长约40%；日本铁路发现，采用无缝 线路的钢轨(50kg/m型)更换周期由原来的 400Mt延长到了500Mt。原苏联统计，通过总重 500Mt以后的钢轨（P65型）抽换数，降低了三 分之二。我国的统计数字表明，无缝线路轨道 的钢轨使用寿命延长1.25倍。世界各国在高速 与快速客运线路上均铺设无缝线路。 l截至2003年，我国铺设无缝线路已达39158km， 占正线延长的45，铺设无缝线路地区最大轨温 幅度100.5，铺设无缝线路最小曲线半径正线 为400m、站线为350m，总长超过1000m的桥梁已 有15座铺设无缝线路，总长超过200m的桥梁已有 一百数十座铺设无缝线路，铺设无缝线路最大坡 道线路上为20、高架桥上为28。 l从理论上说，无缝线路的长度可以是无限长，但 实际上，由于理论计算、结构设备及施工、养护 技术地限制，无缝线路地轨条长度是逐步加长的 。无缝线路的发展经历了三个阶段： l普通无缝线路：无缝线路的轨条长度不长，考虑 自动闭塞区段绝缘接头的设置、桥梁、隧道、道 岔衔接及施工养护维修的方便，其长轨长度一般 为12km，两端铺2-4对标准轨组成的“缓冲区” 。 l区间无缝线路：随着胶接绝缘接头技术的推广应 用及无缝线路施工技术的完善，为满足列车提速 的需要，尽量减少钢轨接头的存在，把原来长1- 2km的长轨条延长，使长轨长度达到或接近两个车 站之间的长度。 长轨条标准长度钢轨长轨条 缓冲区 l跨区间无缝线路:为了最大限度减少钢轨接头 ，延长轨条长度，把区间无缝线路的长轨条 延长与车站道岔焊接在一起，成为跨区间无 缝线路，是当今无缝线路的发展方向。目前 ，我国无缝线路在京广线上最长一段140km， 京沪上最长一段104km，此外长2060km的无 缝线路数量更多，据统计我国现有跨区间无 缝线路的数量约7000km。 l跨区间无缝线路取消了缓冲轨，区间内的绝 缘接头承受巨大纵向力，因此研究与生产高 强度、高韧性的胶接绝缘接头成为推广应用 超长无缝线路关键技术之一。 无缝道岔纵向力计算 无缝线路结构的三种类型 l温度应力式。在运营过程中，随着轨温的变 化，每段无缝线路除两端的伸缩区放散部分 温度应力外，通常不放散温度应力，它有固 定的锁定轨温； l定期放散应力式。为减小无缝线路的最大温 度应力值，定期进行应力放散，通常每年春 、秋季各放散一次，它有两个锁定轨温； l自动放散应力式。在无缝线路的中部或端部 锁定一定长度，其余部分采用特制扣件，允 许长轨条随着轨温变化而伸缩，从而放散温 度应力，它无固定的锁定轨温。 目前全世广泛应用温度应力式无缝线 路 l定期放散应力和自动放散应力式无缝线路，曾 在前苏联和我国沈阳、哈尔滨铁路局试铺，但 因放散应力需耗费大量人力；而自动放散应力 式则因放散应力不均匀，且存在超伸超缩现象 ，因而早已废弃不再使用。 l无缝线路结构按照连接方式可分为两类：用缓 冲轨连接及用钢轨伸缩调节器连接。日本新干 线上铺设的无缝线路，每隔1.5km设置一组钢 轨伸缩调节器，我国沈阳、哈尔滨铁路局曾有 40km无缝线路采用钢轨伸缩调节器连接，其优 点是必要时放散应力及处理故障方便，但因设 备投资费用较高，在我国一般线路上不再大量 使用，但大桥上铺设无缝线路仍然广泛应用。 l采用缓冲轨连接的无缝线路可以是温度应力式 ，也可以是定期放散应力式；同样，采用钢轨 伸缩调节器连接的无缝线路，可以是温度应力 式也可以是放散应力式，这在概念上应加以区 分。 无缝线路的铺设范围 l由于无缝线路在严寒酷暑季节具有巨大的温度 拉力和压力，因而在某些地区和某些特殊地段 的应用受到限制。 l目前世界各国投入大量人力和物力从事研究， 突破已有的限制，扩大铺设范围。 