跨区间无缝线路设计及其养护维修毕业设计 81页

跨区间无缝线路设计及其养护维修毕业设计目录绪论1第一章跨区间无缝线路技术41.1跨区间无缝线路的发展41.2跨区间无缝线路的优点61.3发展跨区间无缝线路的有利条件71.3.1无缝线路四个难题的突破71.3.2轨道结构的强化101.3.3胶接绝缘钢轨技术的应用111.4跨区间无缝线路的基本结构111.4.1铺设范围111.4.2轨道结构标准111.5跨区间无缝线路的基本原理161.5.1钢轨的自由伸缩与温度力161.5.2跨区间无缝线路的锁定轨温181.5.3线路阻力及轨道框架的刚度201.6跨区间无缝线路关键技术261.6.1胶接钢轨绝缘接头261.6.2胶接绝缘夹板301.6.3可动心轨无缝道岔331.7跨区间无缝线路设计381.7.1跨区间无缝线路铺设规范391.7.2无缝线路强度和稳定性检算411.7.3无缝线路结构设计47本章小结51第二章跨区间无缝线路养护维修方法532.1线路整修加强工作532.1.1铺设前的线路整修工作532 2.1.2铺设初期的整修加强工作542.2养护维修方法552.2.1线路养护维修作业552.2.2无缝道岔养护维修582.3故障处理602.3.1无缝道岔故常处理602.3.2胶接绝缘接头的故障处理61本章小结61第三章专题研究623.1钢轨折断原位重焊623.1.1国内简况623.1.2钢轨折断的危害633.1.3铝热焊缝折断的原因643.1.4预防焊缝断裂的措施643.1.5原位重焊方法653.2胀轨、跑道703.2.1胀轨、跑道的定义703.2.2胀轨、跑道的原因733.2.3胀轨、跑道防止措施753.2.4胀轨、跑道处理办法76本章小结79结论与展望80致谢83参考文献842 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计绪论中国地大物博人口众多，因此我国对运量大、速度快、能耗小、成本低、环境污染小、安全性高、舒适性高、可靠性高的铁路需求很高。而铁路作为连接我国的大动脉在拉动中国经济飞速发展方面又起到了决定性的作用。铁路线路设备是铁路运输业的基础设备。它常年裸露在大自然中，经受着风雨冻融和列车荷载的作用，当线路运营时间过长时，线路各项技术指标都会发生变化，线路的方向、高低、道床厚度等等轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联结零件及轨枕不断磨损，因而使线路设备的技术状态不断地发生变化。这些情况的发生将威胁到铁路运行的安全，必须及时根除。为满足运输要求，我们需要对线路进行维修,以使其恢复原设计运行能力。甚至提高铁路的运营能力。此外线路从铺设之初就应当对其进行必要的养护，对于线路我们应当始终坚持养护为主维修为辅的策略。无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。无缝线路是将许多根标准长度钢轨焊接成相当长的轨条并铺布在轨枕上的线路。在普通线路上，由于采用的是标准长度钢轨，每公里线路上就要有160个（12.5m钢轨）或80个（25m钢轨）接头。钢轨接头是铁路线路的薄弱环节，由于轨缝的存在，列车通过时发生冲击和振动，其冲击力最大可达非接头区的3倍以上。这种冲击力影响列车的平顺和旅客的舒适，并促使道床硬结、溜坍、混凝土轨枕损坏破裂，加速钢轨和联结零件的磨耗和伤损。接缝的存在也降低了钢轨和机车车辆的使用寿命，并增加它的养护维修费用。3 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计无缝线路由于消灭了大量的接头，因而冲击振动少，运行平稳，旅客舒适；降低轨道养护维修费用；延长钢轨和机车车辆使用寿命；减轻机车车辆冲击轨缝的噪声，有利于环境保护；是轨道结构的发展趋势，是铁路现代化的主要内容之一。3 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计跨区间无缝线路是轨条长度跨区间且轨条与道岔直接连接的无缝线路。它最大程度地减少了钢轨接头，实现了线路的无缝化，消除了缓冲区和伸缩区的影响，是当代无缝线路的重要发展。跨区间无缝线路用胶接绝缘接头替代了原有缓冲区的绝缘接头。整体性好、强度高、刚度大、绝缘性能好、寿命长、养护少的胶接绝缘接头研制成功是跨区间无缝线路得以发展的重要保证。