无缝线路断轨施工及恢复处理

1、无缝线路断轨施工及恢复处理张春  随着哈长线提速战略的进一步实施,平改立交工程在1998年全面展开,由于哈尔滨铁路局在哈长线铺设了普通无缝线路,后改造成区间无缝线路,为了保证桥涵施工期间既有无缝线路的安全,必须进行断轨处理,并在桥涵竣工后的适当时机,进行恢复无缝线路,以便保持无缝线路整体的连续性和 以往我国无缝线路大都是铺设在较平缈勺坡道地段,最大的纵坡不超过12%0。在16 .5%0的大坡道上铺设无缝线路,国内还很少见众所周知,长大坡道乃是山区铁路特点之一。为了今后能普遍地连续贯通地在山区铁路上,物使用无缝线路,我局于1 967年2月在xx线x xx隧道内的16.5%o长大坡关于无

2、缝线路钢轨超声探伤周期的探讨朱阳福  本文从冶金、焊接、金属材料和材料力学的观点出发，用轨道力学的分析方法，通过对无缝线路钢轨内部伤损及缺陷发生、发展主要影响因素的剖析，来探讨超声探伤中对无缝线路重点区段、重点部位和探伤周期的科学确定。关于无缝线路钢轨超声探伤周期的探讨朱阳福（上海铁路局科学技术研究所）【提要】本文从冶金、焊接、金属材料和材料力学的观点出发，用轨道力学的分析方法，通过对无缝线路钢轨内部伤损及缺陷发生、发展主要影响因素的剖析，来探讨超声探伤中对无缝线路重点区段、重点部位切割铝热焊接头进行无缝线路应力放散陆曼丽  【摘要】：正 广深线K124+198.932K1

3、25+249.287一段无缝线路,在1967年5月铺设,全长1050.355米,锁定轨温为26.50C。其中K124+450处为5.9和0.6组成的坡底,K125+042处为0.6和6.8组成的坡顶。K124+973K125+221为一个半径为1,600米的曲线。从1971年开始,发现K124+400+600广深线K124+198.932一K125+249、287一段无缝线路,在1967年5月铺设,全长1050.355米,锁定轨温为26.50C。其中K124+450处为5 .9肠和0 .6编组成的坡底,K 125十042处为0.6输和6.8输组成的坡顶。K124+973K 125+221为一个

4、半径为z,600米的曲线。从1971年开始,发现K124+40百+600处引言当今,我国在大力发展高速铁路,随着运行速度的提高,对线路的等级要求也就越来越高,因此,在山岭地带就不可避免地要修建一些长大隧道。线路投入运营后,长大隧道所面临的最大问题就是线路的养护与维修。无缝线路正是消除了大量的钢轨接头,因而具有行车平稳、维修费用低无缝线路区别于普通铁路的施工关键就在线路的应力放散与锁定,应力放散与锁定的质量,直接关系到无缝线路的质量。在此,探讨一下线路应力放散与锁定施工过程中的控制要点与注意事项。1前提条件1)线路状况:必须达到验标要求的初始稳定状态各项数据,才能进行应力放散锁定作业1引言现在我

5、国很多主要铁路都实现了全区间无缝线路和无缝道岔,使长轨条达到几百公里都没有轨缝,大大提高了运行速度。京沪高铁是国家重点建设项目,设计最高时速达到380 km,技术标准要求高,施工质量标准高,是一条安全、高速、舒适的客运专线。由于敷设长钢轨时的轨温与单元轨1工程概况神朔铁路线起至陕西神木县,终止山西朔州市。此线所处温带大陆性季风气候,四季分明。夏季最高气温可达38·3,冬季最低气温可达-20,温差较大,钢轨内部存在很大温度应力,需进行应力放散,保证既有线行车安全。神朔铁路线车流量大,每3 m in就有一辆列车通过,点内施引言包神铁路是神华集团煤炭外运的重要通道之一。近年来,随着铁路货运

6、量增加,线路等级、轨道强度发生了巨大变化。2009年包神铁路首次对万南-东胜区间进行了大机清筛捣固,为预防在高温季节清筛时发生胀轨跑道,根据修规要求对原锁定轨温进行了适度提高;进入9月份以后,气0引言随着铁路无缝线路技术的不断发展,跨区间无缝线路技术管理已在北京铁路局各工务段广泛推行。秦皇岛工务段管辖的津山线北塘狼窝铺间已改造为跨区间无缝线路,狼窝铺以东为区间无缝线路。无缝线路受自然界气温变化影响会热胀冷缩,在钢轨内部形成巨大的温度应力,加上重载我国己建的和在建高速铁路客运专线上都大量采用了无碴轨道的结构形式摘要：。关键词：高速铁路 钢轨断轨 铁路施工Abstract: The biggest

7、 characteristic of the high speed railway is high speed, from the seamless line its superiority, it particularly suit for the high-speed railway. The high speed railway are used the CWR track structure. But compare the high speed railway CWR with the common seamless line, either on the track structu

8、re or maintenance repair methods, they are significantly different. The article mainly discussed the high-speed rail track broken repair method.Key words: high speed railway; rail track broken; railway construction跨区间无缝线路养护与维修摘要: 文章从跨区间无缝线路铺设前的线路整修、铺设初期的整修、线路养护维修、无缝道岔养护维修、故障处理、技术管理、技术培训、常备器具、材料几方面对跨

9、区间无缝线路的养护与维修工作进行了论述, 明确了维修工作的重点和方法。关键词: 跨区间; 无缝线路; 养护; 维修一、认真做好铺设前的线路整修工作无缝线路铺轨之前的整修工作是列车安全运行的基础, 是跨区间无缝线路发挥效能的关键, 因此必须认真做好此项工作。该项工作应于铺轨前不少于15 天完成, 整修工作的主要内容有: 1、全面起好线路大平, 消灭前后高低和水平不良处所, 要求特别注意消灭低接头, 对现有接头位置, 在轨枕上作出标记, 以便换轨后加强捣固。2、全面拨正线路方向, 拨好曲线园度, 消灭曲线“鹅头”和反弯, 测量调整线路限界。3、整治路基病害, 清筛不洁道床, 消灭翻浆冒泥, 解决岔

