无缝线路基础知识.ppt

第一章无缝线路基本知识 作为一种新型轨道结构 无缝线路以其高速行车 运行平稳和便于养护维修的显著优越性 正日益取代普通线路 越来越多的工区 也正在或即将面临怎样养护维修好无缝线路的新课题 而要让无缝线路的养护维修达到 铁路线路维修规则 的标准要求 保证行车安全 就必须了解无缝线路的基本原理 以将按章程操作化为自觉的行动 同时有意识地把普通线路和无缝线路的养护维修方法区别开来 第一节无缝线路的结构特点 1 概念 无缝线路是把钢轨焊接起来的线路 国外对这类线路的命名不尽相同 一般有以下几种叫法 无接缝线路 长钢轨线路 连续焊接长钢轨线路等 我国铁路铺设初期叫无接缝线路 以后略去 接 字 称无缝线路至今 1 概念和发展概况 2 发展概况 1926年 德国铺设了世界最早的一条无缝线路 当时长轨条长120m 我国于1957年开始铺设 现最长一条长轨条达303km 在我国的沪宁线上 2 优缺点 行车平稳 减少了噪音 旅客舒适度提高 节省了接头材料 降低了维修费用 减少了行车阻力 提高了行车速度 延长了线路设备和机车车辆的使用寿命 优点 冬夏产生较大的温度应力 不易保持必要的强度和稳定性 缺点 3 分类 1 按结构划分 温度应力式无缝线路和放散温度应力式无缝线路 2 按其长钢轨长度划分 跨区间无缝线路 全区间无缝线路和普通无缝线路 又叫区段无缝线路 以下介绍均为温度应力式普通无缝线路 利用线路上强大的阻止钢轨移动的阻力来锁定线路 限制钢轨的自由伸缩 因而尽管钢轨的温度发生了变化 但并不发生钢轨长度的自由伸缩 只是钢轨的应力 随着温度的变化而发生了变化 4 基本原理 温度应力式无缝线路由一对焊接长轨条和两端各2 4对标准轨组成 钢轨用扣件锁定 长短轨间和短轨间均用夹板连接 预留轨缝 如图1 1所示 图中l 2分别为长短轨间和矩轨间轨缝 5 组成 长轨条用扣件锁定后不能自由伸缩 轨温升高到一定程度时 限制伸长量传递至接头1处 由轨缝1调节 轨缝1不够 传递至轨缝2调节 如锁定不良伸长量太大 则将一对标准轨适量锯短或换短 以满足伸长量和预留轨缝的要求 相反 限制缩短量也可通过轨缝1 2调节 如锁定不良 缩短量太大 使轨缝超限 可将一对标准轨换长 以满足缩短量和预留轨缝的要求 因为两长轨条之间的2 4对标准轨具有这种不可忽视的功能 所以我们又把它叫做 调节轨 或 缓冲轨 一般情况下 如果无缝线路处于稳定状态 又按规定预留了轨缝 仅轨缝1就可满足钢轨伸缩的需要 而且不会出现瞎缝和超限大轨缝 调节轨之所以要配2 4对 是为了留有余地和在中间轨缝处设置绝缘接头 放散温度应力式无缝线路又分为 定期放散和自动放散 定期放散式 1 组成 在结构上同温度应力式无缝线路 2 优缺点 适用于温差幅度较大地区 大于90 但每年放散应力工作量太大 问题较多 自动放散式 1 组成 在长轨条两 二 放散温度应力式无缝线路 端设置钢轨伸缩调节器即伸缩接头 随时释放钢轨内温度应力 2 缺点 限制了每一节轨节的长度 而且线路构造复杂 铺设及养护非常不便 3 实用范围 多用于特大桥上 普通线路的接头会产生很多病害 无缝线路在相当长的一段距离内消灭了接头 但不能完全消灭钢轨的热胀冷缩 为了适应长轨条的限制伸缩 在无缝线路的两端设置2 4根调节轨并预留轨缝 这就是温度应力式无缝线路的结构特点和采用这种结构的原因 小结 思考与练习题 1 什么叫无缝线路 2 温度应力式无缝线路有哪些优缺点 3 为什么年温差超过规定值的寒冷地区不宜铺设温度应力式无缝线路 4 无缝线路怎样分类 一 钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量在上一节中 我们提到了钢轨的自由伸缩和限制伸缩 现在我们来看看它们的伸缩量 第二节温度应力和温度力 1 