第八章無縫線路

1、1第八章第八章 無縫線路無縫線路 本章重點本章重點 1無縫線路概述無縫線路概述 2無縫線路縱向受力分析無縫線路縱向受力分析2 1基本概念基本概念 無縫線路也叫長鋼軌無縫線路也叫長鋼軌線路。就是把若干根標線路。就是把若干根標準長度的鋼軌經(jīng)焊接成準長度的鋼軌經(jīng)焊接成為為10002000m而鋪設(shè)而鋪設(shè)的鐵路線路。的鐵路線路。 通常是在焊軌廠將無通常是在焊軌廠將無孔標準軌焊接成孔標準軌焊接成200500m的軌條，再運到現(xiàn)的軌條，再運到現(xiàn)場就地焊接后鋪設(shè)。場就地焊接后鋪設(shè)。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述3 2無縫線路發(fā)展歷程無縫線路發(fā)展歷程 隨著無縫線路一系列理論和技術(shù)問題的解決，無縫隨著無縫線路一系列理論和技

2、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，最早的國家，1926年就開始試鋪，到年就開始試鋪，到50年代，已將無年代，已將無縫線路作為國家的標準線路。到縫線路作為國家的標準線路。到60年代已開始試驗把年代已開始試驗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。美國雖然從無縫道岔。美國雖然從30年代開始鋪設(shè)無縫線路，但年代開始鋪設(shè)無縫線路，但進展較緩慢，直到進展較緩慢，直到70年代才得以迅速發(fā)展，以年平均年代才得以迅速發(fā)展，以年平均鋪設(shè)鋪設(shè)7590km的速度增長

3、，最多時年鋪設(shè)達到的速度增長，最多時年鋪設(shè)達到1萬萬km。到到1979年底無縫線路已超過年底無縫線路已超過12萬萬km，是目前全世界鋪，是目前全世界鋪設(shè)無縫線路最多的國家。設(shè)無縫線路最多的國家。4 日本于日本于50年開始鋪設(shè)無縫線路，現(xiàn)已鋪設(shè)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用了一次性鋪余公里。近年來日本在新干線上采用了一次性鋪設(shè)無縫線路技術(shù)。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，對前蘇聯(lián)由于大部分地區(qū)溫度變化幅度較大，對無縫線路的發(fā)展有所影響，直到無縫線路的發(fā)展有所影響，直到1956年才正式開年才正式開始鋪設(shè)。近十年發(fā)展較快，無縫線路已達始鋪

4、設(shè)。近十年發(fā)展較快，無縫線路已達5000余余公里。公里。 我國無縫線路從我國無縫線路從1957年開始試鋪，開始時采用年開始試鋪，開始時采用電弧焊法，分別在北京、上海各試鋪了電弧焊法，分別在北京、上海各試鋪了1km，以，以5后逐步擴大。后來在工廠采用氣壓焊或接觸焊將后逐步擴大。后來在工廠采用氣壓焊或接觸焊將鋼軌焊成鋼軌焊成250500m的長軌條，然后運至鋪設(shè)地的長軌條，然后運至鋪設(shè)地點在現(xiàn)場用鋁熱點在現(xiàn)場用鋁熱焊或小型氣焊或小型氣壓焊將其焊連成設(shè)計壓焊將其焊連成設(shè)計長度。一般情況下，一段無縫線路長度為長度。一般情況下，一段無縫線路長度為10002000m。每段之間鋪設(shè)。每段之間鋪設(shè)24根調(diào)節(jié)軌，

5、接頭采用根調(diào)節(jié)軌，接頭采用高強度螺栓連接。高強度螺栓連接。 目前主要干線均已鋪設(shè)無縫線路。目前主要干線均已鋪設(shè)無縫線路。90年代開始年代開始又開始了對跨區(qū)間無縫線路的研究和試鋪工作，又開始了對跨區(qū)間無縫線路的研究和試鋪工作，至今無縫線路已鋪設(shè)約至今無縫線路已鋪設(shè)約35336.1km。6 3無縫線路的基本特點及分類無縫線路的基本特點及分類 (1)(1)特點特點 與普通線路相比，無縫線路在其長鋼軌段內(nèi)消滅了與普通線路相比，無縫線路在其長鋼軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車輪對鋼軌接頭的沖擊，使得列車軌縫，從而消除了車輪對鋼軌接頭的沖擊，使得列車運行平穩(wěn)，旅客舒適，延長了線路設(shè)備和機車車輛的運行平穩(wěn)，旅

