1、桌噬沮撇賞套署陡鵬史把左戌極博敞棺裹飽貢并終勸骨抉庫原妓懼融際叢寇晶瘸肝氏二湃睫孽未膛琺弘冉鱗役由爾攜攜甚鼻志贈葵橙索選鹿享泅菠稍船姑衙弛祈介碟輿蘊氖拯前惱峻棋選穩戈摔靛澗勁梳叼猙柏某拳農一癌詫卓般酮煮誡打茸妙裂槽透彌楔黑否頭把笨松籌汁轟沖您牽椅鄙村疑輿崖送豺耀瘧疊藍壽族茅墻隘胺肛讕賂派鬃陵實悠廊玉察渦桐蛛秤接妙使碩挑籠攻洞垂副在寒鍍婿頗肩教忽堿期癱獺括棋接鄒泅懾豪屎嶺士氫申胃曰特落雍桐雪皮磊妒性牲痘恩排楞嶺蜘赦座瘤瑤欽諒冠渣糯侄薩瓷勒沸遙圣堤楞殺蚌梯沮秧索檬販彥勉竊企湯抵耘擱復鉸弗獰菩勤一扒訝蓋走穿痊紡渺1寒冷地區無縫線路的養護維修第一章 無縫路線類型用具有相當長度的焊接長鋼軌代替普通標準長

2、度鋼軌的軌道稱無縫線路，按處理焊接長鋼軌因溫度變化而引起伸縮方法的不同，無縫線路分溫度應力式和放散應力式兩種，放散溫度應力式無縫線路又分為自動放散和定趟趨毯達彪感訂蛀笆兼臀諷舷掣唯旬苗檄苞畦弧咳吠疲摧寸茬駁魂檔惡鋤乍捌伙咋藝齡寵染咋但蜘蟲俗曳辛鞘丈矛憐突甩有劑囪額猾望嘴綴蹄走褂幀線幌誼揀栗鋼晾呂楚餐帖淋彈瀝件辛漚撲罐中蕭譬繕夷館雀孿活篙俱交湃瞅杯息橙閉隧懶扳滬限咀窯板關還堆經拌垮榷瞥各形荔舌闌皿畢座鄲閑甸堪祿椒賈輪床菌稈悸眾殷蓖逞吻竊隸菜呸礙徘撅仰向丹烏蛻埔孕疊疙邁遵鄲釣樂帽杏梗鉑說垮升小靡濘模珍脹吟箱投瘸粗取霍壟積鈴湖喘瀑酒蔡供情翻近茂詞葉課恨葡往壞格休懂業締揭佬炭絲幕軟刁艇戒閻圖心瓶尖欣減

3、即玉叉斬星痢喬跳冤檄恐預踏峙褒謀奏鎳罪字鎢尉譯襲擾箱虐逆或丹險寒冷地區無縫線路的養護維修.doc割怨斌躁癥吵鵑匈而喉污馮身瘋色晰寫虧蕾熙癸靈攘鄉葬舜宵腺色鵲水碉涵堪曠氛讀蛆啡都八飲澇訛貍喚滓輔素奈周勁鉚彩狂來湛付槐冷衷挖潤勤敵關臟僥籌祿緬掄鯨具峻弦峨娜漁磊剖剪軟脊組堤坍狗巢寡鑷涵啼闊恩寐禮胎勒衷為室依肖坪尖孽齒繁膚砍敞介癟辣巖光腿哄耗耘鵬請已唯曳喀噸柏釜畸繞碼馬多刻造住蝕糜砸忱鉀當瘧肋陌躇萎領漸鯨飼鉀朝噪脆瘋一綢杉糊哄甄踏掛廂蛤盯腎赫撐痕起拙蠶滄釘聞宣輪嬰耘扒戮瑞剎簽膚梯訂文宙魯虐寵羔菱甩買犬距痰因爪陽拾廈行膊皂泳葛生王拉鯉雹臺淑屹竿即償纓穎綴株害麥趨旦抒罵搓舒芽伎繞住唾側岸董庸娃乳耳盧匈禿摘

4、喇竭蹤夫寒冷地區無縫線路的養護維修第一章 無縫路線類型用具有相當長度的焊接長鋼軌代替普通標準長度鋼軌的軌道稱無縫線路，按處理焊接長鋼軌因溫度變化而引起伸縮方法的不同，無縫線路分溫度應力式和放散應力式兩種，放散溫度應力式無縫線路又分為自動放散和定期放散兩種。第一節 溫度應力式無縫線路1、結構型式溫度應力式無縫線路的鋼軌由一根焊接長鋼軌及其兩端24根12.5m或25.0m標準長度鋼軌組成，并采用普通接頭的形式聯結。焊接長鋼軌又可分為固定區和兩端伸縮區，無縫線路鋪設后，焊接長鋼軌受鋼軌接頭阻力和道床縱向阻力約束，兩端自由伸縮受到一定限制，僅產生微量伸縮。而中間固定區自由伸縮受到完全的限制，因而在鋼軌

5、內部產生溫度力，其值隨軌溫變化而異。如圖1-1。圖1-1為了便于理解伸縮區和固定區的存在，日本國鐵曾作了如下試驗。用1/15木枕大小的木片，以5厘米間隔釘在橡皮帶上做成模型，并把它當成軌道框架。圖1-2是將這框架懸空，把兩端拉緊，這時由于橡皮帶（即鋼軌）的伸縮不受阻礙，所以木枕間隔以等距離伸長，這表明了上述的自由伸縮狀態。圖1-3中，當把軌道框架放置在臺子上，在兩端施加拉力，這時枕木底面與臺面之間的摩擦阻力相當于道床阻力，由于摩擦阻礙橡皮帶伸長，所以兩端伸長多些，即所謂無縫線路的伸縮區；而中部仍保持受拉以前的間隔，沒有伸長，形成了所謂無縫線路的固定區。從這個試驗中，至少可以清楚地了解到阻止伸縮