钢轨的自由伸缩量钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩 自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数成正比 据测定 1m长的钢轨 当轨温变化l 时 其自由伸缩量为0 0118mm 据以得出钢轨自由伸缩量的计算公式是 t 式中 钢轨的自由伸缩量 mm 钢的线膨胀系数 亦即钢轨的单位自由伸缩量 0 0118mm m 钢轨长度 m t 轨温变化度数 例1 1 一根不受任何阻碍的钢轨 在早晨轨温为19 时测定的长度是25 004m 中午轨温升高到49 钢轨的长度是多少 解 中午的轨温变化度数是49 19 30 则该钢轨的自由伸缩量 t 0 0118 25 004 30 8 85 9 mm 此时钢轨的长度为 25 004m十0 009m 25 013m 例1 2 某无缝线路长轨条长1000m时的轨温是45 在轨温变化到12 时 松开接头扣件 中间扣件和防爬器 钢轨应缩短多少毫米 解 据题意 我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态 则长轨条缩短量 t 0 0118 1000 45 12 11 8 33 389 mm 这个缩短量是十分惊人的 它将使无缝线路完全丧失行车条件 2 钢轨的限制伸缩量无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩 而锁定 则指钢轨扣件的锁固状态 由于已被强力锁定 自由伸缩量的相当一部分不能实现 故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点 只有当轨温变化到相当程度时才会产生限制伸缩 如60kg m长轨条 当轨温变化23 时 才开始产生0 1mm的限制伸缩 50kg m 25m标准轨 如采用钢筋混凝土枕 当轨温变化28 时 才开始产生0 1mm的限制伸缩 限制伸缩量比自由伸缩量小得多 如前述例2 当轨温下降33 时 长轨条的自由缩短量为389mm 而限制缩短量仅有1 9mm 限制伸缩量同长轨条的长度无关 即任何长度的长轨条的限制伸缩量 在轨温变化相同度数时都是一致的 无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够 钢轨的限制伸缩量将会增大 甚至接近自由伸缩量 这将对无缝线路产生巨大的破坏性影响 无缝线路长轨条和标准轨的一端限制伸缩量如表1 1 表1 2 单位为mm 表1 150kg m钢轨 1840根 km轨枕时 钢轨一端限制伸缩量表 续上表 表1 260kg m钢轨 1840根 km轨枕时 钢轨一端限制伸缩量表 续上表 无缝线路锁定之后 较大的自由伸缩量变成了较小的限制伸缩量 那么 未实现的那一部分伸缩量到哪里去了呢 二 温度应力和温度力 钢轨未能实现的伸缩量 以温度应力的形式积蓄于钢轨内部 很明显 轨温变化越大 应力就越大 因此 我们把在无缝线路上 由于轨温变化引起的钢轨伸缩因受到限制而转化到钢轨内部的力叫温度应力 夏天轨温上升 钢轨欲伸长时受到的温度应力是压应力 冬天轨温下降 钢轨欲缩短时受到的温度应力是拉应力 据测算 经锁定的钢轨 当轨温升降1 时 每平方厘米钢轨断面上产生的压应力或拉应力是247 8N N 牛顿 力的单位 1kg 9 8N 10N 由此得出温度应力的计算公式是 t 247 8 t t 250 t 式中 t 温度应力 N t 轨温变化度数 温度应力 钢的弹性模量 钢轨长度变化率 E 伸缩量 长轨长 E L t L 2 1 107 0 0000118 t 247 8 t N 温度应力只表示每平方厘米钢轨断面上受到的力 50kg m钢轨和60kg m钢轨的全断面分别为65 8和77 45cm2 则当轨温变化1 