無縫線路緒論無縫線路溫度力計算ppt課件

1、1/56.1CWR(Continuously welded rail track) 焊接長鋼軌軌道jointless track 無接頭軌道第四章無縫線路第四章無縫線路將標準長度的鋼軌焊接起來，消滅了軌縫，形成無縫的長鋼軌線路2/56.2為何要鋪設(shè)無縫線路？第四章無縫線路第四章無縫線路3/56.3視頻4/56.4普通線路具有如下缺點：普通線路具有如下缺點：沖擊、振動、打擊噪聲污染環(huán)境、沖擊、振動、打擊噪聲污染環(huán)境、影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，促使道床破壞、線路狀態(tài)惡影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，促使道床破壞、線路狀態(tài)惡化、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件使用壽命縮短、維修勞動費用增加。化、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件使用壽命縮

2、短、維修勞動費用增加。第四章無縫線路第四章無縫線路為何要鋪設(shè)無縫線路？5/56.5普通線路具有如下缺點：普通線路具有如下缺點：沖擊、振動、打擊噪聲污染環(huán)境、沖擊、振動、打擊噪聲污染環(huán)境、影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，促使道床破壞、線路狀態(tài)惡影響行車的平穩(wěn)和旅客的舒適，促使道床破壞、線路狀態(tài)惡化、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件使用壽命縮短、維修勞動費用增加。化、鋼軌及聯(lián)結(jié)零件使用壽命縮短、維修勞動費用增加。第四章無縫線路第四章無縫線路為何要鋪設(shè)無縫線路？本質(zhì)上，無縫線路克服了普通線路的缺點：本質(zhì)上，無縫線路克服了普通線路的缺點：消滅了大量消滅了大量的接頭，使行車平穩(wěn)、旅客舒適，同時機車車輛和軌道維修的接頭，使行車

3、平穩(wěn)、旅客舒適，同時機車車輛和軌道維修費用減少，使用壽命延長。費用減少，使用壽命延長。 因此鋪設(shè)無縫線路的意義重大。因此鋪設(shè)無縫線路的意義重大。6/56.6第四章無縫線路第四章無縫線路第一節(jié) 概述l第二節(jié) 無縫線路溫度力計算l第三節(jié) 線路縱向阻力和無縫線路溫度力分布l第四節(jié) 無縫線路穩(wěn)定性l第五節(jié) 普通無縫線路設(shè)計第六節(jié) 橋上無縫線路第七節(jié) 無縫線路長鋼軌縱向力的測定第八節(jié) 超長無縫線路l第九節(jié) 應(yīng)力放散與應(yīng)力調(diào)整l第十節(jié) 長鋼軌的焊接、運輸和鋪設(shè)7/56.7第四章無縫線路第四章無縫線路第一節(jié) 概述l第二節(jié) 無縫線路溫度力計算l第三節(jié) 線路縱向阻力和無縫線路溫度力分布l第四節(jié) 無縫線路穩(wěn)定性l

4、第五節(jié) 普通無縫線路設(shè)計第六節(jié) 橋上無縫線路第七節(jié) 無縫線路長鋼軌縱向力的測定第八節(jié) 超長無縫線路l第九節(jié) 應(yīng)力放散與應(yīng)力調(diào)整l第十節(jié) 長鋼軌的焊接、運輸和鋪設(shè)8/56.8第一節(jié) 概 述1.1 世界鐵路無縫線路的發(fā)展1.2 無縫線路的類型1.3 無縫線路的技術(shù)經(jīng)濟效果1.4 無縫線路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢9/56.9第一節(jié) 概 述1.1 世界鐵路無縫線路的發(fā)展1.2 無縫線路的類型1.3 無縫線路的技術(shù)經(jīng)濟效果1.4 無縫線路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢10/56.10第一節(jié) 概 述無縫線路是軌道技術(shù)進步的重要標志，也是當(dāng)今世界高速、重載鐵路軌道結(jié)構(gòu)的最佳選擇。德國是世界上最早采用無縫線路的國家(1926年

