寒冷地區(qū)無縫線路的養(yǎng)護(hù)維修.doc

1、寒冷地區(qū)無縫線路的養(yǎng)護(hù)維修第一章 無縫路線類型用具有相當(dāng)長度的焊接長鋼軌代替普通標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力式和放散應(yīng)力式兩種，放散溫度應(yīng)力式無縫線路又分為自動(dòng)放散和定期放散兩種。第一節(jié) 溫度應(yīng)力式無縫線路1、結(jié)構(gòu)型式溫度應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)長度鋼軌組成，并采用普通接頭的形式聯(lián)結(jié)。焊接長鋼軌又可分為固定區(qū)和兩端伸縮區(qū)，無縫線路鋪設(shè)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(chǎn)生微量伸縮。而中間固定區(qū)自由伸縮受到完全的限制，因而在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生

2、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(qū)和固定區(qū)的存在，日本國鐵曾作了如下試驗(yàn)。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(dāng)成軌道框架。圖1-2是將這框架懸空，把兩端拉緊，這時(shí)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(tài)。圖1-3中，當(dāng)把軌道框架放置在臺(tái)子上，在兩端施加拉力，這時(shí)枕木底面與臺(tái)面之間的摩擦阻力相當(dāng)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(qū)；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(qū)。從這個(gè)試驗(yàn)中，至少可以清楚地了解到阻止伸縮的道床縱

3、向阻力與鋼軌伸縮的關(guān)系。圖1-2圖1-32、軌溫循環(huán)變化過程圖1-4圖1-4中，tmax為鋪軌地區(qū)最高軌溫，其值比當(dāng)?shù)貧v年最高氣溫高20，最低軌溫tmin與當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁卮笾孪嗤?。各地區(qū)（或區(qū)段）采用的最高軌溫和最低軌溫，由鐵路局工務(wù)處規(guī)定。t鎖為焊接長鋼軌鋪設(shè)時(shí)的鎖定軌溫。3、伸縮方法焊接長鋼軌鋪設(shè)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(nèi)產(chǎn)生溫度拉力pt。（a）當(dāng)ptrj，鋼軌與夾板間無任何相對(duì)位移，即焊接長鋼軌的縮短受到完全的限制。（b）當(dāng)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限制，兩

4、端伸縮區(qū)的拉力部分得到釋放，且出現(xiàn)微量縮短。而中間固定區(qū)的縮短受到完全的限制。軌溫由t鎖下降至tmin時(shí)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(qū)長度（cm）；l焊接長鋼軌長度（m）；鋼軌的線膨脹系數(shù)，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(lián)結(jié)：a）長軌焊接：將軌端不鉆孔、不淬火的標(biāo)準(zhǔn)軌在焊軌廠用接觸焊的方法焊接成一定的長度（一般為250500m）

5、，然后運(yùn)往工地，用鋁熱焊或小型氣壓焊焊接成規(guī)定的設(shè)計(jì)長度，鋪入線路。b）凍結(jié)接頭：無縫線路在發(fā)展焊接接頭的同時(shí)，也出現(xiàn)了“凍結(jié)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?qū)A板用環(huán)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?；蛴檬┍乩畏浪陕菟ǎㄅぞ?500n-m），也可凍結(jié)。c）緩沖區(qū)鋼軌接頭，應(yīng)采用普通六孔夾板，使用24mm、10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓及平墊圈。第二節(jié) 自動(dòng)放散溫度應(yīng)力式無縫線路1、結(jié)構(gòu)形式：在焊接長鋼軌兩端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，長軌與伸縮調(diào)節(jié)器間的聯(lián)連采用高強(qiáng)度螺栓或“凍結(jié)接頭”。圖1-62、伸縮方法：長軌中點(diǎn)鎖定，采用無扣壓力的特制中間扣件，不設(shè)防爬器，使鋼

6、軌在墊板上能隨軌溫變化自由伸縮，以自動(dòng)放散應(yīng)力。自動(dòng)放散溫度應(yīng)力式無縫線路在我國主要應(yīng)用于特大橋梁上（如南京長江大橋）。第三節(jié) 定期放散溫度應(yīng)力式無縫線路1、結(jié)構(gòu)型式：與溫度應(yīng)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(yīng)力式相同。4、放散應(yīng)力：根據(jù)當(dāng)?shù)剀墱貤l件，每年春秋兩季把鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力各放散一次。放散時(shí)，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(nèi)部溫度應(yīng)力。應(yīng)用更換緩沖區(qū)不同長度調(diào)節(jié)軌的辦法，保持必要的軌縫。定期放散溫度應(yīng)力式無縫線路曾在前蘇聯(lián)歷年最大軌溫幅度128的高寒地區(qū)鋪設(shè)過。由于放散應(yīng)力需在封鎖線

7、路的條件下進(jìn)行，大量放散對(duì)行車干擾大，且費(fèi)工費(fèi)時(shí)，故在我國寒冷地區(qū)不宜大規(guī)模鋪設(shè)。第四節(jié) 我國采用的基本型式鐵路線路設(shè)備大修規(guī)則（以下簡稱為大規(guī)）規(guī)定：無縫線路的基本結(jié)構(gòu)形式為溫度應(yīng)力式。以下各章、節(jié)所述內(nèi)容均為溫度應(yīng)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(qū)稱為寒冷地區(qū)。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(gè)意義上說，無縫線路是一項(xiàng)與溫度作斗爭的技術(shù)，可見溫度與無縫線路關(guān)系之密切。研究與掌握氣溫和軌溫的變化規(guī)律則是寒冷地區(qū)推廣和應(yīng)用無縫線路工作中的一項(xiàng)重要任務(wù)。第一節(jié) 寒冷地區(qū)氣溫與軌溫的關(guān)系我國寒冷地區(qū)一般

8、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(yán)寒。春旱秋澇，降雨集中在68月。寒冷地區(qū)多處高緯度，太陽最大幅射角約為73.564.5度。上述特點(diǎn)直接影響軌溫與氣溫關(guān)系。夏季太陽幅射熱對(duì)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(duì)軌溫又有很大影響?？傊?，寒冷地區(qū)氣溫與軌溫的關(guān)系與其他地區(qū)是有差別的。1、寒冷地區(qū)的氣溫特點(diǎn)（1）歷年極端氣溫不出現(xiàn)在同一年，且持續(xù)時(shí)間較短。（2）歷史上出現(xiàn)高溫和低溫的天數(shù)相近，且占總天數(shù)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(shù)占總年數(shù)的比例較小。（4）每年最高氣溫多發(fā)生在68月，主要集中