10、区排水。4、翻修基础不良道口, 疏通排水, 加强捣固, 做好几何尺寸。5、均匀、补充道碴, 村镇行人过道及桥头道床要采取挡护措施。二、加强铺设初期的整修工作搞好铺设初期的线路整修, 是发挥无缝线路优越性的基础工作,必须高度重视。初期整修工作的主要内容有: 1、全面加强线路: 要组织力量, 及时安排以起道、拨道、改道、封碴和夯拍道床为主要内容的全面整修工作, 使无缝线路尽快得到加强和稳固。2、成段综合整修扣件:在接管线路后, 首先安排全面复紧一次轨枕扣件, 以锁定线路。之后,要按照“全、正、靠、润、紧”的标准进行扣件整修, 同时改正轨距和不良方向, 要组织专业组, 逐根整修, 按公里验收。3、整

11、治钢轨原始弯曲: 新铺钢轨存在大量原始弯曲, 其中包括活弯和死弯。应组织专业组采用“一拨”( 拨正不良方向) ; “二改”( 改正轨距和不合适扣件) ; “三串”( 串动影响扣件组装的轨枕) ; “四调”( 调直死弯) 的方法, 整治钢轨原始弯曲, 调直死弯的工作可集中进行, 作业时轨温不得低于35。4、进行应力放散: 对锁定轨温偏高或偏低的地段, 应制定施工方案, 适时进行应力放散或调整。三、线路养护维修养护维修工作中应严格控制锁定轨温变化, 进行无缝线路养护维修作业, 必须测量和掌握轨温, 观测钢轨位移, 按实际锁定轨温安排作业, 并严格遵守无缝线路维修作业轨温条件”和“两清、三测、四不超

12、”制度。定期做好无缝线路锁定工作, 保持无缝线路经常处于稳定状态;养护维修工作中应注意强化轨道整体结构, 要注重做好补充均匀道碴、堆高碴肩、夯拍道床、整修扣件、复紧螺栓等提高线路阻力的作业,以及进行必要的设备加强工作, 强化轨道整体结构, 提高轨道抗变形的能力; 养护维修工作中应保持轨道的平顺性, 在养护维修工作中, 要坚持设备检查制度, 根据实际状态安排作业计划, 要注重整治道床板结翻浆、轨枕空吊板、轨向不良及几何尺寸超限等方面的作业, 并有计划地安排钢轨打磨、焊补及整治死弯等修理作业, 努力提高轨道的平顺性。四、无缝道岔养护维修无缝道岔养护维修工作应严格控制锁定轨温变化: 每一个岔区为一个

13、单元轨节, 应加强岔区的锁定工作, 保持锁定轨温变化不得超过±5; 要经常检查防止道岔纵爬横移, 要经常保持道床断面, 切实做好扣件养护, 及时消除道床翻浆、排水不良、几何尺寸超限等病害, 提高线路阻力, 达到下部稳、上部准、纵不爬、横不移; 必须保证保持道岔整体结构性能, 要加强检查、养护工作, 保证各部配件齐全、有效, 经常处于正常工作状态。五、故障处理1.无缝线路胀轨跑道的防治及处理认真执行铁路线路修理规_则及铁路工务安全规则中有关胀轨跑道的处理方法及防护办法,做到正确判断、适时防护, 确保行车安全。凡发生胀轨预兆或胀轨跑道的地段, 均应组织技术人员进行全面调查分析, 查明原因

14、, 详实登记表、卡, 并做好善后处理工作, 恢复原无缝线路状态, 核实锁定轨温, 以及制定防范技术措施。进行紧急和临时处理时, 应测量断缝宽度, 并在断缝两侧各3.5m处的轨头非工作边上冲打标记。进行永久处理时, 要丈量两个标记间的距离, 经计算与原锁定轨温相比不大于±3时, 可直接焊复, 按原锁定轨温掌握; 否则, 应放散应力后再行焊复。每次断轨处理后, 均应详实登记有关表、卡, 以及制定防范措施。2.无缝道岔的故障处理无缝道岔中尖轨、辙叉及钢轨发生重伤或磨耗需要更换时, 应直接进行永久处理; 当尖轨、钢轨损坏时, 可临时更换普通尖轨、钢轨, 采用夹板联结、冻结接头; 当可动心轨辙

15、叉损坏时, 在岔枕上更换一组特制垫板, 换入一根短轨( 长度13.26m) , 两端用夹板联结、冻结接头, 开通直股, 限速25km/h。在以上采取临时措施后, 应尽快安排进行永久处理; 当焊缝发生重伤时, 可先用夹板加固、而后进行永久处理; 当焊缝发生折断时, 可先锯切掉焊筋或折断部分, 插入长度4.8m 的短轨, 用普通夹板或插入短轨头用长孔夹板联结, 并根据现场情况决定开通时是否限速。3.胶接绝缘接头的故障处理当胶接绝缘接头拉开离缝时, 应立即拧紧胶接绝缘接头两侧各50m 线路的扣件, 并尽快安排临时处理或直接进行永久处理; 当工、电双方共同确认胶接绝缘接头失效时, 可先插入一根备用的胶

16、接绝缘钢轨( 线路上使用长度为3.25m+3.75m,两组道岔间使用长度为3.00m+1.8m) 进行临时处理; 无备用胶接绝缘钢轨时, 也可换入两根不短于6m 的钢轨, 安装普通绝缘材料, 用夹板联结进行临时处理; 经临时处理之后, 应尽快用长一级的胶接绝缘钢轨进行永久处理。六、技术管理应认真执行铁路线路修理规则的有关规定。工务段应有完整的无缝线路铺设资料、无缝线路及无缝道岔技术卡片, 胀轨、断轨、爬行观测及应力放散等原始记录。技术卡片每年登记、复制、印发一次, 正确反映无缝线路的实际状况; 领工区、工区应有无缝线路、无缝道岔技术卡片及爬行观测记录; 根据钢轨爬行及轨长标定观测分折, 每半年

