土木工程毕业设计（论文）-线路大修与铁路无缝线路设计.doc

石家庄铁道大学毕业设计线路大修与铁路无缝线路设计The Design of Track Renewal and CWR 2010 届 土木工程 学院专 业 土木工程 学 号 20052459 学生姓名 指导教师 完成日期 2010年 月 日摘 要无缝线路是铁路现代化标志之一，它具有行车平稳，旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用低，使用寿命长等优点。随着线路客货运量和行车速度的不断提高，列车轴重的增加，无缝线路已成为高速、重载铁道的必选轨道结构，也是我国铁路线路的主要发展方向。线路经过长期运营，线路平纵断面会发生变化。因此，要对现有的平纵断面进行勘测，并根据勘测资料，对线路平纵断面进行改善设计。本设计利用Auto CAD及Excel，对线路大修地段进行了平面、纵断面改善设计，并绘制了的线路大修纵断面改善设计图；通过对轨道结构类型选择、轨道强度及稳定性检算，进而对路基上无缝线路进行设计；通过计算桥上无缝线路钢轨伸缩附加力和挠曲附加力，设计了一座中跨钢桥上的无缝线路，并绘制了无缝线路长轨节布置图。最后对线路大修工作作了专题研究。关键词：线路大修 无缝线路 轨道强度 稳定性AbstractCWR is one hallmark of the railway modernization, it has some advantages such as smooth running, comfortable and length of service life. With the increasing of driving speed, passenger capacity and cargo carrying capacity, and increasing of axial load, CWR has been a firstly chosen-tract construction of high-speed and heavy-load track, so interregional CWR has been trend of rail track development in China. Line after long-term operation, line profile will change. Therefore, the existing profile have been investigated, under investigation, the line profile is to improve.This project improves the tracks plan and profile design of track renewal on the railway with the help of Auto CAD and Excel, moreover, it draws the plan of the railways profile improved design; by choosing the tracks style; checking the tracks strength and stability, then designs the CWR on the roadbed, by calculating expansion forces and flexibility forces in the rails on the bridge, designing the CWR on a medium span steel bridge, and it draws the plan of long section of track layout of CWR. Finally the work of track renewal done a special study.Keywords: track renewal CWR track strength stability目 录第1章 