西南交通大学-铁路轨道课件-无缝线路

铁路轨道,赵坪锐,2020/5/19,第五章无缝线路,第一节概述第二节无缝线路基本原理第三节无缝线路稳定性分析第四节普通无缝线路设计第五节桥上无缝线路第六节跨区间无缝线路,第一节概述,无缝线路铺设意义消灭大量钢轨接头（CWR）无缝线路类型温度应力式放散温度应力式自动放散式定期放散式无缝线路发展普通无缝线路区间无缝线路跨区间无缝线路,接头焊接质量长钢轨强度与稳定性,桥上无缝线路,胶接绝缘接头无缝道岔,新问题桥上无缝道岔无碴无缝线路,第二节无缝线路基本原理,可自由伸缩钢轨，其伸缩量完全不能伸缩的钢轨，其温度应力温度力,基本温度力图,固定区,Pt=EAt,伸缩区,伸缩区,接头阻力,接头阻力,扣件或道床纵向阻力,轨温反向变化时的温度力图,拉,压,轨端伸缩量计算,r,线路纵向阻力,轨温变化时，抵抗钢轨两端自由伸缩的阻力接头阻力PH钢轨夹板间的摩阻力和螺栓的抗剪力扣件阻力钢轨与扣压件以及钢轨与胶垫间的摩阻力道床阻力轨枕与道床间的摩阻力和枕木盒内道碴抗推力扣件阻力与道床阻力间的较小值为r,第三节无缝线路稳定性分析,一.稳定性概念二.影响无缝线路稳定性的因素三.无缝线路稳定性计算公式四.稳定性安全储备量分析,一.稳定性概念,失稳（胀轨跑道）无缝线路在夏季高温季节，由于钢轨内部存在巨大压力，引起轨道的横向变形，在外来因素（列车动力或人为因素）干扰下，轨道弯曲变形突然增大的现象。,失稳（胀轨跑道）过程,持稳阶段钢轨温度压力增大，但轨道不变形胀轨阶段随轨温增加，钢轨温度压力随之增加，轨道出现微小变形，压力与位移呈现的非线性关系跑道阶段当钢轨温度压力达到临界值后，在外部干扰或轨温继续升高时，轨道将会发生突然臌曲,无缝线路结构稳定分析,判别准则能量法和静力平衡法能量法弹性理论的能量变分原理势能驻值原理结构物处于平衡状态的充要条件是在虚位移过程中，总势能取驻值,二.影响无缝线路稳定性因素,压杆在均匀介质中的失稳现象保持稳定的因素道床横向阻力轨道框架刚度丧失稳定的因素钢轨温度压力轨道初始弯曲,1.道床横向阻力,道床抵抗轨道框架横移的阻力,枕端抗推力30%枕侧摩擦力20%30%枕底摩擦力50%,道床横向阻力,表示方法单根轨枕的横向阻力Q道床单位横向阻力q,道床横向阻力影响因素,道碴：饱满程度、材质、粒径尺寸道床肩部：堆高、加宽,Page16,道床横向阻力影响因素,轨枕：枕底压花、宽轨枕、框架轨枕、双块式轨枕,Page17,道床横向阻力影响因素,线路维修作业,Page18,，0.043,弯矩,位移，反力,2.轨道框架刚度,反映其自身抵抗弯曲能力的参数组成两股钢轨的水平刚度（横向刚度）扣件阻矩,Page19,(二)丧失稳定的因素,钢轨温度压力无缝线路稳定问题的根本原因，应控制温升幅度轨道初始弯曲影响稳定的直接诱因，应控制初始弯曲大小弹性初始弯曲：温度力和列车横向力作用下产生塑性初始弯曲：轧制、运输、焊接、铺设过程中产生，占总初弯的58.33%,Page20,三.无缝线路稳定性计算公式,无缝线路稳定性统一公式1977年提出，假定变形曲线波长与初始波长相等，并取变形为2mm时对应的温度压力，除以安全系数，即为保证线路稳定的允许温度压力。不等波长稳定性计算公式1990年开始实施，假定变形曲线波长与初始弯曲波长不相等的计算公式。,Page21,计算假定,Page22,统一公式计算简图,f=2mm，计算P(5-22)、P(5-23)、t(5-24),Page23,不等波长公式计算简图,给定f，计算不同l对应的P(5-26)，积分常数根据不同f时的Pf平衡状态方程，求得临界矢度、波长、温度压力温度力非均匀性修正及安全系数,Page24,稳定性安全储备量分析,初始弯曲的影响线路结构与状态相同，轨道变形量一定时，对于不同的初弯波长，临界温度力和相应的轨温差是不同的，即存在最不利的初弯波长60kg/m轨：720cm50kg/m轨：700cmfoe、fop：3mm允许温差的确定在无缝线路上由于存在一些不确定的因素，因此不能将稳定计算得到的临界温差作为允许温差使用，应当考虑一定的安全储备量，采用安全系数考虑,Page25,安全系数,基本安全系数KA初弯分布的随机性道床密实度的不均匀性扣件拧紧程度的不均匀性轨温测量的不精确计算误差高温下横向变形累积（允许温差设计的基本条件）附加安全系数KC纵向力分布不均匀运营过程中锁定轨温的变化,