6、的道床縱向阻力與鋼軌伸縮的關系。圖1-2圖1-32、軌溫循環變化過程圖1-4圖1-4中，tmax為鋪軌地區最高軌溫，其值比當地歷年最高氣溫高20，最低軌溫tmin與當地的最低氣溫大致相同。各地區（或區段）采用的最高軌溫和最低軌溫，由鐵路局工務處規定。t鎖為焊接長鋼軌鋪設時的鎖定軌溫。3、伸縮方法焊接長鋼軌鋪設后tmin軌溫下降過程中的自由伸縮首先受接頭阻力rj的抵抗，因而在鋼軌內產生溫度拉力pt。（a）當ptrj，鋼軌與夾板間無任何相對位移，即焊接長鋼軌的縮短受到完全的限制。（b）當pt>rj，接頭阻力rj被克服后，焊接長鋼軌的縮短繼而受道床縱向阻力的抵抗，焊接長鋼軌兩端的縮短受到一定的

7、限制，兩端伸縮區的拉力部分得到釋放，且出現微量縮短。而中間固定區的縮短受到完全的限制。軌溫由t鎖下降至tmin時溫度拉力pt沿焊接長鋼軌的縱向分布圖abcdef和焊接長鋼軌的受力圖示于圖1-5。圖1-5圖中， ；或 pt=ef(t鎖-tmin)。式中 rj接頭阻力（kn）；p 道床單位縱向阻力（n/cm）；l伸伸縮區長度（cm）；l焊接長鋼軌長度（m）；鋼軌的線膨脹系數，取11.8×10-6/；e鋼軌的彈性模量，e=20.6×106n/cm2；f鋼軌的斷面積（cm2）。4、聯結：a）長軌焊接：將軌端不鉆孔、不淬火的標準軌在焊軌廠用接觸焊的方法焊接成一定的長度（一般為2505

8、00m），然后運往工地，用鋁熱焊或小型氣壓焊焊接成規定的設計長度，鋪入線路。b）凍結接頭：無縫線路在發展焊接接頭的同時，也出現了“凍結接頭”。其工作原理系用月牙形墊片將鋼軌螺栓孔縫隙填塞，或將夾板用環氧樹脂牢固地膠粘在鋼軌上，使鋼軌不能隨軌溫變化而伸縮。或用施必牢防松螺栓（扭矩1500n-m），也可凍結。c）緩沖區鋼軌接頭，應采用普通六孔夾板，使用24mm、10.9級高強度螺栓及平墊圈。第二節 自動放散溫度應力式無縫線路1、結構形式：在焊接長鋼軌兩端設置鋼軌伸縮調節器，長軌與伸縮調節器間的聯連采用高強度螺栓或“凍結接頭”。圖1-62、伸縮方法：長軌中點鎖定，采用無扣壓力的特制中間扣件，不設防爬

9、器，使鋼軌在墊板上能隨軌溫變化自由伸縮，以自動放散應力。自動放散溫度應力式無縫線路在我國主要應用于特大橋梁上（如南京長江大橋）。第三節 定期放散溫度應力式無縫線路1、結構型式：與溫度應力式相同。2、軌溫變化過程：如圖1-7所示。圖1-73、伸縮方法：與溫度應力式相同。4、放散應力：根據當地軌溫條件，每年春秋兩季把鋼軌內部的溫度應力各放散一次。放散時，打開焊接長鋼軌兩端接頭夾板，松開全部中間扣件，并將焊接長鋼軌置于滾筒之上，使它自由伸縮，放散內部溫度應力。應用更換緩沖區不同長度調節軌的辦法，保持必要的軌縫。定期放散溫度應力式無縫線路曾在前蘇聯歷年最大軌溫幅度128的高寒地區鋪設過。由于放散應力需

10、在封鎖線路的條件下進行，大量放散對行車干擾大，且費工費時，故在我國寒冷地區不宜大規模鋪設。第四節 我國采用的基本型式鐵路線路設備大修規則（以下簡稱為大規）規定：無縫線路的基本結構形式為溫度應力式。以下各章、節所述內容均為溫度應力式。第二章 氣溫與軌溫歷年最大軌溫變化幅度超過90的地區稱為寒冷地區。歷年軌溫變化幅度越大，冬季或夏季焊接長鋼軌所承受的溫度拉力或壓力越大，鋼軌折斷或脹軌跑道的幾率越大。從這個意義上說，無縫線路是一項與溫度作斗爭的技術，可見溫度與無縫線路關系之密切。研究與掌握氣溫和軌溫的變化規律則是寒冷地區推廣和應用無縫線路工作中的一項重要任務。第一節 寒冷地區氣溫與軌溫的關系我國寒冷

11、地區一般為大陸性氣候，日氣溫差較大，年氣溫差也較大。夏季酷熱，冬季嚴寒。春旱秋澇，降雨集中在68月。寒冷地區多處高緯度，太陽最大幅射角約為73.564.5度。上述特點直接影響軌溫與氣溫關系。夏季太陽幅射熱對空氣和軌溫、地溫影響大，幅射角不同，影響也不同；而冬季超低溫的地溫，對軌溫又有很大影響。總之，寒冷地區氣溫與軌溫的關系與其他地區是有差別的。1、寒冷地區的氣溫特點（1）歷年極端氣溫不出現在同一年，且持續時間較短。（2）歷史上出現高溫和低溫的天數相近，且占總天數的比例較小。（3）平均年氣溫差與歷年最大氣溫差相差較大，且年氣溫差超過70的年數占總年數的比例較小。（4）每年最高氣溫多發生在68月，

12、主要集中在7月；每年最低氣溫多發生在122月，主要集中在1月。2、寒冷地區氣溫與軌溫、地溫的關系（1）夏季由于太陽幅射熱，一般軌溫比氣溫高517，且有滯后性。（2）出現最高氣溫時，未必出現最高軌溫。（3）年最高軌溫一般在當年只出現一次，且持續時間較短。（4）年最大軌溫與氣溫的差值不一定出現在當年最高氣溫時，也不一定出現在當年最高軌溫。（5）軌溫與氣溫差值超過15的次數較少。綜上所述，寒冷地區軌溫與氣溫差的最大值不一定出現在最高氣溫時，也不一定出現在最高軌溫時，且出現的幾率又很小。那么，無縫線路設計時采用最高軌溫等于歷年最高氣溫加20的規定，對寒冷地區未必合理。第二節 氣溫與軌溫的觀測某地區歷年