绪论11.1 线路大修11.1.1 概述11.1.2 设计内容11.2 铁路无缝线路21.2.1 概述21.2.2 路基上无缝线路31.2.3 桥上无缝线路3第2章 线路大修平面设计42.1 概述42.2 既有曲线渐伸线长度计算62.3 设计曲线渐伸线长度计算72.4 拨距计算10第3章 线路大修纵断面设计173.1 纵断面设计的特点及原则173.1.1 设计特点173.1.2 设计原则173.2 纵断面设计技术条件173.3 纵断面设计方法183.3.1 纵断面设计步骤183.3.2 设计纵断面193.4 原始资料203.5 设计数据及计算结果223.6 设计纵断面图24第4章 路基上无缝线路设计264.1 无缝线路基本技术条件264.1.1 无缝线路分类264.1.2 无缝线路铺设地段和位置264.1.3 无缝线路结构组成274.1.4 缓冲区和伸缩区的设置274.1.5 两股长轨锁定轨温274.2 钢轨强度检算274.2.1 按客运机车韶山8计算284.2.2 按货车韶山3计算334.2.3 由钢轨强度计算容许的温降幅度374.3 稳定性检算394.3.1 长钢轨轴向温度压力计算394.3.2 由稳定条件计算容许的温升幅度414.4 无缝线路结构设计与计算414.4.1 确定锁定轨温414.4.2 伸缩区长度计算434.4.3 预留轨缝计算434.4.4 轨条布置454.4.5 位移观测桩的布置46第5章 桥上无缝线路设计475.1 设计原则475.2 设计要点475.3 桥上伸缩力计算485.3.1 附加伸缩力计算原理485.3.2 计算伸缩力485.4 桥上附加挠曲力计算515.4.1 附加挠曲力计算原理515.4.2 计算挠曲力515.5 桥上强度与稳定性计算545.5.1 强度计算545.5.2 稳定性计算545.6 确定锁定轨温555.7 断缝检算56第6章 铁路线路大修工作576.1 线路变形与修理更新576.2 线路大修的性质与目的586.3 线路大修的工作范围586.3.1 工作分类586.3.2 工作内容596.3.3 要求与规则626.4 线路大修的周期性626.4.1 影响因素626.4.2 现行规定636.4.3 如何确定大修周期63第7章 结论与展望647.1 结论647.1.1 线路平面设计647.1.2 线路纵断面设计647.1.3 路基上无缝线路设计647.1.4 桥上无缝线路设计657.2 展望65参考文献66致谢67附录A 外文资料翻译68A.1 英文68A.2 译文75附录B 图纸83B.1 纵断面设计图(图号：01)83B.2 长轨节布置图(图号：02)83石家庄铁道大学毕业设计第1章 绪论1.1 线路大修1.1.1 概述铁路线路是由路基、轨道和桥隧建筑物组成。它是一个整体工程结构，共同发挥各自的功用，其任何组成部分的改变或损坏，都将影响整体功能。（略）1.1.2 设计内容本设计中采取的方法及步骤如下：(1)根据设计任务书给定的运营条件及线路测量资料，对既有线路平纵断面进行改善。(2)线路大修平面设计14：线路大修平面改善设计，主要是矫正既有线路平面的位置，平面设计以原线路设计标准为依据，并遵循一定的原则和基本的技术条件，根据线路勘测资料，对线路曲线部分各测点进行拨距计算。(3)线路大修纵断面设计：线路大修纵断面设计的目的是改善原有线路设备的技术状态，本设计在既有路基面标高、轨面标高及既有道床厚度的基础上，利用Excel对计算轨面标高、设计轨面标高、设计道床厚度等进行计算，并绘制纵断面设计改善图4。1.2 铁路无缝线路1.2.1 概述随着高速、重载铁路的发展，要求强化铁路轨道结构，提高线路的平顺性和稳定性，消除现有一般无缝线路的缓冲区和道岔区钢轨接头的影响，实现线路的无缝化。把焊接轨条长度延长达整个区间或跨区间并与道岔焊联成一体，这种超长轨条的无缝线路称为区间无缝线路或跨区间无缝线路。（略）1.2.2 路基上无缝线路路基上无缝线路设计主要包括69：(1)无缝线路钢轨强度计算，采用连续支承法；(2)无缝线路稳定性计算，采用统一公式模型；(3)无缝线路结构设计与计算。1.2.3 桥上无缝线路桥上无缝线路设计主要包括912：(1)钢轨的伸缩附加力的计算。