跨区间无缝线路在现场的焊接和施工。跨区间无缝线路由于施工技术条件和运营条件所限，不可能在一个天窗时间内一次铺设完成，只能把跨区间无缝线路分成若干单元轨条。通常把一次铺设的轨条叫单元轨条。道岔区及前后约200m的线路作为一单元。要求每单元长轨在焊联后的锁定轨温相同。为保证跨区间无缝线路锁定轨温一致，在铺设施工中，如何组织施工、安排施工程序，使得铺设、焊接、放散应力、锁定等工作有序进行，是一个关键问题。跨区间无线线路的维修养护方法：跨区间无缝线路的基本原理与普通无缝线路是一致的，因此原有的普通无缝线路维修养护方法仍然适用。但现有的普通无缝线路存在缓冲区，如对无缝线路进行较长区段的破底清筛，或抽换轨枕作业，尤其进行大修作业或出现温度力不均匀等情况时，往往可以放散应力后施工。对于跨区间无缝线路，实施起来就比较困难，这时作业的轨温条件可能就会控制得很严，同时应配备有快速切割、换轨方便、焊接简便等相应的施工设备，便于处理各种应急情况。道岔区轨道受力情况：道岔里侧轨两端的受力状况不同，其一端承受巨大的温度力，而另一端近似为自由端（尖轨或可动心轨），相当于普通无缝线路的伸缩区。为了控制尖轨或可动心轨的位移以便保证转换要求，通常在尖轨及心轨跟端设置相应的传力部件，与岔枕等部件一起，使里侧轨的温度力向基本轨传递，基本轨承受附加温度力。因此无缝道岔内各轨条间存在极为复杂的承力、传力和位移关系。3 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计第一章跨区间无缝线路技术1.1跨区间无缝线路的发展各种轨道结构的应用和发展，主要取决于运营的效果。现代铁路为实现重载、高速运输，而改善轨道结构的最佳措施，当属超长无缝线路的发展与应用。在二十世纪的50～60年代，无缝线路开始在干线上大量应用，当时主要采用50kg/m级的钢轨，其中50%铺设在木枕和钢枕上。焊接和铺设技术都不够完善，因而长轨条的长度不可能很长。直至70年代以前，欧美等国无缝线路的长轨条长度如下图所示：70年代以前欧美等国无缝线路长轨条长度(m)国家德国美国澳大利亚加拿大匈牙利波兰长轨条长度440440600440600600国家前苏联意大利英国法国比利时印度长轨条长度800600800800800800表1-1-170～80年代多使用60kg/m级钢轨焊接长轨条。高强度合金轨、耐磨轨的问世，提高了无缝线路在重载、高速铁路上的应用效果。世界各国基地焊接基本上以接触焊为主，焊接接头的各项机械性能和外观检查均能达到钢轨母材的检查标准。铺设与养护技术也日臻完善。这一时期，无缝线路的结构型式以温度应力式为主，长轨条长度等于自动闭塞分区的长度，约为1000～2000m，相邻长轨条之间设置缓冲区或伸缩调节器联接。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计80年代以来，高强度、高韧性、长寿命的胶接绝缘接头在国外铁路上广泛应用。同时，法国在巴黎东南高速铁路和大西洋沿岸高速铁路使用感应式无绝缘轨道电路，德国在汉诺威——维欠茨堡和曼海姆——斯图加特两线使用音频式无绝缘轨道电路，为取消(或减少)缓冲轨，发展超长无缝线路创造了条件。目前欧洲铁路无缝线路的轨条设计，除了临近小半径曲线或桥隧建筑物，轨条不得不断开外，一般区间都焊联成一体。就文献资料介绍，英、法、德及日本的无缝线路最长长度如下：英国最长的一段无缝线路从尤斯敦至格拉斯哥645km;法国在巴黎——里昂——马赛，巴黎——勒芒，巴黎——莫城高速铁路上，大量无缝线路贯穿区间，其中最长的一段无缝线路长达50km;德国区间无缝线路与车站道岔焊接，与无缝线路直接焊联的道岔达11万组;日本在全长53.83km的青函隧道内12‰的坡度上，铺设了一段轨条长度达53.78km的无缝线路。各国铁路铺设超长无缝线路大多是客运为主的铁路线上，俄罗斯铁路在货运密度110Mt·km/km货运为主的干线上也铺有超长无缝线路。在国内，60年代曾在广深、胶济线试铺长度8km的无缝线路，1980一1981年北京铁路局在京山线试铺两段长度各为7.68km和7.64km的无缝线路，后因焊接接头折断数量太多，胶接绝缘接头短期失效，不得不终止试验。