9、在7月；每年最低氣溫多發(fā)生在122月，主要集中在1月。2、寒冷地區(qū)氣溫與軌溫、地溫的關(guān)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(xiàn)最高氣溫時(shí)，未必出現(xiàn)最高軌溫。（3）年最高軌溫一般在當(dāng)年只出現(xiàn)一次，且持續(xù)時(shí)間較短。（4）年最大軌溫與氣溫的差值不一定出現(xiàn)在當(dāng)年最高氣溫時(shí)，也不一定出現(xiàn)在當(dāng)年最高軌溫。（5）軌溫與氣溫差值超過15的次數(shù)較少。綜上所述，寒冷地區(qū)軌溫與氣溫差的最大值不一定出現(xiàn)在最高氣溫時(shí)，也不一定出現(xiàn)在最高軌溫時(shí)，且出現(xiàn)的幾率又很小。那么，無縫線路設(shè)計(jì)時(shí)采用最高軌溫等于歷年最高氣溫加20的規(guī)定，對(duì)寒冷地區(qū)未必合理。第二節(jié) 氣溫與軌溫的觀測某地區(qū)歷年最高和最

10、低氣溫系指氣象部門的觀測資料。因此，氣溫值應(yīng)按氣象臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的百葉箱內(nèi)的氣溫值為準(zhǔn)。各工務(wù)段應(yīng)設(shè)氣、軌溫觀測點(diǎn)。氣溫的觀測一般可設(shè)置兩個(gè)百葉箱，箱距地面兩米高，無大樹遮蔭，通風(fēng)良好，距鐵路線路1520米遠(yuǎn)。一箱內(nèi)有干濕球溫度計(jì)，可隨時(shí)觀測氣溫值；還有最高最低溫度計(jì)，可顯示每日最高最低氣溫值。另一箱內(nèi)有氣溫自動(dòng)測試記錄儀，可自動(dòng)繪出每日氣溫變化曲線。氣溫和軌溫必須采用同一地點(diǎn)，同一時(shí)刻的數(shù)據(jù)進(jìn)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(nèi)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(nèi)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(xiàn)象，鋼軌內(nèi)部溫度高于表

11、面溫度。因此，為正確測量軌溫，應(yīng)在鋼軌全斷面進(jìn)行多點(diǎn)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(jì)：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(jì)，并用鐵粉塞滿。使用時(shí)將其置于百葉箱旁。此種方法可準(zhǔn)確測量鋼軌內(nèi)部溫度。2.吸附式軌溫計(jì)：這類溫度計(jì)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(xiàn)場使用攜帶方便。但感溫時(shí)間稍慢一些，一般需要68分鐘。采用在鋼軌全斷面進(jìn)行多點(diǎn)測量取其平均的方法可準(zhǔn)確測量鋼軌溫度。觀測時(shí)間：定時(shí)觀測與臨時(shí)觀測相結(jié)合。定時(shí)觀測，每日四次，即2時(shí)、8時(shí)、14

12、時(shí)、20時(shí)。夏季氣溫高于30，從12至16時(shí)，每5分鐘觀測一次；或從10至16時(shí)，每30分鐘觀測一次。冬季氣溫低于-20,晝夜半小時(shí)觀測一次。第三章 溫度力及鎖定軌溫第一節(jié) 溫度力一根長度為可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化t時(shí)，其伸縮量為： （3-1）式中 鋼軌的線膨脹系數(shù)，取11.8×10-6/；鋼軌長度（m）t軌溫變化幅度（）。當(dāng)長度=85m的鋼軌軌溫為20時(shí)處于自由伸縮狀態(tài)，而當(dāng)其軌溫變化幅度=1時(shí)，其伸縮量。也就是說，這根處于自由伸縮狀態(tài)的鋼軌，當(dāng)軌溫為21時(shí)，其長度為85.001m；當(dāng)軌溫為19時(shí)，其長度為84.999m。這樣，處于自由伸縮狀態(tài)的鋼軌長度同其軌溫就存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)

13、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(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。根據(jù)虎克定律，溫度應(yīng)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(yīng)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(diǎn)：1、鋼軌被完全固定后所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，僅與軌溫變化幅度成直線比例關(guān)系，而與鋼軌本身長度無關(guān)。因此，從理論上說，鋼軌可任意增長而不影響其內(nèi)部溫度應(yīng)力值。這就是跨區(qū)間無縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)。2、降低鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的關(guān)鍵，在于如何控制軌溫變化幅度。一根被完全固定的鋼軌，當(dāng)軌溫變化幅度為時(shí)，其所受的溫度力為： (3-4)式中

14、f鋼軌斷面積（cm2）。第二節(jié) 鎖定軌溫鎖定軌溫又稱“零應(yīng)力軌溫”，一根鋼軌從自由狀態(tài)轉(zhuǎn)化為被完全固定狀態(tài)時(shí)的軌溫稱為鎖定軌溫。此時(shí)，鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力等于零。比如一根25.0m長的鋼軌被撥入線路，其兩端聯(lián)結(jié)上夾板，并擰緊接頭螺栓時(shí)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?yàn)橹灰宇^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(nèi)部均產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由此，我們也可以認(rèn)為：鎖定軌溫是鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的起算點(diǎn)。因此，鎖定軌溫是設(shè)計(jì)、鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)無縫線路的重要技術(shù)資料，我們必須予以高度重視。第三節(jié) 設(shè)計(jì)鎖定軌溫目前設(shè)計(jì)單位采用下式計(jì)算焊接長鋼軌的設(shè)計(jì)鎖定軌溫：