最大轨温差 l20世纪6070年代，世界各国仅限于在最大轨温 差90以内的地区铺设无缝线路。目前已有一些 国家突破了这一范围，美国、加拿大、挪威、瑞 典在最大轨温差95地区，南联盟在最大轨温差 100的地区铺有无缝线路，俄罗斯在严寒、轨温 差很大的地区铺设无缝线路取得重大突破，使用 P65型钢轨，焊接接头全部采用接触焊，已在西 伯利亚最大轨温差115、119地区的干线上铺 设无缝线路。莫斯科列宁格勒铁路全线通过轨 温差97的地区，铺设P65型钢轨、混凝土轨枕 、无缝线路，目前该线旅客列车和货物列车最高 运行速度分别达到200km/h和90km/h。 l我国使用50kg/m钢轨，在最大轨温差97地 区铺设42.7km、100.5地区铺设3km无缝 线路。 l目前使用60kg/m钢轨已在最大轨温差97的 地区广泛铺设无缝线路。 最小曲线半径 l过去大多数国家规定，容许铺设无缝线路的最小 曲线半径为600m，但近年来突破了这一限制。 欧美一些国家规定，在站线上容许在更小半径曲 线上铺设无缝线路，美国铁路已在站线R=170m 曲线上铺有无缝线路。 l俄罗斯技术规程规定，干线容许铺设无缝线路的 最小曲线半径R=300m，早在1978年前苏联就在 外高加索山区，在8处半径R=300400m曲线铺 设了无缝线路，有2处在最大轨温差75地区，6 处在9297地区，行驶轴重23-25t电力机车， 经过10年运营，发现与同样半径曲线地段普通线 路相比，外股钢轨的磨耗量减少。 采用加强轨道结构的特殊措施 l采用加强轨道结构的特殊措施可在更小 半径曲线上铺设无缝线路，奥地利采用 翼形轨枕；我国采用了防胀挡板。 奥地利采用翼形轨枕 我国在大温差、小半径曲线上应用的防胀挡 板 最大坡道 l关于容许铺设无缝线路的最大坡道，国外技术规定各 异。俄罗斯在外高加索山区铁路24的大坡道上，南 联盟在贝尔格莱德巴尔线25的大坡道上铺设了 无缝线路。但也有一些国家对容许铺设无缝线路的坡 道加以限制，如：联邦德国规定最大坡道，旧线不超 过25，新线不超过12.5，波兰、罗马尼亚规定不 超过12。 l我国对容许铺设无缝线路的坡度原则上未作限制，但 要求轨条全长在连续长大坡道及制动区段上，以及行 驶重载列车，必须采用防爬加强措施，实际上,早在 1967年我国在川黔线凉风垭隧道16.5的坡道上，近 几年又在陇海铁路20的长大坡道上以及上海明珠线 28的大坡道上铺设了无缝线路。 6.2 长钢轨轴向温度力 6.2.1 完全约束的长钢轨温度力 Ts-钢轨锁定轨温，又称零应力轨温（） T-钢轨计算温度（）；高温时，取当地气 温加20，低温时取当地气温。长隧道内， 最高轨温可按当地最高气温计。 l钢轨伴随轨温变化的伸缩变形完全受到约束 时，其温度应力仅仅与其轨温变化幅度呈线 性关系，而与钢轨的长度无关。由此可见， 只要能够实现钢轨的完全约束，无缝线路可 以任意的增加长度而不会增加钢轨应力。温 度应力式无缝线路工程技术正是建立在这个 基本原理的基础上。 例6.1 l郑州地区Tmax=63，Tmin=17.9，锁定轨温设 计值Ts=25，锁定轨温变化范围取25 5， 即2030，计算60kg/m钢轨最大温度压力和拉 力。 解：最大温升幅度maxT1=63.020.0=43.0 最大温降幅度maxT2 =30.0（17.9）=47.9 对于60kg/m钢轨，最大温度压力： maxPt1=248max T1F=2484377.45808.4kN 最大温度拉力： maxPt2=248maxT2F=24847.977.45900.5kN 6.2.2 设有缓冲区的长钢轨温度力 l长钢轨依赖无缝线路轨道的道床、扣件和接头 联结零件阻止其随轨温变化而发生的伸缩，形 成其温度变形约束。