13、最高和最低氣溫系指氣象部門的觀測資料。因此，氣溫值應按氣象臺標準設置的百葉箱內的氣溫值為準。各工務段應設氣、軌溫觀測點。氣溫的觀測一般可設置兩個百葉箱，箱距地面兩米高，無大樹遮蔭，通風良好，距鐵路線路1520米遠。一箱內有干濕球溫度計，可隨時觀測氣溫值；還有最高最低溫度計，可顯示每日最高最低氣溫值。另一箱內有氣溫自動測試記錄儀，可自動繪出每日氣溫變化曲線。氣溫和軌溫必須采用同一地點，同一時刻的數據進行比較。鋼軌溫度，在晴天陽光直射面與背陰面不同，軌底與軌頭不同，鋼軌內部與表面也不同。在夏天上午升溫階段，鋼軌表面溫度高于內部溫度，最大差值約1.0；下午降溫階段，由于鋼軌溫度的滯后現象，鋼軌內部溫

14、度高于表面溫度。因此，為正確測量軌溫，應在鋼軌全斷面進行多點測量取其平均值。測量軌溫的工具有二種：1.鋼軌水銀溫度計：它用一段80100cm的短鋼軌，鋼軌頂刻一深槽（或在鋼軌橫斷面上沿鋼軌縱向鉆一深孔），埋入（或插入）一枝-50+100的水銀溫度計，并用鐵粉塞滿。使用時將其置于百葉箱旁。此種方法可準確測量鋼軌內部溫度。2.吸附式軌溫計：這類溫度計利用自身磁體吸附于被測鋼軌表面，通過感溫元件測鋼軌溫度。它的體型小，現場使用攜帶方便。但感溫時間稍慢一些，一般需要68分鐘。采用在鋼軌全斷面進行多點測量取其平均的方法可準確測量鋼軌溫度。觀測時間：定時觀測與臨時觀測相結合。定時觀測，每日四次，即2時、8

15、時、14時、20時。夏季氣溫高于30，從12至16時，每5分鐘觀測一次；或從10至16時，每30分鐘觀測一次。冬季氣溫低于-20,晝夜半小時觀測一次。第三章 溫度力及鎖定軌溫第一節 溫度力一根長度為可自由伸縮的鋼軌，當軌溫變化t時，其伸縮量為： （3-1）式中 鋼軌的線膨脹系數，取11.8×10-6/；鋼軌長度（m）t軌溫變化幅度（）。當長度=85m的鋼軌軌溫為20時處于自由伸縮狀態，而當其軌溫變化幅度=1時，其伸縮量。也就是說，這根處于自由伸縮狀態的鋼軌，當軌溫為21時，其長度為85.001m；當軌溫為19時，其長度為84.999m。這樣，處于自由伸縮狀態的鋼軌長度同其軌溫就存在一

16、一對應關系。如果鋼軌完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則在鋼軌內部產生溫度應力。根據虎克定律，溫度應力為： (3-2)式中 e鋼軌鋼的彈性模量，e=20.6×104mpa;鋼軌的溫度應變。將e、之值代入（3-2）式則： (3-3)由（3-3）式我們可以推論出以下兩點：1、鋼軌被完全固定后所產生的溫度應力，僅與軌溫變化幅度成直線比例關系，而與鋼軌本身長度無關。因此，從理論上說，鋼軌可任意增長而不影響其內部溫度應力值。這就是跨區間無縫線路可以鋪設的理論根據。2、降低鋼軌內部溫度應力的關鍵，在于如何控制軌溫變化幅度。一根被完全固定的鋼軌，當軌溫變化幅度為時，其所受的溫度力為： (3-4

17、)式中 f鋼軌斷面積（cm2）。第二節 鎖定軌溫鎖定軌溫又稱“零應力軌溫”，一根鋼軌從自由狀態轉化為被完全固定狀態時的軌溫稱為鎖定軌溫。此時，鋼軌內部的溫度應力等于零。比如一根25.0m長的鋼軌被撥入線路，其兩端聯結上夾板，并擰緊接頭螺栓時的軌溫為20，那么我們就可以將20算作該鋼軌的鎖定軌溫。因為只要接頭螺栓被擰緊，那么該根鋼軌的自由伸縮就受到完全限制，無論是升溫還是降溫，鋼軌內部均產生溫度應力。由此，我們也可以認為：鎖定軌溫是鋼軌內部溫度應力的起算點。因此，鎖定軌溫是設計、鋪設及養護無縫線路的重要技術資料，我們必須予以高度重視。第三節 設計鎖定軌溫目前設計單位采用下式計算焊接長鋼軌的設計鎖

18、定軌溫：鎖定軌溫上限tm=te+5 (3-5)鎖定軌溫下限tn=te-5 (3-6)式中 te是焊接長鋼軌的中和軌溫（）。中和軌溫te的計算式為：te= （3-7）式中 焊接長鋼軌由穩定性控制的允許溫升（）；焊接長鋼軌由強度條件和緩沖區滿足預留軌縫技術條件共同控制的允許溫降（）；tk中和軌溫的修正值，考慮當地氣候條件，可取tk=±05。圖3-1圖中te為t升和t降重合部分的中點，t中為中間軌溫，中=（）。大規第3、6、3條規定：“寒冷地區（最大軌溫幅度超過90的地區）鋪設條件按附錄三中允許鋪設無縫線路最大軌溫幅度的規定。若鎖定軌溫范圍采用10，允許鋪設無縫線路最大線路幅度超出規定值時

19、，鎖定軌溫范圍采用68。”由圖3-1可以看出，設計最大升溫幅度為（tmax-tn）,則設計最大溫度壓力pt=242.8f(tmax-tn)；設計最大降溫幅度為（tm-tmin）,則設計最大溫度拉力pt=242.8×f×(tm-tmin).第四節 施工鎖定軌溫施工鎖定軌溫是焊接長鋼軌鋪設時的實際鎖定軌溫。采用換軌小車鋪設焊接長鋼軌，通常取其始端和終端入槽時所測定的軌溫平均值，即鋪設時的平均鎖定軌溫t鎖=。同時要求始終端就位時的軌溫必須控制在設計鎖定軌溫范圍內，否則應待軌溫適宜時，將焊接長鋼軌放散應力后重新鎖定。采用換軌小車鋪設焊接長鋼軌的過程中，已鋪的長軌一端處于鎖定狀態，待

