車明銘s論文2

1、無縫線路的養(yǎng)護(hù)維修第一章 無縫線路概述1.1 無縫線路的概述 隨著無縫線路一系列理論和技術(shù)問題的解決，無縫線路于五十年代得以迅速發(fā)展。德國是無縫線路發(fā)展最早的國家，1926年就開始試鋪，到50年代，已將無縫線路作為國家的標(biāo)準(zhǔn)線路。到60年代已開始試驗(yàn)把無縫線路和道岔焊連在一起，至今大部分道岔已焊成無縫道岔。美國雖然從30年代開始鋪設(shè)無縫線路，但進(jìn)展較緩慢，直到70年代才得以迅速發(fā)展，以年平均鋪設(shè)7590km的速度增長，最多時(shí)年鋪設(shè)達(dá)到1萬km。到1979年底無縫線路已超過12萬km，是目前全世界鋪設(shè)無縫線路最多的國家。日本于50年開始鋪設(shè)無縫線路，現(xiàn)已鋪設(shè)5000余公里。近年來日本在新干線上采

2、用了一次性鋪設(shè)無縫線路技術(shù)。前蘇聯(lián)由于大部分地區(qū)溫度變化幅度較大，對(duì)無縫線路的發(fā)展有所影響，直到1956年才正式開始鋪設(shè)。近十年發(fā)展較快，無縫線路已達(dá)5000余公里。我國無縫線路從1957年開始試鋪，開始時(shí)采用電弧焊法，分別在北京、上海各試鋪了1km，以后逐步擴(kuò)大。后來在工廠采用氣壓焊或接觸焊將鋼軌焊成250500m的長軌條，然后運(yùn)至鋪設(shè)地點(diǎn)在現(xiàn)場用鋁熱焊或小型氣壓焊將其焊連成設(shè)計(jì)長度。一般情況下，一段無縫線路長度為10002000m。每段之間鋪設(shè)24根調(diào)節(jié)軌，接頭采用高強(qiáng)度螺栓連接。目前主要干線均已鋪設(shè)無縫線路。90年代開始又開始了對(duì)跨區(qū)間無縫線路的研究和試鋪工作，至今無縫線路已鋪設(shè)約353

3、36.1km。無縫線路是把鋼軌焊接起來的線路，又稱焊接長鋼軌線路。鋼軌的長度可以達(dá)數(shù)千米或數(shù)十千米，但為了鋪設(shè)、維修、焊接、運(yùn)輸?shù)姆奖?，我國的無縫線路長度多為12km。因線路上減少了大量鋼軌接頭和軌縫，故稱之為無縫線路。無縫線路分溫度應(yīng)力式及放散溫度應(yīng)力式兩種。目前世界各國絕大多數(shù)均采用溫度應(yīng)力式無縫線路。無縫線路的類型分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩類，溫度應(yīng)力式為無縫線路的基本結(jié)構(gòu)型式。 國外鐵路對(duì)這類線路的命名不盡相同，一般有以下幾種叫法：無縫線路、連續(xù)焊接廠鋼軌線路、長鋼軌線路等。我國鐵路鋪設(shè)初期沿用前蘇聯(lián)的叫法無接縫線路，以后略去“接”字，稱“無縫線路”至今。1.2 發(fā)展無縫線路的意

4、義 無縫線路是吧標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌焊接而成的長鋼軌線路，又稱焊接長鋼軌線路，它是當(dāng)今軌道結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)重要技術(shù)，世界各國競相發(fā)展。 在普通線路上，鋼軌接頭是軌道的薄弱環(huán)節(jié)之一，由于軌縫的存在列車通過是發(fā)生沖擊和振動(dòng)，并伴隨有打擊噪聲，沖擊力可達(dá)到非接頭的3倍以上。接頭沖擊力影響列車的平穩(wěn)和旅客的舒適，并促使道床破壞、線路狀況惡化、鋼軌及聯(lián)接零件的使用壽命縮短、維修勞動(dòng)費(fèi)用增加。 養(yǎng)護(hù)線路接頭區(qū)的費(fèi)用占養(yǎng)護(hù)總經(jīng)費(fèi)的35%以上；鋼軌因軌端損壞而抽換的數(shù)量較其他部位大23倍；重傷鋼軌60%發(fā)生在接頭區(qū)。隨著列車軸重、行車速度和密度的不斷增長，上述缺點(diǎn)更加突出更不能適應(yīng)現(xiàn)代高速重載運(yùn)輸?shù)男枰?為了改善鋼軌接

5、頭的工作狀況，人們從本世紀(jì)30年代開始至今，一直致力于這方面的研究與實(shí)踐，采用各種方法將鋼軌焊接起來構(gòu)成無縫線路。這中間首先遇到接頭焊接質(zhì)量問題；在一個(gè)就是長軌在列車動(dòng)力和溫度力共同作用下的強(qiáng)度和穩(wěn)定問題；還有無縫線路設(shè)計(jì)和長軌運(yùn)輸、鋪設(shè)施工和養(yǎng)護(hù)維修等一系列維修和理論問題。無縫線路得到了廣泛的應(yīng)用。 無縫線路由于消滅了大量的接頭，因而具有行車平穩(wěn)、旅客舒適，同事機(jī)車車輛和軌道的維修費(fèi)用減少，使用壽命延長等一系列的優(yōu)點(diǎn)。從節(jié)約勞動(dòng)力和延長壽命計(jì)算，無縫線路比有風(fēng)險(xiǎn)路節(jié)約30%70%。 在橋梁上鋪設(shè)無縫線路，可以減輕列車對(duì)橋梁的沖擊，改善列車和橋梁的運(yùn)營條件，延長設(shè)備使用壽命，減少維修的工作量。

6、這些有點(diǎn)在行車速度上尤為顯著。對(duì)鋼軌接頭有兩個(gè)要求，一個(gè)是鋼軌在軌溫變化時(shí)能夠伸縮，另一個(gè)要求是要使接頭像整體的鋼軌一樣堅(jiān)固穩(wěn)定。這兩個(gè)要求是相互對(duì)立的，要能伸縮就不容易穩(wěn)固。在普通線路上，當(dāng)車輪沖擊另一軌端形成的瞬間高頻力甚大，以致軌端逐漸壓潰或基礎(chǔ)發(fā)生永久變形，造成低接頭。接頭愈低則沖擊愈大，這種車輪對(duì)鋼軌的沖擊力，有時(shí)可高達(dá)車輪靜荷載的34倍。如排水不良，很容易造成道床翻漿冒泥或板結(jié)?？s短鋼軌及扣件壽命；使用混凝土枕時(shí)，則容易擊潰或者發(fā)生裂紋；留有軌縫，鋼軌容易伸縮，甚至爬行，這些病害大大增加了線路養(yǎng)護(hù)工作量和費(fèi)用。一般線路接頭區(qū)的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用約占全部線路養(yǎng)護(hù)費(fèi)用的35%50%。線路上換下的

