第一章 轨道结构 教育学习

轨道施工技术,E-MAIL:ZXX0168,联系电话:025-8611576318751961688,配套课件,1,参考课件,课程简介,轨道施工技术课程是城市轨道交通工程技术专业中一门理论与实践相互交融的职业核心能力课程。本课程注重高职学生的培养目标，以城市轨道交通和高速铁路施工技术为主，注重新工艺、新技术的学习。考虑到轨道结构的复杂性，课程内容组织采用先整体介绍，再根据轨道施工任务实施中的技能需求依次展开。通过教学，使学生具备城市轨道交通及高速铁路轨道工程施工技术与工程管理能力；能运用所学知识分析处理轨道工程施工中的实际问题。,2,参考课件,第三章轨枕及轨道板预制第四章有砟轨道铺设第五章城市轨道交通无砟轨道施工第六章高速铁路无砟轨道施工第七章钢轨及钢轨接头施工第八章扣件施工第九章道岔施工第十章无缝线路的施工,第一章轨道结构第二章直线与曲线轨道,先整体介绍，再依次展开,主要教学内容,第十一章轨道检测,3,参考课件,第一章轨道结构,一、轨道是铁路、地铁的主要技术装备之一，是列车行驶的基础，属于线路的上部结构。线路是由路基、桥隧建筑物(桥梁、涵洞、隧道等)和轨道组成的一个整体的工程结构，但狭义的线路指的就是轨道。二、作用:a、引导列车安全、平稳运行b、直接承受车轮传来的荷载c、把荷载传布给路基或桥隧建筑物,第一节概述,4,参考课件,三、轨道结构要求基本要求：强度、稳定性和耐久性其他要求：（1）具有适量的弹性，使列车运行所引起的振动与噪声控制在容许范围内；（2）具有一定的绝缘性能，以减少迷散电流对周围金属构件的电腐蚀。（3）轨道维修工作量小，具有合理的维修周期。（4）尽可能选用通用件，减少轨道结构零部件的非标品种，以降低工程造价和养护费用。,第一章轨道结构,5,参考课件,四、轨道结构分类随着我国城市轨道交通建设、铁路既有线提速改造和高速铁路等不断发展，新技术、新工艺和新型轨道结构不断出现。但是采用轮轨技术的轨道结构根据道床结构的不同，仍主要划分为有砟轨道和无砟轨道两大类。,第一章轨道结构,6,参考课件,第一章轨道结构,7,参考课件,第二节有砟轨道结构,有砟轨道优点：投资小、弹性好、易于养护维修、适应性强有砟轨道缺点：容易变形、养护维修频繁、维修费用高、维修条件差,有砟轨道一般断面结构,8,参考课件,有砟轨道组成：钢轨、轨枕、道床、联接零件、道岔及轨道加强设备等。,第二节有砟轨道结构,9,参考课件,a、引导机车车辆车轮前进，为车轮提供连续、平顺和阻力最小的滚动面。b、承受来自车轮的垂直力、横向水平力和纵向水平力，并将力传递到轨枕或其他支承上。c、在电气化铁路和自动闭塞区段上能兼作轨道电路。,一、钢轨1、钢轨的功用、性能和断面,1）、钢轨的功用,第二节有砟轨道结构,10,参考课件,断面形状：工字形原因：抵抗挠曲的最佳断面三个部分：轨头、轨腰、轨底四个参数：轨头宽度b、轨腰厚度c、轨身高度H及轨底宽度B,2）、钢轨的性能,要求：足够的强度、韧性和耐磨性；一定的塑性、刚度、可挠性；踏面应粗糙，增加轮轨间黏着力，又要光滑，以减少行车阻力。,3）、钢轨的断面,第二节有砟轨道结构,钢轨断面形状,11,参考课件,2、钢轨的类型,按取整后每米钢轨质量（kg/m）来分类。我国铁路目前使用有75、60、50、43kg/m。,标准轨长度：25m和12.5m新增50m、100m的长定尺钢轨。