17、核定一次实际锁定轨温, 并通知领工区、工区, 工区应将实际锁定轨温标注( 或挂牌) 在线路设备图板上。七、技术培训工作在跨区间无缝线路铺设之前及每年入夏、入冬之前, 应有计划地举办专题学习班, 培训领工员、工长、生产骨干及机关生产技术人员,并通过定期考试、知识竞赛等形式, 不断提高技术业务和生产管理水平; 各领工区、工区要把学习无缝线路基本知识、养护标准和方法, 作为业务学习的主要内容, 并通过安全、质量分析会及每天布置工作时,结合实际分析无缝线路技术状态及其发展变化, 并努力提高无缝养护维修作业中的技术含量。八、常备器具、材料按铁路线路修理规则的规定“无缝线路常备材料、工具数量标准”和防胀备

18、品规定, 备齐各种备用器具、材料, 并经检查核实, 专项保管; 跨区间及区间无缝线路区段增加以下备用材料: 临时处理胶接轨:长度3.25m+3.75m( 两端带螺栓孔) , 每个领工区备用1 根; 临时处理胶接轨: 长度3.0m+1.8m( 两端无孔) , 每个有无缝道岔的工区备用1根; 永久处理胶接轨: 长度3.8m+4.4m( 两端无孔) , 每个领工区备用2根; 可动心轨提速道岔的尖轨、基本轨、辙叉、岔枕的备用材料另行安排。各种备用器具、材料, 要定置管理, 不得乱拉乱用, 每年入夏、入冬前分别进行两次检查, 发现缺少、失效应及时补充、修理或更新, 确保故障处理的正常使用。高速铁路钢轨折

19、断处理办法的研究李磊  【摘要】： 随着高速铁路在我国的飞速发展,越来越多的高速铁路投入了运营。从国外高速铁路多年的运营经验来看,断轨现象时有发生,对线路的安全运营造成十分严重的危害。对于高速铁路,传统无缝线路断轨处理办法已经不能够满足高速铁路的要求。因此,有必要对高速铁路的断轨处理办法进行深入研究。 本文主要通过分析我国传统的无缝线路断轨处理办法,结合当前高速铁路迅猛发展的形势,特别是高速客运专线对断轨处理的一些基本要求,讨论了传统处理办法应用高速铁路时存在的一些问题,并提出必要改进措施。在分析传统处理办法对锁定轨温的影响时,采用有限元建模的方式建立了力学模型,来计算分析了不同轨道

20、结构的断缝值与传统处理过程中钢轨纵向应力变化情况;通过研究分析将钢轨拉伸器应用于钢轨焊接的技术,包括具体应用中的一些关键性问题,如钢轨拉伸器的应用特点、适用范围及对锁定轨温的控制等,从而提出了一整套适用于高速铁路断轨处理的建议。 研究表明,传统断轨处理办法主要在两个方面难以满足高速铁路的要求,一是在临时处理后由于轨缝的存在,难以适应高速铁路对无缝线路高平顺性的要求;二是难以防止原锁定轨温的改变。因此,在高速铁路上进行断轨处理,建议采用钢轨拉伸器拉伸钢轨后焊接的技术,将传统断轨处理方式,简化为二个步骤,既紧急处理永久性处理。采用这种方式进行高速铁路断轨处理,能够很好的解决传统断轨处理办法存在的问

21、题。· 摘要6-7 · Abstract7-11 · 第1章 绪论11-19 · 1.1 高速铁路发展简介11-12 · 1.2 高速铁路断轨原因分析12-16 · 1.3 采取合适的断轨处理方式的重要性16-17 · 1.4 传统断轨处理方式简介17-18 · 1.5 本文主要研究内容18-19 · 第2章 高速铁路对断轨处理的基本要求19-25 · 2.1 高速铁路对断轨处理的平顺性要求19-22 · 2.1.1 长波不平顺的安全管理要求19-21 · 2.1.2 短波不

22、平顺的安全管理要求21-22 · 2.2 高速铁路断轨处理对锁定轨温的控制要求22-23 · 2.3 高速铁路断轨处理的时间及效率要求23-25 · 第3章 传统断轨处理办法评价分析25-35 · 3.1 概述25 · 3.2 传统断轨紧急处理办法的分析25-30 · 3.2.1 断轨紧急处理的工具材料分析26-27 · 3.2.2 线路发生危及行车安全故障时的应急防护办法27-28 · 3.2.3 断轨的紧急处理过程分析28-30 · 3.3 关于传统处理办法的临时处理措施探讨30-32 ·

23、3.4 钢轨现场焊焊接方式的选择32-34 · 3.5 本章小结34-35 · 第4章 传统断轨处理过程中的纵向力分析35-50 · 4.1 高速铁路轨道结构主要类型35-39 · 4.1.1 有碴轨道结构35-36 · 4.1.2 无碴轨道结构36-38 · 4.1.3 跨区间无缝线路38-39 · 4.2 模型建立与参数选取39-42 · 4.2.1 建模过程39-41 · 4.2.2 参数选取41-42 · 4.3 高速铁路发生断轨时的断缝值检算42-44 · 4.3.1 有碴轨

24、道结构的断缝值检算42-43 · 4.3.2 无碴轨道结构的断缝值检算43-44 · 4.4 采用传统断轨处理方式过程中的纵向力计算分析44-49 · 4.4.1 低温下钢轨折断,临时处理后无缝线路纵向力分布44-46 · 4.4.2 轨温回升至原锁定轨温时,钢轨的纵向力分布46-47 · 4.4.3 在锁定轨温时完成钢轨永久性焊复后钢轨纵向力分布47-48 · 4.4.4 采用ANSYS的计算结果与经典理论计算结果的对比48-49 · 4.5 本章小结49-50 · 第5章 高速铁路钢轨折断的处理办法建议50-6