轨道结构对于长钢轨伸缩 变形的约束力就是道床纵向阻力、扣件纵向阻 力和接头阻力。设有缓冲区的长钢轨温度力， 与线路纵向阻力约束的变化有明显关系。 一、长钢轨的约束线路纵向阻力 A. 道床纵向阻力 l道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架（钢轨 和轨枕组装而成，也称轨排）纵向位移的阻 力。 处于正常状态下的轨道，单根轨枕的道 床纵向阻力随着位移的增大而增加，当位移 达到一定量值后，轨枕盒的道碴颗粒之间的 啮合被破坏，即使位移继续增加，阻力也不 再增大。 l道床纵向阻力与道床密实度的关系最为显著 ，此外还与道碴粒径、材质、道床断面、捣 固质量及脏污程度有关。道床在清筛松动后 纵向阻力明显下降，随着运营时间的推移， 可逐渐恢复正常量值。 钢轨的移动方向 道床纵向阻力 l设单根轨枕的道床纵向阻力QL (N)，则一股钢轨 下单位长度道床的纵向阻力p=QL/2a (N/cm) ，a 表示轨枕间距(cm)。 图6-2 单根轨枕的道床纵向阻力 与位移的关系曲线 B. 扣件阻力 l扣件阻力是指中间扣件及防爬器抵抗钢轨相 对于轨枕沿线路纵向移动的阻力。为使钢轨 与轨枕牢固扣着形成轨道框架，有效地约束 轨道的温度伸缩位移，在一般情况下，中间 扣件阻力必须大于道床阻力。 l试验表明，扣件阻力随钢轨纵向位移的增加 而增大，并与扣件的类型及其扣压力有关， 如图6-3所示。 2.0 型 150 Nm 型 150 Nm 扣件阻力（kN/组） 1.5 1.0 0.5 00.51.0 1.52.0f(mm) 型 图6-3 扣件阻力图 C. 接头阻力 l接头阻力是长钢轨两端的接头夹板阻止钢轨伸缩( 纵向位移)的阻力，是通过拧紧接头螺帽实现的。 l轨道设计规范规定，无缝线路接头螺栓扭矩 不应低于900Nm，接头阻力采用400kN。并规定 ，正线轨道钢轨接头螺栓应采用10.9级及以上高 强接头螺栓；站线轨道应采用8.8级及以上高强接 头螺栓。 l图6-4展示了钢轨接头阻力与钢轨位移的关系。由 图可知，接头阻力对于钢轨伸缩位移的约束限制 有一个上限值，钢轨温度作用力超过接头阻力之 后，随着轨温变化幅度的增长其轨端伸缩位移增 加，直至钢轨接头的构造轨缝功能终结，钢轨伸 缩位移方才终止。 图6-4 钢轨接头阻力与钢轨位移关系曲线 扭矩 700Nm 二、设置有缓冲区的长钢轨温度力分 布 l设置有缓冲区的长钢轨，受到接头阻力和道床 纵向阻力的约束。若长钢轨的温度力超过了约 束其变形的线路阻力，便发生伸缩位移，并伴 随有钢轨温度力的释放，形成梯形状的钢轨温 度力分布。如图6-5，横坐标表示长钢轨的长度 ，纵坐标表示钢轨温度力Pt 伸缩区固定区伸缩区 Pt= Rj+px 图6-5 钢轨温度力纵向分布图 lPt正向指向下方表示钢轨压力，长钢轨温度 力Pt小于接头阻力Rj时，Pt呈矩形分布。当 Pt Rj时，钢轨温度力Pt呈梯形分布。其梯形 斜边的斜度为（单位长度道床纵向阻力值 ）。当轨温变化幅度T到达最大值 maxT ，Pt的最大值maxPt为 （6-8） l在图6-5中，梯形两端上部的阴影部分是伴随 钢轨收缩而释放的温度力。在设计中，称L长 度范围为伸缩区，该区域内，钢轨有纵向位 移发生。长钢轨中部无钢轨位移发生的区域 称为固定区。伸缩区L由下式计算: Rj-钢轨接头阻力（N） p-单位长度道床纵向阻力（N/cm每轨） maxT-最大轨温变化幅度（） 6.3 无缝线路轨道稳定性计算 l处于高温条件下的无缝线路轨道易于发生横向 位移，形成线路方向不良，影响列车行驶的平 稳性，甚至引发列车脱轨事故。