軌道結(jié)構(gòu)理論與軌道力學(xué)(無縫線路)

軌道結(jié)構(gòu)理論與軌道力學(xué)無縫線路第一節(jié)跨區(qū)間無縫線路兩種結(jié)構(gòu)型式：第一種為跨越車站與無縫道岔焊聯(lián)，即常說的跨區(qū)間無縫線路。第二種為跨越閉塞分區(qū)而不跨越車站的，又稱為區(qū)間無縫線路。與普通無縫線路的基本原理一致，設(shè)計、施工、養(yǎng)護理論和方法相同，但有一些新的特點。1980年代，國外跨區(qū)間無縫線路開始大量應(yīng)用。歐洲鐵路規(guī)定除小半徑曲線或橋隧建筑物，軌條不得不斷開外，一般區(qū)間都焊聯(lián)成一體，高速鐵路上大量無縫線路貫穿區(qū)間，最長無縫線路50km，德國與無縫線路直接焊聯(lián)的無縫道岔11萬組。日本青函隧道內(nèi)鋪設(shè)了長53.78km的無縫線路?？鐓^(qū)間無縫線路大多鋪設(shè)在客運專線上，俄羅斯在貨運為主的鐵路上也鋪有跨區(qū)間無縫線路。

我國1960年代就曾在廣深、膠濟線試鋪長度8km的無縫線路。1980~1981年在京山線試鋪長度為7.68km和7.64km的無縫線路，但焊接接頭折斷數(shù)量多，膠接絕緣接頭短期失效。1993－1994年在京廣、京山、大秦線上試鋪了4段20余km的無縫線路，并于1995年10月將高速、重載線路要優(yōu)先發(fā)展跨區(qū)間無縫線路作為技術(shù)政策。此后，京廣、隴海、秦沈等線路大規(guī)模鋪設(shè)。

一、跨區(qū)間無縫線路的結(jié)構(gòu)與優(yōu)點１.取消了緩沖區(qū)，固定區(qū)可無限延長

軌條穿越橋隧，跨過車站，完全消除了鋼軌接頭和由短軌組成的緩沖區(qū)，固定區(qū)可無限延長。

2.采用重型軌道結(jié)構(gòu)

為保證快速重載線路的正常運營，跨區(qū)間無縫線路須采用重型軌道結(jié)構(gòu)，以提高無縫線路的強度和穩(wěn)定性。

跨區(qū)間無縫線路軌道采用60、75kg/m重軌。

3.采用膠接絕緣接頭

為使長軌條跨越閉塞分區(qū)，須把絕緣接頭膠接起來，連成一個整體，消除軌縫。4.采用無縫道岔

長軌條穿越車站時應(yīng)與無縫道岔焊聯(lián)，無縫道岔須滿足：

（1）在承受無縫線路溫度力和附加力下正常工作。

（2）主要軌件，如尖軌、轍叉、膠接接頭等，使用壽命應(yīng)達到或接近同類型鋼軌的使用壽命。

（3）扣件應(yīng)全部采用彈性扣件。

（4）利用既有道岔與跨區(qū)間無縫線路焊聯(lián)時，必須對道岔結(jié)構(gòu)進行改造、加強。5.長軌節(jié)兩端結(jié)構(gòu)

跨區(qū)間無縫線路可長達幾十甚至幾百公里，其兩端終結(jié)處有三種軌端結(jié)構(gòu)。

（1）錨固式

若站端為盡頭線，可把長鋼軌兩端用鋼筋混凝土錨固在站臺內(nèi)。

（2）緩沖區(qū)式

由短軌組成緩沖區(qū)，與普通無縫線路相同。放在列車需要停車或慢行的大站站內(nèi)。

（3）伸縮調(diào)節(jié)器

伸縮調(diào)節(jié)器作為長軌條間的聯(lián)結(jié)部件。

特大橋、不能焊連的岔區(qū)等特殊地段，需設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。6.跨區(qū)間無縫線路的優(yōu)點（1）提高軌道結(jié)構(gòu)整體性和強度

取消或減少了緩沖區(qū)，最大限度地消除了鋼軌接頭，推動無縫道岔技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，從而全面提高了軌道的整體結(jié)構(gòu)整體性和強度。（2）優(yōu)化行車條件

大量消除了鋼軌接頭，尤其是道岔無縫化，進一步提高了列車運行質(zhì)量。（3）改善無縫線路受力及工作性能軌條間可以直接傳遞縱向力和位移，伸縮區(qū)和緩沖區(qū)的缺點自然消失。（１）溫度力峰消失；（２）軌道穩(wěn)定性加強；（３）軌道防爬能力加強；（４）鎖定軌溫容易保持。（4）減少養(yǎng)護維修材料和勞力消耗

取消或減少了緩沖區(qū)，緩沖區(qū)軌料配件傷損和養(yǎng)護維修投入顯著減少。

二、膠接鋼軌絕緣接頭以環(huán)氧樹脂為主要膠接材料的需加熱膠接的絕緣接頭以聚合樹脂為主要膠接材料的常溫膠接絕緣接頭

1.膠接絕緣接頭結(jié)構(gòu)（1）絕緣墊層

接頭鋼軌的端部與側(cè)面要加墊具有足夠強度的絕緣墊層。

（2）粘接夾板

保留聯(lián)結(jié)螺栓，用膠粘劑把鋼軌與夾板膠接在一起。采用特制的大接觸面積的夾板。

（3）膠粘劑與膠接層

膠接層是由膠粘劑和多層玻璃纖維布層積而成。常溫固化膠劑的基料是聚合樹脂，加熱固化膠粘劑的基料為環(huán)氧樹脂。在軌腹兩側(cè)粘貼夾板，接頭仍有螺栓聯(lián)結(jié)，是膠接夾板、膠接絕緣層和螺栓的復(fù)合連接。2.膠接劑環(huán)氧樹脂＋室溫或加熱固化劑橡膠類。含有羧基的丁腈橡膠與環(huán)氧膠反應(yīng)后，橡膠分子鏈嵌入膠的結(jié)構(gòu)中，得到較高的膠接強度、抗沖擊、抗開裂性能。

