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第六章 无缝线路内容提要一、无缝线路基本知识二、无缝线路基本原理三、无缝线路的稳定性四、普通无缝线路设计五、桥上无缝线路设计六、跨区间无缝线路一、无缝线路基本知识 1.基本概念 无缝线路也叫长钢轨线路。就是把若干根标准长度的钢轨经焊接成为1000~2000m而铺设的铁路线路。 通常是在焊轨厂将无孔标准轨焊接成200~500m的轨条,再运到现场就地焊接后铺设。一、无缝线路基本知识2.铺设无缝线路的意义 (1)无缝线路在长钢轨内消灭了钢轨接头,列车通过时高频冲击荷载的动态响应消除,相应地线路病害减少。 (2)美国统计,无缝线路钢轨寿命延长约40%;日本统计,采用无缝线路的钢轨(50型)更换周期由原来的400Mt延长到了500Mt。原苏联统计,通过总重500Mt以后的钢轨(P65型)抽换数,降低了3倍。我国统计,无缝线路钢轨使用寿命延长1.25倍。 (3)无缝线路是当今轨道结构的最佳选择,它以无可非议的优越性得到各国铁路的承认。几十年来,世界各国竞相发展。我国铁路无缝线路近年来在技术上有很大进步,在数量上有快速增长。一、无缝线路基本知识无缝线路与有缝线路相比具有的优点: (1)可延长钢轨使用寿命;(2)可减少养护维修劳力和材料;(3)可减少列车运营耗能;(4)铺设CWR的附加费用少。CWR:continuously welded rail一、无缝线路基本知识3.无缝线路的类型(1)按处理温度应力的方式分:①放散应力式无缝线路 适用于年轨温差较大的地区,或温度力较大的特殊地段。②温度应力式无缝线路 一、无缝线路基本知识 温度应力式无缝线路 (1)结构形式:是由一根焊接长钢轨及其两端2~4根标准轨组成,并采用普通接头的形式; (2)受力状况:无缝线路铺设锁定后,在钢轨内部产生很大的温度力,其值随轨温变化而异; (3)特 点:结构简单,铺设维修方便,应用广泛; (4)铺设范围:对于直线轨道,铺设50kg/m和60kg/m轨,每公里配量1840根或1667根混凝土枕时,铺设温度应力式无缝线路允许轨温差分别为100℃和104℃。 一、无缝线路基本知识(2)按长轨条长度分: ①普通无缝线路(温度应力式-有缓冲区) :L=1000~2000m ②全区间无缝线路:L≤区间长度 ③跨区间无缝线路:L>区间长度并焊连无缝道岔一、无缝线路基本知识(3)按CWR铺设位置分: ①路基无缝线路; ②桥上无缝线路; ③岔区无缝线路一、无缝线路基本知识(4)按长钢轨接头的联结型式分: 焊接接头 胶结接头 冻结接头 一、无缝线路基本知识焊接接头:闪光焊、气压焊 铝热焊一、无缝线路基本知识4.无缝线路发展历史 铺设无缝线路能收到节约材料、劳力、能耗等综合技术经济效果,是当今轨道结构的最佳选择,它以无可非议的优越性得到各国铁路的承认。几十年来,世界各国竞相发展。我国铁路无缝线路近年来在技术上有很大进步,在数量上有较快增长。中 国国 外 1915年,欧洲在有轨电车轨道上开始使用焊接长钢轨,焊接轨条长度约为100~200m。20世纪30年代,世界各国开始在铁路上进行铺设试验。到了50、60年代,由于焊接技术的发展,无缝线路得到推广应用和迅速发展。 我国于1957年开始在京沪两地各铺设1 km无缝线路,次年才进行大规模的试铺。1961年底我国共铺设无缝线路约150km,60~70年代对在线路特殊地段铺设无缝线路进行了理论和试验研究,并取得了成功,为在线路上连续铺设无缝线路创造了条件。至2007年,我国铁路正线无缝线路长度已达5.2万公里,占正线总长的比重达到58%。一、无缝线路基本知识4一、无缝线路基本知识5一、无缝线路基本知识5一、无缝线路基本知识一、无缝线路基本知识一、无缝线路基本知识一、无缝线路基本知识二、无缝线路基本原理二、无缝线路基本原理(一 )钢轨伸缩位移、温度力与轨温变化的关系 无缝线路的特点是轨条很长,当轨温变化时,钢轨要发生伸缩,但由于有约束作用,不能自由伸缩,在钢轨内部要产生很大的轴向温度力。为保证无缝线路的强度和稳定,需要了解长轨条内温度力及其变化规律。一根长度为l可自由伸缩的钢轨,当轨温变化⊿t ℃时,其伸缩量为(6-1)式中:α— 钢轨的线膨胀系数,取0.0118mm/m/ ℃ =11.8×10-6/ ℃; l— 钢轨长度,mm; ⊿t— 轨温变化幅度,℃。 如果钢轨两端完全被固定,不能随轨温变化而自由伸缩,则将在钢轨内部产生温度应力。根据虎克定律,温度应力σt 为:(6-2)二、无缝线路基本原理 式中:E—钢的弹性模量,E=2.1×105MPa; εt—钢的温度应变。 将E、α值代入式(2-2),则温度应力σt为:(6-3) 一根钢轨所受的温度力Pt为:(6-4) F—钢轨断面积,mm2。上述公式可知:在两端固
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