曲线无缝线路结构设计(2)

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第一章 无缝线路概述

无缝线路是现代化铁道线路的轨道结构型式。它在实现我国铁路现代化中，起着重要的作用。它对于改善行车条件、减少维修工作量、延长线路设备和机车车辆的使用寿命等都具有重要的意义。目前，我国不少主要干线上已铺设或正在铺设无缝线路。无缝线路是当今轨道结构的最佳选择。多年来，随着无缝线路的铺设，大力开展研究和试验工作，结合技术革新和技术改造，在无缝线路的焊接、铺设、养护修理等方，取得了不少的经验。与普通线路相比有很多的优越性，所以在数量上发展很快，也是适应现代化、高速、重载运输要求的发展方向。

无缝线路的优越性在于消灭接头，提高行车平稳性；大量地减少维修工作量；延长钢轨的使用寿命。

无缝线路依据处理钢轨因气温变化而引起的伸缩的方法不同，分为温度应力式和放散温度应力式两种类型。

温度应力式无缝线路，在我国是由一根长钢轨及两端2--4根标准轨组成。两端接头采用夹板接头形式。铺设无缝线路时，要用中间扣件进行锁定，使之不能因温度变化而自由伸缩，因而钢轨内部产生温度力，温度力的大小随轨温变化而

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不同。一般并不放散其钢轨的温度力。这种形式的无缝线路结构简单，不需要特殊设备，铺设、维修方便，在温差小于95℃的地区，钢轨承受的温度力不会太大，都可以铺设。

放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和定期放散式两种。自动放散式无缝线路，是允许铺设在线路的长轨节自由伸缩，但为了防止钢轨爬行，在长轨节中部使用特制的中间扣件，不设防爬器，使钢轨在垫板上能随轨温变化而自由伸缩，以自动放散应力，设有消除列车作用下引起爬行的复原装置，并在长轨两端设有尖轨伸缩接头，以适应长轨节的伸缩这种无缝线路结构复杂，原苏联在寒冷地区使用过，现在已经淘汰。定期放散式无缝线路，是指在一定季节（春、秋两季）的适当轨温下把线路上长轨节内部的温度力放散掉，然后重新锁定，以此来控制、减少钢轨内部温度力。其结构形式与温度应力式相同，但每年要放散1--2次温度力，施工时要封闭线路，需用去大量劳动力。所以这样的无缝线路逐渐被温度应力式所代替。

近年来世界各国铁路对无缝线路的稳定性，长钢轨的温度力及其胀缩等理论问题，进行了广泛的实验研究，对无缝线路的认识深度和科学管理水平有长足的进展。钢轨的焊接技术，以及长钢轨的运输、铺设与维修等方面的技术有显著进步，如今已完全具备了全面推广运用无缝线路的可能性。

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世界各国铁路都在大力推广铺设无缝线路，全世界130多万公里铁路，近1/3线路为无缝线路，其中德国有96%的Ⅰ级干线。美国有40%、法国有59%、原苏联有59%、日本等其他国家也都铺设了无缝线路。

我国无缝线路起步于1957年。经过几十年发展，目前京广、京沪、京沈、陇海、长大等主要干线几乎全都是无缝线路，总延长达2.0万多公里，多为50Kg/m和60Kg/m的钢轨，大部轨下基础为混凝土轨枕。近几年又发展超长无缝线路，采用长2.6m的Ⅲ型轨枕。同时引进国外先进设备，在各地建成了多个焊轨厂。采用结合力很强的胶结绝缘接头，新型长钢轨更换作业车和运输车，使无缝线路铺设速度大大加快。此外，在养护维修方面，除了对无缝线路的稳定性做进一步探索外，还总结和制定了一些修理规则和确保行车安全的措施。这些都有效地减少了对无缝线路铺设的限制，使它在更广泛的范围得到发展。

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第二章 无缝线路设计及稳定性计算原理

在我国无缝线路多采用温度应力式无缝线路设计及铺设，下面将重点进行介绍。

第一节 基本原理

一.基本原理

一根不受任何约束，可以自由伸缩的钢轨，当温度发生变化时，其自由伸缩量为：

△l=αL△t (2-1-1)

式中α——钢轨膨胀系数α=0.0000118/℃ L——钢轨长度 (mm)

△t ——钢轨温度变化值（℃） △l——钢轨自由伸缩量（mm）

如果钢轨两端被固定，完全不能伸缩，则随温度变化就产生温度应力δt和温度力Pt

（2-1-2） Pt=EαF△t

E——钢轨的弹性模量 E=2.1×105Mpa

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F--钢轨的断面积（mm2），60Kg轨断面为7745mm2。 将已知α、E值代入式（1-1-2）得 δt≈2.5△t(Mpa) Pt≈2.5F△t(N)

（2-1-3） 由上式可看出，无缝线路一旦钢轨两端被固定，钢轨温度变化产生的温度应力、温度力的大小与钢轨长度无关，与温度变化有直接关系。这就是之所以能够运用无缝线路的理论基础。

因为温度应力与钢轨长度无关，从理论上讲无缝线路可以无限长。但考虑到施工、管理技术水平的限制，以及封闭时间长短等因素，钢轨不能太长，一般从一个自动闭塞区间长度来考虑，长度为1000--2000m无缝线路长度短了，相应地钢轨接头数就多，养护维修工作量就增加。目前，各国倾向于发展长无缝线路或区间无缝线路，我国也正在发展超长无缝线路。

二.钢轨温度及锁定轨温

随着大气温度（气温）的变化，轨温也随之变化，热度量大的轨道部件，一天之内温度变化通常出现较大的滞后现象，最高轨温要比最高气温滞后一段时间。在夏季，由于太阳辐射热作用，一般轨温比气温高10--20℃；在冬季，气温较低，气温与轨温大致相同。设计无缝线路时，一般规定：最高轨

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