5、)我國鐵路無縫線路一直處于快速增長階段。目前建設(shè)的客運專線和高速鐵路均為一次性鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路。11/56.11第一節(jié) 概 述1.1 世界鐵路無縫線路的發(fā)展1.2 無縫線路的類型1.3 無縫線路的技術(shù)經(jīng)濟效果1.4 無縫線路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢12/56.12分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式溫度應(yīng)力式無縫線路放散溫度應(yīng)力式無縫線路 自動放散式 定期放散式13/56.13分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式溫度應(yīng)力式無縫線路放散溫度應(yīng)力式無縫線路 自動放散式 定期放散式14/56.14鎖定固定無縫線路鎖定溫升幅度太大可能引起失穩(wěn)

6、（視頻1，視頻2）溫降幅度太大可能引起斷軌 (視頻3，視頻4）15/56.15分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式溫度應(yīng)力式無縫線路放散溫度應(yīng)力式無縫線路 自動放散式 定期放散式16/56.16接頭允許伸縮17/56.17德國伸縮調(diào)節(jié)器德國伸縮調(diào)節(jié)器 18/56.18京九線“衛(wèi)運河特大橋”伸縮調(diào)節(jié)器19/56.19分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式分類方式一：依對溫度應(yīng)力的處理方式溫度應(yīng)力式無縫線路放散溫度應(yīng)力式無縫線路 自動放散式 定期放散式20/56.20三字經(jīng)：寒冷區(qū)，春秋季，選軌溫，緩沖軌，春換短，秋換長，松扣件，再鎖定。短長長短21/56.21分類方式

7、二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間普通無縫線路（長普通無縫線路（長1-2 km）全區(qū)間無縫線路全區(qū)間無縫線路(不跨越道岔不跨越道岔)跨區(qū)間無縫線路跨區(qū)間無縫線路22/56.22分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間普通無縫線路（長普通無縫線路（長1-2 km）因遍設(shè)緩沖區(qū)而使焊接長鋼軌的長度限制在因遍設(shè)緩沖區(qū)而使焊接長鋼軌的長度限制在12km以內(nèi)的無縫線路。以內(nèi)的無縫線路。1-2km緩沖區(qū)緩沖區(qū)23/56.23分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間全區(qū)間無縫線路全區(qū)間無縫線

8、路(不跨越道岔不跨越道岔)使焊接長鋼軌的長度由普通無縫線路的使焊接長鋼軌的長度由普通無縫線路的12km延長至兩個相鄰車站站延長至兩個相鄰車站站端道岔之間長度的無縫線路。端道岔之間長度的無縫線路。區(qū)間區(qū)間緩沖區(qū)緩沖區(qū)緩沖區(qū)緩沖區(qū)24/56.24分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間跨區(qū)間無縫線路跨區(qū)間無縫線路軌條與道岔直接連接，從而使一條焊接長鋼軌將多個全區(qū)間無縫線路軌條與道岔直接連接，從而使一條焊接長鋼軌將多個全區(qū)間無縫線路連接成一體的無縫線路。連接成一體的無縫線路。區(qū)間區(qū)間緩沖區(qū)緩沖區(qū)緩沖區(qū)緩沖區(qū)區(qū)間區(qū)間區(qū)間區(qū)間25/56.25分類方式二：依對長鋼軌

9、長度及是否跨越區(qū)間分類方式二：依對長鋼軌長度及是否跨越區(qū)間普通無縫線路（長普通無縫線路（長1-2 km） 因遍設(shè)緩沖區(qū)而使焊接長鋼軌的長度限制在12km以內(nèi)的無縫線路。全區(qū)間無縫線路全區(qū)間無縫線路(不跨越道岔不跨越道岔) 使焊接長鋼軌的長度由普通無縫線路的12km延長至兩個相鄰車站站端道岔之間長度的無縫線路。跨區(qū)間無縫線路跨區(qū)間無縫線路 軌條與道岔直接連接，從而使一條焊接長鋼軌將多個全區(qū)間無縫線路連接成一體的無縫線路。超長無縫線路超長無縫線路 超長無縫線路是跨區(qū)間無縫線路和全區(qū)間無縫線路的統(tǒng)稱。26/56.26第一節(jié) 概 述1.1 世界鐵路無縫線路的發(fā)展1.2 無縫線路的類型1.3 無縫線路的