梁因温度变化而产生的伸缩变形，通过梁轨相互作用，使钢轨产生伸缩附加力。伸缩附加力与梁的日温度差和扣件阻力的大小有关。(2)钢轨挠曲附加力的计算。梁在荷载作用下产生挠曲变形，通过梁轨相互作用，使钢轨产生挠曲附加力，与挠曲变形和扣件阻力的大小有关。（略）第2章 线路大修平面设计2.1 概述线路大修平面设计主要是校正线路的平面位置。平面设计应以原线路设计标准为依据，并应遵循以下基本技术条件：(1)设计曲线时应尽量采用单曲线，仅在困难条件下允许保留复曲线，但复曲线的两个圆曲线间，应设缓和曲线连接，其长度按计算决定，但不应短于20m。（略）偏角法是应用渐伸线原理，计算既有曲线各点和设计曲线各对应点的渐伸线长度，其渐伸线长度之差即为各点计算拨量。如图2-1所示，既有曲线B点的渐伸线长为，设计曲线上与B点相应的点渐伸线长为，因此，拨距就是两渐伸线长度之差： ANiN2N1B1B2BiB0，曲线外挑，0，曲线内压。图2-1 曲线的渐伸线（略）2.2 既有曲线渐伸线长度计算既有线虽已错动，但基本线形仍保持原来的形状，可分为按缓和曲线和圆曲线的性质计算。(1)当置镜点在曲线的始切线上时，圆曲线各测点的渐伸线长度为： 式中，l圆曲线上测点的曲线长；（略）2.3 设计曲线渐伸线长度计算(1)选择曲线半径与缓和曲线长度进行曲线计算与设计前，首先要根据既有技术资料和现场实测结果估算既有曲线半径，既有曲线半径可采用下列方法计算： 平均偏角法设L为测点间弦长(一般为20m)，在圆曲线范围内取n个点偏角、，可求得圆曲线内L所对应的偏角的平均值为： (2-7)（略）设计曲线半径R可取估算的既有曲线半径RJ，并根据转角的大小取整(参见表2-1)。表2-1 曲线半径取整转角度数1010202030306060半径取整(m)501051具体选定（略）(3)设计曲线渐伸线长度的计算设计曲线渐伸线的长度，可根据测点所在位置，分别按下列公式计算： ZHHY第一缓和曲线上各测点： (2-13)（略）2.4 拨距计算 (2-17)拨距计算的步骤：(1) 计算既有曲线各测点的渐伸线长度；(2) 选择曲线半径及缓和曲线长，确定各主要点的里程；各条曲线拨距计算见表2-2表2-3。拨距计算 e=EsEj15+0.0310.0540.0660.0780.0780.0910.1050.1090.1060.102表2-2 既有曲线拨距计算表设计曲线渐伸线长度计算Es140.0000.0400.2630.8291.8983.6306.1469.46113.57718.492l36Rl0130.0000.0400.2630.8291.898l122.88922.88942.88962.88982.889l02/24R110.8330.8330.8330.8330.833L2/2R与Xa102.7975.3138.62812.74417.659L或X952.88972.88992.889112.889132.889设计曲线主要设计点里程8ZH：K115+457.111ZY：K115+507.111HY：K115+557.111既有曲线角面积计算Ej70-0.031-0.0140.1970.7511.8203.5396.0419.35213.47118.39020bf60-0.0310.0170.2110.5541.0691.7192.5023.3114.1194.919f500.3950.3470.153-0.19-0.7051.5950.8120.003-0.805-1.605曲线既有曲线测量资料f400.3950.7420.8950.70501.5952.4072.412.395020b(弧度)30.3643.3147.319a( )21-02-308-27-051-28-25测点里程1K115+440+460+480+500+520+540+560+580+600+620+640续表2-2拨距计算 e=EsEj15+0.1140.1060.0870.1110.0850.0870.0900.1050.1070.1180.127设计曲线渐伸线长度计算Es1424.20830.72438/.03946.15555.07064.78675.30186.61798.733111.648125.364l36Rl013l12l02/24R110.