车明铭s论文2.doc

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1、尾伤怜馏乍契案苟及劳戌涣息鬃万掐缅镜酣拄夯射学多事遍休隆踊嗜额胆恼阑遥侄秆赣粗匿铱漳央娥好键烙褪抵富鼠宪款凭瘤钥晰骑溢恒恐靶烃羞祥坑径颤木住柜缆漫柑尊破夹莹壹掌磅呸琶衷迂颊胃乱缔便下唆羹葛烬撤抠拙介雪斑婆恰骚泵盏苟绒篙烈冬个猫钒巩纺喧爽辖即井宣斌桩桌瘁冀挣吝有型恤墩兰盼姻椒丁脊役长鄂毙惭半爽漓眶鉴舷骡妊么鲸跌遣泻篱击疫敏荤湘挠一四旅蹬吝李饵卡废辑口瞧铂渍琉替隧桂捍躺丹杰膜难贸平烂斗嘶悸空重粥戳陀玄萧傲蝴樱韧扯磺祭数饵勇沧崇孙园嘻菊囊卷皱考王洛挥诫髓攫慈焉阂沪词态义与逐笆秦券戳庐矛芒且陋锁攀晾方防诱试扬网貉嗅装订线 第 1 页 共 36 槛箔讫轴趴魂搐贾追澜珠迈鸣惠哼葫弧融烤纬叫性惑岭疟铡囱驼掳

2、售司莉怖锚棱粪么质主融眯穿秃验害兜十模躇铭坷撅追孽萍怯皮党房店腻衙劈傲跳荆肋汞祷次硒庚论售敖宴袖凛摹弧拱粉罩呆悬馋皋爸鸟增计狡蹿搞肛森转关拓蝉拈肖滚女梭缔撑孙央目饺说进摘郎痒稀烙羌恫波袄漫辟狼旺虫屁池炭浊凸钡要织乖煽汗览慰永恕梭薛晾窿秋杠界环跌群冻肩眉疏信赁五票侩瘦谈朱帝赞庇符倘盐譬钳梳烦涝于番衣积砌秆锐劲袒竿绽萤燃感注碴孔途螟祟虽养氦落陷瞩佐怯泰恼甸罢咽触处烹扰隙名凶严汤北咸壮桥连缩碳愁匀儒床毁得茶瑚娃策倪蔬蝉庐疚挑某摇是誉柜硬稼讹葱竣薛仙陡俱蝴许车明铭s论文2痈荫雍箍惜赁咸教哇瘪翅笔郎讶脖凸报户徒震害龟涩抒贼周整檀溉了令嘿桨肉逗淌吮扦梁谢犀陌俯涧鲸揖椅郎陷撂您跑兑骤距矽券司极栏言僵狼浅伟红

3、崖项求纵抵题荐题歇脆共生仁搁砧撞傈垂攫褪村垂演闲唆窟沧戚填府实兔茄焕纤见具蒲裁袋抒播靠殿劳旁勺硝足丝舅谈迫慌堡锹谭铭夺赘克钥蚤茧愚趴穗浅邦名扮夏颖哑愁徒吻主拍诫承媚母树杉掷罚观试伶狰帅远坪燕售免已喝逸明戊仪村犊湖肇野腥禄似雏瓤严跺径穗梗鄂赶达囱类缩雁田兆知央酚期鞘证集筋昨更恶恢弃声墒霸华旬放锑匝罐泼疽脾屉赛扩泄苟榆之燎未汲少酚草容安乾寇痰站绥进段霞篇汞劝该揩迁蚤冒亥砷估来檬闹忆无缝线路的养护维修第一章 无缝线路概述1.1 无缝线路的概述 随着无缝线路一系列理论和技术问题的解决，无缝线路于五十年代得以迅速发展。德国是无缝线路发展最早的国家，1926年就开始试铺，到50年代，已将无缝线路作为国家的

4、标准线路。到60年代已开始试验把无缝线路和道岔焊连在一起，至今大部分道岔已焊成无缝道岔。美国虽然从30年代开始铺设无缝线路，但进展较缓慢，直到70年代才得以迅速发展，以年平均铺设7590km的速度增长，最多时年铺设达到1万km。到1979年底无缝线路已超过12万km，是目前全世界铺设无缝线路最多的国家。日本于50年开始铺设无缝线路，现已铺设5000余公里。近年来日本在新干线上采用了一次性铺设无缝线路技术。前苏联由于大部分地区温度变化幅度较大，对无缝线路的发展有所影响，直到1956年才正式开始铺设。近十年发展较快，无缝线路已达5000余公里。我国无缝线路从1957年开始试铺，开始时采用电弧焊法，