时 这两种钢轨全断面上受到的应力分别为 247 8N cm2 65 8cm2 16305N 247 8N cm2x77 45cm2 19192N 我们把无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力叫温度力 温度力的计算公式是 Pt tF 247 8 tF 式中F 钢轨断面积 cm2 Pt 温度力 N 例1 3 某无缝线路铺设60kg m钢轨 设其钢轨断面在25 时受到的温度力为0 此时钢轨不产生伸缩 试求当轨温升高到60 时钢轨断面受到的温度力 解 轨温升高到60 时 升高了60 25 35 故钢轨断面受到的温度压力 Pt tF 247 8 35 77 45 19192 35 671720 N 这个约67172kg 接近于68t的温度压力 必须靠无缝线路自身的阻力来克服 平衡 从上两式可以得出两个重要的结论 温度力的大小和钢轨长度无关 温度应力与温度变化度数成直线比例关系 现在 我们已经引出了无缝线路的两个十分重要的概念 温度应力和温度力 无缝线路的钢轨 随轨温的变化要承受巨大的温度力 这是无缝线路区别于普通线路的一个非常重要的特点 也是无缝线路维修养护工作中必须考虑的一个特殊问题 小结当轨温发生变化时 钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩 钢轨未经锁定时的伸缩都可看作是自由伸缩 自由伸缩量的计算公式是 t 无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩 限制伸缩量与长轨条长度无关 无缝线路的钢轨被锁定 自由伸缩量不能实现的部分转化为钢轨的应力 小结无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力叫温度力 温度力的计算公式是Pt 247 8 tF 对于50kg m和60kg m钢轨而言 则分别是Pt 16305和Pt 19192 温度力的大小和钢轨长度无关 所以从理论上讲 无缝线路可以铺得无限长 思考与练习题 1 熟知如下定义 自由伸缩 限制伸缩 温度应力 温度力 2 某普通线路进行单根更换钢轨作业 早晨7点轨温12 时 测得旧轨的长度为25 004m 两端轨缝分别为4mm和8mm 同时备下新轨的长度走25 000m 但到中午12点换轨时 轨温已升至56 试经过计算判断新轨能否换入 3 某无缝线路锁定时的轨温为23 到了冬天 当它的轨温下降到零下15 时 钢轨断面上受到多大的温度拉力 50kg m钢轨 一 轨温轨温就是钢轨温度 轨温是一个变量 它随气温的变化而跟着变化 铺设无缝线路时 为了适应最不利的轨温变化情况 以确定无缝线路可能承受的最大温度力 须考虑当地的最高气温和最低气温 以求得最高轨温和最低轨温 第三节轨温 锁定轨温和轨温变化度数 一般认为 当地最高轨温等于当地历年最高气温加20 当地最低轨温等于当地历年最低气温 而当地历年最高 最低气温 则必须根据该地近30年的气象记录确定 包括最高 最低轨温在内的任何时候的现场轨温 都必须用专用仪器 如数字式钢轨测温计 测量确定 切忌靠气温表随意臆测 以免给施工带来不良影响 我国主要地区最高 最低轨温见表1 3 单位 表1 3我国主要地区最高 最低轨温表 二 锁定轨温1 锁定轨温的定义前面已多次出现 锁定 这个词 所谓 锁定 就是用中间扣件 包括防爬设备 把无缝线路钢轨紧扣在轨枕上 用接头扣件把轨端充分夹紧 使之不能自由伸缩 无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温 我们通常把无缝线路全部扣件螺栓包括接头螺栓拧紧时的轨温作为锁定轨温 如果此间轨温有波动 则在 长轨始端落槽时应测定一次轨温 到长轨末端合拢 