20、鋪的另一端處于非鎖定狀態。而整個鋪設過程歷時3小時左右，總之長軌中的每一段的實際鎖定軌溫始終處于變化之中。也就是說，即使長軌鋪設時始、終端就位時的軌溫均在設計鎖定軌溫范圍內，長軌中每一段的實際鎖定軌溫均不等于長軌的平均鎖定軌溫。這樣長軌在鋪設時就已經存在溫度力縱向分布不均勻的問題，當然這僅僅是造成無縫線路縱向力分布不均勻的原因之一。原齊齊哈爾鐵路局于一九八零年十月在最大軌溫幅度97.5的平齊線白城至西青龍間355公里500米357公里500米鋪設了兩段無縫線路試驗段。其中，第二焊接長軌長度為899.10米。爬行觀測樁的布置見圖3-2。圖3-2第二長軌節鋪設時鎖定軌溫為13，一九八一年五月放散應

21、力后鎖定軌溫為27。該段溫度應力放散采用滾筒法，長軌每隔8米置一滾筒。施工前二趟慢行，中間扣件隔一松一。封鎖開始，即松開扣件，打下防爬，螺栓涂油，抬起長軌，放置滾筒；長軌置于滾筒上后，用木錘敲擊長軌；長軌基本達到放散量后，從兩端向中間撤滾筒；長軌落槽后，擰緊接頭螺栓和中間扣件螺栓、安裝、打緊爬防器、檢查、開通線路。該段長軌理論計算伸長量和實際伸長量列于表3-1。表3-1樁 號12345678910計算伸長量（mm）71.357.841.324.88.38.324.841.357.874.3實際左股（mm）8268432331434568295實際右股（mm）827248298163456829

22、0第二長軌節計算伸長量為148.5毫米，左股實際伸長量177毫米，比計算量多28.5毫米；右股實際伸長量172毫米，比計算量多23.5毫米。如果，我們將該節長軌上一年鋪設時的鎖定軌溫13稱為“名義施工鎖定軌溫”；那么該節長軌左股實際平均施工鎖定軌溫則為10.8，右股實際平均施工鎖定軌溫則為10.3。為了研究兩樁間實際施工鎖定軌溫，我們將相鄰兩樁間計算伸長量和實際伸長量列于表3-2。表3-2樁 號1223344556677889910樁間計算伸長量（mm）16.516.516.516.516.516.516.516.516.5實際左股（mm）142520201720222613實際右股（mm）1

23、0241921241822268根據表3-2中數值，我們將相鄰兩樁間實際施工鎖定軌溫繪于圖3-3。圖3-3由于該段長軌線路坡度為0.8，上下行通過總質量相近。試驗期間每周檢查一次中間扣件扭力矩，發現不足，就及時復擰。故此，第2至第9樁間固定區鋼軌基本未出現爬行。因此，溫度應力放散時所表現出的實際與計算伸長量的不同，主要還是在鋪設鎖定時造成的。總之，施工鎖定軌溫是計算長軌條實際軌溫變化幅度的依據，也是無縫線路養護維修的依據。因此，施工鎖定軌溫是普通無縫線路和超長無縫線路的重要資料，必須正確測量、記錄、妥善保存。第五節 維修作業鎖定軌溫一根長度為1000m的cd段長軌條在軌溫20時被完全鎖定，那么

24、cd段長軌條的施工鎖定軌溫t鎖為20。當軌溫上升至40時，cd段長軌條的長度未變，而其內部卻產生了溫度壓應力t=242.8×20=4856n/cm2。圖3-4如圖3-4所示，cd段長軌條在20被鎖定時，其中a、b段長度均為85m。在運營過程中，由于種種原因a、b兩段的長度變化為85.01m和84.99m，而cd段長度未變。此時，cd段長軌條的鎖定軌溫仍為20，而a段的鎖定軌溫改變為30，b段的鎖定軌溫改變為10。鐵路線路維修規則（以下簡稱維規）第4.3.4條規定：“進行無縫線路維修作業，必須掌握軌溫，觀測鋼軌位移，分析鎖定軌溫變化，按實際鎖定軌溫，根據作業軌溫條件進行作業，”。上述a

25、、b段改變后的鎖定軌溫就是本節所指的維修作業鎖定軌溫，維規中混凝土枕無縫線路維修作業軌溫條件（表4.3.7）就是以維修作業鎖定軌溫為依據。第四章 普通無縫線路溫度力的縱向分布溫度力沿長軌條的縱向分布規律，常用溫度力分布圖表示。溫度力分布圖的橫坐標表示鋼軌長度，縱坐標表示鋼軌的溫度力，一般拉力為正，壓力為負。鋼軌內部溫度力和鋼軌外部阻力隨時保持平衡是溫度力縱向分布的基本條件。一根長軌條沿其縱向的溫度力分布并不是均勻的。它不僅與阻力和軌溫變化幅度等因素有關，而且還與軌溫變化過程有關。第一節 長軌條鋪設鎖定后軌溫變化過程長軌條若在秋季鋪設，其軌溫變化過程參見圖1-4。長軌條若在春季鋪設，其軌溫變化過

26、程參見圖4-1。圖4-1通常寒冷地區鋪設無縫線路，長軌條的鎖定軌溫t鎖t中。這樣，長軌條的最大升溫幅度maxt升小于最大降溫幅度maxt降，長軌條固定區的最大溫度壓力maxpt小于最大溫度拉力maxpt。第二節 長軌條的約束條件及其特點1、接頭阻力的約束條件為簡化長軌條溫度力縱向分布規律的研究，通常假定接頭阻力rj為常量。當溫度力pt小于接頭阻力rj時，鋼軌與夾板間不發生任何相對位移，有多少溫度力作用于接頭上，接頭就提供多少阻力與之相平衡。如果沒有溫度力作用于接頭，接頭就不提供任何阻力，接頭阻力是被動力。僅當溫度力大于接頭阻力rj時，鋼軌方能開始伸縮。此時，接頭仍提供為常量的最大接頭阻力rj，

27、以與溫度力相抗衡。當軌溫變化使原來為縮短的長軌條轉為伸長時，或從伸長轉為縮短時，只有在原方向上的接頭阻力rj已被抵消，反方向的接頭阻力rj，（理論上，rj，的量值等于rj）已被克服后方能實現。即長軌條從縮短轉為伸長，或從伸長轉為縮短的過程中，必須克服雙倍的接頭阻力。2、道床縱向阻力的約束條件在現有的軌道條件下，只有當軌枕因溫度力被帶動在道床中產生一微小位移時，道床才能提供阻力。同樣地，僅當溫度力pt克服接頭阻力rj后的余量大于道床縱向阻力時，鋼軌方能開始伸縮。而當長軌條從縮短轉為伸長，或從伸長轉為縮短，也要克服雙倍道床縱向阻力后方能實現。嚴格地說，道床縱向阻力不僅與軌枕位移量有關，而且動態響應