25、8 · 5.1 高速铁路断轨处理流程建议50-52 · 5.2 高速铁路钢轨折断紧急处理办法建议52-54 · 5.2.1 高速铁路无缝线路焊缝或母材折断52-54 · 5.2.2 高速铁路无缝道岔尖轨或辙叉折断54 · 5.3 高速铁路永久性处理办法建议及相关问题的研究54-62 · 5.3.1 适用条件的研究54-56 · 5.3.2 对锁定轨温控制的讨论56-58 · 5.3.3 不插入短轨进行永久性焊复过程58-59 · 5.3.4 插入短轨进行永久性焊复过程59-60 · 5.3.5

26、关于补偿拉伸量的研究60-62 · 5.4 钢轨焊接工艺流程及质量要求62-63 · 5.5 施工现场安全管理63-68 · 结论68-70 · 致谢70-71 · 参考文献71-73 · 攻读硕士期间发表的学术论文73 跨区间无缝线路是指轨条长度跨越多个区间甚至全区间，且与无缝道岔相焊联的铁路无缝线路。我国铁路学者李思杨先生指出，跨区间无缝线路优势明显，是我国乃至全世界未来一段时间铁路发展的必然趋势。中文名跨区间无缝线路定    义轨条长度跨越多个区间甚至全区间提  

27、60; 出李思杨主    要取决于运营的效果目录1应用发展2优势条件3基本结构4基本原理5关键技术1应用发展编辑各种轨道结构的应用和发展，主要取决于运营的效果。现代铁路为实现重载、高速运输，而改善轨道结构的最佳措施，当属超长无缝线路的发展与应用。在二十世纪的5060年代，无缝线路开始在干线上大量应用，当时主要采用50kg/m级的钢轨，其中50%铺设在木枕和钢枕上。焊接和铺设技术都不够完善，因而长轨条的长度不可能很长。直至70年代以前，欧美等国无缝线路的长轨条长度如下图所示：70年代以前欧美等国无缝线路长轨条长度(m)国家德国美国澳大利亚加拿大匈

28、牙利波兰长轨条长度440440600440600600国家前苏联意大利英国法国比利时印度长轨条长度8006008008008008007080年代多使用60kg/m级钢轨焊接长轨条。高强度合金轨、耐磨轨的问世，提高了无缝线路在重载、高速铁路上的应用效果。世界各国基地焊接基本上以接触焊为主，焊接接头的各项机械性能和外观检查均能达到钢轨母材的检查标准。铺设与养护技术也日臻完善。这一时期，无缝线路的结构型式以温度应力式为主，长轨条长度等于自动闭塞分区的长度，约为10002000m，相邻长轨条之间设置缓冲区或伸缩调节器联接。80年代以来，高强度、高韧性、长寿命的胶接绝缘接头在国外铁路上广泛应用。同时，

29、法国在巴黎东南高速铁路和大西洋沿岸高速铁路使用感应式无绝缘轨道电路，德国在汉诺威维欠茨堡和曼海姆斯图加特两线使用音频式无绝缘轨道电路，为取消(或减少)缓冲轨，发展超长无缝线路创造了条件。目前欧洲铁路无缝线路的轨条设计，除了临近小半径曲线或桥隧建筑物，轨条不得不断开外，一般区间都焊联成一体。就文献资料介绍，英、法、德及日本的无缝线路最长长度如下：英国最长的一段无缝线路从尤斯敦至格拉斯哥645km;法国在巴黎里昂马赛，巴黎勒芒，巴黎莫城高速铁路上，大量无缝线路贯穿区间，其中最长的一段无缝线路长达50km;德国区间无缝线路与车站道岔焊接，与无缝线路直接焊联的道岔达11万组;日本在全长53.83km的

30、青函隧道内12的坡度上，铺设了一段轨条长度达53.78km的无缝线路。各国铁路铺设超长无缝线路大多是客运为主的铁路线上，俄罗斯铁路在货运密度110Mt·km/km货运为主的干线上也铺有超长无缝线路。在国内，60年代曾在广深、胶济线试铺长度8km的无缝线路，1980一1981年北京铁路局在京山线试铺两段长度各为7.68km和7.64km的无缝线路，后因焊接接头折断数量太多，胶接绝缘接头短期失效，不得不终止试验。近年来，随着我国铁路现代化的发展，铁道部有关单位在经过较长时间技术准备后，我国主要干线加快了铺设超长无缝线路的步伐。铁路学者李思杨表示，我国铁路起步晚但是发展快，前景令人期待。2

31、优势条件编辑1、提高轨道结构强度由于跨区间无缝线路轨条长度贯通区间，并与车站道岔焊联，取消或减少了缓冲区，最大限度地消除了作为轨道薄弱环节的钢轨接头，减少了钢轨接头病害的发生和发展，从而全面提高了轨道的整体结构强度和平顺性。2、优化行车条件跨区间无缝线路由于大量消除了普通钢轨接头，尤其是道岔的无缝化，进一步优化了列车运行的工况。3、减少养护维修材料和劳力消耗铺设跨区间无缝线路由于取消或减少了缓冲区，因而轨料消耗、养护维修工作量将显著减少，产生明显的经济效益。3基本结构编辑钢轨：跨区间无缝线路宜须采用60kg/m及以上全长淬火钢轨或其它耐磨轨，同时各单元轨节的长度应尽可能延长。轨枕：应采用、型混