7、破損鋼軌60%70%在接頭區(qū)。鋼軌接頭不僅給公務(wù)工作帶來沉重的負(fù)擔(dān)，而且對(duì)機(jī)車車輛的使用壽命、維修周期都有不利影響。同時(shí)，車輪經(jīng)過接頭時(shí)，發(fā)生的劇烈震動(dòng)和噪音，使旅客感到不舒服，有些貨物也容易損壞。隨著現(xiàn)代焊接技術(shù)的進(jìn)步，以及對(duì)焊接長鋼軌的溫度應(yīng)力、脹縮、穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)他們有了進(jìn)一步的理解，并找到了相應(yīng)的處理方法，長鋼軌的運(yùn)輸、鋪設(shè)、更換和養(yǎng)護(hù)維修等問題相繼得到妥善解決，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，肯定了鋪設(shè)無縫線路的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。隨著高速鐵路和重載運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，大量鋪設(shè)無縫線路自然成為客觀需要。目前，世界已有無縫線路約40萬km。截止2008年底，我國國鐵已有61800km無縫線路投入使用。1.

8、3 無縫線路的特點(diǎn)與類型 （1）特點(diǎn) 與普通線路相比，無縫線路在其長鋼軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車輪對(duì)鋼軌接頭的沖擊，使得列車運(yùn)行平穩(wěn)，旅客舒適，延長了線路設(shè)備和機(jī)車車輛的使用壽命，減少了線路養(yǎng)護(hù)維修工作量，并能適應(yīng)高速行車的要求，是軌道現(xiàn)代化的發(fā)展方向。 （2）分類1）無縫線路根據(jù)處理鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力方式的不同，可分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩種類型。 溫度應(yīng)力式無縫線路是由一根焊接長鋼軌及其兩端24根標(biāo)準(zhǔn)軌組成，并采用普通接頭的形式，無縫線路鋪設(shè)鎖定后，焊接長鋼軌因受線路縱向阻力的抵抗，兩端自由伸縮收到一定的限制，中間部分完全不能伸縮，因而在鋼軌內(nèi)部長生很大的溫度力，其值隨溫度的變化而

9、異。溫度應(yīng)力式無縫線路結(jié)構(gòu)簡單，鋪設(shè)維修方便，因而得到廣泛的應(yīng)用。對(duì)于直線軌道鋪設(shè)50kg/m和60kg/m鋼軌，每公里配置1840根混凝土枕時(shí)，鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路允許軌溫差分別為100和108。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路，又分為自動(dòng)放散式和定期放散式兩種，適用與年軌溫差較大的地區(qū)。自動(dòng)放散式是為了消除和減少鋼軌內(nèi)部的溫度力，允許長軌條自由伸縮，在長軌兩端設(shè)置鋼軌伸縮接頭，為了防止鋼軌爬行，在長軌中部使用特制的中間扣件。由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，已不使用。定期放散溫度應(yīng)力式無縫線路的結(jié)構(gòu)形式與溫度應(yīng)力式相同。根據(jù)當(dāng)?shù)剀墱貤l件，把鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力每年調(diào)整放散2次。放散時(shí)，松開焊接長鋼軌的全部扣件，使它自

10、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。每次放散應(yīng)力許耗費(fèi)大量勞動(dòng)力，作業(yè)很不方便。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路曾在前蘇聯(lián)和我國年溫差較大的地區(qū)使用，目前已不使用。現(xiàn)在世界各國主要采用溫度應(yīng)力式無縫線路。 根據(jù)無縫線路鋪設(shè)位置、設(shè)計(jì)要求的不同，可分為路基無縫線路、橋上無縫線路、岔區(qū)無縫線路等； 根據(jù)無縫線路軌條長度、是否跨越車站，可分為普通無縫線路和跨區(qū)間無縫線路； 根據(jù)長鋼軌接頭的聯(lián)結(jié)型式，可分為焊接無縫線路和凍結(jié)無縫線路。 （4）無縫線路根據(jù)鋼軌鋪設(shè)長度劃分為： 無縫線路根據(jù)鋼軌鋪設(shè)長度劃分為:普通無縫線路、全區(qū)間無縫線路、跨區(qū)間無縫線路。 （5）無縫線路

11、的基本原理：利用線路上強(qiáng)大的阻止鋼軌移動(dòng)的阻力來鎖定線路，限制鋼軌的自由伸縮。因而盡管鋼軌的溫度發(fā)生了變化，但并不發(fā)生鋼軌長度的自由伸縮，只是鋼軌的應(yīng)力，隨著溫度的變化而發(fā)生了變化。 （6）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)生溫度力，其值隨軌溫變化而異。1.4 國內(nèi)外無縫線路發(fā)展?fàn)顩r 隨著無縫線路一系列理論和技

12、術(shù)問題的解決，于五十年代無縫線路才得以迅速發(fā)展。德國是無縫線路發(fā)展最早的國家，1926年就開始鋪設(shè)，到50年代，已將無縫線路作為國家的標(biāo)準(zhǔn)線路。 大量的鋪設(shè)無縫線路能收到節(jié)約材料、勞力、能耗等綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，因此深受各國重視。 1915年，歐洲在有軌電車軌道上開始使用焊接長鋼軌，焊接軌條長度約為100200 m。20世紀(jì)30年代，世界各國開始在鐵路上進(jìn)行鋪設(shè)試驗(yàn)。到了5060年代，由于焊接技術(shù)的發(fā)展，無縫線路得到推廣應(yīng)用和迅速發(fā)展。 到60年代已開始試驗(yàn)把無縫線路和道岔焊連在一起，至今大部分道岔已焊成無縫道岔。美國雖然從30年代開始鋪設(shè)無縫線路，但較進(jìn)展緩慢，直到70年代才得以迅速發(fā)展，以年

13、平均鋪設(shè)7 590km的速度增長，最多時(shí)年鋪設(shè)達(dá)到10 000km我國于1957年開始在京滬兩地各鋪設(shè)1 km無縫線路，次年才進(jìn)行大規(guī)模的試鋪。1961年底我國共鋪設(shè)無縫線路約150 km，6070年代對(duì)在線路特殊地段鋪設(shè)無縫線路進(jìn)行了理論和試驗(yàn)研究，并取得了成功，為在線路上連續(xù)鋪設(shè)無縫線路創(chuàng)造了條件。至2007年，我國鐵路正線無縫線路長度已達(dá)5.2萬公里，占正線總長的比重達(dá)到58。 到1979年底無縫線路已超過12萬km，是目前全世界鋪設(shè)無縫線路最多的國家。日本于50年代開始鋪設(shè)無縫線路，現(xiàn)已鋪設(shè)5 000余公里，其特點(diǎn)是每段無縫線路長1300km，在長軌條兩端設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。近年來在新干線