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.833L2/2R与Xa1023.37529.89137.20645.32254.23763.95374.46885.78497.900110.815124.531L或X9152.889172.889192.889212.889232.889252.889272.889292.889312.889332.889352.889设计曲线主要设计点里程8QZ：K115+845.542既有曲线角面积计算Ej724.09430.61837.95246.04454.98564.69975.21186.51298.626111.530125.23720bf65.7046.5247.3348.0928.9419.71410.51211.30112.11412.90413.707f51.6150.795-0.015-0.773-1.6221.5950.7970.008-0.805-1.5951.617既有曲线测量资料f41.6152.412.3951.62201.5952.3922.41.59501.61720b(弧度)311.30915.324a( )21-25-501-30-10测点里程1+660+680+700+720+740+760+780+800+820+840+860第3章 线路大修纵断面设计3.1 纵断面设计的特点及原则3.1.1 设计特点线路大修的纵断面设计是在原有建筑设备的基础上进行，并在保持原有限制坡度的条件下，修正和改善原有纵断面上不符合技术要求的部分。因此，纵断面的改善设计，必然会受到原有建筑物的严格限制。例如拉坡设计，会受到车站内的天桥、地道、站台及区间的跨线桥、架空桥、桥梁和隧道等建筑净空的限制，一般说是不能随意抬道或落道的。（略）3.1.2 设计原则线路大修的纵断面设计是一项复杂而费事的工作，而线路大修施工又是在营业线上列车间隙内或“天窗”中进行的。这些特点决定了大修设计的特殊性。因而设计时必须充分了解掌握线路上设施物的技术状态，结合提高线路质量和改善技术设备的要求，充分考虑设计断面与原有设备间的协调性与适应性，并应特别注意以下几项原则：(1)从确保行车安全出发，消除线路纵断面上不符合技术要求的地段。（略）3.2 纵断面设计技术条件线路大修纵断面设计，须符合下列各项基本技术条件：(1)尽可能改善原有线路坡度，如原有线路超过限制坡度且改善有困难时，允许保留。(2)尽可能设计长的坡段，每段坡长一般不短于该区段到发线有效长的一半，个别困难地段，应不短于200m。(3)相邻坡段的连接，应按原线路标准设计为抛物线形或圆曲线形的竖曲线：凡相邻坡段的坡度代数差大于2时，须用抛物线形竖曲线连接。每20m竖曲线长度的变坡率，凸形纵断面地段不得大于1，凹形地段不得大于0.5。（略）3.3 纵断面设计方法3.3.1 纵断面设计步骤纵断面改善设计按下列顺序进行：(1)熟悉和整理纵断面外业测量资料及有关现场调查资料；(2)根据测量和调查资料绘制原始平纵面图，其比例分别为：纵向1：50；横向1：5000。图中：原有线路平面根据原有平面资料进行绘制，注明里程，曲线起讫点位置，曲线半径，圆曲线长度及缓和曲线长度；（略）3.3.2 设计纵断面线路大修纵断面设计是在现有纵断面图上按下列步骤进行：(1)确定计算轨面标高根据采用的新轨道总厚度及现有路基面标高，定出各百米标的“计算轨面标高”：=+ (3-3)式中，现有路基面标高；设计采用的新轨高度；新轨下垫层厚度；新轨枕高度；规定的道床允许最小厚度，根据正线轨道类型表选用。(2)初步设计纵断面设计纵断面是从固定建筑物(该点不能起道，作为控制点)开始，参考“计算轨面标高线”及设计技术条件，定出变坡点的位置及标高，初步确定设计坡度。（略）3.4 原始资料大修地段位置：线K114+000K119+100，全长5km。现有线路条件：该大修地段属于I级干线，正线数目单线，限制坡度12，最小曲线半径为500m，到发线有效长度850m。