E-51環(huán)氧樹脂 100g

端羧基液體丁腈橡膠 20g

雙氰雙胺 9g

咪唑 1g

氣相法二氧化硅 2g縮醛膠。聚乙烯縮醛的簡稱。

配方：E-44環(huán)氧樹脂 100g

聚乙烯醇縮甲醛 35g

聚乙烯醇縮丁醛 35g

雙氰雙胺 10g聚砜膠。配方：E-51環(huán)氧樹脂 100g

聚砜 20g

二甲基甲酰胺 25g

雙氰雙胺 11g3.增強玻璃纖維布與絕緣層厚度

環(huán)氧膠粘劑中采用玻璃纖維布增強，可使樹脂體的彈性模量提高到20~30Gpa，與金屬彈性模量相近。

在通常情況下，膠接強度隨著膠層厚度的減少而提高。但是膠層愈薄，鋼軌同夾板絕緣可靠性愈差。

鋼軌側(cè)面膠層厚度宜為1.5~2mm。

鋼軌端部膠層厚度宜采用4~6mm。4.絕緣接頭技術(shù)性能

（1）我國絕緣接頭技術(shù)條件軌型1m支距無螺栓靜載三點彎(kN)絕緣電阻(MΩ)軸向承壓最大壓力(kN)疲勞試驗支點距離(cm)試驗方法荷載(kN)試驗次數(shù)(次)50550101700100定點彎曲疲勞試驗50~2402×10660760101900100定點彎曲疲勞試驗50-3302×10675980102200100定點彎曲疲勞試驗50-4302×106潮濕1000無螺栓檢驗2×106（2）與其他國家的比較國別鋼軌類型絕緣電阻(MΩ)軸向承壓最大壓力(kN)疲勞試驗支點距離(cm)試驗方法荷載(kN)試驗次數(shù)(次)中60kg/m101900100定點彎曲疲勞試驗50~3302×106美132RE10300091滾動荷載動程81cm2002×106日50N，60K102300100除垂直方向施加荷載外，另加軸向荷載±300kN±2002×106俄羅斯P6510250060重復(fù)荷載頻率：5Hz，試驗后再加大于200kN的軸向壓力100~3002×1065.凍結(jié)接頭采用高強螺栓和夾板加固，提高接頭阻力，實現(xiàn)凍結(jié)鋼軌接頭以消除軌縫。接頭阻力可達1700~1900kN。應(yīng)用范圍

（1）錳鋼轍叉心前后接頭不能進行焊接處理。

（2）絕緣接頭。

（3）傷損鋼軌維修施工。主要技術(shù)要求

（1）道岔凍結(jié)的范圍為整組道岔及其側(cè)股15m范圍內(nèi)鋼軌接頭，以確保側(cè)股凍結(jié)終端冬季不出現(xiàn)大軌縫。

（2）選定合理的鎖定軌溫。

（3）采用10.9級高強螺栓，螺栓扭矩不小于950N·m。

（4）使用Ｄ型夾板。三、無縫道岔世界各國200km/h以上線路上均采用跨區(qū)間無縫線路，大多數(shù)情況為可動心軌式無縫道岔。從1996年第一代提速道岔開始，建立起了無縫道岔設(shè)計理論，逐步解決了無縫道岔存在的一些問題，為六次大提速、新線一次鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路提供了技術(shù)保障。1.無縫道岔的受力及傳力原理道岔內(nèi)溫度力傳遞途徑無縫道岔各軌受力圖無縫道岔內(nèi)各軌位移2.無縫道岔主要結(jié)構(gòu)特點（1）道岔范圍內(nèi)鋼軌接頭全部焊接或凍結(jié)，道岔直向或直、側(cè)向與區(qū)間無縫線路焊接或凍結(jié)。（2）尖軌采用彈性可彎矮特尖軌，尖軌跟端采用間隔鐵或限位器結(jié)構(gòu)，完成里軌溫度力向基本軌傳遞。尖軌或心軌跟端的間隔鐵結(jié)構(gòu)尖軌跟端的限位器結(jié)構(gòu)（3）采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土枕及彈性扣件，以加強溫度力的傳遞性能。（4）加長翼軌、設(shè)置心軌－翼軌間隔鐵，提高心軌溫度力向翼軌的傳遞能力。長翼軌結(jié)構(gòu)長翼軌及間隔鐵結(jié)構(gòu)（5）轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的改進：防止尖軌、心軌伸縮引起卡阻改進鎖勾裝置；提高轉(zhuǎn)轍機械容許位移而改進轉(zhuǎn)轍機械結(jié)構(gòu)；為實現(xiàn)尖軌、心軌轉(zhuǎn)換后的良好線型，采用多機多點牽引；為減小滑床臺摩擦力采用滾輪滑床臺；為穩(wěn)定尖軌采用彈性夾定位。允許尖軌較大縱向位移的外鎖閉裝置多機多點牽引滾輪滑床臺彈性夾結(jié)構(gòu)

3.國內(nèi)各種無縫道岔的主要特點（1）第一代提速道岔1995年研制，適應(yīng)140、160km/h速度，60kg/m鋼軌12、18號可動心軌道岔。道岔側(cè)股平面線形由半切線形改為切線型；增長了固定轍叉道岔直向護軌長度；道岔全長范圍內(nèi)設(shè)置了1：40軌底坡或軌頂坡；軌距均為1435mm；木岔枕和鋼筋混凝土岔枕，轉(zhuǎn)轍器岔枕的最短長度增加到2.7m，垂直于道岔直股布置，間距600mm；Ⅱ型或Ⅲ型彈條扣件?？蓜有能壍啦聿捎瞄L翼軌結(jié)構(gòu)；尖軌跟端直側(cè)股設(shè)置一對限位器；尖軌及心軌尖端伸縮位移容許值±15mm。