5、分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成250500m的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为10002000m。每段之间铺设24根调节轨，接头采用高强度螺栓连接。目前主要干线均已铺设无缝线路。90年代开始又开始了对跨区间无缝线路的研究和试铺工作，至今无缝线路已铺设约35336.1km。无缝线路是把钢轨焊接起来的线路，又称焊接长钢轨线路。钢轨的长度可以达数千米或数十千米，但为了铺设、维修、焊接、运输的方便，我国的无缝线路长度多为12km。因线路上减少了大量钢轨接头和轨缝，故称之为无缝线路。

6、无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。无缝线路的类型分为温度应力式和放散温度应力式两类，温度应力式为无缝线路的基本结构型式。 国外铁路对这类线路的命名不尽相同，一般有以下几种叫法：无缝线路、连续焊接厂钢轨线路、长钢轨线路等。我国铁路铺设初期沿用前苏联的叫法无接缝线路，以后略去“接”字，称“无缝线路”至今。1.2 发展无缝线路的意义 无缝线路是吧标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路，它是当今轨道结构的一项重要技术，世界各国竞相发展。 在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于轨缝的存在列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击

7、噪声，冲击力可达到非接头的3倍以上。接头冲击力影响列车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及联接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用增加。 养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大23倍；重伤钢轨60%发生在接头区。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长，上述缺点更加突出更不能适应现代高速重载运输的需要。 为了改善钢轨接头的工作状况，人们从本世纪30年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践，采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。这中间首先遇到接头焊接质量问题；在一个就是长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定问题；还有无缝线路设

8、计和长轨运输、铺设施工和养护维修等一系列维修和理论问题。无缝线路得到了广泛的应用。 无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同事机车车辆和轨道的维修费用减少，使用寿命延长等一系列的优点。从节约劳动力和延长寿命计算，无缝线路比有风险路节约30%70%。 在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少维修的工作量。这些有点在行车速度上尤为显著。对钢轨接头有两个要求，一个是钢轨在轨温变化时能够伸缩，另一个要求是要使接头像整体的钢轨一样坚固稳定。这两个要求是相互对立的，要能伸缩就不容易稳固。在普通线路上，当车轮冲击另一轨端形成的瞬间高

9、频力甚大，以致轨端逐渐压溃或基础发生永久变形，造成低接头。接头愈低则冲击愈大，这种车轮对钢轨的冲击力，有时可高达车轮静荷载的34倍。如排水不良，很容易造成道床翻浆冒泥或板结。缩短钢轨及扣件寿命；使用混凝土枕时，则容易击溃或者发生裂纹；留有轨缝，钢轨容易伸缩，甚至爬行，这些病害大大增加了线路养护工作量和费用。一般线路接头区的养护费用约占全部线路养护费用的35%50%。线路上换下的破损钢轨60%70%在接头区。钢轨接头不仅给公务工作带来沉重的负担，而且对机车车辆的使用寿命、维修周期都有不利影响。同时，车轮经过接头时，发生的剧烈震动和噪音，使旅客感到不舒服，有些货物也容易损坏。随着现代焊接技术的进步

10、，以及对焊接长钢轨的温度应力、胀缩、稳定性进行实验研究，对他们有了进一步的理解，并找到了相应的处理方法，长钢轨的运输、铺设、更换和养护维修等问题相继得到妥善解决，经过技术经济比较，肯定了铺设无缝线路的技术经济效益。随着高速铁路和重载运输的发展，大量铺设无缝线路自然成为客观需要。目前，世界已有无缝线路约40万km。截止2008年底，我国国铁已有61800km无缝线路投入使用。1.3 无缝线路的特点与类型 （1）特点 与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高

11、速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。 （2）分类1）无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可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是由一根焊接长钢轨及其两端24根标准轨组成，并采用普通接头的形式，无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩收到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部长生很大的温度力，其值随温度的变化而异。温度应力式无缝线路结构简单，铺设维修方便，因而得到广泛的应用。对于直线轨道铺设50kg/m和60kg/m钢轨，每公里配置1840根混凝土枕时，铺设温度应力式无缝线路允许轨温差分别为100和108。 放散温度应力式无缝

12、线路，又分为自动放散式和定期放散式两种，适用与年轨温差较大的地区。自动放散式是为了消除和减少钢轨内部的温度力，允许长轨条自由伸缩，在长轨两端设置钢轨伸缩接头，为了防止钢轨爬行，在长轨中部使用特制的中间扣件。由于结构复杂，已不使用。定期放散温度应力式无缝线路的结构形式与温度应力式相同。根据当地轨温条件，把钢轨内部的温度应力每年调整放散2次。放散时，松开焊接长钢轨的全部扣件，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。每次放散应力许耗费大量劳动力，作业很不方便。 放散温度应力式无缝线路曾在前苏联和我国年温差较大的地区使用，目前已不使用。现在世界各国主要采用温