14、上采用一次性鋪設(shè)無縫線路技術(shù)。原蘇聯(lián)由于大部分地區(qū)溫度變化幅度較大，對(duì)無縫線路的發(fā)展有所影響，直到1956年才正式開始鋪設(shè)。近十年發(fā)展較快，無縫線路已達(dá)5 000余公里。我國無縫線路從1957年開始鋪設(shè)，開始時(shí)采用電弧焊法，分別在北京、上海各試鋪了1km，以后逐步擴(kuò)大。后來在工廠采用氣壓焊或接觸焊將鋼軌焊成250500m的長軌條，然后運(yùn)至鋪設(shè)地點(diǎn)在現(xiàn)場用鋁熱焊或小型氣壓焊將其焊連成設(shè)計(jì)長度。一般情況下，一段無縫線路長度為1 0002 000m。每段之間鋪設(shè)24根調(diào)節(jié)軌，接頭采用高強(qiáng)螺栓連接。目前京廣、京滬、京沈、隴海等主要干線均已鋪設(shè)無縫線路。至今無縫線路已鋪設(shè)約2.46萬km。90年代開始了

15、對(duì)超長無縫線路的研究和鋪設(shè)工作，至今已在北京、上海、鄭州等路局鋪設(shè)了超長無縫線路近千公里。隨著軌道結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的豐富以及軌道結(jié)構(gòu)理論研究的深入，各國鐵路都在逐步擴(kuò)大無縫線路鋪設(shè)的范圍，并積極地發(fā)展跨區(qū)間無縫線路。我國鐵路規(guī)定：今后新建線路，條件許可時(shí)均要設(shè)計(jì)鋪設(shè)無縫線路或跨區(qū)間無縫線路。1.5 無縫線路優(yōu)缺點(diǎn)無縫線路和普通線路相比，最大的區(qū)別是鋼軌的接頭也可以說軌縫大大減少，前文已簡單提到普通線路鋼軌接頭對(duì)線路來說是一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。鋼軌接頭的存在破壞了軌道的連續(xù)性，造成了不平順。也常常會(huì)產(chǎn)生鞍形磨耗、低接頭、接頭掉塊、夾板彎曲、軌枕破損、翻漿冒泥、暗坑、錯(cuò)牙、支嘴等病害，這些病害的存在大

16、大的增加了線路養(yǎng)護(hù)的工作量和費(fèi)用。鋼軌接頭不僅給公務(wù)工作帶來沉重的負(fù)擔(dān)，而且對(duì)機(jī)車車輛的使用壽命、維修周期都有不利的影響。同時(shí)當(dāng)車輛經(jīng)過接頭時(shí)發(fā)出的震動(dòng)和噪聲，使旅客感覺到不適。無縫軌道的出現(xiàn)解決了普通軌道接頭的問題，隨著告訴鐵路和重載鐵路的需要，相信以后大量的無縫線路成為修建的首選。無縫線路當(dāng)然不是完美的，任何事物都有其自身的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。對(duì)于普通的線路上基本軌的長度無非是12.5m和25m，也就是說每隔12.5m或25m就會(huì)有一個(gè)接縫，隨著溫度的升降鋼軌能自由的伸縮，因而積存在鋼軌內(nèi)的溫度力較小。無縫線路可不同，由于鋼軌的長度很長，僅能在常軌的兩端有些伸縮，中間段不能熱脹冷縮，當(dāng)溫度升高，將

17、會(huì)帶來很高的溫度力，人們?cè)阼F路線上采用強(qiáng)大的線路阻力來鎖定軌道，限制了鋼軌的自由伸縮。在我國是采用高強(qiáng)螺栓、扣板式扣件或彈條扣件等對(duì)鋼軌進(jìn)行約束。實(shí)驗(yàn)表明，直徑24mm的高強(qiáng)螺栓，六孔夾板接頭可提供40至60噸的縱向阻力。彈條扣件每根軌枕可提供1.6噸的縱向阻力。由于無縫線路中鋼軌所承受的溫度力的大小和軌溫的變化有直接關(guān)系，所以我們鎖定鋼軌時(shí)必須正確、合理地選定鎖定軌溫，以保證無縫線路鋼軌冬天不被拉斷，夏天不致脹軌跑道，危及行車安全。這當(dāng)然也是養(yǎng)護(hù)維修的重中之重。、行車平穩(wěn)，減少了噪音，旅客舒適度提高；  、節(jié)省了接頭材料，降低了維修費(fèi)用； 、減少了行車阻力，提高

18、了行車速度；、延長了線路設(shè)備和機(jī)車車輛的使用壽命第二章 無縫線路縱向受力分析2.1 鋼軌溫度力、伸縮位移與軌溫變化的關(guān)系無縫線路的特點(diǎn)是軌條長，當(dāng)軌溫變化時(shí)，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。為保證無縫線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定，需要了解長軌條內(nèi)溫度力及其變化規(guī)律。為此首先要分析溫度力、伸縮位移與軌溫變化及阻力之間的關(guān)系。一根長度為l可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化t時(shí)，其伸縮量為 （1）式中 -鋼軌的線膨脹系數(shù)，取11.8×10-6/； l -鋼軌長度(mm)； t-軌溫變化幅度（）。 （2）式中 E鋼的彈性模量，E=2.1×105Mpa

19、； t鋼的溫度應(yīng)變。將E、之值帶入式（2），則溫度應(yīng)力為： (3)一根鋼軌所受的溫度力Pt為： (4)式中 F-鋼軌斷面積(mm)。公式（1、2、4）即為無縫線路溫度應(yīng)力和溫度力計(jì)算的基本公式。由此可知：（1）在兩端規(guī)定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅與軌溫變化有關(guān)，而與鋼軌本身長度無關(guān)。因此，從理論上講，鋼軌可以焊成任意長，且對(duì)軌內(nèi)溫度力沒有影響，控制溫度力大小的關(guān)鍵是如何控制軌溫變化幅度t。（2）對(duì)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。如軌溫變化1所產(chǎn)生的溫度力。對(duì)于75、60、50kg/m軌分別是23.6、19.2、16.3kN。（3）無縫線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度t，軌長