10、技術(shù)經(jīng)濟效果1.4 無縫線路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢27/56.27延長鋼軌使用壽命1.25倍，軌枕壽命1.26倍鋪設(shè)1km無縫線路的焊接、鋪設(shè)附加費約1.82.0萬元僅鋼軌和軌枕的節(jié)省費用遠遠超高2.0萬元28/56.28產(chǎn)品名產(chǎn)品名稱稱牌號牌號規(guī)格規(guī)格先款出廠含稅價先款出廠含稅價備注備注執(zhí)行標準執(zhí)行標準新鐵標新鐵標200km/h標標準準300km/h以以上標準上標準普通重普通重軌軌U71Mn38kg/m7650.00 7650.00 43kg/m7450.00 7450.00 50kg/m7050.00 7050.00 60kg/m7100.00 7100.00 7400.00 7400.00

11、7600.00 7600.00 75kg/m7250.00 7250.00 7550.00 7550.00 7750.00 7750.00 高碳微高碳微釩軌釩軌U75V（PD3）43kg/m7580.00 7580.00 50kg/m7380.00 7380.00 60kg/m7430.00 7430.00 7730.00 7730.00 7930.00 7930.00 75kg/m7580.00 7580.00 7880.00 7880.00 8080.00 8080.00 全長淬全長淬火軌火軌U75V（PD3）50kg/m7640.00 7640.00 7940.00 7940.00 81

12、40.00 8140.00 60kg/m7690.00 7690.00 7990.00 7990.00 8190.00 8190.00 75kg/m7840.00 7840.00 8140.00 8140.00 8340.00 8340.00 道岔軌道岔軌U71Mn50、60AT7580.00 7580.00 7880.00 7880.00 8080.00 8080.00 U75V（PD3）50、60AT7910.00 7910.00 8210.00 8210.00 8410.00 8410.00 攀枝花鋼鐵（集團）公司2009年2季度鋼軌價格29/56.29延長鋼軌使用壽命1.25倍，軌枕壽

13、命1.26倍鋪設(shè)1km無縫線路的焊接、鋪設(shè)附加費約1.82.0萬元僅鋼軌和軌枕的節(jié)省費用遠遠超高2.0萬元節(jié)省勞動力、節(jié)省材料消耗、節(jié)省機車車輛能耗等；適應(yīng)于高速、重載鐵路；社會效益明顯(如環(huán)保)30/56.30第一節(jié) 概 述1.1 世界鐵路無縫線路的發(fā)展1.2 無縫線路的類型1.3 無縫線路的技術(shù)經(jīng)濟效果1.4 無縫線路關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展趨勢31/56.31普通普通CWR跨區(qū)間跨區(qū)間CWR全區(qū)間全區(qū)間CWR耐磨、耐壓潰性能不足的 U 7 4 、U71Mn軌耐 磨 、 抗疲 勞 性 能高的U75V軌(PD3軌)膠膠結(jié)結(jié)絕絕緣緣接接頭頭鋼軌強韌化電弧焊電弧焊鋁熱焊鋁熱焊氣壓焊和氣壓焊和接觸焊接觸焊現(xiàn)

14、場移動現(xiàn)場移動接觸焊接觸焊焊接技術(shù)提高無縫絕緣區(qū)間線路受力復(fù)雜與道岔構(gòu)造復(fù)雜的博弈無無縫縫與與絕絕緣緣的的博博弈弈無縫道岔區(qū)間鋼軌與道岔材質(zhì)不同的博弈軌縫越來越少無縫焊接32/56.322.1 溫度力的計算2.2 軌溫2.3 最大溫度拉力和最大溫度壓力第二節(jié) 無縫線路溫度力的計算33/56.33第二節(jié) 無縫線路溫度力的計算2.1 溫度力的計算2.2 軌溫2.3 最大溫度拉力和最大溫度壓力34/56.34鋼軌自由伸縮位移：鋼軌自由伸縮位移：tt長度為長度為l， 可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化t t 時伸縮量時伸縮量lt l tll 35/56.35鋼軌被完全固定時溫度力