32、凝土枕或混凝土宽枕，有砟桥上采用混凝土桥枕。特殊情况允许使用I类木枕。扣件：混凝土轨枕应采用弹条、型扣件，木枕使用分开式扣件，岔枕使用分开式弹性扣件。绝缘接头：宜采用胶接绝缘接头，或采用“无绝缘接头轨道电路”技术。道岔：应采用无缝道岔，如可动心轨道岔等。长轨条两端的结构：（1）锚固式（2）缓冲区式（3）伸缩调节器式4基本原理编辑钢轨自由放置时，当轨温变化时就会自由伸缩。夏天受热会伸长，冬天受冷会缩短，也就是“热胀冷缩”。将多根钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间要留有轨缝，约为6mm。留轨缝就是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生的温度力破坏钢轨。一般来说，钢轨温度每改

33、变1，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。轨温变化幅度为50时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。钢轨伸缩量的计算公式为：自由伸缩量(m)=0.0000118×温度变化量()×钢轨长度(m)式中：0.0000118为钢的线膨胀系数。(这个系数是经试验得的，即1m长钢轨，当轨温变化1时，钢轨长度的伸缩量为0.0000118米)如此巨大的温度力力足以破坏铁路。因此在无缝线路上这样大的伸缩量是绝不允许的，必须用防爬设备将两端锁定，以防止其伸缩。物质不灭定律告诉我们，任何一种物质都不会消失，只不过从一种形态转化为另一种形态。力也是如此，钢轨的温度力它不可能消失，是

34、人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。如果我们把钢轨两端固定起来，不让它自由伸缩，那么当轨温变化时，钢轨就受了力，内部就憋了一股劲儿，这个力是由轨温变化引起的，故叫做温度力。具体地说也就是无缝线路经锁定后，夏天温度升高时，钢轨要伸长，但受到约束不能够伸长，内部产生压力;冬天温度降低了，钢轨要缩短，但受到约束也不能够缩短，内部产生拉力。正因为钢轨被这样牢牢锁定在了轨枕上，钢轨才能受到如此大了温度力而不变形，这就是无缝线路的基本原理。5关键技术编辑1、胶接钢轨绝缘接头铺设跨区间无缝线路时，轨道电路中的绝缘接头必须能适应无缝线路取消缓冲区的要求。随着轨道结构现代化的发展，

35、为满足铺设跨区间和整区间无缝线路的需要，胶接绝缘接头应运而生。2、胶接绝缘夹板对绝缘接头的处理除了采用厂制胶接轨外，还可采用胶接绝缘夹板。技术要求：（1）在安装前，应对线路进行整修，达到接头区几何尺寸符合维修标准，轨枕及扣件状态良好，轨枕位置及间距符合规定，道床清洁饱满，无空吊板，无低接头。（2）钢轨状态良好，接头无伤损、掉块、飞边，接头错牙大修时不大于0.2mm，既有线不大于lmm，非厂制钢轨接头要求轨端偏斜量不大于0.5mm，螺栓孔位置及间距偏差不大于0.5mm。（3）安装前对轨端及螺栓孔进行倒角，达到无毛刺。对轨腹及上、下1：3斜面进行打磨除锈，金属光泽面积不少于80%，并清扫干净。（4

36、）在安装时螺栓扭力矩应达到1200N·m，螺栓应为无油、无锈，并涂抹厌氧胶锁固。（5）为提高无缝线路中冻结接头的阻力，对长轨条与长轨条或长轨条与无缝道岔联结的绝缘接头，在轨腹包括1：3斜面与胶接绝缘夹板之间用粘接胶粘接。（6）轨端绝缘板不得超出轨头顶面及侧面，顶面可低于轨面0.5mm。3、无缝道岔跨区间无缝线路中的道岔，把道岔中所有的钢轨接头都焊接 (或胶接)起来，道岔两端也与区间无缝线路的长轨条焊联(或胶接)在一起，使无缝道岔成为跨区间无缝线路的一部分。跨区间无缝线路中的道岔钢轨不但承受巨大的温度力，而且里侧轨线两端的受力状况不同，一端承受温度力，另一端没有温度力。这种温度力的不平

37、衡状态将使无缝道岔钢轨的受力与变形。位移发生变化，这一特点成为无缝道岔设计、铺设和养护的难点，也是铁路线路提速的技术难点之一。摘要】 十一五规划以来,我国不断加大了高速铁路发展力度,高速铁路建设规模得到空前壮大,到2020年,我国将建设客运专线1.6万公里以上。高速铁路长大桥梁较多,主要采用无砟轨道结构和跨区间无缝线路技术。对于高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路,由于其梁跨较大,线路结构较复杂,导致无缝线路钢轨纵向力也较一般桥梁的大,受力和变形关系非常复杂。本文结合京沪高速铁路工程实际,建立了京沪高铁整桥双线有限元模型,并对高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路纵向力及其影响因素进行了计算分析,主要的

38、研究内容如下:1、在高速铁路长大桥梁梁轨相互作用原理基础上,建立了京沪高速铁路整桥双线有限元模型,并参照国内外相关文献资料选取了模型参数和荷载参数。该模型中钢轨、梁和墩台采用梁单元beam3进行模拟,扣件纵向阻力采用非线性弹簧单元combin39模拟,扣件垂向力学特性和墩台刚度采用线性弹簧单元combin14模拟,从而使挠曲力能够通过轨道直接加载。2、利用京沪高铁整桥双线有限元模型,以京沪高铁10跨32m混凝土简支箱梁为例,分别对10跨32m混凝土简支箱梁钢轨所受到的附加伸缩力、附加挠曲力、制动力和断轨力进行了计算并分析,在求解各纵向附加力时,只考虑它们单独作用,不考虑相互叠加影响。3、从桥跨

39、数、扣件阻力、桥墩刚度和梁温变化等方面对高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路的附加伸缩力、附加挠曲力、制动力的影响进行了计算分析,同时考虑了断缝值的影响因素,主要包括扣件阻力、桥墩刚度、梁温变化值、轨温变化值和断缝位置。本文主要结论如下:1、对于高速铁路长大桥梁无砟轨道无缝线路双线轨道,由于温度荷载的对称性,四股钢轨的附加伸缩力完全一样。钢轨附加伸缩力在桥梁两端桥台处较大,在梁中间处较小;相反,钢轨的伸缩位移在桥梁中部达到最大值,在桥台处较小。2、列车在双线简支箱梁上单线运行时,其附加挠曲力值较小,四根钢轨的附加挠曲力有所差别,但差别不大。钢轨附加挠曲力在桥台处较大,钢轨纵向位移则在桥梁中部较大,