20、l有關(guān)，與鋼軌斷面積無關(guān)。為降低長軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一個(gè)適宜的鎖定軌溫，又稱零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫。在鋪設(shè)無縫線路中，將長軌條始終端落槽就位時(shí)的平均軌溫稱為施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫應(yīng)在設(shè)計(jì)鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi)。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準(zhǔn)，因此根據(jù)強(qiáng)度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫是無縫線路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。鋼軌溫度不同于氣溫。影響軌溫的因素比較復(fù)雜，它與氣候變化、風(fēng)力大小、日照強(qiáng)度、線路走向和所取部位等有密切關(guān)系。根據(jù)多年觀測，最高軌溫要比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?825，最低軌溫Tmin比當(dāng)?shù)氐淖畹蜌鉁氐?3。計(jì)算時(shí)通常取最高軌溫等于當(dāng)?shù)刈罡邭鉁丶?0，最低軌溫等于最低氣溫。2.2 線路縱向阻力軌溫

21、變化時(shí)，影響鋼軌兩端自由伸縮的原因是來自線路縱向阻力的抵抗，它包括接頭阻力、扣件阻力及道床縱向阻力。（1）接頭阻力鋼軌兩端接頭處由鋼軌夾板通過螺栓擰緊，產(chǎn)生阻止鋼軌縱向位移的阻力，稱接頭阻力。接頭阻力由鋼軌夾板間的摩擦力和螺栓的抗剪力提供。為了安全，我國接頭阻力PH僅考慮鋼軌與夾板間的摩擦力。 PHn·s 式中s鋼軌與夾板間對(duì)應(yīng)1枚螺栓的摩擦力； n接頭一端的螺栓數(shù)。摩擦力的大小主要取決于螺栓擰緊后的張拉力P和鋼軌與夾板之間的摩擦系數(shù)f。圖5-1為夾板的受力情況接頭螺栓擰緊后產(chǎn)生的拉力P在夾板的上、下接觸面上將產(chǎn)生分力。圖中T為水平分力；N為法向分力，它垂直于夾板的接觸面；R為N與T

22、的合力，它與N的夾角等于摩擦角。 （夾板受力圖）（2）扣件阻力中間扣件和防爬設(shè)備抵抗鋼軌沿軌枕面縱向位移的阻力，稱扣件阻力。為了防止鋼軌爬行，要求扣件阻力必須大于道床縱向阻力。為了防止鋼軌爬行，一般要求扣件阻力必須大于道床縱向阻力；在一些特殊地段，如橋上、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器基本軌的伸縮范圍內(nèi)，為了降低橋梁所受縱向力和保證鋼軌的正常伸縮，要求扣件阻力小于道床阻力?？奂枇κ怯射撥壟c軌枕墊板面之間的摩阻力和扣壓件 與軌底扣著面之間的摩阻力所組成。摩阻力的大小、取決于 扣件扣壓力和摩擦系數(shù)的大小。扣件阻力是由鋼軌底面沿墊板上表面之間的摩阻力和扣件與軌底扣著面之間的摩阻力所組成。摩阻力的大小，取決于扣件系

23、統(tǒng)扣壓力和摩擦系數(shù)的大小。一組扣件的阻力 （扣板受力圖）扣件縱向阻力隨鋼軌位移的增加而增大。當(dāng)鋼軌位移達(dá)到某一定值之后，鋼軌產(chǎn)生滑移，阻力不再增加。軌下墊板經(jīng)過長期運(yùn)營后，會(huì)產(chǎn)生殘余壓縮變形，以致扣件阻力下降。中國鐵道科學(xué)研究院試驗(yàn)表明：當(dāng)膠墊壓縮1 mm后，在螺母扭矩為7080 N·m的情況下，阻力下降約15%左右；扭矩為140159 N·m時(shí)，阻力下降25%左右。不同扣件系統(tǒng)的縱向阻力建議按表7-4取值。列車通過時(shí)，軌道結(jié)構(gòu)的振動(dòng)也會(huì)使螺帽松動(dòng)，扭矩下降，導(dǎo)致扣件阻力下降，鐵路線路維修規(guī)則規(guī)定彈條扣件扭矩應(yīng)保持在80150 N·m。（3）道床縱向阻力 道床縱向

24、阻力系指道床抵抗軌道框架縱向位移的阻力。一般以每根軌枕的阻力R，或每延厘米分布阻力r表示。它是抵抗鋼軌伸縮，防止線路爬行的重要參數(shù)。道床縱向阻力受道碴材質(zhì)、顆粒大小、道床斷面、搗固質(zhì)量、臟污程度、軌道框架重量等因素的影響。只要鋼軌與軌枕間的扣件阻力大于道床抵抗軌枕縱向位移的阻力，則無縫線路長鋼軌的溫度應(yīng)力和溫度應(yīng)變的縱向分布規(guī)律將完全由接頭阻力和道床縱向阻力確定。道床縱向阻力，是由軌枕與道床之間的摩阻力和枕木盒內(nèi)道碴抗推力組成。圖為實(shí)測得到的單根軌枕在正常軌道狀態(tài)下，道床縱向阻力與位移關(guān)系曲線。由圖可以看出：道床縱向阻力值隨位移的增大而增加，當(dāng)位移達(dá)到一定值之后，軌枕盒內(nèi)的道碴顆粒之間的結(jié)合被

25、破壞，在此情況下，即使位移再增加，阻力也不再增大；在正常軌道條件下，鋼筋混凝土軌枕位移小于2mm木枕位移小于1mm，道床縱向阻力呈斜線增長，鋼筋混凝土枕軌道道床縱向阻力大于木枕軌道。 （道床縱向阻力） 線路的養(yǎng)護(hù)維修在一定程度上會(huì)破壞道床原狀，使道床縱向阻力降低，需要通過一定時(shí)間的列車輾壓后，才能恢復(fù)到原有的阻力值。道床縱向阻力與道床密實(shí)程度關(guān)系最為顯著2.3 溫度應(yīng)力圖溫度力沿長鋼軌的縱向分布，常用溫度力圖來表示，故溫度力圖實(shí)質(zhì)是鋼軌內(nèi)力圖。溫度力圖的橫坐標(biāo)軸表示鋼軌長度，縱坐標(biāo)軸表示鋼軌的溫度力(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

26、焊接長鋼軌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)，而且還與軌溫變化的過程有關(guān)。 （1）約束條件 1）接頭阻力的約束為簡化計(jì)算，通常假定接頭阻力為常量。無縫線路長軌條鎖定后，當(dāng)軌溫發(fā)生變化，由于有接頭的約束，長軌條不產(chǎn)生伸縮，只在鋼軌全長范圍內(nèi)產(chǎn)生溫度力，這時(shí)有多大溫度力作用于接頭上，接頭就提供相等的阻力與之平衡。當(dāng)溫度力大于接頭阻力時(shí)，鋼軌才能開始伸縮。因此在克服接頭阻力階段，溫度力的大小燈油接頭阻力接頭阻力被克服后，當(dāng)軌溫繼續(xù)變化時(shí)，道床縱向阻力開始阻止鋼軌伸縮。但道床縱向阻力的產(chǎn)生是體現(xiàn)在道床對(duì)軌枕的位移阻力，隨著軌枕位移的根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也增加。為計(jì)