15、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(jì)算式為：te= （3-7）式中 焊接長鋼軌由穩(wěn)定性控制的允許溫升（）；焊接長鋼軌由強(qiáng)度條件和緩沖區(qū)滿足預(yù)留軌縫技術(shù)條件共同控制的允許溫降（）；tk中和軌溫的修正值，考慮當(dāng)?shù)貧夂驐l件，可取tk=±05。圖3-1圖中te為t升和t降重合部分的中點(diǎn)，t中為中間軌溫，中=（）。大規(guī)第3、6、3條規(guī)定：“寒冷地區(qū)（最大軌溫幅度超過90的地區(qū)）鋪設(shè)條件按附錄三中允許鋪設(shè)無縫線路最大軌溫幅度的規(guī)定。若鎖定軌溫范圍采用10，允許鋪設(shè)無縫線路最大線路幅度超出規(guī)定值時(shí)，鎖定軌

16、溫范圍采用68?！庇蓤D3-1可以看出，設(shè)計(jì)最大升溫幅度為（tmax-tn）,則設(shè)計(jì)最大溫度壓力pt=242.8f(tmax-tn)；設(shè)計(jì)最大降溫幅度為（tm-tmin）,則設(shè)計(jì)最大溫度拉力pt=242.8×f×(tm-tmin).第四節(jié) 施工鎖定軌溫施工鎖定軌溫是焊接長鋼軌鋪設(shè)時(shí)的實(shí)際鎖定軌溫。采用換軌小車鋪設(shè)焊接長鋼軌，通常取其始端和終端入槽時(shí)所測定的軌溫平均值，即鋪設(shè)時(shí)的平均鎖定軌溫t鎖=。同時(shí)要求始終端就位時(shí)的軌溫必須控制在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，否則應(yīng)待軌溫適宜時(shí)，將焊接長鋼軌放散應(yīng)力后重新鎖定。采用換軌小車鋪設(shè)焊接長鋼軌的過程中，已鋪的長軌一端處于鎖定狀態(tài)，待鋪的另一

17、端處于非鎖定狀態(tài)。而整個(gè)鋪設(shè)過程歷時(shí)3小時(shí)左右，總之長軌中的每一段的實(shí)際鎖定軌溫始終處于變化之中。也就是說，即使長軌鋪設(shè)時(shí)始、終端就位時(shí)的軌溫均在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，長軌中每一段的實(shí)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(shè)時(shí)就已經(jīng)存在溫度力縱向分布不均勻的問題，當(dāng)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(shè)了兩段無縫線路試驗(yàn)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(jié)鋪設(shè)時(shí)鎖定軌溫為13，一九八一年五月放散應(yīng)力后鎖定

18、軌溫為27。該段溫度應(yīng)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(dá)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(jì)算伸長量和實(shí)際伸長量列于表3-1。表3-1樁 號(hào)12345678910計(jì)算伸長量（mm）71.357.841.324.88.38.324.841.357.874.3實(shí)際左股（mm）8268432331434568295實(shí)際右股（mm）8272482981634568290第二長

19、軌節(jié)計(jì)算伸長量為148.5毫米，左股實(shí)際伸長量177毫米，比計(jì)算量多28.5毫米；右股實(shí)際伸長量172毫米，比計(jì)算量多23.5毫米。如果，我們將該節(jié)長軌上一年鋪設(shè)時(shí)的鎖定軌溫13稱為“名義施工鎖定軌溫”；那么該節(jié)長軌左股實(shí)際平均施工鎖定軌溫則為10.8，右股實(shí)際平均施工鎖定軌溫則為10.3。為了研究兩樁間實(shí)際施工鎖定軌溫，我們將相鄰兩樁間計(jì)算伸長量和實(shí)際伸長量列于表3-2。表3-2樁 號(hào)1223344556677889910樁間計(jì)算伸長量（mm）16.516.516.516.516.516.516.516.516.5實(shí)際左股（mm）142520201720222613實(shí)際右股（mm）10241

20、921241822268根據(jù)表3-2中數(shù)值，我們將相鄰兩樁間實(shí)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(zhì)量相近。試驗(yàn)期間每周檢查一次中間扣件扭力矩，發(fā)現(xiàn)不足，就及時(shí)復(fù)擰。故此，第2至第9樁間固定區(qū)鋼軌基本未出現(xiàn)爬行。因此，溫度應(yīng)力放散時(shí)所表現(xiàn)出的實(shí)際與計(jì)算伸長量的不同，主要還是在鋪設(shè)鎖定時(shí)造成的。總之，施工鎖定軌溫是計(jì)算長軌條實(shí)際軌溫變化幅度的依據(jù)，也是無縫線路養(yǎng)護(hù)維修的依據(jù)。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(jié) 維修作業(yè)鎖定軌溫一根長度為1000m的cd段長軌條在軌溫20時(shí)被完全鎖定，那么cd段長

21、軌條的施工鎖定軌溫t鎖為20。當(dāng)軌溫上升至40時(shí)，cd段長軌條的長度未變，而其內(nèi)部卻產(chǎn)生了溫度壓應(yīng)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(shí)，其中a、b段長度均為85m。在運(yùn)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(shí)，cd段長軌條的鎖定軌溫仍為20，而a段的鎖定軌溫改變?yōu)?0，b段的鎖定軌溫改變?yōu)?0。鐵路線路維修規(guī)則（以下簡稱維規(guī)）第4.3.4條規(guī)定：“進(jìn)行無縫線路維修作業(yè)，必須掌握軌溫，觀測鋼軌位移，分析鎖定軌溫變化，按實(shí)際鎖定軌溫，根據(jù)作業(yè)軌溫條件進(jìn)行作業(yè)，”。上述a、b段改

22、變后的鎖定軌溫就是本節(jié)所指的維修作業(yè)鎖定軌溫，維規(guī)中混凝土枕無縫線路維修作業(yè)軌溫條件（表4.3.7）就是以維修作業(yè)鎖定軌溫為依據(jù)。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(guī)律，常用溫度力分布圖表示。溫度力分布圖的橫坐標(biāo)表示鋼軌長度，縱坐標(biāo)表示鋼軌的溫度力，一般拉力為正，壓力為負(fù)。鋼軌內(nèi)部溫度力和鋼軌外部阻力隨時(shí)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(guān)，而且還與軌溫變化過程有關(guān)。第一節(jié) 長軌條鋪設(shè)鎖定后軌溫變化過程長軌條若在秋季鋪設(shè)，其軌溫變化過程參見圖1-4。長軌條若在春季鋪設(shè)，其軌溫變化過程參見圖