因此，无缝线 路轨道稳定性成为铁路运输业普遍关注的问题 之一。 6.3.1 无缝线路轨道稳定性概念 l无缝线路轨道稳定性主要研究高温条件下轨 道横向位移与钢轨温度力的变化规律，并针 对轨道及其运营环境条件，确定相应的轨温 变化幅度及横向变形位移容许值，制定相应 的轨道设计标准及线路维修标准。 l无缝线路轨道在横向受到道床的约束，由于 钢轨制造、线路维修、轨温变化及列车运行 等原因，导致轨道方向不良，即存在所谓的“ 轨道原始弯曲”。在上述条件下，无缝线路轨 道的横向位移f与钢轨温升幅度T之间存在 着如图（6-8）的关系。 道床横向阻力 T TA TB TS f+f0f0 图6-8 轨道横向位移与钢轨温升幅度关系曲线 lf0表示轨道存在的原始弯曲矢度，依横向位移 随钢轨温升的变化特征，曲线变化可分为三个 阶段: l第一阶段: OA：轨温上升，因轨道横向位移 受到道床的约束，轨道保持原始弯曲的状态， 横向位移不发生增长。 l第二阶段: AB：轨道随钢轨温升发生横向位 移，轨道的弯曲矢度进一步扩大，习惯称为胀 轨阶段。 l第三阶段: BC（经过S点）：钢轨温升超过 TB之后，轨道将发生突发性横移，即位移骤 然扩大，并可能伴随有轻微响声，习惯称为跑 道。 无缝线路胀轨跑道后的轨道状态 l在普遍的力学原理中，对于存在原始弯曲（初 始缺陷）的受压杆件，其受力平衡状态曲线有 如图（6-9）所示的形状，极值点B对应着压杆 失稳。从实用的观点出发，各国铁路工程界趋 向于采取以下两个稳定性判别准则来处理无缝 线路稳定性问题:安全温升法、极限状态法 图6-9 受压杆件受力平衡状态曲线 （1）安全温升法 l前苏联米辛柯（MeHko） 美国柯尔（ Kerr）等人主张采用值作为控制无缝线路稳定 性设计的取值， TS称为安全温升，如图6-9 所示。以安全温升判别无缝线路稳定性，其主 要出发点是：当钢轨温升幅值小于TS 时，无 论轨道的原始弯曲以及外力作用所引起的横向 变形积累扩展到何等程度，其轴向温度压力不 会超过B点，线路也不会发生胀轨跑道。 （2）极限状态法 l我国铁道部颁布的统一无缝线路稳定性计算公 式规定，由钢轨温升所引起的轨道横向位移最 大值不得超过2mm，该值所对应的钢轨温升幅 度为容许温升幅度TN ，如图6-9所示。其主要 出发点是：轨道横向位移超过2mm时，将易于 形成轨道横向变形积累，增大钢轨弯曲矢度， 逐渐降低无缝线路的稳定性，最后导致无缝线 路胀轨跑道。 6.3.2 影响无缝线路稳定性的因素 l试验研究及运营经验表明，影响无缝线路稳 定性的主要因素有：钢轨的温升幅度、轨道 原始不平顺、道床横向阻力以及轨道框架刚 度等。前两项是促使无缝线路轨道失稳的因 素，后两项是保持稳定性的因素。另外，道 床纵向阻力和中间扣件的抗扭转作用对无缝 线路轨道稳定性影响较小。 一、钢轨的温升幅度 l钢轨的温升幅度是钢轨相对于锁定温度的轨温 升高值。已如上述，随着轨温的升高，长钢轨 不断积累的温度压力超过某个极限值后，轨道 将丧失稳定，横向变形迅速增长，形成轨道方 向不良，危及行车安全。钢轨温升幅度的增长 是无缝线路丧失稳定的最关键因素。 二、轨道原始弯曲 l轨道原始弯曲是指无缝线路轨道在钢轨零应 力状态下固有的方向不平顺。钢轨的焊接、 制造、运输以及养护维修等作业过程中的不 良后果，都可导致轨道的原始弯曲。轨道原 始弯曲通常包括塑性原始弯曲和弹性原始弯 曲。塑性原始弯曲是钢轨在轧制、运输、焊 接和铺设过程中形成的塑性变形，呈现钢轨 轴线不平直。