27、算方便，常將單根鋼軌的阻力換算為鋼軌單位長度上的阻力，并取為常量，由上述特征可見，道床縱向阻力是以阻力梯度的形式分布。故在克服道床縱向阻力階段，鋼軌有少量伸縮，鋼軌內(nèi)部溫度力放散，因而各截面的溫度力并不相等，以斜率分布。2） 道床縱向阻力的約束 PH被克服后，當(dāng)軌溫繼續(xù)時(shí)，道床縱向阻力開始阻止鋼軌伸縮。但道床縱向阻力的產(chǎn)生是體現(xiàn)在道床對(duì)軌枕或者說軌道框架的位移阻力，隨著軌枕根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也會(huì)增加。計(jì)算分析中，常將單根軌枕的阻力換算為鋼軌單位長度上的阻力r，并取常量。因此，在克服道床縱向阻力階段，鋼軌會(huì)有少量伸縮，鋼軌內(nèi)部還繼續(xù)產(chǎn)生溫度力，且各截面的溫度力并不相等，以斜率r分布。3） 線

28、路阻力的分類分析縱向阻力：無縫線路阻止鋼軌及軌道框架縱向移動(dòng)的阻力叫縱向阻力?？v向阻力包括接頭阻力、道床縱向阻力和扣件阻力。接頭阻力：鋼軌或軌道框架要發(fā)生縱向位移，首當(dāng)其沖的是接頭。接頭阻力可以看成是由鋼軌與夾板之間的摩阻力及夾板螺栓的抗彎力和抗剪力組成。在巨大的溫度力面前，夾板螺栓的抗彎力和抗剪力顯得很小，因此我們把它作為一種安全余量而忽略不計(jì)。剩下的就是鋼軌與夾板之間的摩阻力。道床縱向阻力：當(dāng)全部接頭阻力都不足以克服溫度力時(shí)，道床縱向阻力就開始發(fā)揮作用了。 道床抵抗軌枕沿線路方向移動(dòng)的阻力叫道床縱向阻力。 第一，其大小同線路狀況有直接關(guān)系。 第二，道床縱向阻力隨軌枕位移的增加而增長，但位移

29、達(dá)到一定值時(shí)，阻力就不再增加。通常采用軌枕位移2mm時(shí)的道床縱向阻力作為計(jì)算常量。 第三，只有當(dāng)扣件阻力大于道床縱向阻力時(shí)，鋼軌才能帶動(dòng)軌枕作縱向位移而產(chǎn)生道床縱向阻力。反之，扣件阻力小于道床縱向阻力，鋼軌就不能帶動(dòng)軌枕作縱向位移，道床縱向阻力將不發(fā)揮作用。此時(shí)，隨著軌溫的進(jìn)一步變化，鋼軌本身將沿墊板作縱向位移，造成鋼軌爬行。所以，無縫線路的中間扣件一定要擰緊，使扭力矩達(dá)到80150N.m；盡量不采用道釘扣件，必要時(shí)，還要安裝防爬設(shè)備。 第四，道床縱向阻力的作用順序是從軌端向無縫線路中部漸次延伸，到最高、最低軌溫、最大溫度力時(shí)為止?？奂枇Γ褐虚g扣件和防爬設(shè)備抵抗鋼軌縱向位移的阻力叫扣件阻力。

30、橫向阻力：線路橫向阻力包括軌道框架剛度和道床橫向阻力。道床抵抗軌道框架橫向位移的阻力叫道床橫向阻力。道床橫向阻力是防止脹軌跑道、保持線路穩(wěn)定的重要因素。根據(jù)前蘇聯(lián)的試驗(yàn)，穩(wěn)定軌道框架65的力是由道床提供的。道床橫向阻力與下列因素有關(guān)：道床縱向阻力、道床斷面的大小、軌枕端部道碴的多少、軌枕盒內(nèi)道碴的飽滿和夯實(shí)程度、軌枕重量和底都粗糙度等。 增大道床肩寬是提高道床橫向阻力的一個(gè)重要手段。但是肩寬超過定數(shù)值，橫向阻力就不再顯著增加，這個(gè)數(shù)值是：木枕線路450mm，鋼筋混凝土枕線路550mm。 在軌枕端部堆高石碴，做成特種斷面道床，也是增大道床橫向阻力的有效措施。據(jù)試驗(yàn)，采用特種斷面道床，鋼筋混凝土枕

31、無縫線路的橫向阻力可提高26%，木枕無縫線路的橫向阻力可提高20%。特別是在高溫季節(jié)，無縫線路出現(xiàn)脹軌跡象時(shí)，特種斷面道床更能顯著地阻止軌道彎曲變形的進(jìn)一步擴(kuò)大。在小半徑曲線上、橋梁上做成特種斷面道床，也非常必要。 軌道框架剛度和道床橫向阻力是防止脹軌跑道、保持線路穩(wěn)定的重要因素。增大軌道框架剛度的有效措施是充分?jǐn)Q緊中間扣件，使扭力矩達(dá)到80150N.m。溫度力和線路阻力是矛盾的統(tǒng)一體。無縫線路養(yǎng)護(hù)維修的宗旨是提高線路阻力，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使之足以抵抗最大溫度力。提高無縫線路的線路阻力，包括提高其縱向阻力和橫向阻力。 提高縱向阻力的方法是擰緊接頭扣件，使扭力矩達(dá)到900N.m,以提高接頭阻力；按

32、規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)做好道床作業(yè)，以提高道床縱向阻力；充分?jǐn)Q緊中間扣件，以使扣件阻力大于道床縱向阻力。提高橫向阻力的主要措施是：擰緊中間扣件，以提高軌道框架剛度、提高縱向阻力、增大道床肩寬和將道床做成特種斷面。 4）伸縮區(qū)和固定區(qū)從溫度力圖可知，伸縮區(qū)鋼軌從軌端向里承受的溫度力越來越大，到和固定區(qū)的交界處，承受最大的溫度力。既然已經(jīng)克服了全部接頭阻力，在伸縮區(qū)，溫度力必然迫使鋼軌帶動(dòng)軌枕發(fā)生縱向位移，從而產(chǎn)生與之等同的道床縱向阻力。但是道床縱向阻力的產(chǎn)生有一個(gè)過程，就是說，要待軌枕移動(dòng)相當(dāng)距離時(shí)，道床縱向阻力值才能達(dá)到最大。 換句話說，道床縱向阻力的產(chǎn)生是以軌枕軌道框架的微小的縱向位移為代價(jià)的。這種位移由