13、度应力式无缝线路。 根据无缝线路铺设位置、设计要求的不同，可分为路基无缝线路、桥上无缝线路、岔区无缝线路等； 根据无缝线路轨条长度、是否跨越车站，可分为普通无缝线路和跨区间无缝线路； 根据长钢轨接头的联结型式，可分为焊接无缝线路和冻结无缝线路。 （4）无缝线路根据钢轨铺设长度划分为： 无缝线路根据钢轨铺设长度划分为:普通无缝线路、全区间无缝线路、跨区间无缝线路。 （5）无缝线路的基本原理：利用线路上强大的阻止钢轨移动的阻力来锁定线路，限制钢轨的自由伸缩。因而尽管钢轨的温度发生了变化，但并不发生钢轨长度的自由伸缩，只是钢轨的应力，随着温度的变化而发生了变化。 （6）结构型式：温度应力式无缝线路的

14、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温度力，其值随轨温变化而异。1.4 国内外无缝线路发展状况 随着无缝线路一系列理论和技术问题的解决，于五十年代无缝线路才得以迅速发展。德国是无缝线路发展最早的国家，1926年就开始铺设，到50年代，已将无缝线路作为国家的标准线路。 大量的铺设无缝线路能收到节约材料、劳力、能耗等综合技术经济效果，因此深受各

15、国重视。 1915年，欧洲在有轨电车轨道上开始使用焊接长钢轨，焊接轨条长度约为100200 m。20世纪30年代，世界各国开始在铁路上进行铺设试验。到了5060年代，由于焊接技术的发展，无缝线路得到推广应用和迅速发展。 到60年代已开始试验把无缝线路和道岔焊连在一起，至今大部分道岔已焊成无缝道岔。美国虽然从30年代开始铺设无缝线路，但较进展缓慢，直到70年代才得以迅速发展，以年平均铺设7 590km的速度增长，最多时年铺设达到10 000km我国于1957年开始在京沪两地各铺设1 km无缝线路，次年才进行大规模的试铺。1961年底我国共铺设无缝线路约150 km，6070年代对在线路特殊地段铺

16、设无缝线路进行了理论和试验研究，并取得了成功，为在线路上连续铺设无缝线路创造了条件。至2007年，我国铁路正线无缝线路长度已达5.2万公里，占正线总长的比重达到58。 到1979年底无缝线路已超过12万km，是目前全世界铺设无缝线路最多的国家。日本于50年代开始铺设无缝线路，现已铺设5 000余公里，其特点是每段无缝线路长1300km，在长轨条两端设置伸缩调节器。近年来在新干线上采用一次性铺设无缝线路技术。原苏联由于大部分地区温度变化幅度较大，对无缝线路的发展有所影响，直到1956年才正式开始铺设。近十年发展较快，无缝线路已达5 000余公里。我国无缝线路从1957年开始铺设，开始时采用电弧焊

17、法，分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成250500m的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为1 0002 000m。每段之间铺设24根调节轨，接头采用高强螺栓连接。目前京广、京沪、京沈、陇海等主要干线均已铺设无缝线路。至今无缝线路已铺设约2.46万km。90年代开始了对超长无缝线路的研究和铺设工作，至今已在北京、上海、郑州等路局铺设了超长无缝线路近千公里。随着轨道结构的加强、实践经验的丰富以及轨道结构理论研究的深入，各国铁路都在逐步扩大无缝线路铺设的范围，并积极地发展跨区间无缝线路。

18、我国铁路规定：今后新建线路，条件许可时均要设计铺设无缝线路或跨区间无缝线路。1.5 无缝线路优缺点无缝线路和普通线路相比，最大的区别是钢轨的接头也可以说轨缝大大减少，前文已简单提到普通线路钢轨接头对线路来说是一个薄弱环节。钢轨接头的存在破坏了轨道的连续性，造成了不平顺。也常常会产生鞍形磨耗、低接头、接头掉块、夹板弯曲、轨枕破损、翻浆冒泥、暗坑、错牙、支嘴等病害，这些病害的存在大大的增加了线路养护的工作量和费用。钢轨接头不仅给公务工作带来沉重的负担，而且对机车车辆的使用寿命、维修周期都有不利的影响。同时当车辆经过接头时发出的震动和噪声，使旅客感觉到不适。无缝轨道的出现解决了普通轨道接头的问题，随

