《寒冷地区无缝线路的养护维修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《寒冷地区无缝线路的养护维修（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、寒冷地区无缝线路的养护维修第一章 无缝路线类型用具有相当长度的焊接长钢轨代替普通标准长度钢轨的轨道称无缝线路，按处理焊接长钢轨因温度变化而引起伸缩方法的不同，无缝线路分温度应力式和放散应力式两种，放散温度应力式无缝线路又分为自动放散和定期放散两种。第一节 温度应力式无缝线路1、结构型式温度应力式无缝线路的钢轨由一根焊接长钢轨及其两端24根12.5m或25.0m标准长度钢轨组成，并采用普通接头的形式联结。焊接长钢轨又可分为固定区和两端伸缩区，无缝线路铺设后，焊接长钢轨受钢轨接头阻力和道床纵向阻力约束，两端自由伸缩受到一定限制，仅产生微量伸缩。而中间固定区自由伸缩受到完全的限制，因而在钢轨内部产生
2、温度力，其值随轨温变化而异。如图1-1。图1-1为了便于理解伸缩区和固定区的存在，日本国铁曾作了如下试验。用1/15木枕大小的木片，以5厘米间隔钉在橡皮带上做成模型，并把它当成轨道框架。图1-2是将这框架悬空，把两端拉紧，这时由于橡皮带（即钢轨）的伸缩不受阻碍，所以木枕间隔以等距离伸长，这表明了上述的自由伸缩状态。图1-3中，当把轨道框架放置在台子上，在两端施加拉力，这时枕木底面与台面之间的摩擦阻力相当于道床阻力，由于摩擦阻碍橡皮带伸长，所以两端伸长多些，即所谓无缝线路的伸缩区；而中部仍保持受拉以前的间隔，没有伸长，形成了所谓无缝线路的固定区。从这个试验中，至少可以清楚地了解到阻止伸缩的道床纵
3、向阻力与钢轨伸缩的关系。推荐精选图1-2图1-32、轨温循环变化过程图1-4图1-4中，Tmax为铺轨地区最高轨温，其值比当地历年最高气温高20，最低轨温Tmin与当地的最低气温大致相同。各地区（或区段）采用的最高轨温和最低轨温，由铁路局工务处规定。T锁为焊接长钢轨铺设时的锁定轨温。3、伸缩方法焊接长钢轨铺设后Tmin轨温下降过程中的自由伸缩首先受接头阻力Rj的抵抗，因而在钢轨内产生温度拉力Pt。（a）当PtRj，钢轨与夹板间无任何相对位移，即焊接长钢轨的缩短受到完全的限制。推荐精选（b）当PtRj，接头阻力Rj被克服后，焊接长钢轨的缩短继而受道床纵向阻力的抵抗，焊接长钢轨两端的缩短受到一定的
4、限制，两端伸缩区的拉力部分得到释放，且出现微量缩短。而中间固定区的缩短受到完全的限制。轨温由t锁下降至Tmin时温度拉力Pt沿焊接长钢轨的纵向分布图ABCDEF和焊接长钢轨的受力图示于图1-5。图1-5图中， ；或 Pt=EF(t锁-Tmin)。式中 Rj接头阻力（KN）；P 道床单位纵向阻力（N/cm）；L伸伸缩区长度（cm）；L焊接长钢轨长度（m）；钢轨的线膨胀系数，取11.810-6/；E钢轨的弹性模量，E=20.6106N/cm2；F钢轨的断面积（cm2）。4、联结：a）长轨焊接：将轨端不钻孔、不淬火的标准轨在焊轨厂用接触焊的方法焊接成一定的长度（一般为250500m），然后运往工地，
5、用铝热焊或小型气压焊焊接成规定的设计长度，铺入线路。b）冻结接头：无缝线路在发展焊接接头的同时，也出现了“冻结接头”。其工作原理系用月牙形垫片将钢轨螺栓孔缝隙填塞，或将夹板用环氧树脂牢固地胶粘在钢轨上，使钢轨不能随轨温变化而伸缩。推荐精选或用施必牢防松螺栓（扭矩1500N-m），也可冻结。c）缓冲区钢轨接头，应采用普通六孔夹板，使用24mm、10.9级高强度螺栓及平垫圈。第二节 自动放散温度应力式无缝线路1、结构形式：在焊接长钢轨两端设置钢轨伸缩调节器，长轨与伸缩调节器间的联连采用高强度螺栓或“冻结接头”。图1-62、伸缩方法：长轨中点锁定，采用无扣压力的特制中间扣件，不设防爬器，使钢轨在垫板