15、：鋼軌被完全固定時溫度力：t2.48 ()Pt AN 長度為長度為l，被完全固定的鋼軌，軌溫變化被完全固定的鋼軌，軌溫變化t t時所受的溫時所受的溫度應(yīng)力和溫度力分別為度應(yīng)力和溫度力分別為其中其中A 鋼軌斷面積（鋼軌斷面積（mm2）。）。tt2.48 (MPa)lltEEEllEtt 36/56.361 1）在兩端固定的鋼軌中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，僅與軌溫變化）在兩端固定的鋼軌中產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，僅與軌溫變化幅度有關(guān)，而幅度有關(guān)，而與鋼軌本身長度無關(guān)。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。這就是度應(yīng)力值。這就是跨區(qū)

16、間無縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)跨區(qū)間無縫線路可以鋪設(shè)的理論根據(jù)。降低鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的降低鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的關(guān)鍵，在于如何控制軌溫變化關(guān)鍵，在于如何控制軌溫變化幅度。幅度。 2）對于不同類型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生的溫度力）對于不同類型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生的溫度力大小不同。大小不同。3）無縫線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度，軌長有關(guān)，與鋼）無縫線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度，軌長有關(guān)，與鋼軌斷面積無關(guān)。軌斷面積無關(guān)。 lt l t2.48 (MPa)tt2.48 ()Pt AN 37/56.372.1 溫度力的計算2.2 軌溫2.3 最大溫度拉力和最大溫度壓力第二節(jié) 無縫線路溫度力的計算3

17、8/56.38什么是軌溫？什么是軌溫？這里的軌溫是指鋼軌的溫度，簡稱這里的軌溫是指鋼軌的溫度，簡稱“軌溫軌溫”。一般指鋼軌斷面的一般指鋼軌斷面的平均軌溫平均軌溫，也稱有效軌溫。，也稱有效軌溫。軌溫如何量測？軌溫如何量測？軌溫由專用的軌溫由專用的軌溫計軌溫計來量測，目前使用的有來量測，目前使用的有吸吸附式軌溫計附式軌溫計和和紅外數(shù)字軌溫計紅外數(shù)字軌溫計等。等。39/56.39吸附式軌溫計吸附式軌溫計40/56.40紅外數(shù)字軌溫計測量軌溫非典、H1N1流感使用了紅外線體溫計（視頻）41/56.41最高軌溫、最低軌溫和中間軌溫最高軌溫、最低軌溫和中間軌溫最大高最大高1825接近接近中間軌溫為最高軌溫

18、中間軌溫為最高軌溫和最低軌溫的平均值和最低軌溫的平均值42/56.42 鋪設(shè)長軌節(jié)，其始終端落槽時的鋪設(shè)長軌節(jié)，其始終端落槽時的平均鋼軌溫平均鋼軌溫度度，即鋼軌從即鋼軌從自由狀態(tài)自由狀態(tài)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為被完全固定狀態(tài)被完全固定狀態(tài)時時的軌溫稱為鎖定軌溫的軌溫稱為鎖定軌溫。鎖定軌溫鎖定軌溫 當(dāng)溫度變化時，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有約束作用，當(dāng)溫度變化時，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有約束作用，不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部要產(chǎn)生很大的軸向溫度力不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部要產(chǎn)生很大的軸向溫度力。 鎖定軌溫影響著鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力。鎖定軌溫影響著鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力。43/56.43鎖定軌溫又稱“零應(yīng)力軌溫” 理由：鋼軌