33、外向里逐根軌枕積累起來而形成長軌一端的限制伸縮。也正因?yàn)槿绱?，我們才把這一段叫做伸縮區(qū)。無縫線路長軌條兩側(cè)，在溫度力作用下發(fā)生限制伸縮的區(qū)段叫伸縮區(qū)。伸縮區(qū)長度根據(jù)年軌溫差幅值、道床縱向阻力、鋼軌接頭阻力等參數(shù)計(jì)算確定，一般為50100m。 而在無縫線路長軌條中部，因?yàn)椴淮嬖诘来部v向阻力克服溫度力的問題，最大溫度力只是均衡地積存于鋼軌內(nèi)部，所以軌道框架并不發(fā)生縱向位移。也正因?yàn)槿绱?，我們才把這一段叫做固定區(qū)。無縫線路長軌條中部均衡承受最大溫度力，但軌道框架不發(fā)生縱向位移的區(qū)段叫固定區(qū)。固定區(qū)長度不得短于50 m。 前文已述，無縫線路長軌條兩端以外，用來調(diào)節(jié)鋼軌和軌道框架限制伸縮的24根標(biāo)準(zhǔn)軌叫

34、緩沖區(qū)。 根據(jù)具體線路狀況和現(xiàn)場軌溫變化計(jì)算出來的伸縮區(qū)長度叫實(shí)際伸縮區(qū)長度。我們可以算出任何一條無縫線路在任何軌溫條件下有無實(shí)際伸縮區(qū)以及實(shí)際伸縮區(qū)的長度。 與實(shí)際伸縮區(qū)長度這個(gè)概念相對(duì)的概念，是設(shè)計(jì)伸縮區(qū)長度。設(shè)計(jì)伸縮區(qū)長度的計(jì)算依據(jù)是最高、最低軌溫。 實(shí)際伸縮區(qū)長度是一個(gè)變量，它隨軌溫和線路條件的變化而變化；實(shí)際伸縮區(qū)和固定區(qū)之間，是沒有一個(gè)固定的分界點(diǎn)的。 但是，養(yǎng)護(hù)維修工作又要求我們把伸縮區(qū)和固定區(qū)明確、固定地區(qū)分開來，以便針對(duì)不同的線路特點(diǎn)采取不同的養(yǎng)護(hù)維修措施，同時(shí)也便利于觀測、檢查； 另外，為了給伸縮區(qū)長度留出相當(dāng)?shù)挠嗟?，以保適應(yīng)最不利的情況，同時(shí)考慮到現(xiàn)場的線路阻力難免要打一

35、定的折扣現(xiàn)場無縫線路標(biāo)定的伸縮區(qū)長度，總要比用最高、最低軌溫計(jì)算出來的伸縮區(qū)長度長一些，一般為50100m，鋼筋混疑土枕地段多為5075m，木枕地段多為75100m。我們把這種現(xiàn)場標(biāo)定的伸縮區(qū)長度叫做設(shè)計(jì)伸縮區(qū)長度。無縫線路溫度力和線路阻力平衡關(guān)系的示意圖叫基本溫度力圖。讀懂基本溫度力圖，可以加深我們對(duì)無縫線路的認(rèn)識(shí)。溫度力大于接頭阻力，產(chǎn)生道床縱向阻力，隨之產(chǎn)生伸縮區(qū)和固定區(qū)。伸縮區(qū)的溫度力從軌端向里越來越大，限制伸縮則由里向軌端越來越大，并通過伸縮釋放掉一部分溫度力。 固定區(qū)鋼軌不發(fā)生伸縮，且均衡承受最大溫度力。 要使無縫線路具備行車條件，必須鎖定線路。鎖定使無縫線路鋼軌不能自由伸縮而只能

36、限制伸縮。未能實(shí)現(xiàn)的自由伸縮量使鋼軌發(fā)生應(yīng)變而產(chǎn)生溫度力，溫度力則對(duì)軌道產(chǎn)生破壞作用,使其喪失行車條件。為了終止這種惡性循環(huán)，使無縫線路有能力平衡溫度力，以保行車安全，必須采取以下措施： 1）選擇合理的鎖定軌溫，使無縫線路對(duì)最高、最低軌溫產(chǎn)生的溫度力都承受有余。 2）提高無縫線路的縱向阻力和橫向阻力。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的主要措施是擰緊扣件螺栓，按規(guī)定做好道床作業(yè)。無縫線路溫度力和線路阻力的平衡過程可用基本溫度力圖表示?；緶囟攘D還能顯示無縫線路三區(qū)的形成過程和各自的特點(diǎn)。（2） 基本溫度力圖 無縫線路所頂以后，軌溫單向變化時(shí)，溫度力沿鋼軌縱向分布的規(guī)格稱為基本溫度力圖。先以降溫為例說明，圖5-4即

37、為基本溫度力圖。1 當(dāng)軌溫t等于鎖定軌溫t0時(shí)，鋼軌內(nèi)部無溫度力，即Pt=0，如圖中A-A'線。2 當(dāng)tt0tH 時(shí)，軌端無位移，溫度力在整個(gè)長軌條內(nèi)均勻分布，Pt= PH，圖中B-B'線。3 當(dāng)tt0tH時(shí)，道床縱向阻力開始發(fā)揮作用，軌端開始產(chǎn)生收縮位移，同時(shí)在x長度范圍內(nèi)放散部分溫度力，圖中BC、B'C'范圍內(nèi)任意截面的溫度力Pt= PH+r·x。4 當(dāng)t將到最低軌溫Tmin時(shí)，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生最大溫度拉力maxPt拉，這時(shí)x達(dá)到最大值，即為伸縮區(qū)長度。如圖中D-D'線。此時(shí)maxPt拉和ls可按下式計(jì)算。maxPt位2.48FDt拉max（1）

38、ls （2） 式中t拉max-最大降溫幅度。 （基本溫度力圖）（3）鎖定軌溫 1）鎖定軌溫的定義前面已多次出現(xiàn)“鎖定”這個(gè)詞。所謂“鎖定”，就是用中間扣件(包括防爬設(shè)備)把無縫線路鋼軌緊扣在軌枕上，用接頭扣件把軌端充分夾緊，使之不能自由伸縮。 無縫線路鎖定時(shí)的軌溫叫鎖定軌溫。我們通常把無縫線路全部扣件螺栓包括接頭螺栓擰緊時(shí)的軌溫作為鎖定軌溫。如果此間軌溫有波動(dòng)，則在“長軌始端落槽時(shí)應(yīng)測定一次軌溫，到長軌末端合攏，擰緊全部扣件螺栓，再測一次軌溫，以兩次平均值，作為該段無縫線路的鎖定軌溫”。2）鎖定軌溫的性質(zhì)鎖定軌溫是“零應(yīng)力軌溫”。顯然，在中間扣件和接頭扣件擰緊之前，鋼軌處于自由伸縮狀態(tài)，隨著軌