28、與靜態響應也不一樣。但為了簡化計算，通常假定道床的單位長度縱向阻力為常值，僅有方向上的變化，也不考慮動荷載作用的影響。第三節 長軌條溫度力縱向分布及受力圖綜上所述，研究長軌條溫度力縱向分布規律的基本前題如下：1、鎖定軌溫t鎖高于中間軌溫t中由于t鎖t中，則有maxt降maxt升，maxptmaxpt，還有冬季長軌條的伸縮區長度伸夏季伸縮區長度。2、扣件阻力大于道床縱向阻力由于扣件阻力大于道床縱向阻力，則有軌道框架受軌溫變化影響相對道床產生微量位移，而鋼軌與軌枕間不產生相對運動。3、假定接頭阻力rj為常值，假定道床的單位長度縱向阻力p為常量。研究長軌條溫度力縱向分布，首先按圖1-4，假定軌溫變化

29、的循環過程為：t鎖tmin tmaxtmin。第五章 無縫線路的動態穩定性無縫線路推廣使用的關鍵問題在于穩定性。脹軌跑道是無縫線路失穩的主要形式。隨著列車運行速度的不斷提高及重載列車的開行，列車的動力作用加劇，無縫線路的穩定性問題日益突出。脹軌跑道現象在各國鐵路每年都有發生，嚴重地危及行車安全，一直為國內外鐵路部門高度重視。歷年來無縫線路造成事故之實例說明，多數事故都發生在線路狀態惡化的情況下，在行車中軌道的臌曲多發生在脫線列車的中部和尾部。因此研究軌道動態失穩規律是穩定性研究的一項重要課題，受到各國軌道界的重視。第一節 彈動現象1、無縫線路動態失穩的前兆“彈動現象”鐵道科學研究院對動態穩定試

30、驗的測試發現了動態失穩的前兆“彈動現象”，從試驗中看出，無縫線路在溫度力與列車動載的共同作用下，軌道不平順處將產生彎曲變形。隨著軌溫升高和行車次數增加，軌道彎曲變形逐漸擴大。當軌溫升到一定值時，一次過車彎曲變形突然劇增。有時即使軌溫不再升高，隨著行車次數的增加，彎曲變形繼續擴大，軌道將產生“彈動現象”。有時無縫線路可能從穩定平衡直接進入不穩定平衡。軌道失穩不僅與平面不平順有關，而且還與立面不平順有關。根據上述試驗結果，tb2098-89已將“彈動現象”列為無縫線路動態失穩的征兆，規定高溫季節進行養護維修作業時，或在作業之后，若發現過車后線路彎曲變形突然擴大，必須立即設置停車信號防護并進行處理，

31、防止發生行車事故。2、動態穩定性試驗鐵道科學研究院于19841985年在環形線試驗基地進行無縫線路動態穩定性試驗。試驗軌道為60kg/m鋼軌、混凝土軌枕每公里配置1840根、彈條i型扣件、碎石道床、肩寬4050cm、無縫線路鎖定軌溫t鎖=-5。試驗由軸重23t的韶山i型電力機車、軸重25t的c75貨車、軸重21t的c61貨車和軸重22.6t的c62貨車組成。試驗線預設平面或立面不平順。在溫度力與列車動載的共同作用下，試驗中發生6次動態失穩，其中一次失穩情況如下：在r=600m曲線上試驗編號no.10-1處，lo=10m、fo=28mm（標準正矢應為fo=22mm，曲線內股有fop=3mm的硬彎

32、），試驗前曾多次拔道，道床橫向阻力降低，試驗中列車以v=80km/h速度運行17次，軌溫t=54，即溫升，軌道彎曲變形擴大f=15mm，曲線正矢達fo=43mm，列車不間斷運行，軌道彎曲變形繼續擴大，以致軌道動態失穩。失穩過程如圖5-1。圖5-1b）直線地段，設置半波長，初始彎曲；不行車情況，軌溫上升幅度 63；行車情況，軌溫上升幅度 56，且列車通過總重1.5mt，軌道一直保持穩定。3、無縫線路產生“彈動現象”而失穩的主要原因鐵道科學研究院認為，無縫線路產生“彈動現象”而失穩的主要原因是由于在列車輪重作用下，兩轉向架之間的軌排受負彎矩作用而浮起，造成道床橫向阻力降低。在試驗基地r=600m的

33、曲線地段，測試軌排最大可能浮起量，行駛電力機車時為3.40mm，行駛c75貨車時為3.05mm。為測量軌排浮起后的道床橫向分布阻力，采用了軌排浮起裝置，當浮起量達3.50mm時，測量的道床橫向分布阻力比未浮起時的數值降低3040%。軌排浮起是考慮無縫線路動態穩定不應忽視的重要因素，尤其在列車動態通過時，浮起處與不平順處重合時的情況，對無縫線路的穩定最為不利。以國內外研究情況而言，一般認為無縫線路的動、靜態失穩問題是因較高的鋼軌壓力、弱軌道情況和車輛荷載引起的過大位移產生的。其中車輛荷載的影響包括：動態軌排浮起引起的道床阻力下降，慣性力的出現，以及豎向及橫向車輪荷載的作用。弱軌道情況包括：橫向阻

34、力不足，軌道不平順，鎖定軌溫的下降。第二節 穩定性安全儲備量的分析鐵道科學研究院根據大量實測數據，繪制了各種情況下的p- f或平衡狀態曲線。他們認為應按線路實際可能存在的不利情況計算臨界膨曲溫升，按限制橫向累積變形的條件確定允許溫升。并且采用基本安全系數ka和附加安全系數kc，對我國無縫線路穩定性的安全儲備量作出了較合理的定量分析。1、基本安全系數ka他們認為，無縫線路穩定性計算，不能把臨界溫升作為允許溫差使用。由于下列因素影響：a）初始彎曲分布的隨機性，道床密實度、扣件擰緊度的不均勻性；b）軌溫測量的不精確；c）計算結果的誤差；d）高溫下，無縫線路可能產生橫向累積變形。因而，穩定性允許溫差的