（2）秦沈客專道岔最高設(shè)計速度為250km/h，18號站線道岔（側(cè)向速度80km/h）與38號單渡線道岔（側(cè)向通過速度140km/h）。38號道岔平面型式及轉(zhuǎn)轍器結(jié)構(gòu)：切線型尖軌，單肢彈性可彎心軌曲線轍叉；尖軌藏尖式結(jié)構(gòu)；1：40軌底坡；加設(shè)多對尖軌限位防跳裝置；尖軌跟端設(shè)置兩對限位器。38號道岔轍叉結(jié)構(gòu)：長翼軌，跟端設(shè)置了3-4個間隔鐵；長短心軌組成單肢彈性可彎結(jié)構(gòu)；心軌尖端部分的AT軌加工成轉(zhuǎn)換凸緣；心軌第一牽引點附近采用鋼軌熱鍛特種斷面鋼軌；道岔直股不設(shè)護軌，側(cè)股設(shè)防磨護軌；長心軌上設(shè)置防跳凸臺。38號道岔轉(zhuǎn)換系統(tǒng)：尖軌6個＋心軌3個牽引點，每個牽引點設(shè)一套外鎖閉。

（3）第二代提速道岔鐵路第六次200km/h、18號新型提速道岔。在第一代提速道岔上的改進：采用模鍛特種斷面翼軌，解決切削型翼軌強度不足；改進鎖閉裝置，解決轍叉第一牽引點卡阻；改進尖軌平面線型解決不適應(yīng)貨客混運，尖軌側(cè)磨嚴重；采用彈性滑床板及密貼檢查器等新結(jié)構(gòu)；加強了翼軌跟端間隔鐵結(jié)構(gòu)；尖軌跟端設(shè)兩對限位器或雙間隔鐵結(jié)構(gòu)。（4）客運專線道岔250km/h、18號客專道岔。轉(zhuǎn)轍器：標準軌距；60D40跟端固定彈性可彎尖軌；尖軌尖端3mm藏尖式結(jié)構(gòu)；3個牽引點，無卡阻新型外鎖閉裝置，牽引點間設(shè)密貼檢查器；多對尖軌限位防跳結(jié)構(gòu)及防跳頂鐵；間隔設(shè)置輥輪滑床板及彈性夾。轍叉：60D40長、短心軌構(gòu)成單肢彈性可彎心軌；2個牽引點；側(cè)股設(shè)置護軌防止車輪對長心軌曲股側(cè)磨；心軌前部設(shè)防跳卡鐵、中部設(shè)置防跳頂鐵，后端設(shè)單、雙邊扣板；特種斷面模鍛翼軌。其他結(jié)構(gòu)：Ⅱ型彈條扣件，各部位鐵墊板下橡膠墊板剛度不同；鐵墊板與板下膠墊采用硫化技術(shù)制成復(fù)合結(jié)構(gòu)。四、跨區(qū)間無縫線路設(shè)計不論是在新線或是在運營線結(jié)合大修鋪設(shè)，線路平、縱斷面的設(shè)計同普通無縫線路設(shè)計一樣。長軌條貫通整個區(qū)段不可能一次鋪成，需將分成若干個單元軌條分次焊聯(lián)。單元軌長度、鎖定軌溫、位移觀測樁、道岔區(qū)溫度分布、軌道強度和穩(wěn)定性檢算等是設(shè)計計算的內(nèi)容。1.相關(guān)設(shè)計規(guī)定及標準（1）基本結(jié)構(gòu)形式：長軌條與緩沖區(qū)的鋼軌聯(lián)結(jié)采用接頭夾板和高強螺栓。特大橋上長軌條聯(lián)結(jié)可采用伸縮調(diào)節(jié)器。

（2）限制條件：最小曲線半徑400m；線路坡度原則上不作限制，長大坡道（i≥12‰）兩個相反坡道的凹形斷面處應(yīng)設(shè)置緩沖段；寒冷地區(qū)（軌溫年溫差超過90℃），鎖定軌溫范圍可采用6~8℃。

（3）軌道結(jié)構(gòu)標準：60kg/m及以上全長淬火軌或耐磨軌；Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或?qū)捳?、橋枕；一級碎石道砟；無縫道岔；膠接絕緣接頭。（3）設(shè)計標準軌條布置及鎖定軌溫：單元軌條長度應(yīng)盡可能長；相鄰單元軌條的鎖定軌溫差不大于5℃，區(qū)間內(nèi)單元軌條的鎖定軌溫差不大于10℃。位移觀測：鋪設(shè)前應(yīng)預(yù)埋鋼軌縱向位移觀測樁。單元軌長大于1200m時，設(shè)7對（起迄點、距起迄點100m及400m、中點各1對）；單元軌長不大于1200m時，設(shè)6對（中點不設(shè)）；每組道岔設(shè)置3對位移觀測樁（道岔前、后，間隔鐵或限位器處各1對）。無縫道岔應(yīng)單獨設(shè)計，設(shè)置于無縫線路固定區(qū)。2.結(jié)構(gòu)設(shè)計單元軌條長度設(shè)計：決定于天窗時間、平面條件、鋪設(shè)技術(shù)、鋪設(shè)方式、焊接技術(shù)、拉伸溫差等因素。