弹性原始弯曲是在温度力和列 车横向力的反复作用下产生的，钢轨弹性原 始弯曲的特点是积蓄有弹性形变位能。 l轨道的原始弯曲呈现有各种形状，有单波形， 也有多波形。根据我国铁路轨道的现场观测， 多为单波形，多波形出现的概率较小，故弹性 原始弯曲的变形曲线形式可近似采用正弦函数 描述，如图6-10(a)所示，其坐标公式为： 图6-10（a） 轨道弹性原始弯曲变形 曲线 l塑性原始弯曲可采用圆曲线描述，如图6- 10（b）所示，并以下列近似坐标公式计 算： 图6-10（b） 轨道塑性原始弯曲变形 曲线 fop l由塑性原始弯曲和弹性原始弯曲所组成的原始 弯曲如图6-10（c）所示。 图6-10（c） 轨道弹性弯曲 和 塑性原始弯曲之和变形曲线 l当foe及l两个参数确定后，弹性原始弯曲的形状 便得以确定。原始弯曲是轨道实际存在的一种 几何状态，其特征参数foe及l可以通过调查观测 由数理统计方法加以确定。由于foe及l是相互对 应相互依存的，故而必须同时调查l对应的foe 。 调查研究和工程经验表明，采用比值foe/l2可反映 轨道原始弹性弯曲形状的基本特征。塑性原始 弯曲也可采用同样的统计方法。基于这一思想 ，在后续的理论分析中，比值foe/l2及Rop将视为 一个定值。 l根据无缝线路现场观测和统计分析，轨道原始 弯曲特征可取fo/l2 =2.10310-6（cm-1）， fop/l2占 fo/l2的83%。 三、道床横向阻力 l道床抵抗轨道框架横向位移的阻力称为道床横 向阻力，它是防止无缝线路胀轨跑道，保证无 缝线路稳定性的主要因素。铁路工程经验表明 ，在稳定轨道框架的因素中，道床的贡献约为 65%，钢轨约为25 %，扣件约为10 %。 l道床横向阻力的构成是：道床肩部的阻力占20 30%，轨枕两侧占2030%，轨枕底部占 50%。为使道床横向阻力达到设计要求，不仅 要求道床断面符合标准尺寸，还应捣固紧密， 其道床密实度应达到1700kg/m3。 l道床对每根轨枕的横向阻力Q0，可用试验方法获 得。试验表明Q0与轨枕横向位移f呈非线性关系 ，如图6-11所示。 l道床横向阻力Q0与轨枕类型、道床断面尺寸、道 碴材料及其密实度有关。由图6-11可见，混凝土 宽轨枕线路横向道床阻力最高，混凝土轨枕线路 次之，木枕线路最低。 木枕 混凝土枕 混凝土宽枕 阻力 KN/根 f(mm) 图6-11 道床阻力与横向位移的关系 l根据美国和英国铁路的试验研究，在同类轨道 的条件下，经过长期运营密实稳定的道床横向 阻力最大，机械捣固后阻力显著减小。密实道 床的阻力位移曲线，在起始阶段，阻力随位 移增长，超过横向阻力顶点后，道床即遭破坏 ，阻力显著下降。松软的道床，其阻力最低， 当阻力达到较大量值后，将维持缓慢增长的趋 势，如图6-12所示。 轨枕横向位移 道床横向阻力 WEAK STRONG MEDIUM 图6-12 阻力位移曲线 l道床肩宽对于道床横向阻力有一定的影响，轨枕 横移将挤动碴肩的道碴棱体，形成破裂面，如图 6-13所示。碴肩的宽度必须覆盖这一破裂面，以 保证具有较大的阻力。破裂面的顶宽用下式计算 ： H 轨枕端部高度 450+/2 C b bB A 图6-13 道床宽度对阻力的影响 l据有关测试比较，与300cm的肩宽相比，肩宽增 加到500cm时，阻力值可增加16，若再加宽， 阻力将不再增加。日本铁路认为，碴肩宽度超 过4060cm的道床，横向阻力将不再增加。因 此，有关国家对碴肩宽度规定了限值：美国为 50cm；日本为55cm；前苏联为45cm；我国普通 线路为30cm，无缝线路为4050cm。 l国内外的试验表明，道床肩部堆高可提高道床 横向阻力。