6、上能随轨温变化自由伸缩，以自动放散应力。自动放散温度应力式无缝线路在我国主要应用于特大桥梁上（如南京长江大桥）。第三节 定期放散温度应力式无缝线路1、结构型式：与温度应力式相同。2、轨温变化过程：如图1-7所示。推荐精选图1-73、伸缩方法：与温度应力式相同。4、放散应力：根据当地轨温条件，每年春秋两季把钢轨内部的温度应力各放散一次。放散时，打开焊接长钢轨两端接头夹板，松开全部中间扣件，并将焊接长钢轨置于滚筒之上，使它自由伸缩，放散内部温度应力。应用更换缓冲区不同长度调节轨的办法，保持必要的轨缝。定期放散温度应力式无缝线路曾在前苏联历年最大轨温幅度128的高寒地区铺设过。由于放散应力需在封锁线
7、路的条件下进行，大量放散对行车干扰大，且费工费时，故在我国寒冷地区不宜大规模铺设。第四节 我国采用的基本型式铁路线路设备大修规则（以下简称为大规）规定：无缝线路的基本结构形式为温度应力式。以下各章、节所述内容均为温度应力式。第二章 气温与轨温历年最大轨温变化幅度超过90的地区称为寒冷地区。历年轨温变化幅度越大，冬季或夏季焊接长钢轨所承受的温度拉力或压力越大，钢轨折断或胀轨跑道的几率越大。从这个意义上说，无缝线路是一项与温度作斗争的技术，可见温度与无缝线路关系之密切。研究与掌握气温和轨温的变化规律则是寒冷地区推广和应用无缝线路工作中的一项重要任务。推荐精选第一节 寒冷地区气温与轨温的关系我国寒冷
8、地区一般为大陆性气候，日气温差较大，年气温差也较大。夏季酷热，冬季严寒。春旱秋涝，降雨集中在68月。寒冷地区多处高纬度，太阳最大幅射角约为73.564.5度。上述特点直接影响轨温与气温关系。夏季太阳幅射热对空气和轨温、地温影响大，幅射角不同，影响也不同；而冬季超低温的地温，对轨温又有很大影响。总之，寒冷地区气温与轨温的关系与其他地区是有差别的。1、寒冷地区的气温特点（1）历年极端气温不出现在同一年，且持续时间较短。（2）历史上出现高温和低温的天数相近，且占总天数的比例较小。（3）平均年气温差与历年最大气温差相差较大，且年气温差超过70的年数占总年数的比例较小。（4）每年最高气温多发生在68月，
9、主要集中在7月；每年最低气温多发生在122月，主要集中在1月。2、寒冷地区气温与轨温、地温的关系（1）夏季由于太阳幅射热，一般轨温比气温高517，且有滞后性。（2）出现最高气温时，未必出现最高轨温。（3）年最高轨温一般在当年只出现一次，且持续时间较短。（4）年最大轨温与气温的差值不一定出现在当年最高气温时，也不一定出现在当年最高轨温。（5）轨温与气温差值超过15的次数较少。综上所述，寒冷地区轨温与气温差的最大值不一定出现在最高气温时，也不一定出现在最高轨温时，且出现的几率又很小。那么，无缝线路设计时采用最高轨温等于历年最高气温加20的规定，对寒冷地区未必合理。第二节 气温与轨温的观测某地区历年
10、最高和最低气温系指气象部门的观测资料。因此，气温值应按气象台标准设置的百叶箱内的气温值为准。各工务段应设气、轨温观测点。气温的观测一般可设置两个百叶箱，箱距地面两米高，无大树遮荫，通风良好，距铁路线路1520米远。一箱内有干湿球温度计，可随时观测气温值；还有最高最低温度计，可显示每日最高最低气温值。另一箱内有气温自动测试记录仪，可自动绘出每日气温变化曲线。气温和轨温必须采用同一地点，同一时刻的数据进行比较。推荐精选钢轨温度，在晴天阳光直射面与背阴面不同，轨底与轨头不同，钢轨内部与表面也不同。在夏天上午升温阶段，钢轨表面温度高于内部温度，最大差值约1.0；下午降温阶段，由于钢轨温度的滞后现象，钢