近年来，随着我国铁路现代化的发展，铁道部有关单位在经过较长时间技术准备的基础上，于1993年至1994年分别在京广、京山、大秦线上试铺了4段长达20余km的超长无缝线路，并于1995年10月在北京茶坞召开了“全路超长无缝线路学术研讨会”，同时铁道部在制定《铁路工务主要技术装备政策》时，明确规定在继续扩大无缝线路铺设范围的同时，要“大力发展超长无缝线路，在京广、京哈、京沪等主要干线和广深、大秦等高速、重载线路要优先发展跨区间超长无缝线路”。从此，我国主要干线加快了铺设超长无缝线路的步伐。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计1.2跨区间无缝线路的优点1、提高轨道结构强度由于跨区间无缝线路轨条长度贯通区间，并与车站道岔焊联，取消或减少了缓冲区，最大限度地消除了作为轨道薄弱环节的钢轨接头，减少了钢轨接头病害的发生和发展，同时又推动了无缝道岔技术的开发应用，从而全面提高了轨道的整体结构强度和平顺性。2、优化行车条件跨区间无缝线路由于大量消除了普通钢轨接头，尤其是道岔的无缝化，进一步优化了列车运行的工况。据铁道科学研究院轨道结构室在京广、成昆线测得，旅客列车速度V=80～100km/h通过不同的钢轨连接接头，车辆簧下质量的垂直振动加速度如下表所示。在跨区间无缝线路上，由于钢轨接头的消除，因而优化了列车运行条件。车辆簧下质量的垂直振动加速度接头类型焊接接头伸缩调节器有缝钢轨接头加速度（g）2.5～5.07.0～8.010～20表1-2-13、改善无缝线路工况79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计由于跨区间无缝线路的长轨条在相当长距离内，没有伸缩区和缓冲区，轨条之间可以直接传递纵向力和位移，因此伸缩区和缓冲区的缺点自然不复存在。尤其是伸缩区与固定区交界处因温度循环而产生的温度力峰，以及由于道床的弹塑性特征，而造成伸缩区因过量伸缩不能复位而产生的温度力峰，都由于伸缩区的消失而消失，从而有利于轨道的稳定。也由于轨条长度的延长，提高了轨道防爬能力，减少了引起纵向力分布不均的因素。锁定轨温比较容易保持，从而改善了无缝线路工作状态，提高了轨道的安全性和可靠性。4、减少养护维修材料和劳力消耗在运营线上的整段无缝线路中，缓冲区的轨料配件伤损和投入养护维修的劳力占了相当大的比例，铺设跨区间无缝线路，由于取消(或减少)了缓冲区，因而轨料消耗、养护维修工作量将显著减少，产生明显的经济效益。缓冲区的轨料消耗及养护维修用工统计铁路前苏联南乌拉尔日本山崎保线分区中国长大线统计项目钢轨伤损（P65型）轨枕破损橡胶垫层破损养护维修用工养护维修用工占整段无缝线路（%）6548284540表1-2-21.3发展跨区间无缝线路的有利条件我国铁路正大力发展重载、高速运输，与之相适应工务必须实现轨道结构现代化，加速发展无缝线路。为此，我国铁路科研、设计、施工、养护等部门经过艰苦努力，为在主要干线大量铺设跨区间无缝线路创造了极为有利的技术、物质条件。1.3.1无缝线路四个难题的突破79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计经过科技工作者的大量研究试验，在我国寒冷地区、小半径曲线、大坡道及桥上“四大禁区”铺设无缝线路，取得了突破性进展，扩大了无缝线路铺设范围，并为广泛应用跨区间无缝线路奠定了基础。1、允许铺设的最大轨温幅度1984～1986年铁科院的环行试验基地进行了无缝线路动态稳定性试验及计算理论的研究，建立了稳定性计算公式，于1987年通过鉴定，并对我国铺设无缝线路允许轨温幅度进行了计算。按照我国轨道结构标准、行车及线路条件，经计算得到允许铺设无缝线路最大轨温幅度，扩大了无缝线路铺设范围。个别寒冷地区、小半径曲线及运行电力机车的线路，若当地最大轨温幅度超出了允许铺设范围，可采用极限强度等级等于或高于883MPa的钢轨，增加轨枕配置根数等技术措施。