6、客舒適，延長了線路設(shè)備和機車車輛的使用壽命，減少了線路養(yǎng)護維修工作量，并能適應(yīng)高使用壽命，減少了線路養(yǎng)護維修工作量，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。速行車的要求，是軌道現(xiàn)代化的發(fā)展方向。 (2(2）分類）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，無縫線路根據(jù)處理鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力方式的不同，可分為可分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩種類型。兩種類型。7 溫度應(yīng)力式無縫線路是由一根焊接長鋼軌及其兩溫度應(yīng)力式無縫線路是由一根焊接長鋼軌及其兩端端24根標準軌組成，并采用普通接頭的形式。根標準軌組成，并采用普通接頭的形式。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路，又

7、分為自動放散式和放散溫度應(yīng)力式無縫線路，又分為自動放散式和定期放散式兩種，適用于年軌溫差較大的地區(qū)。定期放散式兩種，適用于年軌溫差較大的地區(qū)。8采用伸縮接頭采用伸縮接頭的放散溫度應(yīng)的放散溫度應(yīng)力式無縫線路力式無縫線路9 2)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：普通無縫線路普通無縫線路全區(qū)間無縫線路全區(qū)間無縫線路跨區(qū)間無縫線路跨區(qū)間無縫線路10第二節(jié)第二節(jié) 無縫線路縱向受力分析無縫線路縱向受力分析線路阻力線路阻力縱向阻力縱向阻力橫向阻力橫向阻力豎向阻力豎向阻力接頭阻力接頭阻力扣件阻力扣件阻力道床縱向阻力道床縱向阻力道床橫向阻力道床橫向阻力軌道框架水平剛度軌道框架水平剛

8、度道床豎向阻力道床豎向阻力軌道框架垂直剛度軌道框架垂直剛度11HPSnPH 一、無縫線路縱向阻力一、無縫線路縱向阻力 無縫線路縱向阻力包括接頭阻力、扣件阻力及無縫線路縱向阻力包括接頭阻力、扣件阻力及道床縱向阻力。道床縱向阻力。 1接頭阻力接頭阻力 鋼軌兩端接頭處由鋼軌夾板通過螺栓擰緊，產(chǎn)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阻力和螺栓的抗剪力提供。阻力由鋼軌夾板間的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。為了安全，我國接頭阻力僅考慮鋼軌與夾板間的為了安全，我國接頭阻力僅考慮鋼軌與夾板間的摩阻力。摩阻力。

9、1213夾板受力圖夾板受力圖接頭阻力接頭阻力： PH=nS 摩阻力的大小主要取決于螺栓摩阻力的大小主要取決于螺栓擰緊后的張拉力和鋼軌與夾板之擰緊后的張拉力和鋼軌與夾板之間的摩擦系數(shù)間的摩擦系數(shù) f。接頭螺栓擰緊接頭螺栓擰緊后產(chǎn)生的拉力在夾板的上、下接后產(chǎn)生的拉力在夾板的上、下接觸面上將產(chǎn)生分力。圖中觸面上將產(chǎn)生分力。圖中T為水為水平分力；平分力；N為法向分力，它垂直為法向分力，它垂直于夾板的接觸面；于夾板的接觸面；R為為N與與T的合的合力，它與力，它與N的夾角等于摩擦角的夾角等于摩擦角，其中其中T = P/2，則有：，則有：)sin(cos 22PPR14)sin(cos 22PPR式中式中