标准缩短轨：比25m分别短40、80、160mm比12.5m短40、80、120mm按钢轨材质划分：U71（含碳量为0.71%）、U74、U71Mn（主要合金成分为锰）U71MnSi、U75V（通称PD3钢轨）等,第二节有砟轨道结构,12,参考课件,第二节有砟轨道结构,(a)75kg/m钢轨(b)60kg/m钢轨,75、60kg/m钢轨的断面形状,13,参考课件,二、轨枕,功用：支承钢轨，保持轨距和方向，并将承受的钢轨力均匀地传递给道床。,要求：a、坚固、耐久、有一定的弹性b、便于固定钢轨，抵抗轨道框架的纵向和横向位移；c、价格低廉、制造简单、易于铺设养护,第二节有砟轨道结构,1、轨枕的功用与要求,14,参考课件,2、轨枕的分类,按材质分：木枕、混凝土轨枕、钢枕塑料轨枕等按铺设部位分：普通轨枕、岔枕、桥枕等按构造和铺设方法分：横向轨枕、纵向轨枕、短枕、双块式轨枕等,第二节有砟轨道结构,15,参考课件,第二节有砟轨道结构,16,参考课件,3、混凝土枕外形,第二节有砟轨道结构,横截面：梯形（节约混凝土、便于脱模）底面：宽（增大支承面积、减小对道床压力）设凹形花纹（提高轨枕与道床摩阻力）宽度：两端承轨槽（轨枕顶面支承钢轨的部分称承轨槽，设倾向轨枕中部的1:40斜坡）处宽、中间窄外形：如图长度：一般2.5m2.6m,17,参考课件,a型混凝土轨枕外形尺寸,第二节有砟轨道结构,18,参考课件,4轨枕受力与支承条件的关系,中间部分支承轨枕受力状态,第二节有砟轨道结构,轨枕底支承情况,全支承中间部分支承中间不支承,19,参考课件,联接零件1、钢轨接头联接零件1）钢轨接头的类型,接头联接零件（联接钢轨与钢轨）,中间联接零件（联接钢轨与轨枕）扣件,第二节有砟轨道结构,三、联接零件,按两股钢轨接头相对位置,相对式接头相错式接头,20,参考课件,悬空式接头单枕承垫式双枕承垫式,我国主要采用的钢轨接头型式：相对悬空式接头,第二节有砟轨道结构,按接头与轨枕的相对位置分,按接头的用途及工作性能分，有普通接头和特种接头，特种接头又包括异型接头、导电接头、绝缘接头、伸缩接头、减振接头及焊接接头等。,21,参考课件,2、普通接头结构组成：接头夹板（鱼尾板）、接头螺栓、螺母、垫圈,第二节有砟轨道结构,普通接头结构组成,22,参考课件,（1）接头夹板,常用：斜坡支承型双头对称式夹板（六孔鱼尾板）。,夹板,作用：承受弯矩，传递纵向力，阻止钢轨伸缩。,第二节有砟轨道结构,23,参考课件,（2）、接头螺栓、螺母及垫圈,螺栓：由螺栓头、颈、杆组成螺母：Q275钢垫圈：防止螺母松动普通线路弹簧垫圈（圆形和矩形）无缝线路高强度平垫圈,作用：在钢轨接头处用以夹紧夹板和钢轨，使夹板连接牢固，阻止钢轨部分伸缩。,第二节有砟轨道结构,24,参考课件,（2）、接头螺栓、螺母及垫圈,第二节有砟轨道结构,接头螺栓交错布置,25,参考课件,（3）、钢轨轨缝及设置,目的：适应钢轨热胀冷缩的需要。,钢轨,接头螺栓,钢轨夹板,当轨温达到当地最高轨温时，轨缝应大于或等于零，使轨端不受挤压力，以防温度压力太大而胀轨跑道；当轨温达到当地最低轨温时，轨缝应小于或等于构造轨缝，使接头螺栓不受剪力，以防止接头螺栓拉弯或拉断。,第二节有砟轨道结构,预留轨缝设置原则：,构造轨缝是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制，在构造上能实现的轨端最大缝隙值。