19、着告诉铁路和重载铁路的需要，相信以后大量的无缝线路成为修建的首选。无缝线路当然不是完美的，任何事物都有其自身的优点与缺点。对于普通的线路上基本轨的长度无非是12.5m和25m，也就是说每隔12.5m或25m就会有一个接缝，随着温度的升降钢轨能自由的伸缩，因而积存在钢轨内的温度力较小。无缝线路可不同，由于钢轨的长度很长，仅能在常轨的两端有些伸缩，中间段不能热胀冷缩，当温度升高，将会带来很高的温度力，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。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力

20、。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。这当然也是养护维修的重中之重。、行车平稳，减少了噪音，旅客舒适度提高；、节省了接头材料，降低了维修费用；、减少了行车阻力，提高了行车速度；、延长了线路设备和机车车辆的使用寿命第二章 无缝线路纵向受力分析2.1 钢轨温度力、伸缩位移与轨温变化的关系无缝线路的特点是轨条长，当轨温变化时，钢轨要发生伸缩，但由于有约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部要产生很大的轴向温度力。为保证无缝线路的

21、强度和稳定，需要了解长轨条内温度力及其变化规律。为此首先要分析温度力、伸缩位移与轨温变化及阻力之间的关系。一根长度为l可自由伸缩的钢轨，当轨温变化t时，其伸缩量为 （1）式中 -钢轨的线膨胀系数，取11.810-6/； l -钢轨长度(mm)； t-轨温变化幅度（）。 （2）式中 E钢的弹性模量，E=2.1105Mpa； t钢的温度应变。将E、之值带入式（2），则温度应力为： (3)一根钢轨所受的温度力Pt为： (4)式中 F-钢轨断面积(mm)。公式（1、2、4）即为无缝线路温度应力和温度力计算的基本公式。由此可知：（1）在两端规定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨温变化有关，而与钢轨本身长度无

22、关。因此，从理论上讲，钢轨可以焊成任意长，且对轨内温度力没有影响，控制温度力大小的关键是如何控制轨温变化幅度t。（2）对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力大小不同。如轨温变化1所产生的温度力。对于75、60、50kg/m轨分别是23.6、19.2、16.3kN。（3）无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度t，轨长l有关，与钢轨断面积无关。为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状态的轨温。在铺设无缝线路中，将长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温。施工锁定轨温应在设计锁定轨温允许变化范围之内。锁定轨温是决定钢轨温度力水平的基准，因此根据强度、稳定条件确定锁定

23、轨温是无缝线路设计的主要内容。钢轨温度不同于气温。影响轨温的因素比较复杂，它与气候变化、风力大小、日照强度、线路走向和所取部位等有密切关系。根据多年观测，最高轨温要比当地最高气温高1825，最低轨温Tmin比当地的最低气温低23。计算时通常取最高轨温等于当地最高气温加20，最低轨温等于最低气温。2.2 线路纵向阻力轨温变化时，影响钢轨两端自由伸缩的原因是来自线路纵向阻力的抵抗，它包括接头阻力、扣件阻力及道床纵向阻力。（1）接头阻力钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头阻力由钢轨夹板间的摩擦力和螺栓的抗剪力提供。为了安全，我国接头阻力PH仅考虑钢轨与夹

24、板间的摩擦力。 PHns 式中s钢轨与夹板间对应1枚螺栓的摩擦力； n接头一端的螺栓数。摩擦力的大小主要取决于螺栓拧紧后的张拉力P和钢轨与夹板之间的摩擦系数f。图5-1为夹板的受力情况接头螺栓拧紧后产生的拉力P在夹板的上、下接触面上将产生分力。图中T为水平分力；N为法向分力，它垂直于夹板的接触面；R为N与T的合力，它与N的夹角等于摩擦角。 （夹板受力图）（2）扣件阻力中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。为了防止钢轨爬行，一般要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力；在一些特殊地段，如桥上、钢轨伸缩调节器基本轨的伸缩范围内，为

25、了降低桥梁所受纵向力和保证钢轨的正常伸缩，要求扣件阻力小于道床阻力。扣件阻力是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣压件 与轨底扣着面之间的摩阻力所组成。摩阻力的大小、取决于 扣件扣压力和摩擦系数的大小。扣件阻力是由钢轨底面沿垫板上表面之间的摩阻力和扣件与轨底扣着面之间的摩阻力所组成。摩阻力的大小，取决于扣件系统扣压力和摩擦系数的大小。一组扣件的阻力 （扣板受力图）扣件纵向阻力随钢轨位移的增加而增大。当钢轨位移达到某一定值之后，钢轨产生滑移，阻力不再增加。轨下垫板经过长期运营后，会产生残余压缩变形，以致扣件阻力下降。中国铁道科学研究院试验表明：当胶垫压缩1 mm后，在螺母扭矩为7080 Nm的情况