40、在桥台处较小。3、四根钢轨的制动力有较大的差别,钢轨制动位移在桥梁中部最大,在桥梁两端较小;制动力在桥台处较大,桥梁中部几乎为0。4、由于断轨引起的梁、轨纵向相互作用,钢轨纵向位移有较大程度的增加,在断缝处,钢轨位移发生突变,钢轨纵向力也有非常大的改变;但在远离断缝处,钢轨纵向附加力及位移基本不受影响,四根钢轨在0号台处温度力与位移几乎完全重合。5、钢轨最大附加伸缩力和最大附加挠曲力都是随着桥梁跨数的增加而增加,但增幅较小,影响不大;桥梁的跨数对钢轨最大制动力则有一定的影响,随着桥梁跨数的增加,钢轨最大制动力也逐渐增加,当桥跨数相同时,有载侧钢轨最大制动力远大于无载侧钢轨最大制动力。6、扣件阻

41、力对钢轨最大附加伸缩力和最大附加挠曲力的影响都比较大,都是随着扣件阻力值的增加而增加,且增幅较大;钢轨最大制动力受扣件阻力的影响则相对较小,对于有载侧,钢轨最大制动力随着扣件阻力的增加而减小,而对于无载侧,钢轨最大制动力随着扣件阻力的增加而增加。7、钢轨最大附加伸缩力随着桥墩刚度的增加而增加,但增长速度较慢;桥墩刚度对钢轨最大附加挠曲力影响不大,主要是因为桥台刚度大于桥墩刚度,钢轨最大附加挠曲力主要由桥台刚度决定;钢轨最大制动力随着桥墩刚度的增加而下降,且降幅较大,说明桥墩纵向刚度对钢轨最大制动力有很大的影响。8、钢轨最大附加伸缩力随着梁温的升高而逐渐增大,当达到一定温度时,其增长趋势变得缓慢

42、。9、断缝值随着扣件阻力和桥梁刚度的增加而减少,其开始时都是减少得较快,随后趋于缓慢;断缝值随着梁降温幅度的增加而增加,但是幅度比较小;断缝值随着钢轨降温幅度的增加而增加,并且幅度比较大;钢轨在桥梁两端桥台处断裂时断缝值较小,在桥梁中部断裂时较大。 更多还原随着我国高速铁路的迅猛发展,无缝线路由于其行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道的维修费用少、使用寿命长的特点,在高速铁路中得到了大规模的应用。但是由于生产工艺、施工条件等原因,无缝线路难免会出现钢轨折断、碎弯、磨耗、波磨等病害,从而影响到轨道结构的使用寿命及车辆运行的安全性和平稳性。因此,研究无缝线路病害对轨道系统动力学性能的影

43、响具有重要的理论意义和工程应用价值。本文以高速铁路桥上板式无砟轨道为研究对象,基于车辆-轨道空间耦合动力学理论,应用有限元软件ABAQUS建立车辆-板式轨道-桥梁空间耦合动力学模型,并利用此模型对无缝线路病害对轨道系统动力学性能的影响进行研究。(1)钢轨折断。结果表明：钢轨折断致使车轮对迎车轨产生剧烈冲击,未折断的左轨同样受到影响。顺车轨与迎车轨的下部结构受力影响巨大,将会导致轨道结构的破坏。发生断轨的位置愈靠近迎车轨扣件附近,断轨对轨道结构的影响越剧烈。当断缝值从7cm增加到8.5cm时,轨道结构动力响应有比较明显的增加,断缝值继续增加时,动力响应不是很明显。当车速从250km/h增加到40

44、0km/h时,轮轨垂向冲击力逐渐减小,而轨道结构振动加速度逐渐增大。从轮种减载率上看,断轨会严重影响行车安全。(2)线路碎弯。结果表明：线路碎弯主要影响轮轨力与轨道结构的振动加速度,对轨道结构的动应力与位移影响较小。总体来看,轨道结构横向上所受影响要比垂向更大。碎弯幅值越大,轨道结构振动越明显。当波长为3.9m时,轨道结构东响应最大,影响幅度较小。当碎弯波数从半波增加到一波时,轨道结构动力响应增加比较明显。连续波数继续增加时,连续波数的叠加效应并不明显。当车速从250km/h增加到400km/h时,轨道结构振动响应加强。总体来看,碎弯对轨道结构的动力影响是很小的。(3)钢轨磨耗。结果表明：钢轨

45、垂向磨耗对轨道结构的动力响应并不强烈,轮轨力甚至有所减小。钢轨磨耗值小于12mm时,轨道结构受力与位移随着磨耗值得增大有所减小。钢轨磨耗值超过12mm,轨道结构受力与位移随着磨耗值的增大,迅速增大。(4)钢轨波磨。结果表明：钢轨波磨主要影响轮轨力与轨道结构振动加速度。随着波磨波深的增加,轨道结构动力响应越强烈。当波磨波深不超过0.3mm时,轨道结构动力性能受影响很小。而当波长超过0.3mm时,轨道动力响应增加明显。列车行驶在波磨路段时,轮轨力随着波长增加,振动频率下降,而变化幅度增大。当车速从250km/h增加到400km/h时,轨道结构振动响应逐渐加强高速铁路桥上铺设无缝线路引起的桥梁与钢轨

