寒冷地区无缝线路的养护维修.doc

寒冷地区无缝线路的养护维修第一章 无缝路线类型用具有相当长度的焊接长钢轨代替普通标准长度钢轨的轨道称无缝线路，按处理焊接长钢轨因温度变化而引起伸缩方法的不同，无缝线路分温度应力式和放散应力式两种，放散温度应力式无缝线路又分为自动放散和定期放散两种第一节 温度应力式无缝线路1、结构型式温度应力式无缝线路的钢轨由一根焊接长钢轨及其两端2~4 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如图 1-1 长轨 长轨 长轨缓冲区 伸缩区 固定区 伸缩区 缓冲区图 1-1为了便于理解伸缩区和固定区的存在，日本国铁曾作了如下试验用1/15 木枕大小的木片，以 5 厘米间隔钉在橡皮带上做成模型，并把它当成轨道框架图 1-2 是将这框架悬空，把两端拉紧，这时由于橡皮带（即钢轨）的伸缩不受阻碍，所以木枕间隔以等距离伸长，这表明了上述的自由伸缩状态图 1-3 中，当把轨道框架放置在台子上，在两端施加拉力，这时枕木底面与台面之间的摩擦阻力相当于道床阻力，由于摩擦阻碍橡皮带伸长，所以两端伸长多些，即所谓无缝线路的伸缩区；而中部仍保持受拉以前的间隔，没有伸长，形成了所谓无缝线路的固定区。

从这个试验中，至少可以清楚地了解到阻止伸缩的道床纵向阻力与钢轨伸缩的关系1图 1-2图 1-32、轨温循环变化过程℃ ② ④ ⑥TmaxT锁Tmin① ③ ⑤ ⑦图 1-4图 1-4 中，Tmax为铺轨地区最高轨温， 其值比当地历年最高气温高 20℃，最低轨温 Tmin 与当地的最低气温大致相同各地区（或区段）采用的最高轨温和最低轨温， 由铁路局工务处规定 T 锁 为焊接长钢轨铺设时的锁定轨温3、伸缩方法焊接长钢轨铺设后 T锁 → Tmin 轨温下降过程中的自由伸缩首先受接头阻力 Rj 的抵抗，因而在钢轨内产生温度拉力 Pt a）当 Pt ≤Rj ，钢轨与夹板间无任何相对位移，即焊接长钢轨的缩短受到完全的限制2（b）当 Pt >Rj，接头阻力 Rj 被克服后，焊接长钢轨的缩短继而受道床纵向阻力的抵抗，焊接长钢轨两端的缩短受到一定的限制，两端伸缩区的拉力部分得到释放，且出现微量缩短而中间固定区的缩短受到完全的限制轨温由 t 锁 下降至 Tmin 时温度拉力 Pt 沿焊接长钢轨的纵向分布图 ABCDEF 和焊接长钢轨的受力图示于图 1-5 PtCD-40 ℃PL伸E-16 .3℃BR j+15 ℃AL伸LP.L 伸F.伸P LR jRj伸缩区固定区伸缩区图 1-5图中， Pt Rj P L伸 ；或 P t =α EF(t 锁-T min) 。

式中 R j ——接头阻力（ KN）；P ——道床单位纵向阻力（ N/cm）； L 伸 ——伸缩区长度（ cm）；L——焊接长钢轨长度（ m）；——钢轨的线膨胀系数，取 11.8 ×10-6 / ℃；E——钢轨的弹性模量， E=20.6×106N/cm2 ；2F——钢轨的断面积（ cm）4、联结：a）长轨焊接：将轨端不钻孔、不淬火的标准轨在焊轨厂用接触焊的方法焊接成一定的长度（一般为 250～500m），然后运往工地，用铝热焊或小型气压焊焊接成规定的设计长度，铺入线路b）冻结接头：无缝线路在发展焊接接头的同时， 也出现了“冻结接头”其工作原理系用月牙形垫片将钢轨螺栓孔缝隙填塞，或将夹板用环氧树脂牢固地胶粘在钢轨上，使钢轨不能随轨温变化而伸缩或用施必牢防松螺栓（扭矩≥ 1500N-m），也可冻结3c）缓冲区钢轨接头，应采用普通六孔夹板，使用φ 24mm、10.9 级高强度螺栓及平垫圈第二节 自动放散温度应力式无缝线路1、结构形式：在焊接长钢轨两端设置钢轨伸缩调节器，长轨与伸缩调节器间的联连采用高强度螺栓或“冻结接头” 伸缩调节器 长 轨 伸缩调节器图 1-62、伸缩方法：长轨中点锁定，采用无扣压力的特制中间扣件，不设防爬器，使钢轨在垫板上能随轨温变化自由伸缩，以自动放散应力。