23、4-1。圖4-1通常寒冷地區(qū)鋪設(shè)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(qū)的最大溫度壓力maxpt小于最大溫度拉力maxpt。第二節(jié) 長軌條的約束條件及其特點(diǎn)1、接頭阻力的約束條件為簡化長軌條溫度力縱向分布規(guī)律的研究，通常假定接頭阻力rj為常量。當(dāng)溫度力pt小于接頭阻力rj時(shí)，鋼軌與夾板間不發(fā)生任何相對(duì)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(dòng)力。僅當(dāng)溫度力大于接頭阻力rj時(shí)，鋼軌方能開始伸縮。此時(shí)，接頭仍提供為常量的最大接頭阻力rj，以與溫度

24、力相抗衡。當(dāng)軌溫變化使原來為縮短的長軌條轉(zhuǎn)為伸長時(shí)，或從伸長轉(zhuǎn)為縮短時(shí)，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(shí)現(xiàn)。即長軌條從縮短轉(zhuǎn)為伸長，或從伸長轉(zhuǎn)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(xiàn)有的軌道條件下，只有當(dāng)軌枕因溫度力被帶動(dòng)在道床中產(chǎn)生一微小位移時(shí)，道床才能提供阻力。同樣地，僅當(dāng)溫度力pt克服接頭阻力rj后的余量大于道床縱向阻力時(shí)，鋼軌方能開始伸縮。而當(dāng)長軌條從縮短轉(zhuǎn)為伸長，或從伸長轉(zhuǎn)為縮短，也要克服雙倍道床縱向阻力后方能實(shí)現(xiàn)。嚴(yán)格地說，道床縱向阻力不僅與軌枕位移量有關(guān)，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)與靜態(tài)響

25、應(yīng)也不一樣。但為了簡化計(jì)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(dòng)荷載作用的影響。第三節(jié) 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(guī)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(qū)長度伸夏季伸縮區(qū)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(duì)道床產(chǎn)生微量位移，而鋼軌與軌枕間不產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。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，假定軌溫變化的循環(huán)過

26、程為：t鎖tmin tmaxtmin。第五章 無縫線路的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性無縫線路推廣使用的關(guān)鍵問題在于穩(wěn)定性。脹軌跑道是無縫線路失穩(wěn)的主要形式。隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高及重載列車的開行，列車的動(dòng)力作用加劇，無縫線路的穩(wěn)定性問題日益突出。脹軌跑道現(xiàn)象在各國鐵路每年都有發(fā)生，嚴(yán)重地危及行車安全，一直為國內(nèi)外鐵路部門高度重視。歷年來無縫線路造成事故之實(shí)例說明，多數(shù)事故都發(fā)生在線路狀態(tài)惡化的情況下，在行車中軌道的臌曲多發(fā)生在脫線列車的中部和尾部。因此研究軌道動(dòng)態(tài)失穩(wěn)規(guī)律是穩(wěn)定性研究的一項(xiàng)重要課題，受到各國軌道界的重視。第一節(jié) 彈動(dòng)現(xiàn)象1、無縫線路動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的前兆“彈動(dòng)現(xiàn)象”鐵道科學(xué)研究院對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定試驗(yàn)的測試

27、發(fā)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的前兆“彈動(dòng)現(xiàn)象”，從試驗(yàn)中看出，無縫線路在溫度力與列車動(dòng)載的共同作用下，軌道不平順處將產(chǎn)生彎曲變形。隨著軌溫升高和行車次數(shù)增加，軌道彎曲變形逐漸擴(kuò)大。當(dāng)軌溫升到一定值時(shí)，一次過車彎曲變形突然劇增。有時(shí)即使軌溫不再升高，隨著行車次數(shù)的增加，彎曲變形繼續(xù)擴(kuò)大，軌道將產(chǎn)生“彈動(dòng)現(xiàn)象”。有時(shí)無縫線路可能從穩(wěn)定平衡直接進(jìn)入不穩(wěn)定平衡。軌道失穩(wěn)不僅與平面不平順有關(guān)，而且還與立面不平順有關(guān)。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，tb2098-89已將“彈動(dòng)現(xiàn)象”列為無縫線路動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的征兆，規(guī)定高溫季節(jié)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)，或在作業(yè)之后，若發(fā)現(xiàn)過車后線路彎曲變形突然擴(kuò)大，必須立即設(shè)置停車信號(hào)防護(hù)并進(jìn)行處理，防止發(fā)生

28、行車事故。2、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)鐵道科學(xué)研究院于19841985年在環(huán)形線試驗(yàn)基地進(jìn)行無縫線路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)。試驗(yàn)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(yàn)由軸重23t的韶山i型電力機(jī)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(yàn)線預(yù)設(shè)平面或立面不平順。在溫度力與列車動(dòng)載的共同作用下，試驗(yàn)中發(fā)生6次動(dòng)態(tài)失穩(wěn)，其中一次失穩(wěn)情況如下：在r=600m曲線上試驗(yàn)編號(hào)no.10-1處，lo=10m、fo=28mm（標(biāo)準(zhǔn)正矢應(yīng)為fo=22mm，曲線內(nèi)股有fop=3mm的硬彎），試驗(yàn)

29、前曾多次拔道，道床橫向阻力降低，試驗(yàn)中列車以v=80km/h速度運(yùn)行17次，軌溫t=54，即溫升，軌道彎曲變形擴(kuò)大f=15mm，曲線正矢達(dá)fo=43mm，列車不間斷運(yùn)行，軌道彎曲變形繼續(xù)擴(kuò)大，以致軌道動(dòng)態(tài)失穩(wěn)。失穩(wěn)過程如圖5-1。圖5-1b）直線地段，設(shè)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(wěn)定。3、無縫線路產(chǎn)生“彈動(dòng)現(xiàn)象”而失穩(wěn)的主要原因鐵道科學(xué)研究院認(rèn)為，無縫線路產(chǎn)生“彈動(dòng)現(xiàn)象”而失穩(wěn)的主要原因是由于在列車輪重作用下，兩轉(zhuǎn)向架之間的軌排受負(fù)彎矩作用而浮起，造成道床橫向阻力降低。在試驗(yàn)基地r=600m的曲線地段