碴肩堆高比碴肩加宽效果更明显， 并可节约道碴。这项措施为国内外无缝线路广 泛采用。我国铁路碴肩一般堆高15cm；法国铁 路堆高10cm，呈三角形，阻力值增加10% 15%；日本铁路堆高10cm，呈三角形，每根轨 枕的横向阻力由60007000N提高到10 000N； 英国和法国的碴肩堆高已列为无缝线路道床断 面标准。英国还规定：凡半径小于800 m的曲线 ，肩宽3560cm，并堆高碴肩。 l标准道床对每根轨枕的横向阻力Q0（N）与道床 单位横向阻力（N/cm）有下列关系： l通过试验研究，可得出q与轨道横向位移f的如下 关系式： 道床横向阻力初始值及参数 四、轨道框架刚度 l轨道框架刚度反映轨道框架抵抗横向弯曲的能力 。轨道框架刚度越大，抵抗横向弯曲变形的能力 就越强。轨道框架刚度是两股钢轨的横向水平刚 度及钢轨与轨枕节点间的阻矩抵抗横向弯曲能力 的总和。 l轨道框架的水平刚度可取为： 6.3.3 计算模型及其求解 l如前所述，无缝线路轨道出现的原始弯曲大多 数是单波形的，如图6-14所示。轨道原始不平顺 的总长度以l0表示，随着钢轨轴向压力的增长， 其中l长度范围内将发生新的横向位移增量，并 以虚线表示，其位移变形矢度为f，与之对应的 原始弯曲矢度为f0，线路曲率半径R所对应的矢 度是fr。根据力学分析原理可取出l长度范围的一 段轨道作为脱离体，分析无缝线路轨道稳定性 ，于是得到如图6-15所示的力学计算模型，并建 立下列基本假定： （1）计算模型的建立 图6-14 图6-15 l1. 视轨道为置于道床介质中的压杆，其原始弯 曲由弹性原始弯曲yoe及塑性原始弯曲yop两部分 组成（见图6-16），其中： 图6-16 l2. 对于半径为R的圆曲线轨道有坐标公式： 考虑原始塑性弯曲的圆曲线，其合成曲率为： l3. 道床单位横向阻力q/(N/cm)与轨道的横向位移 有下列关系： l4. 由轨温变化引起的轨道横向位移为： l5. 扣件的结点阻矩对轨道横向弯曲刚度的影 响用表示，轨道横向刚度表示为EJ ，其中 EJ是两根钢轨的横向水平刚度。 （2）计算模型求解 l无缝线路轨道稳定性属于不精确求解的力学命 题，通常运用势能法求解。由势能驻值原理可 知，结构体系处于平衡状态时其势能取驻值。 l无缝线路轨道稳定性问题的求解，可以在假定 轨道横向变形形状的基础上，计算出轨道结构 体系在钢轨温度压力作用下的势能，从而将势 能表达成为位移参数的函数。 l由上述基本假定可知，轨道横向变形位移函数yf 可以通过位移参数f来表示。设轨道的总势能为 ，并表示为位移参数f的函数(f)。根据势能 驻值原理，轨道结构体系的力学平衡方程为： l轨道结构的总势能由三部分能量组成： 6-30 6-33 l式（6-30）及（6-33）称为改进的无缝线路稳定 性统一计算公式，它完善了我国1978年铁道部 发布的无缝线路稳定性统一计算公式。改进的 无缝线路稳定性统一计算公式纳入铁道部铁 路轨道设计规范、京沪高速铁路设计暂行 规定、新建时速200km客货共线铁路设计暂 时规定以及秦沈客运专线跨区间无缝线路 暂行规定等设计规范，广泛应用于铁路工程 设计。 6.3.4 无缝线路轨道稳定性计算例 题 6.4 路基上的无缝线路轨道设计 1.根据铁路轨道设计规范的规定，、级铁路 采用60kg/m及以上等级钢轨时，应按无缝线路 轨道设计；旅客列车设计行车速度为200km/h时 ，应按跨区间无缝线路设计；采用50kg/m钢轨 时，宜按无缝线路设计。 6.4.1 一般规定 2.无缝线路轨道长钢条及缓冲区钢轨的接头夹 板联结应采用高强度螺栓。 3.