自动放散温度应力式无缝线路在我国主要应用于特大桥梁上（如南京长江大桥）第三节 定期放散温度应力式无缝线路1、结构型式：与温度应力式相同2、轨温变化过程：如图 1-7 所示4Δt 降春Δt 升T min秋T maxtΔt 降中Δt 升图 1-73、伸缩方法：与温度应力式相同4、放散应力：根据当地轨温条件， 每年春秋两季把钢轨内部的温度应力各放散一次放散时，打开焊接长钢轨两端接头夹板，松开全部中间扣件，并将焊接长钢轨置于滚筒之上，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，保持必要的轨缝定期放散温度应力式无缝线路曾在前苏联历年最大轨温幅度 128℃的高寒地区铺设过由于放散应力需在封锁线路的条件下进行，大量放散对行车干扰大，且费工费时，故在我国寒冷地区不宜大规模铺设第四节 我国采用的基本型式《铁路线路设备大修规则》 （以下简称为《大规》 ）规定：无缝线路的基本结构形式为温度应力式以下各章、节所述内容均为温度应力式第二章 气温与轨温历年最大轨温变化幅度超过 90℃的地区称为寒冷地区历年轨温变化幅度越大，冬季或夏季焊接长钢轨所承受的温度拉力或压力越大，钢轨折断或胀轨跑道的几率越大。

从这个意义上说，无缝线路是一项与温度作斗争的技术，可见温度与无缝线路关系之密切研究与掌握气温和轨温的变化规律则是寒冷地区推广和应用无缝线路工作中的一项重要任务5第一节 寒冷地区气温与轨温的关系我国寒冷地区一般为大陆性气候，日气温差较大，年气温差也较大夏季酷热，冬季严寒春旱秋涝，降雨集中在 6～ 8 月寒冷地区多处高纬度，太阳最大幅射角约为 73.5 ～ 64.5 度上述特点直接影响轨温与气温关系夏季太阳幅射热对空气和轨温、地温影响大，幅射角不同，影响也不同；而冬季超低温的地温，对轨温又有很大影响总之，寒冷地区气温与轨温的关系与其他地区是有差别的1、寒冷地区的气温特点（1）历年极端气温不出现在同一年，且持续时间较短2）历史上出现高温和低温的天数相近，且占总天数的比例较小3）平均年气温差与历年最大气温差相差较大， 且年气温差超过 70℃ 的年数占总年数的比例较小4）每年最高气温多发生在 6～ 8 月，主要集中在 7 月；每年最低气温多发生在 12～ 2 月，主要集中在 1 月2、寒冷地区气温与轨温、地温的关系（1）夏季由于太阳幅射热， 一般轨温比气温高 5～ 17℃，且有滞后性2）出现最高气温时，未必出现最高轨温。

3）年最高轨温一般在当年只出现一次，且持续时间较短4）年最大轨温与气温的差值不一定出现在当年最高气温时，也不一定出现在当年最高轨温5）轨温与气温差值超过 15℃的次数较少综上所述，寒冷地区轨温与气温差的最大值不一定出现在最高气温时，也不一定出现在最高轨温时，且出现的几率又很小那么，无缝线路设计时采用最高轨温等于历年最高气温加 20℃的规定，对寒冷地区未必合理第二节 气温与轨温的观测某地区历年最高和最低气温系指气象部门的观测资料因此，气温值应按气象台标准设置的百叶箱内的气温值为准各工务段应设气、轨温观测点气温的观测一般可设置两个百叶箱，箱距地面两米高，无大树遮荫，通风良好，距铁路线路 15～ 20 米远一箱内有干湿球温度计，可随时观测气温值；还有最高最低温度计，可显示每日最高最低气温值另一箱内有气温自动测试记录仪，可自动绘出每日气温变化曲线气温和轨温必须采用同一地点，同一时刻的数据进行比较钢轨温度，在晴天阳光直射面与背阴面不同，轨底与轨头不同，钢轨6内部与表面也不同在夏天上午升温阶段，钢轨表面温度高于内部温度，最大差值约 1.0 ℃；下午降温阶段， 由于钢轨温度的滞后现象， 钢轨内部温度高于表面温度。

因此，为正确测量轨温，应在钢轨全断面进行多点测量取其平均值测量轨温的工具有二种：1. 钢轨水银温度计：它用一段 80～100cm 的短钢轨，钢轨顶刻一深槽（或在钢轨横断面上沿钢轨纵向钻一深孔） ，埋入（或插入）一枝 -50 ℃～+100℃的水银温度计，并用铁粉塞满使用时将其置于百叶箱旁此种方法可准确测量钢轨内部温度2. 吸附式轨温计：这类温度计利用自身磁体吸附于被测钢轨表面，通过感温元件测钢轨温度它的体型小，现场使用携带方便但感温时间稍慢一些，一般需要 6～8 分钟采用在钢轨全断面进行多点测量取其平均的方法可准确测量钢轨温度观测时间：定时观测与临时观测相结合定时观测，每日四次，即2时、 8 时、 14 时、 20 时夏季气温高于 30℃，从 12 至 16 时，每 5 分钟观测一次；或从 10 至 16 时，每 30 分钟观测一次冬季气温低于 -20 ℃, 昼夜半小时观测一次第三章 温度力及锁定轨温第一节温度力一根长度为 可自由伸缩的钢轨，当轨温变化t ℃时，其伸缩量为：at（3-1 ）式中——钢轨的线膨胀系数，取 11.8 ×10-6 / ℃；——钢轨长度（ m）t ——轨温变化幅度（℃） 。

当长度 =85m的钢轨轨温为 20℃时处于自由伸缩状态，而当其轨温变化幅度 t =1℃时，其伸缩量11.810 6850001 1mm 也就是说，这根处于自由伸缩状态的钢轨，当轨温为 21℃时，其长度为 85.001m；当轨温为 19℃时，其长度为 84.999m这样，处于自由伸缩状态的钢轨长度同其轨温就存在一一对应关系如果钢轨完全被固定，不能随轨温。