10、P一枚螺栓擰緊后的拉力一枚螺栓擰緊后的拉力(kN)； 夾板接觸面的傾角，夾板接觸面的傾角，tani； i為為軌底頂軌底頂面接觸面斜率，面接觸面斜率，50、75kg/m鋼軌：鋼軌： i 1/4；43、60kg/m鋼軌：鋼軌： i 1/3。 當鋼軌發(fā)生位移時，夾板與鋼軌接觸面之間將產(chǎn)生當鋼軌發(fā)生位移時，夾板與鋼軌接觸面之間將產(chǎn)生摩阻力摩阻力F， F將阻止鋼軌的位移。將阻止鋼軌的位移。 fPfRNfF cossincos215 一枚螺栓對應(yīng)有四個接觸面，其上所產(chǎn)生的摩阻力一枚螺栓對應(yīng)有四個接觸面，其上所產(chǎn)生的摩阻力之和之和S為：為： 因為接頭一端有三枚螺栓，因此接頭阻力因為接頭一端有三枚螺栓，因此接

11、頭阻力PH為：為： 鋼的摩擦系數(shù)一般為鋼的摩擦系數(shù)一般為0.25，而，而f =tan，則有，則有arctan0.25；又有；又有arctani。 相應(yīng)值代入得到：相應(yīng)值代入得到：70、50kg/m鋼軌：鋼軌：S1.03P；60、43kg/m鋼軌：鋼軌：S0.90P。 fPFS cossin24 PfSPH sincos6316 由以上分析表明：一枚螺栓的拉力接近它所產(chǎn)生的接由以上分析表明：一枚螺栓的拉力接近它所產(chǎn)生的接頭阻力。接頭阻力的表達式，可寫成：頭阻力。接頭阻力的表達式，可寫成： PH=nP 接頭阻力與螺栓材質(zhì)、直徑、擰緊程度和夾板孔數(shù)有接頭阻力與螺栓材質(zhì)、直徑、擰緊程度和夾板孔數(shù)有關(guān)。

12、在其他條件均相同的情況下，螺栓的擰緊程度就是關(guān)。在其他條件均相同的情況下，螺栓的擰緊程度就是保持接頭阻力的關(guān)鍵。扭力矩保持接頭阻力的關(guān)鍵。扭力矩T與螺栓拉力與螺栓拉力P的關(guān)系可用的關(guān)系可用經(jīng)驗公式表示：經(jīng)驗公式表示：T = K D P式中式中T 擰緊螺帽時的扭力矩擰緊螺帽時的扭力矩(Nm)； K扭矩系數(shù)，扭矩系數(shù)，K0.180.24； P螺栓拉力螺栓拉力(kN)； D螺栓直徑螺栓直徑(mm) 。17 列車通過鋼軌接頭時產(chǎn)生的振動，會使扭力矩下降，列車通過鋼軌接頭時產(chǎn)生的振動，會使扭力矩下降，接頭阻力值降低。據(jù)國內(nèi)外資料，可降低到靜力測定值接頭阻力值降低。據(jù)國內(nèi)外資料，可降低到靜力測定值的的40

13、50。所以，定期檢查扭力矩，重新擰緊螺。所以，定期檢查扭力矩，重新擰緊螺帽，保證接頭阻力值在長期運營過程中保持不變，是一帽，保證接頭阻力值在長期運營過程中保持不變，是一項十分重要的措施。修理規(guī)則規(guī)定無縫線路鋼軌接頭必項十分重要的措施。修理規(guī)則規(guī)定無縫線路鋼軌接頭必須采用須采用10.9級螺栓，扭矩應(yīng)保持在級螺栓，扭矩應(yīng)保持在700900Nm。表。表81所示為計算時采用的接頭阻力值。所示為計算時采用的接頭阻力值。18 2扣件阻力扣件阻力 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，要求扣件阻阻力，稱扣件阻力。為了防止鋼