,26,参考课件,普通线路预留轨缝计算公式：,第二节有砟轨道结构,27,参考课件,【例1-1】某地区历史最高轨温为60.9，最低轨温为-24.3，若铺设60kg/m的25m长标准轨，采用10.9级螺栓，试计算在20铺轨作业时的预留轨缝。,第二节有砟轨道结构,满足取,解：,（）,不满足时轨缝值应减小12mm，,28,参考课件,3）特种接头（1）异形接头：异形接头用于两种不同型号钢轨的联接，又称过渡接头。,第二节有砟轨道结构,29,参考课件,（2）导电接头：导电接头用于将钢轨做为导电体的自动闭塞区段的钢轨连接。,第二节有砟轨道结构,30,参考课件,（3）绝缘接头：绝缘接头用于两个自动闭塞区间交界处，以确保轨道信号电流不能从一个闭塞分区传到另一个闭塞分区，主要有普通高强绝缘接头和胶接绝缘接头两种。,第二节有砟轨道结构,31,参考课件,（4）伸缩接头：伸缩接头又称温度调节器。伸缩接头由基本轨与尖轨相贴组成，二者共同安装于一块通长垫板上，温度发生变化时，尖轨位置不变，而基本轨向钢轨外侧伸缩,第二节有砟轨道结构,钢轨伸缩接头,32,参考课件,（5）减振接头：减振接头又称承越式接头，当车轮通过轨缝时，减振夹板的顶面与钢轨顶面同时接触车轮，可减小车轮通过轨缝的折角和台阶，减缓车轮的冲击振动。,第二节有砟轨道结构,33,参考课件,（6）焊接接头：是在工厂或现场用焊接方法，如闪光接触焊、气压焊和铝热焊等将钢轨焊接成整体，再使用焊瘤推凸机、钢轨打磨机等进行修整，使焊缝断面具有与钢轨标准断面一致的几何外形。,第二节有砟轨道结构,气压焊铝热焊,34,参考课件,第二节有砟轨道结构,移动接触焊待打磨焊接接头,35,参考课件,2中间联接零件,固定钢轨位置，阻止钢轨相对于轨枕的纵、横向移动；确保轨距正常，防止钢轨翻转；在动力作用下充分发挥其缓冲减振性能；延缓轨道残余变形积累,第二节有砟轨道结构,作用：,扣件应具备的性能：,足够的扣压力和阻力；适当,的弹性；具有一定的水平向和竖向调整量；,构造简单，便于装卸与维修；,足够的耐久性和良好的绝缘性能。,36,参考课件,第二节有砟轨道结构,常见扣件简介,木枕混合式扣件道钉,木枕分开式扣件K型扣件,37,参考课件,第二节有砟轨道结构,混凝土枕扣件,扣板式扣件,常见扣件简介,型弹条扣件,、型弹条扣件,38,参考课件,第二节有砟轨道结构,39,参考课件,四、道床,（1）承受轨枕压力，将荷载扩散到路基上，保护路基；（2）提供阻止轨排纵、横向位移的阻力，保持轨道稳定和正确的几何形位，保证行车安全；（3）排水，使路基面干燥，防止翻浆冒泥、冻害等；（4）增加轨道弹性，缓冲、减振降噪；（5）便于养护维修。,第二节有砟轨道结构,1、道床的功用,40,参考课件,2、道砟材料,性能要求：（1）质地坚韧，有足够的强度；（2）排水性好，吸水度小，不易风化，不易压碎、捣碎和磨碎；（3）在外力作用下不易被风吹动和被雨水冲走。,第二节有砟轨道结构,材料：碎石（花岗岩、大理石、石灰岩）、筛选级配卵石、粗砂和中砂、熔炉矿碴等。,碎石道砟技术要求包括三方面：道砟的性能、道砟材料的级配、道砟颗粒形状及清洁度。,41,参考课件,1）道砟的性能道砟材质的性能指标有抗磨耗、抗冲击性能，抗压碎性能、渗水性、抗大气腐蚀性、稳定性和等，并以此作为道砟材质的分级依据，将道砟分为特级、一级道砟。2）道碴材料的级配,第二节有砟轨道结构,道砟的级配是指道砟中不同大小粒径颗粒的分布。