46、之间的纵向相互作用力,是高速铁路桥梁的重要荷载,梁、轨之间的纵向相互作用力过大,会引起线路失稳、长钢轨折断等严重问题,威胁到高速铁路行车安全;梁、轨纵向相互作用力还是高速铁路桥梁墩台及基础设计的控制性荷载之一;高速铁路梁、轨纵向相互作用力机理研究具有十分重要的工程实用意义。 现有桥上无缝线路纵向附加力计算理论大多采用平面模型,而高速铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间性,现有力学模型不能很好反映上述工况,具有很大的局限性;高速列车高速行驶在桥梁上或在桥梁上制动,会引起钢轨及桥梁的振动,但高速铁路动态挠曲力及制动力现有研究成果很有限,有关报道很少。 针对以前研究的不足,本文在吸收国内外研究成果的

47、基础上,建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元静力及动力空间力学计算模型,并用所建立的力学计算模型对高速铁路梁、轨纵向相互作用机理进行了较深入研究,主要内容如下: (1)用Ansys软件建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元静力学模型,并对该力学模型进行了相应的验证。 (2)以秦沈客运专线10跨32米双线简支箱形梁桥为例,运用所建立的空间力学模型,分析了高速铁路多跨简支梁桥上无缝线路钢轨纵向附加力基本特征;对不同运行工况、扣件纵向阻力、墩台刚度、支座布置、扣件布置、桥梁跨数、梁温度变化幅度、支座摩擦阻力、钢轨类型、力学计算模型等因素对高速铁路多跨简支梁桥梁、轨纵向相互作用的影响进行了深入研究;考虑钢轨

48、折断时轨枕的约束作用,建立了断轨力空间力学计算模型,以秦沈客运专线10跨32米双线简支箱形梁桥为例,对单根钢轨折断梁、轨纵向相互作用力基本特征及断缝影响因素进行了深入研究。 (3)以秦沈客运专线跨兴闫公路特大桥为例,分析了在设置钢轨伸缩调节器的情况下,温度荷载循环变化引起的塑性残余变形对梁、轨纵向铁路桥上铺设无缝线路引起的桥梁与钢轨之间的纵向相互作用力,是铁路桥梁的重要荷载,梁、轨之间的纵向相互作用力过大,会引起线路失稳、长钢轨折断等严重问题,威胁到铁路行车安全;梁、轨纵向相互作用力还是高速铁路桥梁墩台及基础设计的控制性荷载之一;铁路梁、轨纵向相互作用力机理研究具有十分重要的工程实用意义。另外

49、,为满足日益繁忙的铁路运输需要,对既有线换铺无缝线路已成为改善轨道结构的最佳措施;换铺无缝线路要求对桥梁墩台进行检算,开发桥梁墩台检算软件亦具有十分重要的工程实用意义。现有桥上无缝线路纵向附加力计算理论大多采用平面模型,而铁路桥梁、墩台及荷载均具有很强的空间性,现有力学模型不能很好反映上述工况,具有很大的局限性。针对以前研究的不足,本文在吸收国内外研究成果的基础上,建立了梁、轨纵向相互作用三维有限元静力学计算模型,并用所建立的力学计算模型对铁路梁、轨纵向相互作用机理进行了较深入研究,主要内容如下:(1)用ANSYS软件建立了轨道道砟梁墩台基础为一体的梁、轨纵向相互作用三维有限元静力学模型,并对

50、该力学模型进行了相应的验证。(2)以黎钦线上一刚构桥为例,运用所建立的模型,分析了连续刚构桥上无缝线路纵向附加力的基本特征;对不同运行工况、线路纵向阻力模型的取值对连续刚构桥梁、轨相互作用的影响进行了深入的研究。以南昆线上一曲线刚构桥为例,运用所建立的模型,分析了曲线上刚构桥无缝线路纵向力基本特征,对不同运行工况、梁温变化幅度、支座摩擦阻力等因素对梁、轨相互作用的影响进行了深入的研究。(3)运用Visual C+编程语言结合通用有限元软件ANSYS进行二次开发,开发了桥墩检算系统;大大减轻了ANSYS实体建模的难度,提高了工作效率高速铁路的迅速发展,使无缝线路的铺设里程越来越长。桥上无缝线路的

51、铺设能够满足高速列车对线路平顺性的要求,但是桥梁与钢轨之间相互作用产生的纵向附加力成为高速铁路桥梁的重要荷载。梁、轨之间的相互作用力如果过大,将引起线路失稳,钢轨折断等问题,严重影响桥上行车安全。梁、轨相互作用产生的纵向力还对桥梁下部墩台及基础的设计起控制作用,因此对高速铁路桥上无缝线路纵向力的分析研究具有十分重要的意义。在桥上无缝线路中,线、桥、墩是一个相互作用的整体,其中任何一项发生变化都会使其它两项的受力发生变化。轨道、桥梁、墩台、荷载都具有很强的空间性,为了准确反应其受力情况,故应建立线、桥、墩一体的整桥双线模型。本文在参考国内外相关研究成果的基础上,建立了整桥双线模型。对双线桥上各种

52、纵向附加力进行计算,并分析其变化规律及产生原因,主要研究内容如下:(1)采用大型通用有限元软件ANSYS建立轨道结构与桥梁共同作用的力学计算模型,为更好的考虑结构整体效应,采用整桥双线模型。相关模型参数分别采用我国高铁暂规标准及欧洲参数,并对该模型进行力学验证。(2)以高铁客运专线5跨32米双线简支梁为例,运用整桥双线模型,对桥上无缝线路伸缩力、挠曲力、制动力、断轨力及梁轨位移进行计算,对不同荷载作用下纵向力的变化进行分析。(3)对不同桥墩纵向刚度、梁温差及纵向阻力作用下纵向力的变化进行分析,分析梁轨之间相互影响的作用及纵向力变化的规律桥上无缝线路是跨区间无缝线路的关键技术之一。高速铁路桥上铺