30、，測試軌排最大可能浮起量，行駛電力機(jī)車時(shí)為3.40mm，行駛c75貨車時(shí)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(dāng)浮起量達(dá)3.50mm時(shí)，測量的道床橫向分布阻力比未浮起時(shí)的數(shù)值降低3040%。軌排浮起是考慮無縫線路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定不應(yīng)忽視的重要因素，尤其在列車動(dòng)態(tài)通過時(shí)，浮起處與不平順處重合時(shí)的情況，對(duì)無縫線路的穩(wěn)定最為不利。以國內(nèi)外研究情況而言，一般認(rèn)為無縫線路的動(dòng)、靜態(tài)失穩(wěn)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(chǎn)生的。其中車輛荷載的影響包括：動(dòng)態(tài)軌排浮起引起的道床阻力下降，慣性力的出現(xiàn)，以及豎向及橫向車輪荷載的作用。弱軌道情況包括：橫向阻力不足，

31、軌道不平順，鎖定軌溫的下降。第二節(jié) 穩(wěn)定性安全儲(chǔ)備量的分析鐵道科學(xué)研究院根據(jù)大量實(shí)測數(shù)據(jù)，繪制了各種情況下的p- f或平衡狀態(tài)曲線。他們認(rèn)為應(yīng)按線路實(shí)際可能存在的不利情況計(jì)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(shù)ka和附加安全系數(shù)kc，對(duì)我國無縫線路穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備量作出了較合理的定量分析。1、基本安全系數(shù)ka他們認(rèn)為，無縫線路穩(wěn)定性計(jì)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(jī)性，道床密實(shí)度、扣件擰緊度的不均勻性；b）軌溫測量的不精確；c）計(jì)算結(jié)果的誤差；d）高溫下，無縫線路可能產(chǎn)生橫向累積變形。因而，穩(wěn)定性允許溫差的計(jì)算，應(yīng)

32、當(dāng)考慮一定的安全儲(chǔ)備量，并以安全系數(shù)ka：定量評(píng)價(jià)無縫線路穩(wěn)定性安全儲(chǔ)備量。式中 ka無縫線路穩(wěn)定性基本安全系數(shù)；無縫線路喪失穩(wěn)定時(shí)的臨界溫差，其值大小表征線路為保持穩(wěn)定性能承受的最大軌溫變化的幅度；無縫線路穩(wěn)定性允許溫差。允許溫差的設(shè)計(jì)，“統(tǒng)一公式”取軌道變形量對(duì)應(yīng)的誤差作為允許溫差，并認(rèn)為軌枕位移量在0.2cm以內(nèi)，道床處于彈性變形范圍。他們認(rèn)為，根據(jù)實(shí)測資料，在荷載作用下，軌枕微量位移，卸載后，道床也會(huì)產(chǎn)生殘余變形，因此取對(duì)應(yīng)于的軌溫差作為允許溫差，高溫季節(jié)軌道會(huì)產(chǎn)生累積變形而降低穩(wěn)定性。他們認(rèn)為，允許溫差的確定，應(yīng)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(wěn)定性。他們根據(jù)測得

33、的日溫差頻數(shù)及軌溫晝夜變化下無縫線路的橫向累積變形，經(jīng)計(jì)算，取所對(duì)應(yīng)的軌溫差作為無縫線路穩(wěn)定性允許溫差。f取值與軌道結(jié)構(gòu)類型及道床密實(shí)度有關(guān)，通常取。這樣，只要初始彎曲不超過設(shè)計(jì)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(jié)一晝夜時(shí)間內(nèi)，無縫線路的最大彎曲變形量不超過0.02cm，經(jīng)過一個(gè)季節(jié)運(yùn)營后，累積變形量就不會(huì)超過0.2cm。如果軌道結(jié)構(gòu)采取加強(qiáng)措施，臨界軌溫差提高，在保證安全儲(chǔ)備量不改變的情況下，f值也可采用0.020.05cm。他們根據(jù)三種機(jī)型、混凝土軌枕1840根/km、列車輪重作用下兩轉(zhuǎn)向架之間的軌排受負(fù)彎矩作用而浮起的實(shí)測阻力，計(jì)算求得直線及不同半徑曲線的臨界溫差

34、，允許溫差，從而求得基本安全系數(shù)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(shù)kc。由于以下兩個(gè)附加因素：a）無縫線路縱向力分布不均勻；b）運(yùn)營過程中鎖定軌溫的變化。他們認(rèn)為還應(yīng)考慮附加安全系數(shù)kc。穩(wěn)定性計(jì)算時(shí)，不論直線或曲線均應(yīng)考慮在軌道彎曲變形范圍內(nèi)，縱向力分布不均勻的峰值相當(dāng)10溫度力，把其換算為均勻分布縱向力，經(jīng)計(jì)算相當(dāng)8溫度力，在穩(wěn)定性計(jì)算中予以考慮。在確定穩(wěn)定性允許溫差時(shí)，還應(yīng)考慮無縫線路經(jīng)過長期運(yùn)營后鎖

35、定軌溫的變化。根據(jù)試驗(yàn)及統(tǒng)計(jì)分析，鎖定軌溫變化在8以內(nèi)，由設(shè)計(jì)予以修正。對(duì)鎖定軌溫變化的修正，直線與曲線區(qū)段采取不同處理辦法。在直線及半徑r2000m曲線區(qū)段上，為保證有充裕的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)時(shí)間，考慮高溫季節(jié)也可以安排必要的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)。因此，設(shè)計(jì)時(shí)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(qū)段上，鎖定軌溫差異在作業(yè)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(yè)的軌溫差比允許鋪軌的軌溫差低8，也就是說，在曲線區(qū)段上，高溫季節(jié)，當(dāng)軌溫超過鋪軌允許溫差減8，全天不得安排養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)?？紤]以上兩個(gè)附加因素，經(jīng)計(jì)算，求得三種機(jī)型、混

36、凝土軌枕1840根/km、直線及不同半徑曲線附加安全系數(shù)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(wěn)定性實(shí)際安全系數(shù)ka與kc的乘積，則為穩(wěn)定性實(shí)際安全系數(shù)，其值表征無縫線路實(shí)際安全儲(chǔ)備量。由計(jì)算求得三種機(jī)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(wěn)定性臨界溫差，允許溫差、安全系數(shù)，結(jié)果如表12-3所列。所謂三種機(jī)型

