无缝线路方向资料复件 第八节

1、第八节 结构设计无缝线路是一种新型轨道结构，铁路正线应当推广使用。铺设无缝线路地段的轨道结构及有关标准均应符合铁路线路设备大修规则要求。一、锁定轨温的检算1、按稳定条件确定允许温升 （8-1）2、按强度条件确定允许温降无缝线路钢轨应有足够的强度，即要求钢轨所承受的各种应力的总和不超过规定的容许值。路基上无缝线路钢轨受拉容许温降为 （8-2）桥上无缝线路钢轨受拉容许温降为 （8-3）3、缓冲区钢轨接头轨缝满足技术要求确定的允许温降低温下，如果缓冲区钢轨接头的轨缝超过构造轨缝ag，螺栓应力急剧增加，必然导致螺栓弯曲或剪断，轨缝扩大，造成长钢轨过量收缩，锁定轨温变化。因此，无缝线路设计的允许温降，除

2、考虑强度允许温降外，还应考虑保证缓冲区轨缝在构造轨缝以内的允许温降，其计算公式如下：< （8-4）式中 缓冲区轨的长度， =； ag构造轨缝，ag=18mm； a预铺设无缝线路时的轨缝预留量（mm）。选用和中的较小值作为确定设计锁定轨温的允许温降。4、能否铺设温度应力式的检算铁路线路设备大修规则规定：“无缝线路的基本结构形式为温度应力式”。能否满足铺设温度应力式的要求，可用下式进行检算： （8-5）式中 T铺轨地区历年最大轨温幅度，即（）；10设计锁定轨温范围，寒冷地区亦可采用68。5、中和轨温的计算中和轨温te可按下式计算： （8-6）式中 中和轨温修正值，取05。6、设计锁定轨温t锁

3、 （8-7）寒冷地区亦可采用 （8-8）二、设计伸缩区长度L伸的计算图8-1所谓设计伸缩区长度L伸，即为无缝线路在设计锁定轨温范围内铺设锁定后可能达到的最大伸缩长度。该长度只有在 t锁上铺设锁定，轨温降至历年最低轨温时才能出现。故L伸可按下式计算： （8-9）三、伸缩区温度压力峰的检算由无缝线路温度力纵向分布规律可知，每逢夏季出现最高轨温时在伸缩区与固定区交界处附近，即距长轨端处出现温度压力峰，其值大于固定区温度压力。实践证明，该处所易发生胀轨跑道。为此，应作如下检算： （8-10）如上式不能满足，则应对该处所采取加强措施。四、缓冲区的设置无缝线路上铺设的焊接长钢轨理论上可不受长度限制，但实际

4、上每根焊接长钢轨的长度不尽相同，短则几百米，长则几千米。这是因为受到现场一些具体条件的限制，必须在设计阶段中予以改虑。这些条件包括：已经铺设的长钢轨接头位置，小半径曲线，大桥及重要道口位置，车站两端道岔群的位置，以及其他有必要使无缝线路中断的地点等。在焊接长钢轨中断处，应设置缓冲区。缓冲区由24根标准轨组成。缓冲区的布置如图8-2所示。图8-2焊接长钢轨各段长度及缓冲区布置确定后，即可根据每段长钢轨的设计长度向焊轨厂提出配轨计划。五、预留轨缝计算在焊接长钢轨中断处的缓冲区上，不论在长钢轨与缓冲轨之间，或缓冲轨与缓冲轨之间，均应根据铺设时的实际锁定轨温，预留必要的轨缝。以保证夏季最高轨温时，轨缝

5、不顶严，即轨端不受顶力；冬季最低轨温时，轨缝不大于构造轨缝，即螺栓不受剪力。图8-3如图8-3所示，轨温升高时保证轨缝不顶严，应有： （8-11）式中 a预轨温升高时保证轨缝不顶严的预留轨缝值（mm）； 最高轨温时缓冲轨一端伸长量（mm）； 最高轨温时长轨一端伸长量（mm）。轨温降低时保证螺栓不受剪力，应有： （8-12）式中 a预轨温降低时保证螺栓不受剪力的预留轨缝值（mm）；最低轨温时缓冲轨一端缩短量（mm）；最低轨温时长轨一端缩短量（mm）。对于缓冲轨与缓冲轨之间的预留轨缝值，应有 夏季 （8-13） 冬季 （8-14）图8-4在一段无缝线路上，长钢轨在其固定区无伸缩。因此，长钢轨一端受