原有线路纵断面测量资料见表3-1。表3-1 线路纵断面测量资料里程道床厚度(cm)现有轨面标高(m)附注K114+00029186.54站出站信号机+10024185.68+20018184.75+30026184.13+40025183.35+50027182.73+600182.62+650.81182.612-15m，4-32m钢桥+700182.63+80025182.65+90027182.79K115+00023182.84+10018182.86+100.5018182.86道口、宽1m+20024182.91+30016183.01+40020183.03+50020183.02+60022183.07+70021183.13+80020183.09+90023182.59K116+00025181.69+10022180.62+20020179.64+30020178.68+40024177.70+50011176.86+60014176.03+70018175.15+80019174.29+90024173.44K117+00024172.48+10024171.46+20020170.52+30021169.78+40020169.22+50016168.74+60017168.61+70018168.68续表3-1里程道床厚度(cm)现有轨面标高(m)附注+80019168.49+90021168.56K118+00019169.21+10016169.87+20023170.08+30023170.28+40023170.45+50015170.65+60016170.85+70020171.01+80021171.09+90020171.10K119+00016171.14+10020171.21站进站信号机3.5 设计数据及计算结果经计算得出数据如表3-2所示：（略）3.6 设计纵断面图设计线起点里程为K114+000，终点里程为K119+100，全长5000m。线路含有一个道口，道口宽1m；一座钢梁桥。坡段最长为900m，最短为200m。含有两个平曲线，曲线半径为500m，曲线半径为600m。上坡坡度最大为5.1，下坡坡度最大为9.1。当相邻两坡段坡度差大于3.0时，应设竖曲线，所以共设置6条竖曲线。现有道床最厚为29cm，设计道床最厚为67cm，挖路基最深为24cm。基本符合纵断面设计标准。在挖路基时比较集中，基本符合经济合理的要求。纵断面设计图见附录B(图号：01)。第4章 路基上无缝线路设计无缝线路是用标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称为焊接长钢轨线路。无缝线路是轨道结构技术进步的重要标志。4.1 无缝线路基本技术条件4.1.1 无缝线路分类无缝线路按钢轨内部的温度应力处理方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种类型。（略）4.1.2 无缝线路铺设地段和位置无缝线路铺设地段和位置，应符合下列条件：(1)轨下基础稳定，线路没有翻浆冒泥、下沉挤出和大于15mm的冻害。（略）4.1.3 无缝线路结构组成温度应力式无缝线路包括固定区、伸缩区和缓冲区。(1)伸缩区长度根据计算确定。(2)固定区为长轨减去两端伸缩区的长度。每段长轨的长度，应根据线路情况和施工条件决定，原则上应与自动闭塞区段的长度一致。若受条件限制，固定区也不应短于50m。(3)缓冲区一般由24节标准轨或厂制缩短轨组成，有绝缘接头时为4节(胶接绝缘接头为35节)。4.1.4 缓冲区和伸缩区的设置缓冲区应设在下列地点：(1)两段长轨之间；（略）4.1.5 两股长轨锁定轨温铺设无缝线路时，左右两股长轨的锁定轨温应基本相同，如不同，不得超过5。4.2 钢轨强度检算设计所需资料：(1)线路条件：某线路K114+000至K119+100区段，包括直线和曲线，曲线段最小半径为500m；钢轨类型：60kg/m，=457MPa，25m长的标准轨；轨枕：型混凝土轨枕，1760根/km；道床：碎石道床，=0.5MPa，道床厚度45cm；路基：砂黏土，=0.15MPa；最高轨温：58.0，最低轨温30.5。