1）天窗：天窗時間長，一次鋪設(shè)的單元長度就長。

2）鋪設(shè)技術(shù)：采用新型換軌車，天窗120min，操作配合基本熟練的情況，單元鋪設(shè)長度可定為2.0km左右。

3）鋪設(shè)方式：分為連入法（一步法）和插入法（二步法）。連入法制約條件較多，而插入法制約條件較少，故插入法的單元鋪設(shè)長度可比連入法長一些。

4）平面條件：直線地段換軌車通過順暢，而曲線地段容易造成運軌車的故障。

5）連入焊接：鋁熱焊施焊簡捷，對一次鋪入長度影響較??；而采用小型氣壓焊則影響較大，目前已規(guī)定跨區(qū)間無縫線路應(yīng)采用接觸焊進行焊連。一次鋪設(shè)長度應(yīng)不低于2~2.5km，爭取達到2.5~3.0km。

6）拉伸溫差：按現(xiàn)有拉伸機的技術(shù)性能（最大拉力為70t，最大行程為380mm），拉伸溫差最好控制在15℃以內(nèi)，拉伸長度不大于2.0km。鎖定軌溫及最終焊接溫度設(shè)計

鎖定軌溫確定與普通無縫路的設(shè)計方法一致，單元軌條為同一個設(shè)計鎖定軌溫。相鄰單元鎖定軌溫可有3-5℃差異。

區(qū)間單元軌條間、區(qū)間軌條與站內(nèi)軌條間、與無縫道岔的焊聯(lián)，稱最終焊接。焊接時的溫度叫最終焊接溫度。爬行觀測樁和標定軌長的設(shè)計

通過爬行觀測樁和標定軌長的觀測與換算，研究鎖定軌溫有無變化，鋼軌縱向力分布是否均衡。

采用軌長標定法時，普通無縫線路上每250m設(shè)標一處，而跨區(qū)間無縫線路上，應(yīng)加密標定，可每50m一處。實行觀測樁、軌長標定雙重控制，可增加監(jiān)控的可靠度。

3.無縫道岔單元設(shè)計

無縫道岔單元軌條是把一組或幾組道岔及其前后50m以上的線路焊聯(lián)成一個單元軌條。道岔區(qū)無縫線路是兩條無縫線路（四軌條）的交叉部位，由于軌條間位移和溫度力的作用，受力復(fù)雜，將產(chǎn)生20~40%的溫度附加力。

由于道岔結(jié)構(gòu)、尖軌跟端聯(lián)結(jié)方式、道岔區(qū)焊聯(lián)形式不同，導(dǎo)致道岔區(qū)無縫線路縱向力分布狀況及軌條位移情況不同，要根據(jù)實際情況進行道岔區(qū)無縫線路的單獨設(shè)計：

（1）道岔區(qū)導(dǎo)軌、基本軌縱向力和縱向位移分布的計算。

（2）防爬設(shè)計，確保道岔轉(zhuǎn)換設(shè)備的正常使用。

（3）道岔轉(zhuǎn)轍器部分和可動心軌轍叉部分應(yīng)進行溫度力和附加力條件下的穩(wěn)定性計算和強度檢算。

（4）相關(guān)聯(lián)結(jié)零部件的強度檢算。

（5）軌條布置、預(yù)留焊接軌縫及配軌計算。

（6）中和溫度和鎖定軌溫范圍。第二節(jié)橋上無縫線路

橋上無縫線路與路基上不同，鋼軌除受溫度力外，還受到伸縮力（梁溫變化產(chǎn)生伸縮）和撓曲力（列車荷載下梁撓曲）。伸縮力和撓曲力同時又反作用于梁跨、支座及墩臺。橋上無縫線路設(shè)計，就是要通過對梁軌縱向相互作用的計算與分析，求得軌道和橋梁的受力與位移，從而對鋼軌和墩臺進行強度和穩(wěn)定性檢算，并通過橋上無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取必要技術(shù)措施，確保橋上無縫線路的運營安全。橋上無縫線路鋼軌縱向力傳遞伸縮力梁軌位移分布鋼軌受力分布鋼軌伸縮力分布撓曲力鋼軌撓曲力分布梁軌位移分布鋼軌受力分布一、國內(nèi)外橋上無縫線路1.日本始于上世紀60年代初期。規(guī)定了各種跨度橋梁鋪設(shè)無縫線路的技術(shù)條件，在橋梁墩臺設(shè)計中考慮了無縫線路縱向力。新干線上的橋上都鋪設(shè)了無縫線路。根據(jù)作用于鋼軌和梁之間的力的大小確定鋼軌扣件的縱向阻力，采用小阻力扣件?？缍?00m及以上的橋梁在其活動端設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。橋上鋼軌折斷的容許斷縫：50kg/m鋼軌為50mm，60kg/m鋼軌為69mm。

2.德國高速鐵路規(guī)定橋上不得設(shè)置鋼軌接頭。橋上無縫線路設(shè)計采用“梁服從于軌”的設(shè)計原則，橋梁墩臺縱向水平剛度控制橋梁墩臺的設(shè)計。橋上扣件盡量采用與兩端路基上一致的扣件類型。一般不考慮在橋上設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，可通過增加墩臺剛度等措施來滿足線路的要求。研制了專門傳遞縱向力的結(jié)構(gòu)。RSB傳力桿件：傳力桿件由一端橋臺至另一端橋臺沿梁邊，全部采用活動支座，由橋臺承受縱向水平力。徐變連接器：梁與梁之間設(shè)置彈性橡膠連接件。