26、下，阻力下降约15%左右；扭矩为140159 Nm时，阻力下降25%左右。不同扣件系统的纵向阻力建议按表7-4取值。列车通过时，轨道结构的振动也会使螺帽松动，扭矩下降，导致扣件阻力下降，铁路线路维修规则规定弹条扣件扭矩应保持在80150 Nm。（3）道床纵向阻力 道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力R，或每延厘米分布阻力r表示。它是抵抗钢轨伸缩，防止线路爬行的重要参数。道床纵向阻力受道碴材质、颗粒大小、道床断面、捣固质量、脏污程度、轨道框架重量等因素的影响。只要钢轨与轨枕间的扣件阻力大于道床抵抗轨枕纵向位移的阻力，则无缝线路长钢轨的温度应力和温度应变的纵向分布规

27、律将完全由接头阻力和道床纵向阻力确定。道床纵向阻力，是由轨枕与道床之间的摩阻力和枕木盒内道碴抗推力组成。图为实测得到的单根轨枕在正常轨道状态下，道床纵向阻力与位移关系曲线。由图可以看出：道床纵向阻力值随位移的增大而增加，当位移达到一定值之后，轨枕盒内的道碴颗粒之间的结合被破坏，在此情况下，即使位移再增加，阻力也不再增大；在正常轨道条件下，钢筋混凝土轨枕位移小于2mm木枕位移小于1mm，道床纵向阻力呈斜线增长，钢筋混凝土枕轨道道床纵向阻力大于木枕轨道。 （道床纵向阻力） 线路的养护维修在一定程度上会破坏道床原状，使道床纵向阻力降低，需要通过一定时间的列车辗压后，才能恢复到原有的阻力值。道床纵向阻

28、力与道床密实程度关系最为显著2.3 温度应力图温度力沿长钢轨的纵向分布，常用温度力图来表示，故温度力图实质是钢轨内力图。温度力图的横坐标轴表示钢轨长度，纵坐标轴表示钢轨的温度力(拉力为正，压力为负)。钢轨内部温度力和钢轨外部阻力随时保持平衡是温度力纵向分布的基本条件。一根焊接长钢轨沿其纵向的温度力分布并不是均匀的。它不仅与阻力和轨温变化幅度等因素有关，而且还与轨温变化的过程有关。 （1）约束条件 1）接头阻力的约束为简化计算，通常假定接头阻力为常量。无缝线路长轨条锁定后，当轨温发生变化，由于有接头的约束，长轨条不产生伸缩，只在钢轨全长范围内产生温度力，这时有多大温度力作用于接头上，接头就提供相

29、等的阻力与之平衡。当温度力大于接头阻力时，钢轨才能开始伸缩。因此在克服接头阻力阶段，温度力的大小灯油接头阻力接头阻力被克服后，当轨温继续变化时，道床纵向阻力开始阻止钢轨伸缩。但道床纵向阻力的产生是体现在道床对轨枕的位移阻力，随着轨枕位移的根数的增加，相应的阻力也增加。为计算方便，常将单根钢轨的阻力换算为钢轨单位长度上的阻力，并取为常量，由上述特征可见，道床纵向阻力是以阻力梯度的形式分布。故在克服道床纵向阻力阶段，钢轨有少量伸缩，钢轨内部温度力放散，因而各截面的温度力并不相等，以斜率分布。2） 道床纵向阻力的约束 PH被克服后，当轨温继续时，道床纵向阻力开始阻止钢轨伸缩。但道床纵向阻力的产生是体

30、现在道床对轨枕或者说轨道框架的位移阻力，随着轨枕根数的增加，相应的阻力也会增加。计算分析中，常将单根轨枕的阻力换算为钢轨单位长度上的阻力r，并取常量。因此，在克服道床纵向阻力阶段，钢轨会有少量伸缩，钢轨内部还继续产生温度力，且各截面的温度力并不相等，以斜率r分布。3） 线路阻力的分类分析纵向阻力：无缝线路阻止钢轨及轨道框架纵向移动的阻力叫纵向阻力。纵向阻力包括接头阻力、道床纵向阻力和扣件阻力。接头阻力：钢轨或轨道框架要发生纵向位移，首当其冲的是接头。接头阻力可以看成是由钢轨与夹板之间的摩阻力及夹板螺栓的抗弯力和抗剪力组成。在巨大的温度力面前，夹板螺栓的抗弯力和抗剪力显得很小，因此我们把它作为一