19、從自由狀態(tài)轉(zhuǎn)化為被完全固定狀態(tài)時，鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力等于零。比如一根500m長的鋼軌被撥入線路，其兩端聯(lián)接上夾板，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(nèi)部均產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由此，我們也可以認為：鎖定軌溫是鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的起算點起算點。44/56.44鎖定軌溫的地位鎖定軌溫的地位無縫線路設(shè)計的核心無縫線路設(shè)計的核心 根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)的承載能力（根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)的承載能力（最高軌溫時不喪最高軌溫時不喪失穩(wěn)定，最低軌溫時強度足夠失穩(wěn)定，最低軌溫時強度足夠），當(dāng)?shù)氐淖罡?、），?dāng)?shù)氐淖罡?、?/p>

20、低氣溫來選擇合適的鎖定軌溫。最低氣溫來選擇合適的鎖定軌溫。 設(shè)計確定的軌溫設(shè)計鎖定軌溫（是一個范圍）45/56.45鎖定軌溫的地位鎖定軌溫的地位無縫線路施工的核心無縫線路施工的核心 確保施工鎖定軌溫在設(shè)計鎖定軌溫的范圍內(nèi)確保施工鎖定軌溫在設(shè)計鎖定軌溫的范圍內(nèi)施工確定的軌溫施工鎖定軌溫46/56.46鎖定軌溫的地位鎖定軌溫的地位無縫線路養(yǎng)護的核心無縫線路養(yǎng)護的核心確保：確保：強度足夠強度足夠不發(fā)生失穩(wěn)不發(fā)生失穩(wěn)無縫線路運營過程中處于零應(yīng)力狀態(tài)時的軌溫實際鎖定軌溫47/56.47把握三個鎖定軌溫：把握三個鎖定軌溫：設(shè)計鎖定軌溫設(shè)計鎖定軌溫施工鎖定軌溫施工鎖定軌溫實際鎖定軌溫實際鎖定軌溫48/56.

21、482.1 溫度力的計算2.2 軌溫2.3 最大溫度拉力和最大溫度壓力第二節(jié) 無縫線路溫度力的計算49/56.49 根據(jù)強度條件確定允許的降溫幅度根據(jù)強度條件確定允許的降溫幅度無縫線路鋼軌應(yīng)有足夠的強度，以保證在無縫線路鋼軌應(yīng)有足夠的強度，以保證在動彎應(yīng)力、動彎應(yīng)力、溫度應(yīng)力及其他附加應(yīng)力共同作用溫度應(yīng)力及其他附加應(yīng)力共同作用下不被破壞，仍能正下不被破壞，仍能正常工作。此時，要求鋼軌所承受的各種應(yīng)力的總和不超常工作。此時，要求鋼軌所承受的各種應(yīng)力的總和不超過規(guī)定的容許值過規(guī)定的容許值 s s ，即，即dtcs式中式中 d d鋼軌承受的最大動彎應(yīng)力（鋼軌承受的最大動彎應(yīng)力（MPaMPa）；）；

22、t t溫度應(yīng)力；溫度應(yīng)力； c c鋼軌承受的制動應(yīng)力，一般按鋼軌承受的制動應(yīng)力，一般按10 MPa10 MPa計算；計算； s s鋼軌容許應(yīng)力，它等于鋼軌的屈服強度鋼軌容許應(yīng)力，它等于鋼軌的屈服強度s s除以安全系數(shù)除以安全系數(shù)K K50/56.50允許的降溫幅度允許的降溫幅度t td d 計算計算式中式中 gdgd鋼軌底部下緣動彎應(yīng)力。鋼軌底部下緣動彎應(yīng)力。sgdcdtE tdsgdctE .dtcstscd51/56.51根據(jù)穩(wěn)定條件求得允許溫度壓力后，計算允許軌升根據(jù)穩(wěn)定條件求得允許溫度壓力后，計算允許軌升幅度幅度t tu u ： 根據(jù)穩(wěn)定條件確定允許的升溫幅度根據(jù)穩(wěn)定條件確定允許的升溫幅度 u2PtE AP為兩根鋼軌受力，一根鋼軌受力為兩根鋼軌受力，一根鋼軌受力P/2。P1為橋上無縫線路一根鋼軌附加伸縮力和撓曲力中的最大值為橋上無縫線路一