3.我國橋上無縫線路上世紀60年代開始跨度32m簡支梁上無縫線路梁軌相互作用原理試驗研究。試驗表明，伸縮力與橋梁跨度有關(guān)，但不隨梁跨數(shù)量的增多而無限增加。梁因列車荷載的作用而撓曲，固定端處鋼軌約產(chǎn)生100kN的附加力，活動端力值較小。建立了中小跨度、大跨度橋上無縫線路伸縮力、撓曲力的計算理論，于上世紀80年代得到普遍應(yīng)用。在南京、武漢長江大橋等特大橋上鋪設(shè)了無縫線路。上世紀80年代開始研究高墩橋上無縫線路。進行了梁、墩、支座、鋼軌縱向力和位移的實橋綜合測試。上世紀90年代，對大量的撓曲力、伸縮力實橋測試資料進行了統(tǒng)計分析，為橋梁設(shè)計預(yù)留無縫線路荷載值提供了依據(jù)。近十年來，隨著新型橋梁以及橋上軌道結(jié)構(gòu)（如混凝土橋枕、橋用扣件、鋼軌膠接絕緣接頭、雙向曲線型鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器、無砟軌道）的研究和應(yīng)用。于2003年編制了《新建鐵路橋上無縫線路設(shè)計暫行規(guī)定》。二、我國橋上無縫線路暫規(guī)與ＵＩＣ規(guī)范比較序號項目我國暫規(guī)UIC標準1鋼軌1、鋼軌應(yīng)力為固定區(qū)溫度應(yīng)力+動應(yīng)力+伸縮力（或撓曲力）2、應(yīng)滿足鋼軌強度及無縫線路穩(wěn)定性要求。1、鋼軌附加應(yīng)力為伸縮力+撓曲力+制動力；2、對UIC60鋼軌，最大附加拉應(yīng)力不得超過92MPa；最大附加壓應(yīng)力不超過72MPa；3、其它類型鋼軌，由鋼軌強度及無縫線路穩(wěn)定性確定，鋼軌強度中還應(yīng)考慮殘余應(yīng)力。2墩臺按主力、附加力及特殊力的不同組合進行檢算。墩臺作用力為伸縮力×系數(shù)1+撓曲力×系數(shù)2+制動力×系數(shù)3。3位移無1、在制（啟）力作用下，無伸縮調(diào)節(jié)器時，梁軌相對位移小于4mm；2、在制（啟）力作用下，有伸縮調(diào)節(jié)器時，伸縮范圍內(nèi)梁軌相對位移小于30mm；3、在制（啟）力作用下，相鄰兩橋跨相對位移小于5mm。4轉(zhuǎn)角無1、在列車荷載作用下，因橋梁彎曲而造成的相鄰兩橋跨端部上翼緣相對位移小于8mm。5斷縫無砟軌道取為10cm，有砟軌道取為7cm。鋼軌斷縫超過60mm時，停止運營；鋼軌斷縫小于60mm時，限速運行。6伸縮調(diào)節(jié)器1、設(shè)計中無法滿足前述要求時，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；2、溫度跨度大于100m的鋼梁，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；3、溫度跨度大于120m的混凝土連續(xù)梁，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器4、應(yīng)盡量少設(shè)或不設(shè)伸縮調(diào)節(jié)器1、設(shè)計中無法滿足前述要求時，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；2、單跨60m以上的有砟鋼梁，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；3、單跨90m以上的混凝土有砟梁或設(shè)置混凝土橋面板的有砟鋼梁，應(yīng)設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；4、無砟梁，根據(jù)計算情況確定是否設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器；5、即使前述要求均能滿足，也應(yīng)考慮由于維修條件導(dǎo)致橋梁伸縮10-15mm的情況后，而設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器?！皶阂?guī)”不考慮伸縮力與撓曲力的疊加，UIC標準要考慮伸縮力、撓曲力疊加，同時在確定允許附加拉應(yīng)力時還要考慮鋼軌中的殘余應(yīng)力。為避免高速鐵路有砟軌道道床破壞，UIC標準規(guī)定了各種情況下橋梁及鋼軌的位移標準?！皶阂?guī)”只在規(guī)定橋梁墩臺最小縱向水平剛度時，考慮了制動力作用下梁軌快速相對位移小于4mm。UIC標準因嚴格控制鋼軌拉應(yīng)力，低溫斷軌機率降低，采用先進的軌道電路技術(shù)能及時發(fā)現(xiàn)斷軌，可不進行斷軌力計算，墩臺檢算采用了較大的伸縮力、撓曲力檢算?！皶阂?guī)”中要求應(yīng)嚴格控制鋼軌斷縫，因未考慮伸縮力與撓曲力的疊加，墩臺檢算中考慮了斷軌特殊力。UIC標準基于高速道岔及伸縮調(diào)節(jié)器設(shè)計、制造技術(shù)較為先進，養(yǎng)護維修工作量不大于相鄰區(qū)間線路，而建議盡量設(shè)置伸縮調(diào)節(jié)器。而我國伸縮調(diào)節(jié)器處為軌道薄弱環(huán)節(jié)，養(yǎng)護工作量大，建議應(yīng)盡量少設(shè)。我國橋上無縫線路設(shè)計參數(shù)與UIC標準序號項目我國暫規(guī)UIC標準1溫度差1、有砟軌道混凝土梁溫度差為15℃；無砟軌道混凝土梁溫度差為20℃；鋼梁溫度差為25℃。2、鋼軌溫度差為實際最大變化幅度。1、無伸縮調(diào)節(jié)器時，橋梁溫度差為35℃，鋼軌溫度差為50℃；2、有伸縮調(diào)節(jié)器時，鋼軌與橋梁溫度差不超過20℃。2線路縱向阻力1、縱向阻力按每軌計算，常阻力。2、有砟軌道，計算伸縮力，縱向阻力取為7kN/m；計算撓曲力軌面無載取為7kN/m，軌面有載，機車下取為11kN/m，車輛下取為7kN/m；計算斷軌力，取為11kN/m。3、無砟軌道或扣件阻力低于道床阻力時，縱向阻力為2倍扣件扣壓力與摩擦系數(shù)及阻力系數(shù)的乘積與枕間距的比值；計算伸縮力，阻力系數(shù)取為0.65；計算撓曲力，軌面無載，取為0.65，軌面有載，機車下為1.0，車輛下為0.65；計算斷軌力，取為1.0。4、扣件布置為緊松緊方式時，縱向阻力按平均值計算。1、縱向阻力按每線計算，雙線性，彈塑性分界位移為，道床阻力2mm，扣件阻力0.5mm。2、有砟軌道，無載，維修中等，道床阻力取為12kN/m；無載，維修良好，取為20kN/m；有載，取為60kN/m。3、無砟軌道，無載，扣件阻力取為40kN/m；有載，取為60kN/m。4、特殊軌道，如樹脂道床，采用單線性阻力，無載取為13kN/m，有載取為19kN/m，最大位移為7mm。3制動力1、按豎向荷載10％、15％計算橋墩、橋臺承受的縱向力。1、加速，縱向力取為33kN/m/線，總縱向力小于1000kN；2、制動，縱向力取為20kN/m/線，總縱向力小于6000kN；3、其它荷載模式下，制動或加速縱向力按軸重1/4計算，總縱向力不變。4其它無1、活動支座摩擦系數(shù)按0-0.05計算。2、計算墩臺縱向水平剛度時，伸縮力采用靜態(tài)彈性模量，制動力采用動態(tài)彈性模量。