53、设无缝线路引起的桥梁与钢轨之间的纵向相互作用力,是高速铁路桥梁的重要荷载。相互作用力过大,会引起长钢轨的折断,形成断缝;若桥上扣件阻力降低较多,形成断缝也越大,必然威胁到高速铁路行车安全。因此,对桥上无缝线路断缝值限值的研究对我国桥上无缝线路的设计具有十分重要的工程实用意义。目前,我国多个暂规中均对断缝值的限值做了规定,但却缺乏明确的结论;而国内外设计理念的差异更加使得断缝值限值的确定具有争议性。本文正是在这样的研究背景下,对桥上无缝线路断缝值的确定做了较为详细的研究,主要内容如下:1、基于有限元软件ABAQUS的仿真,建立了桥上无缝线路断缝值限值的静力学模型,重点分析了不同断缝位置、不同的断

54、缝值对断缝处钢轨的受力与变形的影响;2、在静力学模型的基础上,同样基于有限元软件ABAQUS建立了桥上无缝线路断缝值限值的动力学模型,本部分中重点讨论不同的断缝值对于断缝处钢轨等的受力和变形的特点,并且考虑不同的速度带来的影响;3、综合对比静力与动力学的分析结果,得到了一些关于不同断缝值对应的轮轨力及位移的一些规律与结论,得到了对桥上无缝线路设计中断缝值的检算值应采用90mm的结近年来,我国高速铁路发展迅速,桥上无缝道岔结构得到广泛应用。当无缝道岔铺设在桥上时,高速铁路无砟轨道结构相互作用关系复杂,综合了无缝线路、无缝道岔、无砟轨道等技术要点。因此,针对高速铁路桥上无缝道岔轨道系统这一复杂结构

55、体,需要研究桥梁、无缝线路、无缝道岔、无砟轨道等基础设施在高速运营条件下的相互作用关系、力学特性；掌握高速铁路桥上无缝道岔系统的受力敏感指标、敏感区域、测试内容和测点布置；研究高速铁路桥上无缝道岔监测技术,实时关注和监测其在长期使用和高负荷情况下的力学特性,把握其使用状态和安全状态。本文主要做了如下几方面的工作：1)查阅大量资料,对高速铁路桥上无缝道岔轨道系统进行了详细的研究,并收集了桥上无缝道岔的理论研究、试验等资料。充分考虑了桥上无缝道岔的结构特性,分别利用ANSYS、ABAQUS软件,建立了高速铁路桥上42号无缝道岔-无砟轨道-桥梁静、动学仿真模型。2)利用所建立的静力学模型,分析了高速

56、铁路桥上无缝道岔在温度荷载、列车挠曲荷载、列车制动荷载作用下的力学特性,着重分析了钢轨(包括基本轨、心轨及尖轨)、无砟轨道、桥梁的受力与变形。研究表明：桥上无缝道岔受温度荷载作用影响较大,受列车挠曲荷载及制动荷载影响较小；不同荷载下,心轨尖端及尖轨尖端纵向位移、纵向受力均较大,垂向相对位移均较小；不同荷载下,无砟道床两端及桥梁梁端纵向位移、纵向受力较大。3)利用所建立的动力学模型,并结合静力学模型计算分析结果和既有监测数据,确立了心轨、尖轨、梁端、跨中为高速铁路桥上无缝道岔体系的敏感区域,确立了尖轨、心轨、桥梁及无砟道床的温度、纵向受力、纵向位移、轮轨垂横向力等为敏感指标。4)基于光纤光栅的监

57、测方法,制定了针对京沪高铁天津南站津沪联络线桥上无缝道岔的监测方案。在方案中,对监测内容、监测手段、测点布置、数据处理方法等进行了分析与阐述跨区间无缝线路是同重载高速铁路相适应的轨道结构，由于彻底实现了线路的无缝化，提高了轨道结构强度，优化了行车条件，改善了线路工况，减少了养护维修材料和劳力消耗，突出了无缝线路的优越性，已成为了我国铁路线路的主要发展方向。 论文对跨区间无缝线路的发展进行了综述，介绍了我国在这方面所进行的多次试验，总结了大量的实践经验，认为钢轨焊接质量的提高，胶接绝缘接头的成功，可动心轨道岔的研制，是推广跨区间无缝线路的根本保证。 阐述了无缝线路的基本结构和基本原理。由于跨区间

58、无缝线路要与道岔焊在一起，而且道岔本身也应焊连成无缝道岔，为适应高速重载运输，对轨道结构有较高的要求。认为使用60kg/m及以上钢轨、型混凝土轨枕，、弹条扣件，胶接钢轨绝缘接头、优质道碴、无缝道岔是与跨区间无缝线路相适应的轨道结构。 研究了跨区间无缝线路的两项关键技术，即钢轨绝缘接头的处理和可动心轨无缝道岔的应用。研制丁两种钢轨绝缘接头胶接技术，比较了厂制胶接轨与胶接绝缘夹板的使用效果，认为胶接绝缘夹板是一种可以替代厂制胶接轨的实用技术，更便于跨区间无缝线路的推广应用。总结了可动心轨无缝道岔的结构特点，养护维修技术条件，认为该道岔是实现无缝线路跨区间的重要结构保证。 着重论述了跨区间无缝线路的

59、养护维修技术条件、技术标准及方法。提出跨区间无缝线路铺设前，应对线路进行整修，铺设初期仍要继续整修，是发挥无缝线路优越性的基础工作；在日常养护维修中，要严格控制锁定轨温变化，使无缝线路经常保持稳定状态；无缝道岔更是养护维修中的重点，加强岔区锁定，确保岔区的大平大向，及早处理基础问题，达到“下部稳、上部准”，提高岔区的质量，可能延长跨区间无缝线路设备使用寿命。 本文所总结的京广线郑武段跨区间无缝线路维修养护技术，在指导现场实践工作取得了较明显的效果。所研制的胶接绝缘夹板为推广跨区间无缝线路提供了便于条件。所得结论对其它路局铺设跨区间无缝线路均具有一定的指导作用。我国无缝线路钢轨焊接存在较多的技术问题,