铺设无缝线路轨道的曲线半径不宜小于400m ；半径小于400m的曲线地段，应采取措施增 大道床横向阻力，并进行无缝线路特殊设计 。 4.无缝线路的容许铺设线路坡度，原则上不作 限制，但轨条全长位于连续长大下坡道、制 动坡段及行驶重载列车坡段，应采取加强措 施。 5.桥梁上的无缝线路设计应按新建铁路桥上 无缝线路设计规定的有关条文实施。 6.4.2 设计参数 1.最高轨温应按当地历年最高气温加20计， 长隧道内最高轨温可按当地历年最高气温计 。最低轨温按当地历年最低气温计。各地区 历年最高、最低气温见附录A 2.扣件及有碴道床的设计参数应满足下列要求 ： l正线上的无缝线路轨道缓冲区钢轨接头螺 栓应采取10.9级高强度接头螺栓，螺母应采 用10级高强螺母，垫圈应采用单层弹簧垫圈 ； l接头螺栓扭矩不应小于900Nm，接头阻力 应采用400kN； l弹条扣件每个节点的纵向阻力Qj按（67 ）式计算； l有碴轨道结构的扣件纵向阻力应大于道床 纵向阻力，但桥上小阻力扣件除外； l有碴轨道道床稳定状态的主要参数不应低 于表610的规定值 路基上的无缝线路轨道设计的内 容 l容许轨温变化幅度计算，无缝线路轨道的容许 轨温变化幅度，包括容许温升、容许温降变化 幅度。 l设计锁定轨温确定，无缝线路设计锁定轨温应 根据当地气象资料，无缝线路轨道的容许温升 、容许温降，并考虑一定的修正量计算确定。 l伸缩区长度计算 l缓冲区预留轨缝计算 l长轨条布置 6.4.3 容许轨温变化幅度计算 l无缝线路轨道的容许轨温变化幅度，包括容许 温升、容许温降变化幅度。容许温升变化幅度 由无缝线路轨道稳定性及钢轨受压强度两个条 件控制，设计中应采取其不利值；容许温降幅 度由钢轨受拉强度条件控制。 （1）由轨道稳定性条件计算容许温升幅 度 l按下式由轨道稳定性计算容许温升： E-钢轨钢弹性模量 F-钢轨横截面积 -钢轨钢线膨胀系数 P-无缝线路轨道稳定性容许温度压力 ： P=P/k （2）由钢轨强度条件计算容许温升、温降幅 度 l不失一般性，列出由钢轨强度确定容许温降的 计算式： 锁定温度 l度量无缝线路所受温度力的大小，常以它在锁 定时测定的轨温为基准，此时无缝线路的应力 为零，因此国内外文献把无缝线路处于零应力 状态测得的轨温定义为锁定温度。 l分为：设计锁定轨温、实际锁定轨温。 6.4.4 设计锁定轨温确定 设计锁定轨温 l无缝线路设计锁定轨温的确定，既要保证 高温下无缝线路状态的稳定，又要保证低 温下钢轨及缓冲区接头螺栓不被拉断，按 此进行稳定性计算、强度计算及缓冲区轨 缝计算，求得允许温升 和允许温降 ，从而确定设计锁定轨温及其上、下限。 最高轨温 最低轨温 允许温升锁定轨温 上限下限 允许温降 实际锁定轨温 l此外，设计锁定轨温还应满足下列规定：跨区间 无缝线路和区间无缝线路，相邻单元轨节的锁定 轨温之差不应大于5；同一区间单元轨节的最大 锁定轨温与最低锁定轨温之差不应大于10；左 右两股钢轨锁定轨温之差，行车速度高于160km/h 时不应大于3，160km/h及以下时，不应大于5 。 6.4.5 伸缩区长度计算 l伸缩区长度L（m）由下式计算： l根据我国的运营经验，在设计中伸缩区 的长度宜按100m计。 6.4.6 缓冲区预留轨缝计算 l无缝线路缓冲区宜设置24对缓冲轨，缓冲轨采 用普通标准长度钢轨，缓冲区构造如图617所 示。其中部如设有胶接绝缘接头，相邻缓冲轨 之间的轨缝1应保持不变，其值宜为810mm 。需要计算的预留轨缝应为长轨条与缓冲轨之 间的轨缝 。预留轨缝应保证在最高轨温时两 轨端不顶紧（其轨缝大于或等于零），在最低 轨温时轨缝不应超过构造轨缝（18mm），以使 螺栓