(2)运营条件客运机车韶山8：Vmax=160km/h；货车韶山3：Vmax=100km/h。(3)轨道强度计算资料表4-1 60kg/m钢轨计算资料钢轨钢轨支座刚度D(N/cm)断面面积F(cm2)惯性矩Ix(cm4)底部断面系数W1(cm3)头部断面系数W2(cm3)屈服强度(MPa)钢轨底宽(mm)计算钢轨计算轨下基础77.453217396339457150300000700000表4-2 型混凝土轨枕计算资料配置(根/km)轨枕间距a(cm)长度l(m)枕端至轨中距离a1(cm)轨枕支承长度e(cm)有效支承长度(cm)平均底宽b(cm)17605682.55095117.527.54.2.1 按客运机车韶山8计算4.2.1.1 钢轨强度检算2107.8kN2.9m6.1m2.9m图4-1 客运SS8机车轴重及轴距(1)计算刚比系数k值（略）4.2.1.2 混凝土轨枕计算(1)计算值（略）4.2.1.3 道床顶面应力计算道床顶面的应力，无论是沿轨枕纵向还是横向，分布都是不均匀的，道床顶面上的平均压力可近似取为： (4-1)式中，b=27.5cm，。直线上： MPa曲线上： MPa碎石道床允许应力，因此道床强度满足要求。4.2.1.4 路基面应力计算道床应力计算的基本假设：(1)道床上的扩散角按直线扩散规律从道床顶面传递到路基顶面；（略）4.2.2 按货车韶山3计算4.2.2.1 钢轨强度计算(1)计算刚比系数k值3112.8kN2.30mm2.00m7.20m2.00m2.30m15.80m图4-2 货车SS3机车轴重及轴距（略）4.2.2.2 混凝土轨枕计算(1)计算值（略）4.2.2.3 道床顶面应力的计算直线上： MPa曲线上： MPa碎石道床允许应力，因此道床强度满足要求。4.2.2.4 路基面应力的检算 （略）4.2.3 由钢轨强度计算容许的温降幅度无缝线路钢轨应有足够的强度，以保证在动弯应力、温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏，仍能正常工作。此时，要求钢轨所承受的各种应力的总和不超过规定的容许值，并据此钢轨强度条件确定容许的轨温变化幅度。(1)普通地段无缝线路的钢轨强度，按受拉和受压条件分别为： (4-3) (4-4)式中，钢轨轨底最大动弯应力；钢轨轨头最大动弯应力；钢轨温度应力。 (4-5)（略）该区段直线和曲线上的钢轨动弯应力已经计算所得，见表4-7。表4-7 钢轨动弯应力值计算条件客 运货 车钢轨动弯应力直线曲线直线曲线(MPa)135.4165.4110.9163.2(MPa)158.2193.2129.6190.6由于客运机车的动弯应力值均大于货车的动弯应力值，所以只按客运机车计算。直线上：曲线上：4.3 稳定性检算通过前面钢轨强度计算结果，对该线路路基上的无缝线路进行设计。该线路属于大同地区，已知大同地区最高轨温为58.0，最低轨温-30.5。4.3.1 长钢轨轴向温度压力计算无缝线路稳定性的计算，不在于求出临界温度压力，因为在这之前胀轨已很明显，不能确保行车安全，而是在于对具有一定原始弯曲的轨道，求出它产生横向位移时的温度压力值。根据能量法原理和定曲率法，可推导出变形曲线弦长l及温度压力分别为： (4-9) (4-10)式中，f 变形曲线矢度，取f =0.2cm；弹性原始弯曲矢度(cm)；轨道框架水平刚度换算系数，其值取2；钢轨对竖直轴的惯性矩(cm4)；变形曲线长度；钢轨弹性模量，取值为；合成半径。 (4-11)（略）4.3.2 由稳定条件计算容许的温升幅度稳定条件容许最大轨温升高幅度 (4-13)式中，对于路基地段无缝线路=0；桥梁地段无缝线路为桥上无缝线路钢轨伸缩压力和挠曲压力中的较大者。长钢轨轨道稳定条件： (4-14)由式(4-12)得：直线上： 曲线上： 4.4 无缝线路结构设计与计算4.4.1 确定锁定轨温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、容许降温，并考虑一定的修正量计算确定。