,新建铁路用一级碎石道砟粒径级配,42,参考课件,第二节有砟轨道结构,既有线一级碎石道砟粒径级配,特级碎石道砟粒径级配,43,参考课件,3）道砟颗粒形状及清洁度,针状颗粒：颗粒长度大于平均粒径1.8倍的颗粒；片状颗粒：指厚度小于平均粒径0.6倍的颗粒。,第二节有砟轨道结构,针状指数和片状指数：是指道砟材料中，针状颗粒和片状颗粒分别所占的质量百分率。,要求：道砟针状指数和片状指数均不大于20%。特级道砟中风化颗粒和其它杂石含量不应大于2%，一级道砟中风化颗粒和其他杂石含量不应大于5%。,44,参考课件,3道床底砟材料,底砟位于碎石道床道砟层和路基基床表层之间作用：传递、分布列车荷载；防止面砟和路基基床表层颗粒之间的相互渗透；渗水过渡和防冻保温。底砟材料：天然砂砾或开山块石、天然卵石、砾石经破碎、筛选而成。要求：底砟材料的粒径级配应符合表1-7的规定，且0.5mm筛以下的细集料中通过0.075mm筛的颗粒含量应小于等于66%。,第二节有砟轨道结构,45,参考课件,直线地段道床断面(单位：m),4道床断面,三个主要特征：道床厚度、顶面宽度、边坡坡度,1）道床厚度定义：是指直线上钢轨或曲线上内股钢轨中轴线下轨枕底面至路基顶面的距离。要求：轨枕传来的压力不超过路基面上容许的最大压力选用标准：运营条件和道砟质量、路基强度、轨枕间距等，一般2550cm。,第二节有砟轨道结构,46,参考课件,2）道床顶面宽度道床顶面宽度与轨枕长度、轨道类型及设计时速有关，数值上等于轨枕长度加上两倍道床肩宽。道床宽出轨枕两端的部分称为道砟肩，其宽度称为道床肩宽。普通线路肩宽一般为2530cm，无缝线路道床肩宽要求不小于45cm。,第二节有砟轨道结构,47,参考课件,3）道床边坡坡度,指自道床顶面引向路基顶面的斜边取决于道砟材料的内摩擦角与粘聚力国铁正线取1：1.75,第二节有砟轨道结构,48,参考课件,5、道床变形,道床下沉是轨道变形的主要因素。,道床下沉与运量有直接关系;规律：分两个阶段初始急剧下沉阶段：在荷载作用下，道砟形成稳定组合及间隙被压密造成的下沉后期缓慢下沉阶段：碎石破损、磨损和石砟产生流动引起的下沉新线减少开通后不均匀下沉措施：采用优质道砟。分层铺设、分层捣固，多次动力稳定的作业方式。,第二节有砟轨道结构,49,参考课件,五、轨道加强设备1、轨道的爬行与防爬设备线路爬行：指钢轨沿着轨枕或轨道框架沿着道床顶面纵向移动。爬行力：使钢轨产生爬行的纵向水平力。轨道爬行的一般规律：在双线地段爬行方向与列车运行方向基本相同，列车运行方向在下坡道时爬行量较大。两个方向运量大致相等的单线地段，其两个方向都发生爬行，且易向下坡道方向爬行。,第二节有砟轨道结构,50,参考课件,两个方向的运量显著不同的单线地段，其运量大的方向爬行量较大，在运量大的下坡道方向爬行量更大。双线或单线的制动地段，均易向制动方向爬行。,第二节有砟轨道结构,线路爬行的危害：一端接头挤成连续瞎缝，可能诱发胀轨跑道；另一端则拉大轨缝，造成轨道不平顺，增加维修工作量。在明桥上、道岔前后会影响线路质量，降低轨道各组成部件的使用寿命，甚至产生胀轨跑道、列车颠覆的严重后果。,51,参考课件,两个方向的运量显著不同的单线地段，其运量大的方向爬行量较大，在运量大的下坡道方向爬行量更大。双线或单线的制动地段，均易向制动方向爬行。