我國橋梁溫差為日溫差，而UIC采用的是年溫差，這主要是我國考慮橋上無縫線路伸縮力并非長年積累，而是隨著列車的運行有所放散，UIC標準偏于安全?！皶阂?guī)”中線路阻力采用常阻力，其量值小于UIC標準。UIC標準中未區(qū)分機車與車輛下的有荷阻力，這是由于高速鐵路運行動車組，機車與車輛荷載無明顯差別所致。UIC標準中將墩臺頂縱向水平剛度分為靜剛度和動剛度兩種，在計算制動力時采用剛度值較大的動剛度，與實際情況較為符合。我國及ＵＩＣ計算方法比較序號項目暫規(guī)UIC1縱向力1、采用線橋墩一體化計算模型；2、計算伸縮力、撓曲力及斷軌力。1、采用線橋墩一體化計算模型；2、計算伸縮力、撓曲力及制動力。2計算組合分別計算伸縮力、撓曲力及斷軌力。兩種計算方法：1、簡化算法：分別計算伸縮力、撓曲力及制動力。2、列車運行至橋上各位置時，計算伸縮力、撓曲力及制動力的聯(lián)合影響。3其它無經(jīng)驗證的通用橋上無縫線路計算軟。1、對于雙線橋制動力計算，按一線承受制動力，另一線承受加速縱向力考慮；2、當墩臺縱向剛度無法確定時，按兩種極端情況進行計算；3、已有經(jīng)過驗證的計算軟件CWRBIA。

UIC標準認為分別計算伸縮力、撓曲力及制動力是一種簡化算法，三者附加力疊加后，大于三種作用力的聯(lián)合作用；我國未考慮各作用力的疊加作用。我國橋上無縫線路計算理論還需要進行更加深入的研究，為目前正在建設(shè)的客運專線各型橋梁上鋪設(shè)無縫線路提供更為科學(xué)合理的指導(dǎo)。三、鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器廣泛用于橋上，取代鋼軌接頭連接相鄰軌條，使橋梁和鋼軌不致承受太大的縱向力。適用情況：(1)鋼軌斷縫、無縫線路穩(wěn)定性和鋼軌強度無法滿足要求;(2)道岔區(qū)經(jīng)檢算，基本軌不能滿足跨區(qū)間無縫線路允許溫升和溫降要求;(3)尖軌、心軌位移不能滿足道岔結(jié)構(gòu)及轉(zhuǎn)轍機械性能要求時;(4)減少墩臺的受力。改變橋梁型式、支座布置、扣件布置等措施不可行時，才設(shè)置鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。動力學(xué)分析表明，鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器是線路的一個薄弱環(huán)節(jié)，應(yīng)盡量避免采用。單向伸縮調(diào)節(jié)器示意雙向伸縮調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)尖軌固定，基本軌伸縮。伸縮量設(shè)計最大允許伸長量達1000mm，甚至還可更大。不論伸縮量多大，軌距保持不變。在中間溫度條件下，雙向伸縮調(diào)節(jié)器總長度為35700mm，單向伸縮調(diào)節(jié)器總長度為12500mm。四、橋上無縫線路設(shè)計設(shè)計原則:(1)最大限度地減小軌道和橋梁受力；(2)既滿足軌道強度和穩(wěn)定性的要求，又使橋梁受力受理；(3)盡可能增加焊接軌條的長度，減少橋梁及其附近的鋼軌的接頭、伸縮調(diào)節(jié)器;(4)便于養(yǎng)護維修。伸縮力：由梁體溫差伸縮產(chǎn)生的梁軌間縱向力，按主力檢算。撓曲力：由列車荷載作用使梁體撓曲而產(chǎn)生的梁軌間縱向力，并按主力檢算。斷軌力：由于鋼軌折斷產(chǎn)生的梁軌間縱向力，兩股鋼軌不同時折斷,按特殊荷載檢算。制動力：由于列車制動而產(chǎn)生的梁軌縱向力，按附加力檢算。橋上無縫線路的設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：（1）無縫線路穩(wěn)定性。