11、轨内部温度高于表面温度。因此，为正确测量轨温，应在钢轨全断面进行多点测量取其平均值。测量轨温的工具有二种：1.钢轨水银温度计：它用一段80100cm的短钢轨，钢轨顶刻一深槽（或在钢轨横断面上沿钢轨纵向钻一深孔），埋入（或插入）一枝-50+100的水银温度计，并用铁粉塞满。使用时将其置于百叶箱旁。此种方法可准确测量钢轨内部温度。2.吸附式轨温计：这类温度计利用自身磁体吸附于被测钢轨表面，通过感温元件测钢轨温度。它的体型小，现场使用携带方便。但感温时间稍慢一些，一般需要68分钟。采用在钢轨全断面进行多点测量取其平均的方法可准确测量钢轨温度。观测时间：定时观测与临时观测相结合。定时观测，每日四次，即
12、2时、8时、14时、20时。夏季气温高于30，从12至16时，每5分钟观测一次；或从10至16时，每30分钟观测一次。冬季气温低于-20,昼夜半小时观测一次。第三章 温度力及锁定轨温第一节 温度力一根长度为可自由伸缩的钢轨，当轨温变化t时，其伸缩量为： （3-1）式中 钢轨的线膨胀系数，取11.810-6/；钢轨长度（m）t轨温变化幅度（）。当长度=85m的钢轨轨温为20时处于自由伸缩状态，而当其轨温变化幅度=1时，其伸缩量。也就是说，这根处于自由伸缩状态的钢轨，当轨温为21时，其长度为85.001m；当轨温为19时，其长度为84.999m。这样，处于自由伸缩状态的钢轨长度同其轨温就存在一一对
13、应关系。如果钢轨完全被固定，不能随轨温变化而自由伸缩，则在钢轨内部产生温度应力。根据虎克定律，温度应力为：推荐精选 (3-2)式中 E钢轨钢的弹性模量，E=20.6104Mpa;钢轨的温度应变。将E、之值代入（3-2）式则： (3-3)由（3-3）式我们可以推论出以下两点：1、钢轨被完全固定后所产生的温度应力，仅与轨温变化幅度成直线比例关系，而与钢轨本身长度无关。因此，从理论上说，钢轨可任意增长而不影响其内部温度应力值。这就是跨区间无缝线路可以铺设的理论根据。2、降低钢轨内部温度应力的关键，在于如何控制轨温变化幅度。一根被完全固定的钢轨，当轨温变化幅度为时，其所受的温度力为： (3-4)式中
14、F钢轨断面积（cm2）。第二节 锁定轨温锁定轨温又称“零应力轨温”，一根钢轨从自由状态转化为被完全固定状态时的轨温称为锁定轨温。此时，钢轨内部的温度应力等于零。比如一根25.0m长的钢轨被拨入线路，其两端联结上夹板，并拧紧接头螺栓时的轨温为20，那么我们就可以将20算作该钢轨的锁定轨温。因为只要接头螺栓被拧紧，那么该根钢轨的自由伸缩就受到完全限制，无论是升温还是降温，钢轨内部均产生温度应力。由此，我们也可以认为：锁定轨温是钢轨内部温度应力的起算点。因此，锁定轨温是设计、铺设及养护无缝线路的重要技术资料，我们必须予以高度重视。第三节 设计锁定轨温目前设计单位采用下式计算焊接长钢轨的设计锁定轨温：锁定轨温上限tm=te+5 (3-5)锁定轨温下限tn=te-5 (3-6)式中 te是焊接长钢轨的中和轨温（）。中和轨温te的计算式为：推荐精选te= （3-7）式中 焊接长钢轨由稳定性控制的允许温升（）；焊接长钢轨由强度条件和缓冲区满足预留轨缝技术条件共同控制的允许温降（）；tk中和轨温的修正值，考虑当地气候条件，可取tk=05。图3-1图中te为t升和t降重合部分的中点，t中为中间轨温，中=（）。大规第3、6、3条规定：“寒冷地区（最大轨温幅度超过90的地区）铺设条件按附录三中允许铺设无缝线路最大轨温幅度的规定。若锁定轨温范围采用10，允许铺设无