37、是指、前進(jìn)型蒸汽機(jī)車、東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)、韶山2型電力機(jī)車。表5-3鋼軌類型（kg/m）臨界溫升允許溫升安全系數(shù)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(jié) 由“彈動(dòng)現(xiàn)象”引發(fā)的不同觀點(diǎn)由于“彈動(dòng)現(xiàn)象”的發(fā)現(xiàn)，在對(duì)無縫線路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性的深入研究中，我國鐵路界中的一些學(xué)

38、者提出了以下觀點(diǎn)：有人認(rèn)為，“考慮到行車時(shí)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(shù)值取用?！北?-4每千米線路軌枕鋪設(shè)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(rèn)為，“計(jì)算結(jié)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(tài)公式的計(jì)算值十分接近于“統(tǒng)一公式”的計(jì)算值。也就是說，在p-f曲線上，“統(tǒng)一公式”取值的點(diǎn)已接近臨界點(diǎn)?！敖y(tǒng)一公式”安全系數(shù)取1.25，其相對(duì)臨界狀態(tài)的儲(chǔ)備只有45%50%，似

39、乎偏低。根據(jù)線路的實(shí)際狀態(tài)分析軌道的穩(wěn)定性，若采用臨界狀態(tài)公式，其安全系數(shù)應(yīng)取2。”有人認(rèn)為，“寒冷地區(qū)無縫線路溫度力大，長軌節(jié)的伸縮量也大，因此，根據(jù)情況不同，采用溫度應(yīng)力式或定期放散溫度應(yīng)力式?！边€認(rèn)為“對(duì)于使用50kg/m鋼軌、混凝土枕、軌枕配置根數(shù)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(qū)，可在直線及半徑r800m曲線上鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路?！庇腥苏J(rèn)為，“哈爾濱以北地區(qū)均在100以上，。綜上所述，在年軌溫差95以下的地區(qū)，可以鋪設(shè)溫應(yīng)力式無縫線路。但這仍不能滿足更廣大的寒冷地區(qū)鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路的客觀需要?！狈彩煜o縫線路穩(wěn)定性計(jì)算的人都

40、知道，如果等效道床阻力q值采用表12-4中數(shù)值計(jì)算，寒冷地區(qū)還能否鋪設(shè)無縫線路將成為疑問；如果取安全系數(shù)k=2，對(duì)韶山2型機(jī)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(jì)算條件，將使歷年軌溫變化幅度80以上地區(qū)都成為鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路的“禁區(qū)”。凡熟悉我國無縫線路發(fā)展史的人都知道，1980年我國在試圖突破寒冷地區(qū)不能鋪設(shè)無縫線路這一“禁區(qū)”時(shí)，原東北五局各試鋪了二公里50kg/m鋼軌的溫度應(yīng)力式無縫線路試驗(yàn)段，當(dāng)1989年對(duì)該項(xiàng)部級(jí)重大科研成果鑒定后，寒冷地區(qū)大規(guī)模鋪設(shè)的是60kg/m鋼軌的溫度應(yīng)力式無縫線路。個(gè)別著名學(xué)者只肯定寒冷地區(qū)

41、十公里50kg/m鋼軌試驗(yàn)段，而對(duì)寒冷地區(qū)十余年來鋪設(shè)的數(shù)千公里60kg/m鋼軌的普通無縫線路和區(qū)間無縫線路卻只字不提。我們不禁要問，是應(yīng)將它們拆除？還是將它們改成定期放散溫度應(yīng)力式？第六章 脹軌跑道的防治寒冷地區(qū)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(qū)試鋪和大規(guī)模鋪設(shè)無縫線路的實(shí)踐表明，寒冷地區(qū)冬季由于道床處于凍結(jié)狀態(tài)，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(jì)算值。因此，冬季鋼軌一旦折斷，只要能及時(shí)發(fā)現(xiàn)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(qū)鋪設(shè)的無縫線路就能保證運(yùn)輸安全。

42、寒冷地區(qū)無縫線路防止脹軌跑道的指導(dǎo)思想，我們認(rèn)為可以用以下三句話概括：一是注意發(fā)展保持穩(wěn)定的因素，克服、限制喪失穩(wěn)定的因素；二是可靠的線路結(jié)構(gòu)和良好的線路狀態(tài)對(duì)保持無縫線路的穩(wěn)定同樣起決定性作用；三是高溫季節(jié)應(yīng)集中力量對(duì)薄弱地段采取有效措施實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，確保行車安全。第一節(jié) 影響無縫線路穩(wěn)定性的因素對(duì)無縫線路脹軌跑道事故大量調(diào)查后得出的結(jié)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(duì)無縫線路起穩(wěn)定作用的因素認(rèn)識(shí)不足，在養(yǎng)護(hù)維修中破壞了這些因素而發(fā)生的。因此，我們必須研究喪失穩(wěn)定與保持穩(wěn)定兩方面的因素，注意發(fā)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(fā)揮無縫線路的優(yōu)越性。1

43、、穩(wěn)定因素保持無縫線路穩(wěn)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(wěn)定的主要因素。據(jù)蘇聯(lián)經(jīng)驗(yàn)，穩(wěn)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(duì)每根軌枕的橫向阻力q，用試驗(yàn)方法求取。圖12-6是鐵道科學(xué)研究院和呼和浩特鐵路局1987年在寒冷地區(qū)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(guān)關(guān)系，q隨y的增大而增長。對(duì)于經(jīng)過維修作業(yè)后的曲線，當(dāng)y達(dá)到某一定值時(shí)，q接近常量，y繼續(xù)增大，道床即被破壞。此外，道床橫向阻

44、力還與軌枕類型、質(zhì)量、尺寸、每千米配置根數(shù)，道床斷面尺寸，道碴材質(zhì)，道床密實(shí)度，道床臟污程度，以及累計(jì)通過總質(zhì)量等因素有關(guān)。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(shù)。軌道框架剛度愈大，彎曲變形愈小，所以是保持軌道穩(wěn)定的因素。軌道框架剛度，在水平面內(nèi)，等于兩股鋼軌的水平剛度及鋼軌與軌枕節(jié)點(diǎn)間的阻矩之和。節(jié)點(diǎn)阻矩與軌枕類型、扣件壓力及鋼軌相對(duì)于軌枕的轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)。中間扣件的扣壓力愈大，鋼軌與軌枕聯(lián)結(jié)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(shù)。2、喪失穩(wěn)定因素促使軌道喪失穩(wěn)定的因素有溫度壓力和軌道原始彎曲。a）夏季高溫季節(jié)焊接長鋼軌內(nèi)巨