拧紧全部扣件螺栓 再测一次轨温 以两次平均值 作为该段无缝线路的锁定轨温 2 锁定轨温的性质 锁定轨温是 零应力轨温 显然 在中间扣件和接头扣件拧紧之前 钢轨处于自由伸缩状态 随着轨温的变化 该伸的已经伸足了 该缩的已经缩足了 因而在将扣件拧紧的那个短暂的时间 无缝线路钢轨断面受到的温度力等于0 故国外铁路又把锁定轨温叫做 零应力轨温 此时无缝线路具备最安全的轨温条件 锁定之后 只要轨温等于锁定轨温 无缝线路钢轨断面上承受的温度力都等于0 锁定轨温是轨温变化度数的依据 计算温度力和钢轨限制伸缩量时 应把锁定轨温作为基数去求取轨温变化度数 所谓 轨温变化度数 就是实际轨温与锁定轨温的差数 如某无缝线路的锁定轨温是27 某时实测轨温是57 则轨温变化度数就是57 27 30 某时实测轨温是 8 则轨温变化度数就是 8 27 35 分别表示轨温上升和下降 离开了锁定轨温这个基数 轨温变化度数就无从谈起 温度力和钢轨限制伸缩量也就无从算起 锁定轨温和钢轨长度是相关统一的 设计无缝线路时 锁定轨温定下来了 钢轨长度也就随之定下来了 无缝线路铺好锁定之后 要想保持锁定轨温不变 就必须保持钢轨长度不变 如果钢轨伸长了 就意味着锁定轨温升高了 钢轨缩短了 则意味着锁定轨温降低了 一旦锁定轨温偏离了设计范围 就会给无缝线路的受力状况带来不良影响 这一点 我们在下一个问题中就要讲到 据测算 每100m长的无缝线路钢轨 每伸长1 2mm 相当于锁定轨温升高了1 缩短1 2mm 相当于锁定轨温降低了1 3 锁定轨温的确定锁定轨温的高低 直接决定无缝线路承受温度力的大小 因而直接决定无缝线路的稳定性 一个地区只有一个最高轨温和一个最低轨温 如果锁定轨温定得过高 夏天无缝线路承受的温度压力倒是不大 但是到了冬天最低轨温时 无缝线路将承受较大的温度拉力而影响其稳定性 如果锁定轨温定得过低 冬天最低轨温时无缝线路承受的温度拉力倒是不大 但是到了夏天最高轨温时 无缝线路将承受较大的温度压力 同样影响其稳定性 所以 锁定轨温的确定 必须同时兼顾一个地区可能出现的最高 最低轨温 使之到最高 最低轨温的变化幅度都不是很大 产生的温度力无缝线路都能承受 如图1 2所示 下面我们就来看看温度应力式无缝线路锁定轨温确定的大略方法 首先根据地区的最高 最低轨温算出中间轨温 地区最高 最低轨温代数和的平均值叫做中间轨温 62 6 如上例 中间轨温 28 2这里要注意 中间轨温不等于轨温差的平均值 确定锁定轨温范围 考虑到铺设温度应力式无缝线路的地区冬天最低轨温不是很低 主要的危险不是来自温度拉力而是温度压力 所以我们通常把锁定轨温定得比中间轨温略高一些 即设计锁定轨温加 5 作为锁定轨温范围 仍如上例 28 2 5 35 28 2 5 25 则23 33 即为该地区锁定轨温范围 南方可取中间轨温加2 3 确定锁定轨温 如果该地区某条无缝线路锁定时的轨温是此范围之内的任意一值 则将此轨温作为该无缝线路的合理锁定轨温 仍如上例 我们将30 作为该无缝线路的锁定轨温 显然 对于一个地区而言 锁定轨温是一个范围 对于某一条无缝线路而言 锁定轨温则是此范围内的一个单一的特定值 而且 从理论上讲 一条无缝线路只允许有一个锁定轨温 且两股钢轨应基本相同 例1 4 西昌地区最高轨温为59 7 最低轨温为 6 求该地区的锁定轨温范围 并为某条无缝线路选择一个合理的锁定轨温 27 3 5 35 27 3 5 25 解 59 7 6 t中 27 2 35 25 即为该地区的锁定轨温范围 可以选择t锁 30 作为某条无缝线路的合理的锁定轨温 小结无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温 锁定轨温是 零应力轨温 是轨温变化度数的基数 锁定轨温和钢轨长度是相关统一的 钢轨长度发生变化 锁定轨温跟着发生变化 