39、溫的變化，該伸的已經(jīng)伸足了，該縮的已經(jīng)縮足了。因而在將扣件擰緊的那個(gè)短暫的時(shí)間，無縫線路鋼軌斷面受到的溫度力等于0。故國外鐵路又把鎖定軌溫叫做“零應(yīng)力軌溫”。此時(shí)無縫線路具備最安全的軌溫條件。鎖定之后，只要軌溫等于鎖定軌溫，無縫線路鋼軌斷面上承受的溫度力都等于0。 鎖定軌溫是軌溫變化度數(shù)的依據(jù)。計(jì)算溫度力和鋼軌限制伸縮量時(shí)，應(yīng)把鎖定軌溫作為基數(shù)去求取軌溫變化度數(shù)。所謂“軌溫變化度數(shù)”，就是實(shí)際軌溫與鎖定軌溫的差數(shù)。如某無縫線路的鎖定軌溫是27，某時(shí)實(shí)測軌溫是57，則軌溫變化度數(shù)就是5727=+30；某時(shí)實(shí)測軌溫是-8，則軌溫變化度數(shù)就是-8-27=-35。(“+”、“”分別表示軌溫上升和下降)

40、離開了鎖定軌溫這個(gè)基數(shù)，軌溫變化度數(shù)就無從談起，溫度力和鋼軌限制伸縮量也就無從算起。 鎖定軌溫和鋼軌長度是相關(guān)統(tǒng)一的。設(shè)計(jì)無縫線路時(shí)，鎖定軌溫定下來了，鋼軌長度也就隨之定下來了。無縫線路鋪好鎖定之后，要想保持鎖定軌溫不變，就必須保持鋼軌長度不變。如果鋼軌伸長了，就意味著鎖定軌溫升高了；鋼軌縮短了，則意味著鎖定軌溫降低了。一旦鎖定軌溫偏離了設(shè)計(jì)范圍，就會(huì)給無縫線路的受力狀況帶來不良影響。這一點(diǎn)，我們?cè)谙乱粋€(gè)問題中就要講到。 據(jù)測算，每100m長的無縫線路鋼軌，每伸長1.2mm，相當(dāng)于鎖定軌溫升高了1；縮短1.2mm，相當(dāng)于鎖定軌溫降低了1。3）鎖定軌溫的確定鎖定軌溫的高低，直接決定無縫線路承受溫

41、度力的大小，因而直接決定無縫線路的穩(wěn)定性。一個(gè)地區(qū)只有一個(gè)最高軌溫和一個(gè)最低軌溫。如果鎖定軌溫定得過高，夏天無縫線路承受的溫度壓力倒是不大，但是到了冬天最低軌溫時(shí)，無縫線路將承受較大的溫度拉力而影響其穩(wěn)定性。如果鎖定軌溫定得過低，冬天最低軌溫時(shí)無縫線路承受的溫度拉力倒是不大，但是到了夏天最高軌溫時(shí)，無縫線路將承受較大的溫度壓力，同樣影響其穩(wěn)定性。所以，鎖定軌溫的確定，必須同時(shí)兼顧一個(gè)地區(qū)可能出現(xiàn)的最高、最低軌溫，使之到最高、最低軌溫的變化幅度都不是很大，產(chǎn)生的溫度力無縫線路都能承受。 4）溫度應(yīng)力式的大略方法：首先根據(jù)地區(qū)的最高、最低軌溫算出中間軌溫。地區(qū)最高、最低軌溫代數(shù)和的平均值叫做中間軌

42、溫。這里要注意，中間軌溫不等于軌溫差的平均值 確定鎖定軌溫范圍：考慮到鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路的地區(qū)冬天最低軌溫不是很低，主要的危險(xiǎn)不是來自溫度拉力而是溫度壓力，所以我們通常把鎖定軌溫定得比中間軌溫略高一些確定鎖定軌溫：如果該地區(qū)某條無縫線路鎖定時(shí)的軌溫是此范圍之內(nèi)的任意一值，則將此軌溫作為該無縫線路的合理鎖定軌溫。顯然，對(duì)于一個(gè)地區(qū)而言，鎖定軌溫是一個(gè)范圍；對(duì)于某一條無縫線路而言，鎖定軌溫則是此范圍內(nèi)的一個(gè)單一的特定值。 而且，從理論上講，一條無縫線路只允許有一個(gè)鎖定軌溫，且兩股鋼軌應(yīng)基本相同。 無縫線路鎖定時(shí)的軌溫叫鎖定軌溫。鎖定軌溫是“零應(yīng)力軌溫”，是軌溫變化度數(shù)的基數(shù)。鎖定軌溫和鋼軌長度

43、是相關(guān)統(tǒng)一的，鋼軌長度發(fā)生變化，鎖定軌溫跟著發(fā)生變化。鎖定軌溫定得過高，冬天最低軌溫時(shí)容易發(fā)生鋼軌被拉斷的事故；鎖定軌溫定得過低，夏天最高軌溫時(shí)容易發(fā)生脹軌、跑道。設(shè)計(jì)鎖定軌溫是合理的鎖定軌溫，超出設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍的鎖定軌溫是不合理的鎖定軌溫。不允許隨意改動(dòng)設(shè)計(jì)鎖定軌溫。不合理的鎖定軌溫必須加以改正。2.4 無縫線路穩(wěn)定性分析（1）穩(wěn)定的概念：無縫線路作為一種新型軌道結(jié)構(gòu)，其最大特點(diǎn)是在夏季高溫季節(jié)在鋼軌內(nèi)部存在巨大的溫度壓力，容易引起軌道橫向變形。在列車動(dòng)力或人工作業(yè)等干擾下，軌道彎曲變形有時(shí)會(huì)突然增大，這一現(xiàn)象常稱為脹軌跑道，在理論上稱為喪失穩(wěn)定。這將嚴(yán)重危及行車安全。無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算的