,第二节有砟轨道结构,线路爬行的危害：一端接头挤成连续瞎缝，可能诱发胀轨跑道；另一端则拉大轨缝，造成轨道不平顺，增加维修工作量。在明桥上、道岔前后会影响线路质量，降低轨道各组成部件的使用寿命，甚至产生胀轨跑道、列车颠覆的严重后果。,52,参考课件,预防措施：提高线路纵向阻力（1）提高扣件阻力：采用弹性扣件，加大螺栓扭矩，防止扣件松动，保持扣压力；（2）提高道床纵向阻力：加强道床捣固、夯实；（3）增设足够的防爬设备，以加大轨道抵抗纵向移动的阻力。,第二节有砟轨道结构,防爬设备,穿销式防爬器：轨卡、挡板、穿销防爬撑：连续35根轨枕安装，联成整体防爬,53,参考课件,第二节有砟轨道结构,穿销式防爬器和防爬撑,54,参考课件,2、曲线加强曲线加强原因：列车通过曲线地段尤其是小半径曲线地段时，因横向水平力作用会导致轨距扩大，轨道框架横移，平面位置歪曲，轨枕挡肩损坏，养护维修工作量增加。,第二节有砟轨道结构,曲线加强措施：增加轨枕配置数量，提高轨道框架横向稳定性；安装轨撑及轨距杆，提高钢轨水平方向稳定性，防止轨距扩大。,55,参考课件,轨撑：安装在钢轨外侧以顶住轨下颏和轨腰，防止钢轨外倾。轨距杆：一端扣在外轨轨底，另一端扣住里轨轨底的拉杆，防止钢轨位移保持轨距。,堆高曲线外侧砟肩，以增加道床横向阻力，保持线路稳定。,第二节有砟轨道结构,轨距杆,轨撑,56,参考课件,无砟轨道指用用整体性较好的沥青或混凝土道床代替传统有砟轨道中轨枕和散粒道砟道床的轨道结构。、优点：轨道纵向、横向稳定性好，有利于高速行车轨道几何尺寸稳定，平顺性和弹性好，乘坐更舒适使用寿命长、维修工作量少，综合经济效益好整洁美观，无飞石飞溅且不会发生胀轨跑道结构高度低，可减小土建工程量。、缺点：施工精度要求较高，需采用特殊的施工方法对基础稳定性有特殊要求，一旦破坏维修困难轨道弹性差，振动噪声相对较大初期造价比有砟轨道高,第三节无砟轨道结构,57,参考课件,我国通过对高铁引进技术的消化吸收及再创新，形成了我国具有自主知识产权的CRTS（Chinarailwaytracksystem)无砟轨道技术系列：CRTS型双块式无砟轨道(CRTSb)、CRTS型双块式无砟轨道(CRTSb)、CRTS型板式无砟轨道(CRTSs)、CRTS型板式无砟轨道(CRTSs)、CRTS型板式无砟轨道(CRTSs),第三节无砟轨道结构,58,参考课件,第三节无砟轨道结构,一、整体灌注式无砟轨道整体灌注式无砟轨道又称无枕式整体道床，其道床混凝土强度等级为C30，全部采用现浇混凝土，整体性强。,59,参考课件,第三节无砟轨道结构,二、支承块式无砟轨道是将支承块与混凝土道床浇筑成一体，构成整体道床。,按铺设位置分类：隧道内的支承块式整体道床高架桥上支承块承轨台式（短枕承台式）无砟轨道,60,参考课件,第三节无砟轨道结构,三、长枕埋入式无砟轨道由钢轨、扣件、穿孔混凝土轨枕、混凝土道床板、隔离层（或橡胶垫层）、混凝土底座等组成，隧道内可不设混凝土底座。,61,参考课件,第三节无砟轨道结构,四、弹性支承块式无砟轨道适用条件：对振动和噪声控制要求的地段组成：钢轨、扣件、混凝土支承块、橡胶靴套、块下橡胶胶垫、混凝土道床板及混凝土底座等,62,参考课件,第三节无砟轨道结构,五、浮置板无砟轨道结构组成：钢轨、扣件、浮置板、弹性支座、混凝土底座等。优点：削弱了振动向基础的传递，减振、降噪；缺点：造价高昂。,63,参考课件,第三节无砟轨道结构,六、双块式无砟轨道结构组成：钢轨、扣