45、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(lián)合接頭的焊接，要求1m范圍內(nèi)，焊接變形彎曲矢度不超過0.5mm等。這些原始的微小彎曲對(duì)無縫線路的穩(wěn)定性影響很大。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，原始彎曲愈小，軌道框架喪失穩(wěn)定的臨界壓力愈大；原始彎曲愈大，喪失穩(wěn)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(yùn)輸、焊接和鋪設(shè)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(chǎn)生的。實(shí)踐證明，在正常的軌道結(jié)構(gòu)條件下，無縫線路的穩(wěn)定是有足夠安全度的。上述影

46、響無縫線路穩(wěn)定的四個(gè)主要因素中，溫升引起的溫度壓力是構(gòu)成穩(wěn)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(wěn)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(zhì)構(gòu)成的，它的約束阻力易于發(fā)生變化，這是無縫線路穩(wěn)定問題區(qū)別于其他結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題的主要特點(diǎn)。道床約束阻力的削弱或被破壞常是造成軌道失穩(wěn)的直接原因。初始彎曲是影響穩(wěn)定性的最敏感同時(shí)也最直觀的因素，初始彎曲矢度增加幾毫米，可導(dǎo)致膨曲臨界力的大幅度降低。因此，加強(qiáng)對(duì)不平順矢度的監(jiān)控，對(duì)保證軌道的穩(wěn)定，有著重要的作用。第二節(jié) 良好的線路狀態(tài)對(duì)無縫線路穩(wěn)定性 同樣起決定性影響無縫線路產(chǎn)生“彈動(dòng)現(xiàn)象”而失穩(wěn)的主要原因固然與在

47、列車輪重作用下軌排反彎曲處道床橫向阻力降低有關(guān)。然而，當(dāng)列車通過曲線時(shí)，由于輪對(duì)橫向水平力的作用，會(huì)迫使軌道產(chǎn)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(fù)原，從而產(chǎn)生變形的積累。而較大的變形將誘發(fā)“彈動(dòng)現(xiàn)象”的產(chǎn)生。無縫線路的平衡穩(wěn)定問題具有一般工程結(jié)構(gòu)物平衡穩(wěn)定問題共同屬性，同時(shí)由于它自身的特點(diǎn)，又是有它的特殊性。列車晝夜不停地在軌道運(yùn)行，氣溫朝夕不斷變化，原來平直的軌道在立面與平面內(nèi)均產(chǎn)生不平順，因而必須定期維修。剛剛完成作業(yè)后，雖然軌道平順性得到改善，但由于道床密實(shí)度受到破壞，阻力降低，不當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)維修作業(yè)方法，嚴(yán)重降低無縫無線穩(wěn)定性，線路狀態(tài)的惡化經(jīng)常成為

48、脹軌跑道的主要原因。良好的線路狀態(tài)與可靠的線路結(jié)構(gòu)，對(duì)無縫線路的穩(wěn)定性都同樣起決定性影響。第三節(jié) 防止脹軌跑道的措施首先，由于寒冷地區(qū)歷年軌溫變化幅度大，高溫季節(jié)鋼軌內(nèi)部的溫度壓力也大。因此，必須采取加強(qiáng)軌道結(jié)構(gòu)的措施。部標(biāo)tb2098-89規(guī)定，寒冷地區(qū)鋪設(shè)無縫線路可增加混凝土軌枕每公里配置根數(shù)，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(qū)的道床肩寬為45cm，并在碴肩堆高16cm。另外，我們認(rèn)為寒冷地區(qū)提速區(qū)段鋪設(shè)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(qiáng)措施可有效提高道床

49、橫向阻力和軌道框架剛度，增大保持穩(wěn)定的因素，以平衡高溫季節(jié)鋼軌內(nèi)較大的溫度壓力。其次，應(yīng)避免焊接長鋼軌的實(shí)際鎖定軌溫低于設(shè)計(jì)鎖定軌溫的下限，即避免高溫季節(jié)鋼軌的實(shí)際溫度壓力超過設(shè)計(jì)最大溫度壓力值。焊接長鋼軌低溫鋪設(shè)時(shí)雖經(jīng)拉伸，但拉伸不到位、不均勻，結(jié)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(jié)將產(chǎn)生過大的溫度壓力；冬季無縫線路鋼軌折斷時(shí)，若在低溫下進(jìn)行永久性修復(fù)，則鋼軌斷口前后線路的鎖定軌溫將下降至修復(fù)時(shí)的軌溫，該處所將在高溫季節(jié)出現(xiàn)過大的溫度壓力；對(duì)于易產(chǎn)生溫度壓力峰的處所，如：固定區(qū)與伸縮區(qū)交界處附近、復(fù)線行車方向的道口前方、復(fù)線行車方向固定區(qū)終端、無碴橋前、行車方向曲線

50、頭部、豎曲線的坡底、制動(dòng)地段等，應(yīng)采用爬行觀測樁和標(biāo)定軌長法進(jìn)行觀測。處于鎖定狀態(tài)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(jié)前，這些處所的實(shí)際鎖定軌溫若低于設(shè)計(jì)鎖定軌溫的下限，必須進(jìn)行應(yīng)力調(diào)整。否則高溫季節(jié)將因溫度壓力過大，而導(dǎo)致脹軌跑道。第三，應(yīng)做好無縫線路區(qū)段的線路方向控制無縫線路方向偏差的擴(kuò)大，將降低無縫線路的穩(wěn)定性。線路方向偏差擴(kuò)大1.5倍，例如由6mm擴(kuò)大到9mm，臨界溫差將縮小20%。也就是說，線路方向偏差的擴(kuò)大，意味著線路穩(wěn)定性安全度的降低，因此，可以把它看作無縫線路脹軌的預(yù)兆。對(duì)于鋼軌硬彎，在焊接長鋼軌鋪設(shè)后即刻進(jìn)行調(diào)直；對(duì)于線路方向偏差，用10m弦量，