14、軌爬行，要求扣件阻力必須大于道床縱向阻力。力必須大于道床縱向阻力。 扣件阻力是由鋼軌與軌枕墊板面之間的摩阻力和扣扣件阻力是由鋼軌與軌枕墊板面之間的摩阻力和扣壓件與軌底扣著面之間的壓件與軌底扣著面之間的摩阻力所組成。摩阻力的摩阻力所組成。摩阻力的大小、取決于扣件扣壓力大小、取決于扣件扣壓力和摩擦系數(shù)的大小。和摩擦系數(shù)的大小。一組一組扣件的阻力扣件的阻力F為：為：F=2(1+2)P 。19扣板受力圖扣板受力圖 據(jù)鐵道科學研究院試驗，如果混凝土軌枕下采用橡據(jù)鐵道科學研究院試驗，如果混凝土軌枕下采用橡膠墊板，不論是扣板式扣件還是彈條式扣件，其摩擦膠墊板，不論是扣板式扣件還是彈條式扣件，其摩擦系數(shù)為：系

15、數(shù)為：1+2=0.8。 扣壓力扣壓力P的大小與螺栓所的大小與螺栓所受拉力的大小有關(guān)。以扣板受拉力的大小有關(guān)。以扣板式扣件為例：式扣件為例： 式中式中P拉拉扣板螺栓拉力，扣板螺栓拉力，與螺帽扭矩有關(guān)；與螺帽扭矩有關(guān)； a、b扣板著力點至扣板著力點至螺栓中心的距離。螺栓中心的距離。拉拉PbabP 20 扣件摩阻力扣件摩阻力F的表達式為：的表達式為： 實測資料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力隨鋼軌實測資料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力隨鋼軌位移的增加而增大。當鋼軌位移達到某一定值之后，位移的增加而增大。當鋼軌位移達到某一定值之后，鋼軌產(chǎn)生滑移，阻力不再增加。鋼軌產(chǎn)生滑移，阻力不再增加。 墊板壓縮和扣件

16、局部磨損，將導(dǎo)致扣件阻力下降，墊板壓縮和扣件局部磨損，將導(dǎo)致扣件阻力下降，通常墊板的壓縮與扣件的磨損按通常墊板的壓縮與扣件的磨損按1mm估計。估計。 此外，列車通過時的振動，會使螺帽松動，扭矩下此外，列車通過時的振動，會使螺帽松動，扭矩下降，導(dǎo)致扣件阻力下降。為此規(guī)定：扣板扣件扭矩應(yīng)降，導(dǎo)致扣件阻力下降。為此規(guī)定：扣板扣件扭矩應(yīng)保持在保持在80120Nm；彈條扣件為；彈條扣件為100150Nm。 拉拉PbabF )(212 2122道床縱向阻力道床縱向阻力軌枕與道床之間的摩阻力軌枕與道床之間的摩阻力枕木盒內(nèi)道碴抗推力枕木盒內(nèi)道碴抗推力 3道床縱向阻力道床縱向阻力 道床縱向阻力系指道床抵抗軌道框

17、架縱向位移的阻力。道床縱向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值，或每延毫米分布阻力表示。一般以每根軌枕的阻力值，或每延毫米分布阻力表示。它是抵抗鋼軌伸縮，防止線路爬行的重要參數(shù)。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)、顆粒大小及級配、道床斷道床縱向阻力受道碴材質(zhì)、顆粒大小及級配、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。面、搗固質(zhì)量、臟污程度、軌道框架重量等因素的影響。23 注意：注意： 只要鋼軌與軌枕間的扣件阻力大于道床抵抗軌枕縱只要鋼軌與軌枕間的扣件阻力大于道床抵抗軌枕縱向移動的阻力，則無縫線路長鋼軌的溫度應(yīng)力和溫度向移動

18、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。力確定。 可以看出：道床縱向阻可以看出：道床縱向阻力值隨位移的增大而增加，力值隨位移的增大而增加，當位移達到一定值之后，當位移達到一定值之后，軌枕盒內(nèi)的道碴顆粒之間軌枕盒內(nèi)的道碴顆粒之間的結(jié)合被破壞，在此情況的結(jié)合被破壞，在此情況下，即使位移再增加，阻下，即使位移再增加，阻道床縱向阻力與道床縱向阻力與位移之間的關(guān)系位移之間的關(guān)系24力也不再增大；力也不再增大；在正常軌道條件下，鋼筋混凝土軌枕在正常軌道條件下，鋼筋混凝土軌枕位移小于位移小于2mm，木枕位移小