(1) 中和轨温确定 (4-15)式中，中和轨温；当地历年最高轨温；当地历年最低轨温；设计锁定轨温修正值，一般可取05。本设计取。（略）4.4.2 伸缩区长度计算直线上： 曲线上： 根据相关规定，在设计中伸缩区的长度宜按100m计。4.4.3 预留轨缝计算直线上：长轨一端伸长量（略）(1)普通线路或无缝线路缓冲区标准轨之间的预留轨缝值直线上：（略）4.4.4 轨条布置跨区间无缝线路和区间无缝线路的轨条布置应满足下列要求：(1)跨区间无缝线路长轨条长度不受限制，区间无缝线路的长轨条长度应以车站最外道岔间的距离减去两个缓冲区长度计算；（略）4.4.5 位移观测桩的布置位移观测桩是分析研究无缝线路长钢轨锁定轨温变化的重要依据，也是安排线路作业轨温范围的重要依据。因此，正确设置位移观测桩是跨区间无缝线路设计和施工的重要内容。无缝线路位移观测桩的设置应符合下列规定：(1)线路应按单元轨节设置位移观测桩，其设置规定见图4-3。(2)位移观测桩必须预先埋设牢固，在单元轨节两端就位后立即进行标记，标记应明显、耐久、可靠。100(L-200)/2(L-200)/2100单元轨节长度L 图4-3 单元轨节位移观测桩的设置(单位：m)第5章 桥上无缝线路设计5.1 设计原则在桥上铺设无缝线路，可以减小列车动力作用，改善桥梁运营条件，减少轨道维修工作量，延长轨道部件和桥梁的使用寿命。在跨度大于24m的桥梁上铺设无缝线路时，都必须做单独设计。本设计含有两座桥梁，一座单跨15m，不作单独设计；一座双跨32m，要进行单独设计。桥上无缝线路设计分为跨度为24m40m的中跨度桥及跨度超过40m的大跨度两种。本设计只涉及中跨度。桥上无缝线路的设计应遵循以下原则：(1)无缝线路设计要最大限度地减小轨道和桥梁所承受的附加纵向力，使桥上线路具有广泛铺设无缝线路的可能性。(2)无缝线路的结构设计，既要满足轨道强度和稳定的要求，又要使桥梁受力合理，以保证桥梁和轨道运营安全。(3)尽可能增加焊接轨条的长度，减少桥梁及其附近的钢轨接头，提高轨道的整体性和平顺性，以适应高速和重载运输的需要。(4)无缝线路的结构设计，要考虑便于线路的养护维修。5.2 设计要点桥上无缝线路结构设计要点：(1)一般中、小跨度桥，应将桥上无缝线路设计为固定区。伸缩区设在桥上时，长轨条之间应设缓冲区或钢轨伸缩调节器。（略）5.3 桥上伸缩力计算5.3.1 附加伸缩力计算原理桥梁位于无缝线路固定区，固定区钢轨是不动的，而梁却因温度变化而伸缩，这样要带动钢轨，给钢轨一个纵向力，把这附加力称为附加伸缩力。为了简化计算，做如下假设：(1)梁的伸缩不受轨道的约束，而且伸缩变形不是累积的。(2)桥上和路基上纵向阻力为常量。根据第一项假设，梁的自由伸缩，只考虑梁的当天最大温差引起的伸缩，即梁的某截面的位移为： (5-1)式中，钢梁的线膨胀系数，取/；梁的固定端至计算截面的距离；一天内梁的最大温差，对于钢梁取25，混凝土梁取15。无碴桥上线路纵向阻力即扣件阻力。桥上钢轨，根据设计要求，不是全部扣紧，而是采用“紧松紧”的形式。表5-1 桥上线路纵向阻力(kN/m/轨)拧紧情况全紧1-2-11-3-11-4-11-6-11-9-1全松无碴桥22.508.606.805.804.603.601.505.3.2 计算伸缩力(1)计算条件232m上承式钢板梁，桥上扣件采用1-4-1，桥上线路纵向阻力r =58N/cm，路基上线路纵向阻力N/cm，60kg/m钢轨。(2)计算步骤计算附图如下：32m32m图5-1 双跨梁示意图（略）5.4 桥上附加挠曲力计算5.4.1 附加挠曲力计算原理在计算附加挠曲力时，做如下假设：(1)列车荷载分阶段进入梁跨，当它进入第二跨后，对第一跨反向位移可略不计；（略）5.4.2 计算挠曲力(1)计算条件232m上承式钢板梁，低墩，梁高h=257.8m，中性轴位于梁的中部，梁的换算惯性矩Ix=892.8104cm4。（略）(2)计算梁上翼缘位移 (5-4)机车荷载作用的桥跨(1跨)：32m32m12CBAq1q2图5-4 双跨梁荷载示意图（略）5.5 桥上强度与稳定性计算由图5-2可知最大的伸缩拉力为kN，压力为kN；由图5-5可知最大的挠曲拉力为kN，压力为kN。