（2）鋼軌強度。

（3）鋼軌折斷時斷縫值。

（4）橋梁墩臺縱向水平力。

（5）制動力作用下梁軌快速相對位移限值不超過4mm、有伸縮調(diào)節(jié)器時的梁軌快速相對位移不超過30mm。

（6）鋪設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器時，應(yīng)在基本軌一側(cè)設(shè)置不少于100m的小阻力扣件。雙向伸縮調(diào)節(jié)器鋪設(shè)于連續(xù)梁端部時，尖軌不跨越橋梁伸縮縫。鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器不宜鋪設(shè)在豎曲線及曲線地段。

（7）盡量使橋上無縫線路鎖定軌溫與路基無縫線路鎖定軌溫一致。

（8）橋上板式無砟軌道，應(yīng)檢算軌道板所受縱向力，能否滿足凸形擋臺及CA砂漿的強度要求。第三節(jié)橋上無縫道岔

高速鐵路、客運專線、快速客貨共線鐵路和城市軌道交通建設(shè)中一些車站必須設(shè)置在大橋、特大橋或高架結(jié)構(gòu)上，而且還需形成橋上跨越車站的無縫線路。在橋上鋪設(shè)無縫道岔涉及到無縫道岔、橋上無縫線路、橋梁對道岔的適應(yīng)性等相關(guān)問題，既要考慮無縫道岔中鋼軌受力和變形的復(fù)雜關(guān)系，又要考慮橋上無縫道岔的梁軌相互作用。國內(nèi)對于橋上鋪設(shè)無縫道岔的研究才剛剛起步，尚未取得較為成熟的鋪設(shè)經(jīng)驗和系統(tǒng)的橋上無縫道岔設(shè)計方法，已成為制約客運專線軌道設(shè)計、施工的技術(shù)瓶頸，是我國客運專線建設(shè)中急需解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。一、國外橋上無縫道岔１.德國德國高速鐵路橋上無縫道岔大多為無砟軌道結(jié)構(gòu)。橋上岔區(qū)軌道結(jié)構(gòu)包括鋼軌、埋入式岔枕、道床板、橋面保護層、縱橫向凸臺等。橋上無砟道岔結(jié)構(gòu)道床板與橋面板間的約束凸臺30m–60m德國橋上無縫道岔縱向力計算分為簡單算法和復(fù)雜算法。簡單算法是不考慮道岔作用按橋上無縫線路計算出橋梁兩端單根鋼軌溫度力，然后用單根鋼軌溫度力乘以梁端鋼軌根數(shù)計算梁端總溫度力，橋墩附加力等于左右梁端總溫度力的差值。簡單算法用于橋上方案設(shè)計階段估算橋墩附加力。復(fù)雜算法采用有限元模型計算支座的縱向反作用力、鋼軌附加縱向力、轉(zhuǎn)轍器與轍叉區(qū)域的相對位移。該計算模型中考慮了道岔直側(cè)向鋼軌、扣件、道岔及渡線下軌道板、橫向凸臺、橋梁、墩臺等部件的縱向相互作用。為防止橋上有砟軌道出現(xiàn)道砟松散，并間接起到限制鋼軌附加應(yīng)力的作用，規(guī)定在制動力作用下應(yīng)控制梁軌相對位移。在長跨連續(xù)梁中心設(shè)一個固定支座，并大幅度提高該墩的縱向水平剛度。道岔側(cè)股跨越橋梁伸縮縫時，建議橋梁伸縮縫與道岔側(cè)股間呈垂直布置。岔橋最有利的相對位置是道岔布置于長連續(xù)橋中心處。橋梁自振頻率應(yīng)大于荷載頻率，避免發(fā)生車橋共振。

2.法國法國高速鐵路規(guī)定道岔不得設(shè)置于路橋過渡段上，避免因兩種結(jié)構(gòu)的沉降差異導(dǎo)致道岔發(fā)生不利變形；道岔不得設(shè)置在曲線或豎向曲線上；道岔設(shè)置于橋梁上時應(yīng)進行專門的設(shè)計研究，其頭尾距離橋梁伸縮縫有最小距離規(guī)定。為限制鋼軌應(yīng)力，道岔應(yīng)避免跨越梁縫或布置在其附近。但橋梁跨度較小時，道岔也可設(shè)置在梁縫上，但是道岔的活動部分，（轉(zhuǎn)轍器和轍叉部分）不得設(shè)置在梁縫上方。法國計算有砟橋上岔橋相互作用采用的也是有限單元法，計算思路與德國相近，考慮岔區(qū)鋼軌、扣件、岔枕、橋梁、橋墩等結(jié)構(gòu)，扣件及道床縱向阻力分別以雙線性彈簧表示，考慮有載及無載不同的取值。

二、我國橋上無縫道岔概況普速鐵路（120km/h以下）線上有較多道岔鋪于橋上，但未形成無縫道岔。浙贛線200km/h提速改造時，首次將無縫道岔鋪設(shè)在橋上，全為有砟軌道簡支梁橋。在建的武廣、鄭西、京滬客專鐵路上，眾多無縫道岔鋪于長大連續(xù)梁橋上，既有有砟軌道基礎(chǔ)，也有無砟軌道基礎(chǔ)，但還未取得實踐經(jīng)驗。1.普速鐵路橋上道岔普速鐵路中間站和會讓站上，道岔設(shè)置在橋上比較常見，成昆、合九等線上均有道岔鋪設(shè)于橋梁上的情況。在普速鐵路橋梁上鋪設(shè)的道岔均為有縫道岔，區(qū)間線路也為有縫線路，與橋梁間的縱向相互力較小，作用于橋梁墩臺上的縱向力也很小，通常不作設(shè)計檢算。列車速度較低，容許的道岔變形量較大，列車作用下梁撓曲變形造成的道岔幾何形位變化在容許范圍內(nèi)，因此在設(shè)計、鋪設(shè)、養(yǎng)護維修方面均未作特殊考慮。2.提速線路橋上無縫道岔浙贛線2005年完成200km/h提速改造，鋪設(shè)跨區(qū)間無縫線路。眉池及江山車站設(shè)計為高架車站（32米簡支梁橋），橋上共鋪設(shè)了19組200km/h無縫道岔。無縫道岔最好不跨越梁縫，否則可能會存在問題：