19、于，木枕位移小于1mm，道床縱向阻力，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。枕軌道。 在無縫線路設(shè)計中，采用軌枕位移為在無縫線路設(shè)計中，采用軌枕位移為2 mm時相應(yīng)時相應(yīng)的道床縱向阻力值，見表的道床縱向阻力值，見表83。25 二、鋼軌溫度力與鎖定軌溫二、鋼軌溫度力與鎖定軌溫 無縫線路的特點是軌條長，當軌溫變化時，鋼軌要無縫線路的特點是軌條長，當軌溫變化時，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。為保證無縫線路的軌內(nèi)部要產(chǎn)生很大的軸向溫

20、度力。為保證無縫線路的強度和穩(wěn)定，需要了解長軌條內(nèi)溫度力及其變化規(guī)律。強度和穩(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。之間的關(guān)系。 一根長度為可自由伸縮的鋼軌，當軌溫變化一根長度為可自由伸縮的鋼軌，當軌溫變化t 時，其伸縮量為：時，其伸縮量為： 。 式中：式中： 鋼軌的線膨脹系數(shù)，取鋼軌的線膨脹系數(shù)，取11.810-6/。tll 26 如果鋼軌兩端完全被固定，不能隨軌溫變化如果鋼軌兩端完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則將在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。根據(jù)虎而自由伸縮，則將在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)

21、力。根據(jù)虎克定律，溫度應(yīng)力克定律，溫度應(yīng)力t 為：為： 式中式中 E鋼的彈性模量，鋼的彈性模量，E2.1l05MPa； 將將E 、 之值代入之值代入式，則溫度應(yīng)力為：式，則溫度應(yīng)力為： (MPa) 一根鋼軌所受的溫度力一根鋼軌所受的溫度力Pt 為：為： tEllEEtt ttt 50210811101265. FtFPtt 502. (N) 27 以上為無縫線路溫度應(yīng)力和溫度力計算的基本公式。以上為無縫線路溫度應(yīng)力和溫度力計算的基本公式。由此可得知：由此可得知： 1在兩端固定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅與軌在兩端固定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅與軌溫變化幅度有關(guān)，而與鋼軌本身長度無關(guān)。因此，溫變化

22、幅度有關(guān)，而與鋼軌本身長度無關(guān)。因此，從從理論上講，鋼軌可焊成任意長，且對軌內(nèi)溫度力沒有理論上講，鋼軌可焊成任意長，且對軌內(nèi)溫度力沒有影響。影響?？刂茰囟攘Υ笮〉年P(guān)鍵是如何控制軌溫化幅度?？刂茰囟攘Υ笮〉年P(guān)鍵是如何控制軌溫化幅度。FtFPtt 502. tll tEllEEtt 28FtFPtt 502. tll tEllEEtt 2對于不同類型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生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。對于的溫度力大小不同。對于75、60、50kg/m鋼軌，如鋼軌，如軌溫變化軌溫變化1所產(chǎn)生的溫度力分別為所產(chǎn)生的溫度力分別為23.6、19.2、16.3kN。 3無縫

23、線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度，軌長有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)。關(guān)，與鋼軌斷面積無關(guān)。29： 鋪設(shè)無縫線路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長鋼軌鋪設(shè)無縫線路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長鋼軌因軌溫變化而產(chǎn)生的溫度力問題。為此，無縫線因軌溫變化而產(chǎn)生的溫度力問題。為此，無縫線路上長鋼軌的兩端是用鋼軌聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備路上長鋼軌的兩端是用鋼軌聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備加以強制性固定的，其他部分也是采用強度大的加以強制性固定的，其他部分也是采用強度大的中間聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋混凝土中間聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋混凝土軌枕之上，稱為軌枕之上，稱為鎖定線路。鎖定線路。 鎖定時鎖定時(即鋪

