无缝线路理论知识(7)

[ζs]——钢轨容许应力，它等于钢轨的屈服强度ζs除以安全系数K，[ζs]=ζs/K。

极限强度ζb = 785 Mpa级钢轨，ζs= 405 MPa；

极限强度ζb = 883 Mpa级钢轨，ζs= 457 MPa；

一般钢轨K=1.3，再用轨K=1.35。

允许的降温幅度[Δts]由下式计算

(5-40)

式中 ζgd——钢轨底部下缘动弯应力。

(二)根据稳定条件确定允许的升温幅度

图5—14 中和温度计算图

根据稳定条件求得允许温度压力[P]后，按下计算允许轨升幅度[Δtc]：

(5-41)

(三)中和温度的确定

中和温度te按图5-14计算：

(5-42)

式中 tmax、tmin ——铺轨地区的最高、最低轨温；

ΔtK——温度修正值，可根据当地具体情况取0~5℃。

无缝线路铺设时，锁定轨温应有一个范围，一般取中和温度±5℃，则：

锁定轨温上限tm=te+5℃；锁定轨温下限tn=te－5℃；

且需满足以下条件：tmax－tn＜[Δtc]; tm－tmin＜[Δts]。

无缝线路结构计算

(一)轨条长度

轨条长度应考虑线路平、纵面条件、道岔、道口、桥梁、隧道所在位置，原则上按闭塞区间长度设计，一般长度为1 000~2 000 m。轨节长度最短一般为200 m，特殊情况下不短于150 m。在长轨之间、道岔与长轨之间、绝缘接头处，需设置缓冲区，缓冲区一般设置2~4根同类型型标准轨。

对于缓冲区、伸缩区、以及其间接头的布置，均有一系列规定，设计时执行《无缝线路铺设及养护维修方法》中的有关规定。

(二)伸缩区长度

伸缩区长度ls按式（5-9）计算。伸缩区长度一般取50~100 m，宜取为标准轨长度的整倍数。

铁路无缝线路 钢轨温度力 伸缩位移 轨温变化 纵向受力分析

(三)预留轨缝

长轨条一端的伸缩量λ长按式（5-12）计算，标准轨一端的伸缩量λ短按式（5-13）计算。

确定预留轨缝的原则与第二章中普通线路轨缝的确定原则相同。缓冲区中标准轨之间的预留轨缝与普通线路相同。长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法如下：

按冬季轨缝不超过构造轨缝ag的条件，可算得预留轨缝a0上限为：

(5-43)

按夏季轨缝不顶严的条件，其下限为：

(5-44)

式中 λ长、λ短——从锁定轨温至当地最低轨温时，长轨、短轨一端的伸缩量；

λ'长+λ'短——从锁定轨温至当地最高轨温时，长轨、短轨一端的伸长量。

则预留轨缝a0为：

(5-45)

若钢轨绝缘接头采用胶接绝缘接头，则允许缓冲区轨缝挤严。

(四)防爬设备的设置

线路爬行是造成轨道病害的主要原因之一。无缝线路地段，如爬行，其后果较普通线路更为严重。因为它除产生一般的轨道病害外，还会因钢轨受力不均而改变原来的锁定轨温

在无缝线路的伸缩区和缓冲区上，因钢轨可能有伸缩，必须布置足够的防爬设备，保证无相对于轨枕的纵向移动。为此，要求钢轨与轨枕间的扣件阻力，大于轨枕与道床间的纵向阻力。即

式中 P防——一对防爬器提供的阻力(N)，见表5-3；

P扣——一根轨枕上扣件的阻力(N)，见表5-3；

R——一根轨枕提供的道床纵向阻力(N)，见表5-4；

n——配置一对防爬器的轨枕数。

缓冲区的防爬设备与伸缩区相同。采用弹条Ⅰ、Ⅱ型扣件时，一般可不装防爬器。

第五节 桥上无缝线路

概述

在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。这些优点在行车速度提高时尤为显著。

桥上无缝线路的受力情况和路基上有所不同，除受到列车动载、温度力、制动力等的作用外，还受到由于桥梁的伸缩或挠曲变形位移而产生的额外的纵向附加力作用。因温度变化梁伸缩引起的相互作用力，叫伸缩力。因列车荷载梁的挠曲而引起的相互作用力，叫挠曲力。与此同时，钢轨也对桥跨结构施加大小相等、方向相反的反作用力。此外，桥上无缝线路一旦断裂，不仅危及行车安全，也将对桥跨结构施加断轨力。所有这些，均奖通过桥跨结构而作用于墩台上。因此，设计桥上无缝线路时，为保证安全，必须考虑在上述各项纵向力的组合作用下，保证钢轨、桥跨结构及墩台满足各自的强度条件、稳定条件以及钢轨断缝条件。

我国从1963年开始，先后在一些中小跨度的多种类型桥梁（简支梁、连续梁、有碴无碴桥）上铺设无缝线路，并对桥上无缝线路梁、轨相互作用的原理进行了深入的研究。研究了多种类型桥梁上无缝线路纵向力作用规律，以及桥梁墩顶位移（高墩）等多种因素的影响，并建立了桥上无缝线路伸缩力、挠曲力的计算原理和计算方法，为我国在桥上铺设无缝线路奠定了基础，至今已成功地在桥梁上铺设了无缝线路。除一

铁路无缝线路 钢轨温度力 伸缩位移 轨温变化 纵向受力分析

般中小桥外，同时在一些特大桥且有一定代表性的桥梁上也成功地铺设了无缝线路。

如南京长江大桥（大跨度桁梁及引桥），武汉长江大桥（大跨度桁梁），九江长江大桥（除正桥外，两端为无碴无轨梁），重庆小南海长江大桥（跨度80m桁梁不设伸缩调节器），青衣长江大桥（正桥为有碴梁且位于曲线上）渝达线的渠江大桥（40m高墩混凝土轨枕有碴桥）等等。

梁轨相互作用原理和基本微分方程

梁轨相互作用原理是分析桥上无缝线路纵向力产生的基础，这一原理说明了产生纵向力的充要条件为：梁轨相对位移和扣件纵向阻力的作用。由此可知，扣件纵向阻力的大小对梁轨受力情况有很大影响。从减小

纵向力考虑，减小扣件纵向阻力是有利的；但过小的扣件阻力会使焊接长钢轨低温断裂后产生过大的轨缝，影响行车安全。因此对扣件纵向阻力要有一个合理取值。

根据以上所述，可以建立梁轨间的相互位移微分方程来分析说明梁轨的相互作用原理。

以钢轨为研究对象，任取dx微段为独立体，其受力的平衡图式如图5-15所

示。

图5—15 梁轨相互作用简图

用Q(u)表示梁轨间发生相对位移是所产生的摩阻力。Q(u)是u 的函数，u为梁轨相对位移。 u = y - Δ

(5-46)

式中 y ——钢轨纵向位移；

Δ ——梁的位移。

图中Q(u)的方向表示钢轨位移大于梁的位移时梁给钢轨的纵向作用力（同样钢轨也给梁一个大小相等、方向相反的作用力，图中没有画出）。此时图中所表示的u、y、Δ的位移向右均为正号，Q(u)也为正号。力和位移方向相反，所以 Q(u)指向左方。

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