锁定轨温定得过高 冬天最低轨温时容易发生钢轨被拉断的事故 锁定轨温定得过低 夏天最高轨温时容易发生胀轨 跑道 设计锁定轨温是合理的锁定轨温 超出设计锁定轨温范围的锁定轨温是不合理的锁定轨温 不允许随意改动设计锁定轨温 不合理的锁定轨温必须加以改正 思考与练习题 1 熟知下列定义 锁定 锁定轨温 轨温变化度数 中间轨温 2 锁定轨温定得过高 过低对无缝线路有什么危害 3 某无缝线路铺设50kg m轨 锁定轨温为13 当地最高轨温为61 试求最高轨温时无缝线路受到的温度力 提示 无缝线路受到的温度力应为钢轨断面受到的温度力乘以2 因为线路的钢轨是两根 第四节轨道框架刚度和线路阻力 一 轨道框架刚度1 轨道框架的受力特点在线路上 用中间扣件把钢轨与轨枕联接起来的架体叫轨道框架 轨道框架的受力特点是钢轨 轨枕和道床群体受力 我们把轨道框架抵抗弯曲变形的能力叫轨道框架刚度 2 轨道框架刚度的决定因素轨道框架刚度的大小由以下因素决定 钢轨刚度 钢轨本身具有抵抗弯曲的能力 越是重型的钢轨 横截面积越大 刚度也就越大 形成的轨道框架的刚度也就越大 中间扣件的强度和拧紧状态 中间扣件的强度越大 拧得越紧 对钢轨的扣压力就越大 轨道框架的整体性就越强 轨道框架刚度就越大 据测算 扣件拧紧产生的轨道框架刚度 比两股钢轨本身的刚度之和还要大50 以上 所以 提高轨道框架刚度的有效措施之一 就是按规定的扭力矩拧紧中间扣件 二 线路阻力1 温度力和线路阻力的关系线路阻止钢轨和轨道框架纵 横向移动的力叫线路阻力 在无缝线路上 温度力和线路阻力是矛盾的统一体 无缝线路因为锁定才产生温度力 反过来 温度力又必须靠强有力的锁定产生的阻力来克服 解铃还须系铃人 温度力和线路阻力的大小相等 方向相反 也就是说 温度力一经产生 就必须有相等的线路阻力去平衡 克服它 线路阻力小于温度力 就会导致轨道的横向变形和纵向爬行 所以 无缝线路 储备 的线路阻力 必须在最高 最低轨温等最不利条件下都大于 至少等于温度力 无缝线路的全部养护维修工作 都是为了达到这个要求 从理论上讲 无缝线路设备本身达到这个要求是绰绰有余的 2 线路阻力的分类分析 纵向阻力 无缝线路阻止钢轨及轨道框架纵向移动的阻力叫纵向阻力 纵向阻力包括接头阻力 道床纵向阻力和扣件阻力 接头阻力 钢轨或轨道框架要发生纵向位移 首当其冲的是接头 接头阻力可以看成是由钢轨与夹板之间的摩阻力及夹板螺栓的抗弯力和抗剪力组成 在巨大的温度力面前 夹板螺栓的抗弯力和抗剪力显得很小 因此我们把它作为一种安全余量而忽略不计 剩下的就是钢轨与夹板之间的摩阻力 维规 规定 无缝线路缓冲区接头必须采用六孔双头夹板 10 9级高强度螺栓 螺栓扭矩应达到700 900N M PH 460KN 46t 900N M是目标值 应按这个值拧紧 并保持在700N M 采用1m长的加力扳手 90kg的力拧紧即达到要求 如果铺60kg m钢轨 460kN接头阻力克服的温度力折算成的轨温变化度数是 PH460 tH 247 8F19 192 24 光接头阻力就可以克服如此大的温度力 何况 我们还没有动用道床纵向阻力和扣件阻力 道床纵向阻力 当全部接头阻力都不足以克服温度力时 道床纵向阻力就开始发挥作用了 道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力叫道床纵向阻力 第二 道床纵向阻力随轨枕位移的增加而增长 但位移达到一定值时 阻力就不再增加 通常采用轨枕位移2mm时的道床纵向阻力作为计算常量 第一 其大小同线路状况有直接关系 第三 只有当扣件阻力大于道床纵向阻力时 钢轨才能带动轨枕作纵向位移而产生道床纵向阻力 反之 扣件阻力小于道床纵向阻力 钢轨就不能带动轨枕作纵向位移 道床纵向阻力将不发挥作用 此时 随着轨温的进一步变化 钢轨本身将沿垫板作纵向位移 