（1）道岔尖軌和可動心軌是道岔中的薄弱環(huán)節(jié)，存在著較大的結(jié)構(gòu)不平順，應(yīng)避免梁縫處橋梁不穩(wěn)定且動力作用疊加。

（2）無縫道岔里軌伸縮在基本軌中產(chǎn)生附加縱向力，道岔跨越梁縫會產(chǎn)生較大伸縮力或撓曲力，可能會造成無縫道岔中縱向力超限，且引起道岔軌距和方向不良。

（3）橋梁尤其梁縫處的振動，使有砟道床穩(wěn)定性和密實度下降，不利于無縫道岔保持良好的幾何線形，且道岔尖軌和心軌縱向移動加大，可能造成轉(zhuǎn)換設(shè)備卡阻。

針對浙贛線簡支梁橋上無縫道岔確定的設(shè)計原則：

（1）道岔不應(yīng)設(shè)置在路－橋、路－涵、路堤－路塹等過渡段上，避免因基礎(chǔ)沉降差過大而導(dǎo)致道岔變形超限。

（2）道岔咽喉區(qū)應(yīng)盡量采用路基方案，不可避免時，應(yīng)盡量采用整體剛度大、動力性能好的連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)橋。

（3）道岔盡可能不跨越梁縫，不可避免時，則道岔轉(zhuǎn)轍器及轍叉部分不得跨越梁縫，焊接接頭不能置于梁縫處。

（4）強化道岔結(jié)構(gòu)。翼軌末端采用長大間隔鐵及膠接技術(shù)以減少心軌位移；尖軌跟端應(yīng)進行限位器、間隔鐵和不設(shè)傳力部件綜合比較，以減少尖軌的伸縮位移和確保道岔不產(chǎn)生方向不平順。（5）無縫道岔應(yīng)采用道岔區(qū)全焊型式，道岔區(qū)內(nèi)直側(cè)股鋼軌均應(yīng)焊接，道岔前后直股鋼軌與區(qū)間線路應(yīng)全部焊接，岔后側(cè)股鋼軌應(yīng)盡量與區(qū)間線路焊接或凍接，困難條件下也應(yīng)滿足12號道岔延長25m后再設(shè)置普通接頭，18號道岔延長50m后再設(shè)置普通接頭，且在該延長范圍內(nèi)軌道標準應(yīng)與正線標準一致。

（6）相鄰道岔間插入的鋼軌長度可根據(jù)道岔在橋上的布置位置適當調(diào)整，不必苛求標準鋼軌長度，以確保道岔可動部分不跨越梁縫。浙贛線目前運行的列車有200km/h動車組、160km/h提速列車、120km/h提速貨車。開通運行動車組后，車載晃車儀顯示經(jīng)常出現(xiàn)二級超限，特別是在夏季和長橋上出現(xiàn)的頻率相對較高?，F(xiàn)場動測試驗及分析表明，橋上道床縱橫向阻力不足，岔橋縱向相互作用過大，導(dǎo)致道岔幾何形位經(jīng)常發(fā)生變化。浙贛線首次鋪設(shè)，吸取德國、法國的有關(guān)成果，從岔橋縱向相互作用方面提出了設(shè)計原則，但未能對車岔橋豎向振動進行深入研究，致使該道岔養(yǎng)護維修工作量較大。3.客專橋上無縫道岔武廣客專、新廣州站、天興洲大橋、廣珠城際、溫福、甬溫、合武、鄭西客專、京滬客專等線上，有近200組無縫道岔設(shè)于橋上。有側(cè)向速度80km/h的18號道岔，側(cè)向速度160km/h的42號道岔，側(cè)向220km/h的62號道岔。既有單組道岔，還有單渡線及多種組合型式的無縫道岔群。橋梁結(jié)構(gòu)有簡支梁、連續(xù)梁、剛構(gòu)等型式，軌道基礎(chǔ)有有砟軌道和無砟軌道。

《京滬高速鐵路高架橋車站無縫線路設(shè)計原則(暫行)》規(guī)定：（1）無縫道岔橋梁結(jié)構(gòu)單箱雙線或雙箱四線梁，各跨豎向剛度盡可能均勻。結(jié)構(gòu)形式可選用混凝土連續(xù)梁、跨度為6～12m剛構(gòu)、簡支梁?？筛鶕?jù)需要在一聯(lián)梁內(nèi)設(shè)置多個固定支座墩，但應(yīng)確定多個固定墩的合理縱向剛度值。毗鄰箱梁，橫向分開位置盡可能沿著上下行正線的兩線中心。橋梁原則上不設(shè)鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器，必要時可根據(jù)計算結(jié)果設(shè)置。（2）無縫道岔盡可能整組布置在一聯(lián)梁上。困難時，轉(zhuǎn)轍器部分、轍叉部分不得跨越梁縫，且尖軌尖端、心軌尖端與跟端應(yīng)離開梁縫至少18m；尖軌跟端應(yīng)離開梁縫至少40m。小號碼道岔及其單渡線應(yīng)整組設(shè)置在一聯(lián)梁上，且梁上道岔應(yīng)盡可能對稱布置。除剛構(gòu)橋梁外，梁上的工地焊接接頭、鋼軌膠接絕緣接頭以及鋼軌凍結(jié)接頭應(yīng)離開橋墩中心至少2m。第四節(jié)

新建線路一次性鋪設(shè)無縫線路2000年以前我國修建的鐵路上，新建線路是不能鋪設(shè)無縫路的，往往先鋪設(shè)標準軌線路，通過一個石砟道床中