51、日常管理值取6mm，高溫管理值取8mm，線路方向偏差一經(jīng)達(dá)到此限值，就應(yīng)立即進(jìn)行整修，防患于未然、扼制脹軌跑道于萌生之前。第四，強(qiáng)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(yè)，道床阻力顯著下降，嚴(yán)重的會(huì)下降7080%之多。另據(jù)推算，道床阻力下降50%以上，臨界溫差將下降30%以上。在進(jìn)入高溫季節(jié)之前，應(yīng)做好線路強(qiáng)化工作。如撥正線路方向、緊固扣件、補(bǔ)充石碴、堆高碴肩、夯實(shí)道床等等。務(wù)使道床阻力保持在設(shè)計(jì)值內(nèi)，以保證無縫線路經(jīng)常處于穩(wěn)定狀態(tài)。進(jìn)入高溫季節(jié)，一般不輕易動(dòng)道，不進(jìn)行影響線路穩(wěn)定性的作業(yè)，以防道床阻力下降。線路左右水平，前后高低出現(xiàn)坑洼，盡量采用墊片起道法整平，不輕易起道搗固。

52、必須大動(dòng)道時(shí)，要先放散應(yīng)力而后作業(yè)，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(jié)，阻力值大幅下降，××車站正線曾因此發(fā)生豎向脹軌，幸被及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，未造成行車事故。區(qū)間無縫線路道床全斷面破底清篩施工應(yīng)選擇在鋼軌內(nèi)溫度壓力較小，或鋼軌內(nèi)出現(xiàn)溫度拉力時(shí)進(jìn)行。如果必須安排在高溫季節(jié)進(jìn)行施工，則應(yīng)先放散應(yīng)力，而后再清篩。第五，高溫季節(jié)應(yīng)集中力量對(duì)薄弱地段采取有效措施實(shí)施重點(diǎn)監(jiān)控，確保行車安全。所謂薄弱地段是指直線地段中易產(chǎn)生溫度壓力峰的處所和半徑較小的曲線地段。寒冷地區(qū)在設(shè)計(jì)無縫線路時(shí)，通常對(duì)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

53、地段穩(wěn)定性的安全儲(chǔ)備比半徑較小曲線要大得多。鐵道科學(xué)研究院在無縫線路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于直線地段，即使設(shè)置波長，矢度的平面不平順，在不行車的靜態(tài)下，溫升；或在列車通過總重1.5mt的動(dòng)態(tài)下，溫升，軌道仍然保持穩(wěn)定。這就說明，直線區(qū)段抵抗動(dòng)態(tài)失穩(wěn)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(duì)吉林省白城地區(qū)19501980年氣溫資料的統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，三十年間最大氣溫差為77.5（歷年軌溫變化幅度應(yīng)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(shù)千分之八點(diǎn)七，年均出現(xiàn)天數(shù)為3.2天?？梢姡涞貐^(qū)高溫天氣出現(xiàn)的天數(shù)較少。哈爾濱鐵路局（2002）哈鐵

54、工電第545號(hào)關(guān)于做好當(dāng)前無縫線路防止脹軌工作的通知中要求，“當(dāng)氣溫持續(xù)達(dá)30以上高溫時(shí)，對(duì)無縫線路的曲線、大坡道和易脹軌跑道地段在11-16時(shí)對(duì)線路灑水降溫，確保線路的穩(wěn)定?！备邷丶竟?jié)在無縫線路出現(xiàn)脹軌跑道以前，主動(dòng)對(duì)薄弱地段實(shí)施灑水降溫，減小鋼軌內(nèi)的溫度壓力。這種作法在國內(nèi)外均屬首創(chuàng)，不失為防止脹軌跑道的有效措施。但灑水車中的水溫要低，灑水車應(yīng)置于陰涼處待命，以保證降溫效果。據(jù)悉綏化工務(wù)段研制了簡易的降溫裝置，受此啟示，各工務(wù)段在高溫季節(jié)還可備用軌道車，其上設(shè)大型冰柜，對(duì)個(gè)別出現(xiàn)“碎彎”等脹軌先兆的地段用白布包冰塊置于鋼軌外側(cè)腹部，降溫效果將會(huì)十分明顯。第六、寒冷地區(qū)無縫線路區(qū)段都應(yīng)成為優(yōu)

55、質(zhì)線路，良好的線路狀態(tài)對(duì)無縫線路穩(wěn)定性同樣起決定性影響縱觀鐵道科學(xué)研究院所作無縫線路動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性試驗(yàn)中r=600 m曲線動(dòng)態(tài)失穩(wěn)過程，首先是預(yù)設(shè)了平面或立面的不平順；其次，試驗(yàn)前多次撥道，致使道床阻力降低；第三，在溫度力與列車荷載共同作用下軌道彎曲變形急劇擴(kuò)大情況下，未及時(shí)加以糾正；第四，在較大不平順出現(xiàn)后，列車仍然不間斷運(yùn)行，終導(dǎo)致軌道動(dòng)態(tài)失穩(wěn)。倘若，寒冷地區(qū)無縫線路區(qū)段都是優(yōu)質(zhì)線路，就將失去軌道動(dòng)態(tài)失穩(wěn)的先決條件。第七章 無縫線路應(yīng)力放散與調(diào)整第一節(jié) 應(yīng)力放散無縫線路應(yīng)力放散，就是要把沒有在設(shè)計(jì)允許鎖定軌溫范圍以內(nèi)鎖定的無縫線路，以及在運(yùn)營中鎖定軌溫發(fā)生了變化的無縫線路，將其鎖定軌溫，通過放散，重新準(zhǔn)確地設(shè)定在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。應(yīng)力放散的要求是：1、無縫線路的應(yīng)力放散，應(yīng)做到均勻、準(zhǔn)確。2、放散后，重新設(shè)定的鎖定軌溫必須在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)。第二節(jié) 溫度放散法溫度放散法，即在適當(dāng)軌溫范圍內(nèi)，松開全部聯(lián)結(jié)零件，使長鋼軌自由伸縮放散應(yīng)力，然后加以鎖定。屬于這類放散方法，以滾筒放散法最為典型。用滾筒放散應(yīng)力，應(yīng)先封鎖線路，然后將長鋼軌上的扣件全部松開，同時(shí)拆除兩端夾板。在長鋼軌底部810m設(shè)置