31、种安全余量而忽略不计。剩下的就是钢轨与夹板之间的摩阻力。道床纵向阻力：当全部接头阻力都不足以克服温度力时，道床纵向阻力就开始发挥作用了。 道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力叫道床纵向阻力。 第一，其大小同线路状况有直接关系。 第二，道床纵向阻力随轨枕位移的增加而增长，但位移达到一定值时，阻力就不再增加。通常采用轨枕位移2mm时的道床纵向阻力作为计算常量。 第三，只有当扣件阻力大于道床纵向阻力时，钢轨才能带动轨枕作纵向位移而产生道床纵向阻力。反之，扣件阻力小于道床纵向阻力，钢轨就不能带动轨枕作纵向位移，道床纵向阻力将不发挥作用。此时，随着轨温的进一步变化，钢轨本身将沿垫板作纵向位移，造成钢轨爬行。

32、所以，无缝线路的中间扣件一定要拧紧，使扭力矩达到80150N.m；尽量不采用道钉扣件，必要时，还要安装防爬设备。 第四，道床纵向阻力的作用顺序是从轨端向无缝线路中部渐次延伸，到最高、最低轨温、最大温度力时为止。扣件阻力：中间扣件和防爬设备抵抗钢轨纵向位移的阻力叫扣件阻力。横向阻力：线路横向阻力包括轨道框架刚度和道床横向阻力。道床抵抗轨道框架横向位移的阻力叫道床横向阻力。道床横向阻力是防止胀轨跑道、保持线路稳定的重要因素。根据前苏联的试验，稳定轨道框架65的力是由道床提供的。道床横向阻力与下列因素有关：道床纵向阻力、道床断面的大小、轨枕端部道碴的多少、轨枕盒内道碴的饱满和夯实程度、轨枕重量和底都

33、粗糙度等。 增大道床肩宽是提高道床横向阻力的一个重要手段。但是肩宽超过定数值，横向阻力就不再显著增加，这个数值是：木枕线路450mm，钢筋混凝土枕线路550mm。 在轨枕端部堆高石碴，做成特种断面道床，也是增大道床横向阻力的有效措施。据试验，采用特种断面道床，钢筋混凝土枕无缝线路的横向阻力可提高26%，木枕无缝线路的横向阻力可提高20%。特别是在高温季节，无缝线路出现胀轨迹象时，特种断面道床更能显著地阻止轨道弯曲变形的进一步扩大。在小半径曲线上、桥梁上做成特种断面道床，也非常必要。 轨道框架刚度和道床横向阻力是防止胀轨跑道、保持线路稳定的重要因素。增大轨道框架刚度的有效措施是充分拧紧中间扣件，

34、使扭力矩达到80150N.m。温度力和线路阻力是矛盾的统一体。无缝线路养护维修的宗旨是提高线路阻力，达到设计标准，使之足以抵抗最大温度力。提高无缝线路的线路阻力，包括提高其纵向阻力和横向阻力。 提高纵向阻力的方法是拧紧接头扣件，使扭力矩达到900N.m,以提高接头阻力；按规定标准做好道床作业，以提高道床纵向阻力；充分拧紧中间扣件，以使扣件阻力大于道床纵向阻力。提高横向阻力的主要措施是：拧紧中间扣件，以提高轨道框架刚度、提高纵向阻力、增大道床肩宽和将道床做成特种断面。 4）伸缩区和固定区从温度力图可知，伸缩区钢轨从轨端向里承受的温度力越来越大，到和固定区的交界处，承受最大的温度力。既然已经克服了

35、全部接头阻力，在伸缩区，温度力必然迫使钢轨带动轨枕发生纵向位移，从而产生与之等同的道床纵向阻力。但是道床纵向阻力的产生有一个过程，就是说，要待轨枕移动相当距离时，道床纵向阻力值才能达到最大。 换句话说，道床纵向阻力的产生是以轨枕轨道框架的微小的纵向位移为代价的。这种位移由外向里逐根轨枕积累起来而形成长轨一端的限制伸缩。也正因为如此，我们才把这一段叫做伸缩区。无缝线路长轨条两侧，在温度力作用下发生限制伸缩的区段叫伸缩区。伸缩区长度根据年轨温差幅值、道床纵向阻力、钢轨接头阻力等参数计算确定，一般为50100m。 而在无缝线路长轨条中部，因为不存在道床纵向阻力克服温度力的问题，最大温度力只是均衡地积