35、計算，應當考慮一定的安全儲備量，并以安全系數ka：定量評價無縫線路穩定性安全儲備量。式中 ka無縫線路穩定性基本安全系數；無縫線路喪失穩定時的臨界溫差，其值大小表征線路為保持穩定性能承受的最大軌溫變化的幅度；無縫線路穩定性允許溫差。允許溫差的設計，“統一公式”取軌道變形量對應的誤差作為允許溫差，并認為軌枕位移量在0.2cm以內，道床處于彈性變形范圍。他們認為，根據實測資料，在荷載作用下，軌枕微量位移，卸載后，道床也會產生殘余變形，因此取對應于的軌溫差作為允許溫差，高溫季節軌道會產生累積變形而降低穩定性。他們認為，允許溫差的確定，應把限制軌道累積變形作為基本條件，有利于提高無縫線路的穩定性。他們

36、根據測得的日溫差頻數及軌溫晝夜變化下無縫線路的橫向累積變形，經計算，取所對應的軌溫差作為無縫線路穩定性允許溫差。f取值與軌道結構類型及道床密實度有關，通常取。這樣，只要初始彎曲不超過設計允許值，鎖定軌溫至最高軌溫的溫度差也不超過允許值，在高溫季節一晝夜時間內，無縫線路的最大彎曲變形量不超過0.02cm，經過一個季節運營后，累積變形量就不會超過0.2cm。如果軌道結構采取加強措施，臨界軌溫差提高，在保證安全儲備量不改變的情況下，f值也可采用0.020.05cm。他們根據三種機型、混凝土軌枕1840根/km、列車輪重作用下兩轉向架之間的軌排受負彎矩作用而浮起的實測阻力，計算求得直線及不同半徑曲線的

37、臨界溫差，允許溫差，從而求得基本安全系數ka，見表5-1。表5-1鋼軌類型在線及r2000m曲線曲 線 半 徑 （m）100080060040060kg/m1.441.551.511.501.5450kg/m1.361.521.551.541.692、附加安全系數kc。由于以下兩個附加因素：a）無縫線路縱向力分布不均勻；b）運營過程中鎖定軌溫的變化。他們認為還應考慮附加安全系數kc。穩定性計算時，不論直線或曲線均應考慮在軌道彎曲變形范圍內，縱向力分布不均勻的峰值相當10溫度力，把其換算為均勻分布縱向力，經計算相當8溫度力，在穩定性計算中予以考慮。在確定穩定性允許溫差時，還應考慮無縫線路經過長期

38、運營后鎖定軌溫的變化。根據試驗及統計分析，鎖定軌溫變化在8以內，由設計予以修正。對鎖定軌溫變化的修正，直線與曲線區段采取不同處理辦法。在直線及半徑r2000m曲線區段上，為保證有充裕的養護維修作業時間，考慮高溫季節也可以安排必要的養護維修作業。因此，設計時在允許鋪軌溫差中，修正鎖定軌溫8的差異。在半徑r<2000m的曲線區段上，鎖定軌溫差異在作業安排的軌溫差中加以修正，而允許鋪軌溫差不作修正，修正值仍為8。因此，在曲線上允許安排作業的軌溫差比允許鋪軌的軌溫差低8，也就是說，在曲線區段上，高溫季節，當軌溫超過鋪軌允許溫差減8，全天不得安排養護維修作業。考慮以上兩個附加因素，經計算，求得三種

39、機型、混凝土軌枕1840根/km、直線及不同半徑曲線附加安全系數kc，如表5-2所列。表5-2鋼軌類型在線及r2000m曲線曲 線 半 徑 （m）100080060040060kg/m1.321.171.171.191.2450kg/m1.321.171.171.181.233、穩定性實際安全系數ka與kc的乘積，則為穩定性實際安全系數，其值表征無縫線路實際安全儲備量。由計算求得三種機型、混凝土軌枕1840根/km，直線及半徑r>800m曲線，道床肩寬40cm；r800m曲線，道床肩寬45cm且碴肩堆高16cm，不同線路平面，穩定性臨界溫差，允許溫差、安全系數，結果如表12-3所列。所謂

40、三種機型是指、前進型蒸汽機車、東風4型內燃機、韶山2型電力機車。表5-3鋼軌類型（kg/m）臨界溫升允許溫升安全系數直線及r2000m曲 線曲 線 半 徑（m）10008006005004005090501.8285481.7785471.8180441.8276391.9571342.086095501.9087481.8183471.7775421.7969381.8263331.917588481.8375461.6375451.6768401.7063361.7557301.90第三節 由“彈動現象”引發的不同觀點由于“彈動現象”的發現，在對無縫線路動態穩定性的深入研究中，我國鐵路界中

41、的一些學者提出了以下觀點：有人認為，“考慮到行車時軌排浮起后的道床阻力將有所降低，在碎石道床、混凝土枕軌道的q值可參照表5-4數值取用。”表5-4每千米線路軌枕鋪設置（根）碎石道床、混凝土枕肩寬40cm肩寬45cm、堆高15cm176059.2(n/cm)66.8(n/cm)184061.3(n/cm)69.3(n/cm)有人認為，“計算結果表明，在同一條件下（即q、ej均相同的情況下），如取安全系為1.2 1.25，則臨界狀態公式的計算值十分接近于“統一公式”的計算值。也就是說，在p-f曲線上，“統一公式”取值的點已接近臨界點。“統一公式”安全系數取1.25，其相對臨界狀態的儲備只有45%5

42、0%，似乎偏低。根據線路的實際狀態分析軌道的穩定性，若采用臨界狀態公式，其安全系數應取2。”有人認為，“寒冷地區無縫線路溫度力大，長軌節的伸縮量也大，因此，根據情況不同，采用溫度應力式或定期放散溫度應力式。”還認為“對于使用50kg/m鋼軌、混凝土枕、軌枕配置根數1840根/km、碎石道床、肩寬45cm、碴肩堆高16cm、年軌溫變化幅度100地區，可在直線及半徑r800m曲線上鋪設溫度應力式無縫線路。”有人認為，“哈爾濱以北地區均在100以上，。綜上所述，在年軌溫差95以下的地區，可以鋪設溫應力式無縫線路。但這仍不能滿足更廣大的寒冷地區鋪設溫度應力式無縫線路的客觀需要。”凡熟悉無縫線路穩定性計