6、限制的伸缩量，就是其一端伸缩区受限制的伸缩量。如果这个伸缩区处于无阻力状态，其自由伸缩量为。事实上，伸缩区存在着接头阻力和道床纵向阻力，的一部分将因此而不能实现。令由于阻力影响而未能实现的自由伸缩量为，则可得长钢轨一端受限制的伸缩量为： （8-15）由于钢轨未能实现的自由伸缩量将使钢轨内产生相应的温度力，所以，这个未能实现的伸缩量，也可以借助温度力分布图求取。在轨温的反复变化下，温度力分布图的形状比较复杂，但为了简化计算，可假定其为图8-4（a）所示的梯形分布。当轨温下降到Tmin时，令距轨端x处dx一小段内未能实现的伸长量为，该处的温度力为Px，所以该处的应力和应变分别为：从而 由此得长轨一

7、端由于阻力而未能实现的伸长量为： （8-16）式中 温度力图所包围的面积。如果钢轨能自由伸缩，其一端的自由伸长量为：因为，代入上式，得 (8-17)式中 A自温度力图所包围的面积，见图8-4（b）。由此，得长轨一端的受限制伸长量为： （8-18）式中的相当于图8-5中的三角形面积，我们可将该面积称为放散掉的温度力图面积，其中为伸缩区长度L伸，。所以，长轨一端受限制的伸长量为： （8-19）又因为，代入上式得 （8-20）缓冲轨一端受限制伸缩量的计算方法基本上和相同。由于它的长度很短，钢轨内部积蓄的温度力只能等于，不能再大。当轨温继续升高时，温度力将以轨端自由伸缩的方式全部放散，如图8-5所示。

8、图中为缓冲轨一端放散掉的温度力图面积，同理，缓冲轨一端受限制的伸长量为： （8-21）将式（8-20）、式（8-21）代入式（8-12），则轨温降低时保证螺栓不受剪力的预留轨缝值a预为： （8-22）式中L缓冲轨长度（cm）。在计算轨温升高的最大预留轨缝值，只要将式（8-20）、式（8-21）中的最大温度拉力maxPt改为最大温度压力maxPt即可。从而，轨温升高时保证轨缝不顶严，应有： （8-23）同理，缓冲轨与缓冲轨之间的预留轨缝值应有：轨温降低时保证螺栓不受剪力的预留轨缝值为： （8-24） 轨温升高时保证轨缝不顶严的预留轨缝值为： （8-25）图8-5因为锁定轨温t锁具有一定范围，为保

9、证铺轨时掌握好可能出现不同t锁时的预留轨缝值， 应事先对te±5时的每个t锁时进行预留轨缝的计算。六、爬行观测桩和标定轨长的设置通过爬行观测桩和标定轨长的观察与换算，分析研究锁定轨温有无变化，钢轨纵向力的分布是否均衡，对寒冷地区无缝线路来说是十分重要的。铁路线路设备大修规则规定：每段无缝线路设置钢轨纵向位移观测桩57对（伸缩区始，终点及固定区中点各1对，其余按对称布置）。如固定区较长，可适当增加对数。并要求：铺设无缝线路前，必须埋设纵向位移观测桩，并使其牢固可靠。图8-6寒冷地区埋设的爬行观测桩必须保证牢固可靠，具体作法可参见图8-6，若有其他可确保牢固可靠的方法亦可采用。标定轨长法是研究锁定轨温测定方法时建立的新名词。这种方法是用普通钢带尺测量锁定轨温的新方法，亦可称之为尺测法。其基本原理是根据锁定轨温的正确定义建立起来的。若普通钢带尺的线胀系数与钢轨的线胀系数相等，且在同一自然温度环境下，尺温与轨温完全一致，同时尺与轨均处在自由状态下，则25m的尺长与25m的轨长，在任何温度下，两者的长度都是相等的。标定轨长的具体方法，是用线胀系数与钢轨相同的普通钢带尺，在焊轨厂的承轨台上或钢轨整备车间内，对处在自由状态下的钢轨，进行定长测量标定，同时作好定长的标记。以此标定长度为基准，用同样的钢带尺在现场测定已经锁定的长轨条上的标定长度，所得长度差，再按虎克定律根