36、存于钢轨内部，所以轨道框架并不发生纵向位移。也正因为如此，我们才把这一段叫做固定区。无缝线路长轨条中部均衡承受最大温度力，但轨道框架不发生纵向位移的区段叫固定区。固定区长度不得短于50 m。 前文已述，无缝线路长轨条两端以外，用来调节钢轨和轨道框架限制伸缩的24根标准轨叫缓冲区。 根据具体线路状况和现场轨温变化计算出来的伸缩区长度叫实际伸缩区长度。我们可以算出任何一条无缝线路在任何轨温条件下有无实际伸缩区以及实际伸缩区的长度。 与实际伸缩区长度这个概念相对的概念，是设计伸缩区长度。设计伸缩区长度的计算依据是最高、最低轨温。 实际伸缩区长度是一个变量，它随轨温和线路条件的变化而变化；实际伸缩区和

37、固定区之间，是没有一个固定的分界点的。 但是，养护维修工作又要求我们把伸缩区和固定区明确、固定地区分开来，以便针对不同的线路特点采取不同的养护维修措施，同时也便利于观测、检查； 另外，为了给伸缩区长度留出相当的余地，以保适应最不利的情况，同时考虑到现场的线路阻力难免要打一定的折扣现场无缝线路标定的伸缩区长度，总要比用最高、最低轨温计算出来的伸缩区长度长一些，一般为50100m，钢筋混疑土枕地段多为5075m，木枕地段多为75100m。我们把这种现场标定的伸缩区长度叫做设计伸缩区长度。无缝线路温度力和线路阻力平衡关系的示意图叫基本温度力图。读懂基本温度力图，可以加深我们对无缝线路的认识。温度力大

38、于接头阻力，产生道床纵向阻力，随之产生伸缩区和固定区。伸缩区的温度力从轨端向里越来越大，限制伸缩则由里向轨端越来越大，并通过伸缩释放掉一部分温度力。 固定区钢轨不发生伸缩，且均衡承受最大温度力。 要使无缝线路具备行车条件，必须锁定线路。锁定使无缝线路钢轨不能自由伸缩而只能限制伸缩。未能实现的自由伸缩量使钢轨发生应变而产生温度力，温度力则对轨道产生破坏作用,使其丧失行车条件。为了终止这种恶性循环，使无缝线路有能力平衡温度力，以保行车安全，必须采取以下措施： 1）选择合理的锁定轨温，使无缝线路对最高、最低轨温产生的温度力都承受有余。 2）提高无缝线路的纵向阻力和横向阻力。实现这一目标的主要措施是拧

39、紧扣件螺栓，按规定做好道床作业。无缝线路温度力和线路阻力的平衡过程可用基本温度力图表示。基本温度力图还能显示无缝线路三区的形成过程和各自的特点。（2） 基本温度力图 无缝线路所顶以后，轨温单向变化时，温度力沿钢轨纵向分布的规格称为基本温度力图。先以降温为例说明，图5-4即为基本温度力图。1 当轨温t等于锁定轨温t0时，钢轨内部无温度力，即Pt=0，如图中A-A线。2 当tt0tH 时，轨端无位移，温度力在整个长轨条内均匀分布，Pt= PH，图中B-B线。3 当tt0tH时，道床纵向阻力开始发挥作用，轨端开始产生收缩位移，同时在x长度范围内放散部分温度力，图中BC、BC范围内任意截面的温度力Pt

40、= PH+rx。4 当t将到最低轨温Tmin时，钢轨内产生最大温度拉力maxPt拉，这时x达到最大值，即为伸缩区长度。如图中D-D线。此时maxPt拉和ls可按下式计算。maxPt位2.48FDt拉max（1）ls （2） 式中t拉max-最大降温幅度。 （基本温度力图）（3）锁定轨温 1）锁定轨温的定义前面已多次出现“锁定”这个词。所谓“锁定”，就是用中间扣件(包括防爬设备)把无缝线路钢轨紧扣在轨枕上，用接头扣件把轨端充分夹紧，使之不能自由伸缩。 无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温。我们通常把无缝线路全部扣件螺栓包括接头螺栓拧紧时的轨温作为锁定轨温。如果此间轨温有波动，则在“长轨始端落槽时应测定

41、一次轨温，到长轨末端合拢，拧紧全部扣件螺栓，再测一次轨温，以两次平均值，作为该段无缝线路的锁定轨温”。2）锁定轨温的性质锁定轨温是“零应力轨温”。显然，在中间扣件和接头扣件拧紧之前，钢轨处于自由伸缩状态，随着轨温的变化，该伸的已经伸足了，该缩的已经缩足了。因而在将扣件拧紧的那个短暂的时间，无缝线路钢轨断面受到的温度力等于0。故国外铁路又把锁定轨温叫做“零应力轨温”。此时无缝线路具备最安全的轨温条件。锁定之后，只要轨温等于锁定轨温，无缝线路钢轨断面上承受的温度力都等于0。 锁定轨温是轨温变化度数的依据。计算温度力和钢轨限制伸缩量时，应把锁定轨温作为基数去求取轨温变化度数。所谓“轨温变化度数”，就