5.5.1 强度计算 (5-7)（略）将相关数据分别代入式(5-7)、(5-8)，其计算结果详见表5-2。表5-2 计算结果列表计算项目季节夏季冬季t拉()69.270.5t压()60.161.55.5.2 稳定性计算 (5-9)式中，轨道允许临界压力，取值与路基稳定性计算值相同；一股轨道出现的最大附加伸缩压力。（略）5.6 确定锁定轨温(1)计算容许铺轨轨温的上下限（略）5.7 断缝检算钢轨在低温折断后，由于折断处两侧的钢轨产生收缩，从而形成较大的断缝，为了保证行车安全，要求可能产生的最大断缝值不超过容许断缝值。由于桥上纵向阻力低于路基上阻力，而且又有附加拉力，因此，必须重新检查断缝值。冬季钢轨折断时断缝由最大温度拉力产生的断缝断缝值为： (5-10)式中，最大温度拉力造成的断缝；线路纵向阻力。cm但 (合格)。第6章 铁路线路大修工作6.1 线路变形与修理更新传统的铁道线路结构是采用力学性能不同的材料组成的。它是把钢轨与轨枕组成的轨排浮装在堆放于土质路基上的由松散颗粒做成的道床之上而构成的长大带状工程结构物。组合性和散体性是这种结构的一个工作特征；而线路又是专供列车以一定速度行驶于其上的工程建筑物。其所承受的机车车辆荷载的随机性和重复性则是它的另一工作特征。认识到这些特征，就不难理解线路产生残余变形的不可避免性，以及进行线路维修和定期修理的必要性了（略）6.2 线路大修的性质与目的铁道线路是铁路的主要技术装备之一，是工务部门固定资产的主要部分，是行车的基础。目前，我国铁路担负着全国60%以上的运输任务。同时，这些线路设备在经常不断的运输过程中，或者说在轮轨相互作用过程中在逐渐损耗。为了保证铁道线路的安全、平稳和不间断地运输，保持线路设备经常处于完好状态，根据运输需要及线路设备损耗规律，周期性地、有计划地对损耗部分加以修理和更新，使之恢复到原来的形态或更新成新的形态，是线路设备大修的根本任务。线路大修工作规模庞大，每公里需要投入大量的人力、物力和财力。目前全路支付线路设备大修的费用为数巨大，而且这种支出随着铁路运输的发展而呈现迅速增长趋势。这是因为线路大修费用往往超过固定资产的最初价值，提高设备的最初价值用以扩大再生产。为此，必须积累足够恢复全部固定资产的资金。定期的支付大修费用是补偿固定资产的主要来源。（略）6.3 线路大修的工作范围6.3.1 工作分类我国铁路将线路设备大修分为如下几类：(1)线路大修(以公里计)。线路上原铺钢轨疲劳损伤，轻型不符合要求，已不能适应当前或近期运输发展需要，必须全面更换钢轨，加强线路时，可进行大修。（略）6.3.2 工作内容6.3.2.1 线路换枕大修线路换枕大修必须成段进行，并按设计施工，主要包括以下内容：(1)按设计校正、改善线路纵断面和平面；（略）6.3.2.2 铺设无缝线路前期工程主要工作内容有：(1)按设计校正、改善线路纵断面和平面；（略）6.3.2.3 铺设无缝线路主要工作内容有：(1)焊接铺设钢轨，更换扣件，并按设计锁定轨温范围锁定线路，埋设钢轨纵向位移观测桩；(2)整修线路，安装轨道加强设备；(3)整修道口；(4)回收旧料，清理场地，设置常备材料。6.3.2.4 成段更换再用轨主要工作内容有：(1)更换再用轨及配件，恢复绝缘接头及钢轨接续线；(2)修理轨枕、更换失效的轨枕及扣件；（略）6.3.2.5 成组更换新道岔或岔枕主要工作内容有：(1)成组更换新道岔或新岔枕；(2)清筛道床，做好排水工作；(3)整修道岔及道岔前后影响范围内的线路；(4)回收旧料，清理场地。6.3.2.6 成段更换新混凝土枕或再用混凝土枕主要工作内容有：(1)全面更换混凝土枕及其扣件；(2)清筛不洁道床，补充道碴，整修线路；（略）6.3.2.7 成段铺设混凝土宽枕主要工作内容有：(1)全面清筛道床，补充道碴，处理基床病害；(2)修补路肩，改善排水设施；（略）6.3.2.8 成段更换混凝土枕扣件工作内容包括全面更换新型扣件，回收旧料，清理场地。6.3.2.9 道口大修主要工作内容有：(1)根据需要，改善道口条件和受其影响的两侧进路；(2)改善或更换道口铺面板、护轮轨；（略）6.3.2