造成钢轨爬行 所以 无缝线路的中间扣件一定要拧紧 使扭力矩达到80 150N m 尽量不采用道钉扣件 必要时 还要安装防爬设备 第四 道床纵向阻力的作用顺序是从轨端向无缝线路中部渐次延伸 到最高 最低轨温 最大温度力时为止 在正常的线路状态下 查取道床纵向阻力值可采用表1 4 表1 4道床纵向阻力值表 扣件阻力 中间扣件和防爬设备抵抗钢轨纵向位移的阻力叫扣件阻力 如前所述 扣件阻力必须大于道床纵向阻力 表1 5的扣件阻力值可供参考 表1 5扣件阻力值表 横向阻力 线路横向阻力包括轨道框架刚度和道床横向阻力 道床抵抗轨道框架横向位移的阻力叫道床横向阻力 道床横向阻力是防止胀轨跑道 保持线路稳定的重要因素 根据前苏联的试验 稳定轨道框架65 的力是由道床提供的 道床横向阻力与下列因素有关 道床纵向阻力 道床断面的大小 轨枕端部道碴的多少 轨枕盒内道碴的饱满和夯实程度 轨枕重量和底都粗糙度等 增大道床肩宽是提高道床横向阻力的一个重要手段 但是肩宽超过 定数值 横向阻力就不再显著增加 这个数值是 木枕线路450mm 钢筋混凝土枕线路550mm 在轨枕端部堆高石碴 做成特种断面道床 也是增大道床横向阻力的有效措施 据试验 采用特种断面道床 钢筋混凝土枕无缝线路的横向阻力可提高26 木枕无缝线路的横向阻力可提高20 特别是在高温季节 无缝线路出现胀轨迹象时 特种断面道床更能显著地阻止轨道弯曲变形的进一步扩大 在小半径曲线上 桥梁上做成特种断面道床 也非常必要 如图1 3为特种断面道床示例 单位 mm 小结轨道框架刚度和道床横向阻力是防止胀轨跑道 保持线路稳定的重要因素 增大轨道框架刚度的有效措施是充分拧紧中间扣件 使扭力矩达到80 150N m 温度力和线路阻力是矛盾的统一体 无缝线路养护维修的宗旨是提高线路阻力 达到设计标准 使之足以抵抗最大温度力 提高无缝线路的线路阻力 包括提高其纵向阻力和横向阻力 提高纵向阻力的方法是拧紧接头扣件 使扭力矩达到900N m 以提高接头阻力 按规定标准做好道床作业 以提高道床纵向阻力 充分拧紧中间扣件 以使扣件阻力大于道床纵向阻力 提高横向阻力的主要措施是 拧紧中间扣件 以提高轨道框架刚度 提高纵向阻力 增大道床肩宽和将道床做成特种断面 思考与练习题 1 熟知下列概念 轨道框架刚度 线路阻力 线路纵向阻力 道床纵向阻力 扣件阻力 道床横向阻力 2 轨道框架的受力特点是什么 3 温度力和线路阻力的关系是什么 4 道床纵向阻力的特点是什么 5 为什么在钢筋混凝土枕地段的无缝线路采用弹条式扣件时 可以不安装防爬设备 6 计算 当接头阻力等于400KN时 它克服的温度力折算成的轨温变化度数是多少 包括50kg m钢轨和60kg m钢轨 设重庆地区某无缝线路 铺设60kg m钢轨 的锁定轨温是32 在最低轨温条件下 600kN的接头阻力能否抵抗温度拉力 如果不够 要动用多少根钢筋混凝土枕的道床纵向阻力 第五节基本温度力图和伸缩区长度计算 一 基本温度力图现在 凭借前几节学到的知识 我们可以读懂无缝线路的基本温度力图了 温度力与线路阻力平衡关系的示意图叫基本温度力图 通过读懂基本温度力图 如图1 4所示 我们可以加深对无缝线路的认识 1 图例纵坐标 表示轨温和温度力 它是一个线段而不是射线 原点t锁即锁定轨温 终点mint和maxPt表示最低轨温和最大温度力 横坐标 表示长轨条全长 原点在横坐标上又表示长轨条左端 a b c d 为叙述方便作为图中各线段定的代号 基本温度力图对于中轴线对称 当轨温下降到锁定轨温以下至最低轨温时 基本温度力图在横坐标上侧 当轨温上升到锁定轨温以上至最高轨温时 基本温度力图在横坐标下侧 2 分析 当轨温t等于锁定轨温t锁时 钢轨断面受到的温度力Pt等于0 钢轨不伸缩 当轨温低于t锁 但轨温变化度数又末达到接头阻力PH折算成的轨温变化度数 tH时 