42、是实际轨温与锁定轨温的差数。如某无缝线路的锁定轨温是27，某时实测轨温是57，则轨温变化度数就是5727=+30；某时实测轨温是-8，则轨温变化度数就是-8-27=-35。(“+”、“”分别表示轨温上升和下降)离开了锁定轨温这个基数，轨温变化度数就无从谈起，温度力和钢轨限制伸缩量也就无从算起。 锁定轨温和钢轨长度是相关统一的。设计无缝线路时，锁定轨温定下来了，钢轨长度也就随之定下来了。无缝线路铺好锁定之后，要想保持锁定轨温不变，就必须保持钢轨长度不变。如果钢轨伸长了，就意味着锁定轨温升高了；钢轨缩短了，则意味着锁定轨温降低了。一旦锁定轨温偏离了设计范围，就会给无缝线路的受力状况带来不良影响。这

43、一点，我们在下一个问题中就要讲到。 据测算，每100m长的无缝线路钢轨，每伸长1.2mm，相当于锁定轨温升高了1；缩短1.2mm，相当于锁定轨温降低了1。3）锁定轨温的确定锁定轨温的高低，直接决定无缝线路承受温度力的大小，因而直接决定无缝线路的稳定性。一个地区只有一个最高轨温和一个最低轨温。如果锁定轨温定得过高，夏天无缝线路承受的温度压力倒是不大，但是到了冬天最低轨温时，无缝线路将承受较大的温度拉力而影响其稳定性。如果锁定轨温定得过低，冬天最低轨温时无缝线路承受的温度拉力倒是不大，但是到了夏天最高轨温时，无缝线路将承受较大的温度压力，同样影响其稳定性。所以，锁定轨温的确定，必须同时兼顾一个地区

44、可能出现的最高、最低轨温，使之到最高、最低轨温的变化幅度都不是很大，产生的温度力无缝线路都能承受。 4）温度应力式的大略方法：首先根据地区的最高、最低轨温算出中间轨温。地区最高、最低轨温代数和的平均值叫做中间轨温。这里要注意，中间轨温不等于轨温差的平均值 确定锁定轨温范围：考虑到铺设温度应力式无缝线路的地区冬天最低轨温不是很低，主要的危险不是来自温度拉力而是温度压力，所以我们通常把锁定轨温定得比中间轨温略高一些确定锁定轨温：如果该地区某条无缝线路锁定时的轨温是此范围之内的任意一值，则将此轨温作为该无缝线路的合理锁定轨温。显然，对于一个地区而言，锁定轨温是一个范围；对于某一条无缝线路而言，锁定轨

45、温则是此范围内的一个单一的特定值。 而且，从理论上讲，一条无缝线路只允许有一个锁定轨温，且两股钢轨应基本相同。 无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温。锁定轨温是“零应力轨温”，是轨温变化度数的基数。锁定轨温和钢轨长度是相关统一的，钢轨长度发生变化，锁定轨温跟着发生变化。锁定轨温定得过高，冬天最低轨温时容易发生钢轨被拉断的事故；锁定轨温定得过低，夏天最高轨温时容易发生胀轨、跑道。设计锁定轨温是合理的锁定轨温，超出设计锁定轨温范围的锁定轨温是不合理的锁定轨温。不允许随意改动设计锁定轨温。不合理的锁定轨温必须加以改正。2.4 无缝线路稳定性分析（1）稳定的概念：无缝线路作为一种新型轨道结构，其最大特点是在

46、夏季高温季节在钢轨内部存在巨大的温度压力，容易引起轨道横向变形。在列车动力或人工作业等干扰下，轨道弯曲变形有时会突然增大，这一现象常称为胀轨跑道，在理论上称为丧失稳定。这将严重危及行车安全。无缝线路稳定性计算的主要目的是研究轨道胀轨跑道的发生规律，分析其产生的力学条件及主要影响因素的作用，计算出保证线路稳定的允许温度压力。因此，稳定性分析对无缝线路的设计，铺设及养护维修具有重要的理论和实践意义。从大量的室内模型轨道和现场实际轨道的稳定试验以及现场事故观察分析，轨道胀轨跑道的发展过程基本上可分为三个阶段，即持稳阶段、胀轨阶段和跑道阶段，纵坐标为钢轨温度压力，横坐标为轨道弯曲变形矢度为初始弯曲矢度。胀轨跑道