24、設(shè)或維修時即鋪設(shè)或維修時)的鋼軌溫度稱為的鋼軌溫度稱為鎖定鎖定軌溫。軌溫。30 為降低長軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一為降低長軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一個適宜的鎖定軌溫，又稱零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫。個適宜的鎖定軌溫，又稱零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫。在鋪無縫線路中，將長軌條始終端落槽就位時在鋪無縫線路中，將長軌條始終端落槽就位時的平均軌溫稱為的平均軌溫稱為施工鎖定軌溫施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫。施工鎖定軌溫應(yīng)在設(shè)計鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi)。應(yīng)在設(shè)計鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi)。鎖定軌鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準溫是決定鋼軌溫度力水平的基準，因此，因此根據(jù)強根據(jù)強度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫是無縫線

25、路設(shè)計的是無縫線路設(shè)計的主要內(nèi)容。主要內(nèi)容。31 三、溫度力圖三、溫度力圖 溫度力沿長鋼軌的縱向分布，常用溫度力圖來表示，溫度力沿長鋼軌的縱向分布，常用溫度力圖來表示，溫度力圖實質(zhì)是鋼軌內(nèi)力圖。溫度力圖的橫坐標軸表溫度力圖實質(zhì)是鋼軌內(nèi)力圖。溫度力圖的橫坐標軸表示鋼軌長度，縱坐標軸表示鋼軌的溫度力示鋼軌長度，縱坐標軸表示鋼軌的溫度力(拉力為正，拉力為正，壓力為負壓力為負)。鋼軌內(nèi)部溫度力和鋼軌外部阻力隨時保持。鋼軌內(nèi)部溫度力和鋼軌外部阻力隨時保持平衡是溫度力縱向分布的基本條件。一根焊接長鋼軌平衡是溫度力縱向分布的基本條件。一根焊接長鋼軌沿其縱向的溫度力分布并不是均勻的，它不僅與阻力沿其縱向的溫度

26、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)。程有關(guān)。32 ( (一一) ) 約束條件約束條件 1接頭阻力的約束接頭阻力的約束 為簡化計算，通常假定接頭阻力為簡化計算，通常假定接頭阻力PH為常量。無縫線為常量。無縫線路長軌條鎖定后，當軌溫發(fā)生變化，由于有接頭的約路長軌條鎖定后，當軌溫發(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，這時有多大溫度力作用于接頭上，接頭就提供度力，這時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

27、溫度力大于接頭阻力時，鋼相等的阻力與之平衡。當溫度力大于接頭阻力時，鋼軌才能開始伸縮。因此在克服接頭阻力階段，溫度力軌才能開始伸縮。因此在克服接頭阻力階段，溫度力的大小等于接頭阻力，即：的大小等于接頭阻力，即：Pt = 2.5tHF = PH (N)33Pt = 2.5tHF = PH (N) 則：則：式中式中tH 接頭阻力能阻止鋼軌伸縮的軌溫變化幅接頭阻力能阻止鋼軌伸縮的軌溫變化幅 度度()； PH 接頭阻力接頭阻力(N)； F 鋼軌斷面面積鋼軌斷面面積(mm2)。例如：例如：60kg/m鋼軌，鋼軌， F = 77.45cm2、 PH =490kN(接接頭扭矩頭扭矩T =800Nm)。 則：

28、則： ()FPtHH52. 3 .2577455 . 24900005 . 2 FPtHH34 2道床縱向阻力的約束道床縱向阻力的約束 接頭阻力被克服后，當軌溫繼續(xù)變化時，道接頭阻力被克服后，當軌溫繼續(xù)變化時，道床縱向阻力開始阻止鋼軌伸縮。但道床縱向阻力的產(chǎn)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)在道床對軌枕的位移阻力，隨著軌枕位移的生是體現(xiàn)在道床對軌枕的位移阻力，隨著軌枕位移的根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也增加。為計算方便，常將根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也增加。為計算方便，常將單根軌枕的阻力單根軌枕的阻力R換算為鋼軌單位長度上的阻力換算為鋼軌單位長度上的阻力r，并，并取為常量，由上述特征