因接头被锁定 钢轨伸长受阻 从而在钢轨全长范围内产生温度力 该温度力Pt 247 8 tF 并沿a线随 t的上升而增加 随时与接头阻力PH达成平衡 轨温继续下降 当轨温变化度数等于 tH时 最大接头阻力maxPH与温度力持平 即Pt maxPH 接头阻力已全都被温度力克服 轨温进一步下降 钢轨在实现限制伸长的过程中带动轨枕作纵向位移 道床纵向阻力开始克服温度力 轨温降得愈低 温度力愈大 道床纵向阻力就愈大 产生纵向阻力的道床长度就愈长 并从轨端处开始向无缝线路中部延伸 已知单位道床纵向阻力为P 道床长度为 则该长度道床产生的纵向阻力为P 被平衡的温度力Pt则等于P 随着 t的逐步降低 Pt随之逐步增大 P 亦随之逐步增大 以同Pt平衡 这样 就在图中构成了斜线c 其斜率 由倾角 决定 tan P 因线路状况的不同而不同 轨温降至最低轨温mint 产生最大温度力maxPt 此时产生最大纵向阻力的道床达到最长 最终完成了线路阻力与温度力的平衡 我们把这一段叫做伸缩区 长轨条两端 范围之间的部分d 随着轨温的升降 始终承受最大而且均衡的温度力 我们把d这一段叫做固定区 从理论上讲 当mint和maxPt呈单纯上升趋势时 d随之向下平行推移并逐步延长 表示固定区增长 伸缩区变短 当mint和maxPt上升至maxPH点时 基本温度力图呈一矩形 此时已无实际意义上的伸缩区 当mint和maxPt升至原点时 全长范围内长轨条的温度力都等于0 此时基本温度力图成一直线 可以像普通线路一样对待 二 伸缩区和固定区从温度力图可知 伸缩区钢轨从轨端向里承受的温度力越来越大 到和固定区的交界处 承受最大的温度力 既然已经克服了全部接头阻力 在伸缩区 温度力必然迫使钢轨带动轨枕发生纵向位移 从而产生与之等同的道床纵向阻力 但是道床纵向阻力的产生有一个过程 就是说 要待轨枕移动相当距离时 道床纵向阻力值才能达到最大 换句话说 道床纵向阻力的产生是以轨枕 轨道框架的微小的纵向位移为代价的 这种位移由外向里逐根轨枕积累起来而形成长轨一端的限制伸缩 也正因为如此 我们才把这一段叫做伸缩区 无缝线路长轨条两侧 在温度力作用下发生限制伸缩的区段叫伸缩区 伸缩区长度根据年轨温差幅值 道床纵向阻力 钢轨接头阻力等参数计算确定 一般为50 100m 而在无缝线路长轨条中部 因为不存在道床纵向阻力克服温度力的问题 最大温度力只是均衡地积存于钢轨内部 所以轨道框架并不发生纵向位移 也正因为如此 我们才把这一段叫做固定区 无缝线路长轨条中部均衡承受最大温度力 但轨道框架不发生纵向位移的区段叫固定区 固定区长度不得短于50m 前文已述 无缝线路长轨条两端以外 用来调节钢轨和轨道框架限制伸缩的2 4根标准轨叫缓冲区 三 伸缩区长度计算从基本温度力图上可以看出 伸缩区的任一长度 乘以单位道床纵向阻力P 即为该长度上的道床纵向阻力值P 而则等于相应纵坐标上的温度力减接头阻力 于是得出一个关系式 P Pt PH将此式变换一下 并用 表示伸缩区长度 Pt PH P式中 伸缩区长度 cm Pt 轨温变化产生的温度力 kN PH 接头阻力 kN P 单位道床纵向阻力 kN cm 例1 5 西昌地区某无缝线路 采用60kg m钢轨 直径24mm一级螺栓 6孔夹板 1840根 km钢筋混凝土枕 锁定轨温28 求轨温等于38 时的伸缩区长度 计算至此 可以看出温度力422kN小于接头阻力460kN 该无缝线路此时并无实际意义上的伸缩区 故 0 解 Pt PH19 192 50 28 460 P0 091 422 例1 6 北京地区某无缝线路采用60kg m钢轨 一级螺栓 6孔夹板 铺设1840根 km钢筋混凝土枕 锁定轨温20 求轨温等于 20 时的伸缩区长度 解 Pt PH P 19 192 20 20 460 0 091 3381 cm 34m 提示 1 计算5