44、主要目的是研究軌道脹軌跑道的發(fā)生規(guī)律，分析其產(chǎn)生的力學(xué)條件及主要影響因素的作用，計(jì)算出保證線路穩(wěn)定的允許溫度壓力。因此，穩(wěn)定性分析對(duì)無縫線路的設(shè)計(jì)，鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修具有重要的理論和實(shí)踐意義。從大量的室內(nèi)模型軌道和現(xiàn)場實(shí)際軌道的穩(wěn)定試驗(yàn)以及現(xiàn)場事故觀察分析，軌道脹軌跑道的發(fā)展過程基本上可分為三個(gè)階段，即持穩(wěn)階段、脹軌階段和跑道階段，縱坐標(biāo)為鋼軌溫度壓力，橫坐標(biāo)為軌道彎曲變形矢度為初始彎曲矢度。脹軌跑道總是從軌道的薄弱地段（即具有原始彎曲的不平順）開始。在持穩(wěn)階段，軌溫升高，溫度壓力增大，但軌道不變形。脹軌階段，隨著軌溫的增加，溫度壓力也隨之增加，此時(shí)軌道開始出現(xiàn)微小變形，此后，溫度壓力的增加與橫向

45、變形之間呈非線性關(guān)系。當(dāng)溫度壓力達(dá)到臨界值時(shí)，這時(shí)軌溫稍有升高或稍有外部干擾時(shí)，軌道將會(huì)突然發(fā)生臌曲，道碴拋出，軌枕裂損，鋼軌發(fā)生較大變形，軌道受到嚴(yán)重破壞，此為跑道階段，至此穩(wěn)定性完全喪失。 無縫線路漲軌跑道過程無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算的主要目的是研究軌道脹軌跑道的發(fā)生規(guī)律，分析其產(chǎn)生的力學(xué)條件及主要影響因素的作用，計(jì)算出保證線路穩(wěn)定的允許溫度壓力。因此，穩(wěn)定性分析對(duì)無縫線路的設(shè)計(jì)，鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修具有重要的理論和實(shí)踐意義。判別結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的準(zhǔn)則一般有能量法和靜力平衡法。無縫線路的穩(wěn)定分析大多采用能量法，彈性理論的能量變分原理是理論基礎(chǔ)。在穩(wěn)定性計(jì)算中采用的勢能駐值原理概念為：結(jié)構(gòu)處于平衡狀態(tài)的充要條件

46、是在虛位移過程中，總勢能取駐值，即A=0。根據(jù)勢能駐值原理及邊界條件等即可求地軌道平衡的微分方程。微分方程的解法，有精確解與近似解之分。前者是按邊界條件直接解平衡微分方程，解題較麻煩，與近似方法相比差別并不大，故運(yùn)用較少；現(xiàn)使用較多的是后者，即假設(shè)變形曲線的方法，也稱能量法。國內(nèi)外對(duì)穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行了長期深入的研究，提出了很多計(jì)算公式。比較有影響的公式如，米辛柯公式、沼田公式、科爾公式等。我國在1977年提出了"統(tǒng)一無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算公式"（簡稱統(tǒng)一公式），并得到推廣應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)我國無縫線路的發(fā)展起了重要作用。統(tǒng)一公式是假定變形曲線波長與初始波長相等，并取變形為2mm是對(duì)

47、應(yīng)的溫度壓力Pn，再除以安全系數(shù)，即為保證無縫線路穩(wěn)定的原許溫度壓力1990年5月1日開始實(shí)施的無縫線路鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修方法中，鋪設(shè)無縫線路的允許溫差表是該標(biāo)準(zhǔn)的核心內(nèi)容之一，其穩(wěn)定性計(jì)算是采用鐵道科學(xué)研究院提出的變形波長與初始彎曲波長不相等的計(jì)算公式（簡稱不等波長公式）?，F(xiàn)行允許溫差表是該理論分析與實(shí)踐相結(jié)合的產(chǎn)物，已得到現(xiàn)場廣泛運(yùn)用。對(duì)無縫線路大量調(diào)查后表明，很多次的脹軌跑道事故并非溫度壓力過大所致，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)

48、揮無縫線路的優(yōu)越性。 （2）保持穩(wěn)定的因素 1）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。前蘇聯(lián)資料表明，穩(wěn)定軌道框架的力，65%是由道床提供的，而鋼軌為25%，扣件為10%道床橫向阻力是由軌枕兩側(cè)及底部與道碴接觸面之間的摩阻力，和枕端的碴肩阻止橫移的抗力組成。其中，道床肩部占30%，軌枕兩側(cè)占20% 30%，軌枕底部占50%。道床橫向阻力可用單根軌枕的橫向阻力Q和道床單位橫向阻力q表示。q=Q/a（N/cm），a為軌枕間距。隨著軌枕重量的增加，橫向阻力增大；橫向阻力與軌枕橫向位移成非線性關(guān)系，阻力隨位移的增加而增加，當(dāng)位移達(dá)到

49、一定值時(shí)，阻力接近常量，位移繼續(xù)增大，道床即破壞。對(duì)無縫線路喪失穩(wěn)定情況的大量調(diào)查中得知，在不少情況下脹軌跑道并非溫度力過大所致，而是由于維修作業(yè)不當(dāng)，降低了道床橫向阻力而發(fā)生。因此要對(duì)影響橫向阻力的因素有所了解，以利于指導(dǎo)工作。2） 軌道框架剛度軌道框架剛度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接點(diǎn)間的阻矩之和。3） 喪失穩(wěn)定的因素喪失穩(wěn)定的主要因素是溫度壓力與軌道初始彎曲。由于溫度升高引起的鋼軌軸向溫度壓力是構(gòu)成無縫線路穩(wěn)定問題的根本原因，而初始彎曲是影響穩(wěn)定的直接因素，脹軌跑道

50、多發(fā)生在軌道的初始彎曲處。因而控制初始彎曲的大小，對(duì)保證軌道穩(wěn)定有重要作用。 （2）彈動(dòng)現(xiàn)象 1）鐵道科學(xué)研究院對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定試驗(yàn)的測試發(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)

51、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)生行車事故。 2）無縫線路彈動(dòng)現(xiàn)象失穩(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，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

52、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，軌道不平順，鎖定軌溫的下降。（3） 無縫線路穩(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

53、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。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)當(dāng)考慮一定的安全儲(chǔ)備量穩(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)營后鎖定軌溫的變化。根據(jù)試驗(yàn)

54、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)。(4) 無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算的目的及意義:無縫線路穩(wěn)定性計(jì)算的主要目的

55、：是研究軌道脹軌跑道的發(fā)生規(guī)律；分析其產(chǎn)生的力學(xué)條件及主要影響因素；算出保證線路穩(wěn)定的允許溫度壓力。因此，穩(wěn)定性分析對(duì)無縫線路的設(shè)計(jì)，鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)維修具有重要的理論和實(shí)踐意義。(5) 穩(wěn)定性計(jì)算方法: 1微分方程法（靜力平衡法） 2能量法教科書采用。 變形曲線形式、變形過程、邊界條件、參數(shù)選擇不同，即可導(dǎo)出不同公式來，差異不大。 (6)脹軌跑道的防治以及措施：1）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

56、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。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。哪個(gè)值得2） 脹軌跑道防治的措施：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