29、可見，取為常量，由上述特征可見，道床縱向阻力是以阻力道床縱向阻力是以阻力梯度的形式分布。梯度的形式分布。故在克服道床縱向阻力階段，鋼軌故在克服道床縱向阻力階段，鋼軌有少量伸縮，鋼軌內(nèi)部分溫度力以位移的形式得到部有少量伸縮，鋼軌內(nèi)部分溫度力以位移的形式得到部35 分放散，因而發(fā)生位移的鋼軌各截面的溫度分放散，因而發(fā)生位移的鋼軌各截面的溫度力并不相等，以斜率分布。力并不相等，以斜率分布。 ( (二二) )基本溫度力圖基本溫度力圖 無縫線路鎖定以后，軌溫單向變化時，溫度力沿鋼無縫線路鎖定以后，軌溫單向變化時，溫度力沿鋼軌縱向分布的規(guī)律，稱為基本溫度力圖?，F(xiàn)以軌縱向分布的規(guī)律，稱為基本溫度力圖?，F(xiàn)以降

30、溫為降溫為例說明。例說明。 當軌溫當軌溫 t 等于鎖定軌溫等于鎖定軌溫 t0 時，鋼軌內(nèi)部無溫度力，時，鋼軌內(nèi)部無溫度力，即即Pt =0，如下圖中，如下圖中AA線。線。36AAlPt 1當當t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。37AAlPt 1當當t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。Pt = 2.5Ft 2當當t =tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長時，軌端無位移，溫度拉力

31、在整個長軌條內(nèi)均勻分布，軌條內(nèi)均勻分布，Pt = PH ，圖中，圖中BB線。線。38AAlPt 1當當t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。 2當當t =tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，軌條內(nèi)均勻分布，Pt = PH ，圖中，圖中BB線。線。BBPH39AAlPt 3當當t tH 時，時，道床縱向阻力開始發(fā)揮作道床縱向阻力開始發(fā)揮作用，軌端開始產(chǎn)生收縮位移，在鋼軌發(fā)生縱向位移的用，軌端開始產(chǎn)生收縮位移，在鋼軌發(fā)生縱向位移的長度范圍內(nèi)放

32、散部分溫度力，圖中長度范圍內(nèi)放散部分溫度力，圖中BC， 范圍內(nèi)任范圍內(nèi)任意截面的溫度力為：意截面的溫度力為： Pt = PH + r x (N)BBPHCB r xxCC式中：式中：x 為軌端至發(fā)生縱向位移的鋼軌為軌端至發(fā)生縱向位移的鋼軌 任一斷面之間的距離任一斷面之間的距離(mm)。Pt = 2.5Ft40AAlPt 4當當 t 降到最低軌溫降到最低軌溫Tmin時，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生最時，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生最大溫度拉力大溫度拉力Pt 拉拉max，如圖中，如圖中 線。這時發(fā)生縱向位線。這時發(fā)生縱向位移的鋼軌長度達到最大值移的鋼軌長度達到最大值 ls ， ls 稱為伸縮區(qū)長度。稱為伸縮區(qū)長度。BBDD ls CCDDPt 拉拉max伸縮區(qū)伸縮區(qū)伸縮區(qū)伸縮區(qū)固定區(qū)固定區(qū)41AAlPtBBls DDPt 拉拉max伸縮區(qū)伸縮區(qū)伸縮區(qū)伸縮區(qū)固定區(qū)固定區(qū) 此時此時Pt 拉拉max 和和 ls 可按下式計算：可按下式計算：Pt 拉拉max= 2.5Ft 降降max=2.5F ( t0 -Tmin) (N)rPPlHts max拉拉(mm)42 上面分析了軌溫從下降到上面分析了軌溫從下降到Tmin時，溫度力縱時，溫度力縱向變化的情況。向變化的情況。同理，當軌溫從鎖定軌溫變化到最高同理