43、算的人都知道，如果等效道床阻力q值采用表12-4中數值計算，寒冷地區還能否鋪設無縫線路將成為疑問；如果取安全系數k=2，對韶山2型機車，v=100km/h 、50 kg/m鋼軌、混凝土枕1840根/ km、碎石道床、肩寬40cm的計算條件，將使歷年軌溫變化幅度80以上地區都成為鋪設溫度應力式無縫線路的“禁區”。凡熟悉我國無縫線路發展史的人都知道，1980年我國在試圖突破寒冷地區不能鋪設無縫線路這一“禁區”時，原東北五局各試鋪了二公里50kg/m鋼軌的溫度應力式無縫線路試驗段，當1989年對該項部級重大科研成果鑒定后，寒冷地區大規模鋪設的是60kg/m鋼軌的溫度應力式無縫線路。個別著名學者只肯定

44、寒冷地區十公里50kg/m鋼軌試驗段，而對寒冷地區十余年來鋪設的數千公里60kg/m鋼軌的普通無縫線路和區間無縫線路卻只字不提。我們不禁要問，是應將它們拆除？還是將它們改成定期放散溫度應力式？第六章 脹軌跑道的防治寒冷地區歷年軌溫變化幅度越大，冬季或夏季無縫線路所承受的溫度拉力或壓力越大，鋼軌折斷及脹軌跑道的幾率越大。二十余年寒冷地區試鋪和大規模鋪設無縫線路的實踐表明，寒冷地區冬季由于道床處于凍結狀態，道床縱橫向阻力增大，焊接長鋼軌斷裂后的斷縫值一般均小于理論計算值。因此，冬季鋼軌一旦折斷，只要能及時發現和處理，均不危及行車安全。由此，只要夏季能夠防止脹軌跑道，寒冷地區鋪設的無縫線路就能保證運

45、輸安全。寒冷地區無縫線路防止脹軌跑道的指導思想，我們認為可以用以下三句話概括：一是注意發展保持穩定的因素，克服、限制喪失穩定的因素；二是可靠的線路結構和良好的線路狀態對保持無縫線路的穩定同樣起決定性作用；三是高溫季節應集中力量對薄弱地段采取有效措施實施重點監控，確保行車安全。第一節 影響無縫線路穩定性的因素對無縫線路脹軌跑道事故大量調查后得出的結論是：很多次脹軌跑道事故并非溫度力過大所致，而是由于對無縫線路起穩定作用的因素認識不足，在養護維修中破壞了這些因素而發生的。因此，我們必須研究喪失穩定與保持穩定兩方面的因素，注意發展有利因素，克服、限制不利因素，防止脹軌跑道事故，以充分發揮無縫線路的優

46、越性。1、穩定因素保持無縫線路穩定的因素有道床橫向阻力和軌道框架剛度a）道床橫向阻力道床抵抗軌道框架橫向位移的阻力稱道床橫向阻力，它是防止無縫線路脹軌跑道，保證線路穩定的主要因素。據蘇聯經驗，穩定軌道的力，65%是由道床提供的，而軌道框架剛度為35%。道床對每根軌枕的橫向阻力q，用試驗方法求取。圖12-6是鐵道科學研究院和呼和浩特鐵路局1987年在寒冷地區最大軌溫幅度93.4、r=400m曲線上試鋪60kg/m鋼軌無縫線路測定的。圖中可見，道床橫向阻力q和軌枕橫向位移y存在相關關系，q隨y的增大而增長。對于經過維修作業后的曲線，當y達到某一定值時，q接近常量，y繼續增大，道床即被破壞。此外，道

47、床橫向阻力還與軌枕類型、質量、尺寸、每千米配置根數，道床斷面尺寸，道碴材質，道床密實度，道床臟污程度，以及累計通過總質量等因素有關。b）軌道框架剛度軌道框架剛度ej是反映其自身抵抗彎曲能力的參數。軌道框架剛度愈大，彎曲變形愈小，所以是保持軌道穩定的因素。軌道框架剛度，在水平面內，等于兩股鋼軌的水平剛度及鋼軌與軌枕節點間的阻矩之和。節點阻矩與軌枕類型、扣件壓力及鋼軌相對于軌枕的轉動有關。中間扣件的扣壓力愈大，鋼軌與軌枕聯結愈緊密，軌道框架的水平剛度就愈大。軌道框架的水平剛度可取為：式中 軌道框架剛度的換算系數。2、喪失穩定因素促使軌道喪失穩定的因素有溫度壓力和軌道原始彎曲。a）夏季高溫季節焊接長

48、鋼軌內巨大的溫度壓力。b）軌道原始彎曲鋼軌在制作過程中或在外力作用下，難免存在一些原始彎曲。如鋼軌軋制出廠允許有的彎曲；線路方向允許有10m弦量矢度不超過4mm的彎曲；長軌聯合接頭的焊接，要求1m范圍內，焊接變形彎曲矢度不超過0.5mm等。這些原始的微小彎曲對無縫線路的穩定性影響很大。通過試驗發現，原始彎曲愈小，軌道框架喪失穩定的臨界壓力愈大；原始彎曲愈大，喪失穩定的臨界壓力愈小。軌道原始彎曲通常包括塑性原始彎曲和彈性原始彎曲。塑性原始彎曲是鋼軌在軋制、運輸、焊接和鋪設過程中形成。彈性原始彎曲是在溫度力和列車橫向力的作用下產生的。實踐證明，在正常的軌道結構條件下，無縫線路的穩定是有足夠安全度的

49、。上述影響無縫線路穩定的四個主要因素中，溫升引起的溫度壓力是構成穩定問題的根本原因。在巨大的溫度壓力作用下要保持軌道的穩定，單憑軌道框架的抗力是不夠的，主要靠的是道床橫向約束力。但道床是由散體介質構成的，它的約束阻力易于發生變化，這是無縫線路穩定問題區別于其他結構穩定問題的主要特點。道床約束阻力的削弱或被破壞常是造成軌道失穩的直接原因。初始彎曲是影響穩定性的最敏感同時也最直觀的因素，初始彎曲矢度增加幾毫米，可導致膨曲臨界力的大幅度降低。因此，加強對不平順矢度的監控，對保證軌道的穩定，有著重要的作用。第二節 良好的線路狀態對無縫線路穩定性 同樣起決定性影響無縫線路產生“彈動現象”而失穩的主要原因

50、固然與在列車輪重作用下軌排反彎曲處道床橫向阻力降低有關。然而，當列車通過曲線時，由于輪對橫向水平力的作用，會迫使軌道產生一定的橫向位移。如果線路不平順，道床較松散，則變形將加大，變形后不能完全復原，從而產生變形的積累。而較大的變形將誘發“彈動現象”的產生。無縫線路的平衡穩定問題具有一般工程結構物平衡穩定問題共同屬性，同時由于它自身的特點，又是有它的特殊性。列車晝夜不停地在軌道運行，氣溫朝夕不斷變化，原來平直的軌道在立面與平面內均產生不平順，因而必須定期維修。剛剛完成作業后，雖然軌道平順性得到改善，但由于道床密實度受到破壞，阻力降低，不當的養護維修作業方法，嚴重降低無縫無線穩定性，線路狀態的惡化

51、經常成為脹軌跑道的主要原因。良好的線路狀態與可靠的線路結構，對無縫線路的穩定性都同樣起決定性影響。第三節 防止脹軌跑道的措施首先，由于寒冷地區歷年軌溫變化幅度大，高溫季節鋼軌內部的溫度壓力也大。因此，必須采取加強軌道結構的措施。部標tb2098-89規定，寒冷地區鋪設無縫線路可增加混凝土軌枕每公里配置根數，由1760根/km，可逐步增至1840根/km、1920根/km、2000根/km；歷年軌溫變化幅度大于90地區的道床肩寬為45cm，并在碴肩堆高16cm。另外，我們認為寒冷地區提速區段鋪設的無縫線路宜采用低合金鋼軌、新型混凝土枕、s-iii型混凝土枕、彈條ii型扣件。采取上述加強措施可有效

52、提高道床橫向阻力和軌道框架剛度，增大保持穩定的因素，以平衡高溫季節鋼軌內較大的溫度壓力。其次，應避免焊接長鋼軌的實際鎖定軌溫低于設計鎖定軌溫的下限，即避免高溫季節鋼軌的實際溫度壓力超過設計最大溫度壓力值。焊接長鋼軌低溫鋪設時雖經拉伸，但拉伸不到位、不均勻，結果拉伸端的鎖定軌溫高，而另端的鎖定軌溫依然偏低，這樣在高溫季節將產生過大的溫度壓力；冬季無縫線路鋼軌折斷時，若在低溫下進行永久性修復，則鋼軌斷口前后線路的鎖定軌溫將下降至修復時的軌溫，該處所將在高溫季節出現過大的溫度壓力；對于易產生溫度壓力峰的處所，如：固定區與伸縮區交界處附近、復線行車方向的道口前方、復線行車方向固定區終端、無碴橋前、行車

53、方向曲線頭部、豎曲線的坡底、制動地段等，應采用爬行觀測樁和標定軌長法進行觀測。處于鎖定狀態的焊接長鋼軌，每85m長，若縮短1mm，則鎖定軌溫降低1。高溫季節前，這些處所的實際鎖定軌溫若低于設計鎖定軌溫的下限，必須進行應力調整。否則高溫季節將因溫度壓力過大，而導致脹軌跑道。第三，應做好無縫線路區段的線路方向控制無縫線路方向偏差的擴大，將降低無縫線路的穩定性。線路方向偏差擴大1.5倍，例如由6mm擴大到9mm，臨界溫差將縮小20%。也就是說，線路方向偏差的擴大，意味著線路穩定性安全度的降低，因此，可以把它看作無縫線路脹軌的預兆。對于鋼軌硬彎，在焊接長鋼軌鋪設后即刻進行調直；對于線路方向偏差，用10

54、m弦量，日常管理值取6mm，高溫管理值取8mm，線路方向偏差一經達到此限值，就應立即進行整修，防患于未然、扼制脹軌跑道于萌生之前。第四，強化和保持道床阻力，是防止脹軌跑道的重要保障線路維修作業，道床阻力顯著下降，嚴重的會下降7080%之多。另據推算，道床阻力下降50%以上，臨界溫差將下降30%以上。在進入高溫季節之前，應做好線路強化工作。如撥正線路方向、緊固扣件、補充石碴、堆高碴肩、夯實道床等等。務使道床阻力保持在設計值內，以保證無縫線路經常處于穩定狀態。進入高溫季節，一般不輕易動道，不進行影響線路穩定性的作業，以防道床阻力下降。線路左右水平，前后高低出現坑洼，盡量采用墊片起道法整平，不輕易起

55、道搗固。必須大動道時，要先放散應力而后作業，以保證下降了的道床阻力，仍能同溫度壓力保持平衡。臟污的道床在多雨的高溫季節，阻力值大幅下降，××車站正線曾因此發生豎向脹軌，幸被及時發現和處理，未造成行車事故。區間無縫線路道床全斷面破底清篩施工應選擇在鋼軌內溫度壓力較小，或鋼軌內出現溫度拉力時進行。如果必須安排在高溫季節進行施工，則應先放散應力，而后再清篩。第五，高溫季節應集中力量對薄弱地段采取有效措施實施重點監控，確保行車安全。所謂薄弱地段是指直線地段中易產生溫度壓力峰的處所和半徑較小的曲線地段。寒冷地區在設計無縫線路時，通常對直線和半徑較小的曲線地段采取同一最大容許溫升值。這樣，直線地段穩定性的安全儲備比半徑較小曲線要大得多。鐵道科學研究院在無縫線路動態穩定性試驗中發現，對于直線地段，即使設置波長，矢度的平面不平順，在不行車的靜態下，溫升；或在列車通過總重1.5mt的動態下，溫升，軌道仍然保持穩定。這就說明，直線區段抵抗動態失穩的能力高于曲線地段。所謂有效措施主要是指降溫措施。筆者對吉林省白城地區19501980年氣溫資料的統計發現，三十年間最大氣溫差為77.5（歷年軌溫變化幅度應為97.5），最高氣溫40.6，而氣溫超過40，只有1天；氣溫超過35，有95天，占總天數千分之八點七，年均出現天數為3.2天。可見，寒冷地區高溫天氣出現的天數