允许铺设无缝线路最大轨温幅度轨道结构类型机车类型列车最高速度/km·h-1混凝土枕配置根数km·cm-1钢轨允许铺设无缝线路最大轨温幅度/℃类型/kg·cm-1极限强度级别/MPa直线及R≥2000m曲线曲线半径/m800600400特重型东风9东风11≤140≥168075≥7851161079581≥883————韶山5韶山8≤140≥168075≥785106968172≥8831201129788重型东风9东风11≤140≥168060≥785108998876≥883————韶山5韶山8≤140≥168060≥78595877664≥8831101029179次重型东风9东风11≤120≥168050≥785100918265≥883————韶山5韶山8≤120≥168050≥785907869—≥883101888065表1-3-179 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计2、允许铺设的最小曲线半径铁科院通过理论计算及现场铺设试验，获得R=40Om曲线采用标准轨道结构及加强轨道结构铺设无缝线路的允许轨温幅度，见下表。2R=400m曲线上铺设无缝线路允许轨温幅度钢轨混凝土轨枕道床肩宽cm轨道加强措施机车类型行车速度km·h-1允许温升℃允许温降℃允许铺设最大轨温幅度℃类型km·cm-1极限强度MPa类型根数50785Ⅱ型184045—前进型东风48034436960785Ⅱ型168045—前进型东风480325476883Ⅱ型192045安装防涨挡板前进型东风480416194表1-3-2根据上表所列铺设无缝线路的允许轨温幅度，在采用标准轨道结构的情况下，我国西南、华南、中南、华东等地区可在R=400m曲线上铺设无缝线路，在采取安装防胀挡板，增加轨枕配置根数的前提下，华北及东北、西北部分地区也可在R=400m的曲线上铺设无缝线路。3、允许铺设的大坡道在大坡道上铺设无缝线路的关键是防止钢轨爬行，以及防止连续下坡的变坡点前后因累积爬行导致无缝线路纵向力分布不均。根据现场观测试验，我国的弹性扣件可以有效地控制钢轨爬行。因此，在保证道床阻力的前提下，允许铺设无缝线路的最大坡度不作限制。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计1.3.2轨道结构的强化为适应铁路运输发展的需要，我国铁路在强化轨道结构及改进轨道材料方面下了很大功夫，并取得了很大进展。1、钢轨钢轨的发展方向是重型化、强韧化和纯净化。至1997年全路己铺设60kg/m及以上钢轨达3.4万公里，约占正线延展长度的45.1%，在五大干线己全部铺设了60kg/m钢轨。与此同时钢轨材质也发生了变化，更能适应重载、提速的需要。全长淬火钢轨正逐步在小半径曲线上铺设，全路己建成的十几条钢轨淬火生产线，在延长钢轨使用寿命方面发挥了重要作用。2、道岔为实现线路轨道等强匹配，寿命同步，在强化道岔结构方面己取得了突破性进展。近几年在主要干线大量铺设的提速道岔，及可动心轨道岔。不仅改善了道岔技术状态，而且为焊接无缝道岔，铺设跨区间无缝线路创造了条件。新研制的贝氏体、合金钢心轨组合辙叉己进入上道使用阶段，由于它的心轨和翼轨采用与线路相同的钢轨制作，因此可以直接焊联，这就为铺设跨区间无缝线路开辟了新的途径。3、轨下基础近些年来，在强化轨下基础结构、整治路基病害等方面都取得了新的进展。69型混凝土轨枕已经淘汰，Ⅲ型混凝土轨枕已开始蓬勃发展，并己在主要干线大量铺设。特别是优质道砟的重要作用和良好效果已引起各有关部门的重视，在四大干线及提速道岔上优先使用了优质道砟，为改善道床状态发挥了良好的作用，应用新技术、新工艺、新材料加固路基和整治路基病害的工作，已逐步走向良性循环的轨道。轨下基础的优化组合，既提高了轨道整体结构的承载能力，又为大量铺设跨区间无缝线路提供了稳固的基础。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计1.3.3胶接绝缘钢轨技术的应用为了消除缓冲区普通绝缘接头轨缝，延长无缝线路轨条铺设长度，目前已成功地应用了两项新技术：一项是采用“无绝缘轨道电路”技术，采用这种技术区间钢轨不再设置钢轨绝缘接头，可把钢轨连续焊接成需要的长度;另一项是把绝缘接头胶接起来，使具有高强度、高韧性、长寿命的胶接绝缘接头直接传递钢轨纵向力，以尽量延伸无缝线路的长度，构成超长无缝线路。1.4跨区间无缝线路的基本结构1.4.1铺设范围一般来说跨区间无缝线路应铺设在直线及半径大于600m的曲线地段，理论上跨区间无缝线路可以铺设无限长。铺设范围也受当地最高温差影响。1.4.2轨道结构标准1、钢轨79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计由于跨区间无缝线路的长轨条要穿越桥隧，通过车站，除承受正常的列车荷载和温度力外，还要受桥梁、道岔等结构产生的附加作用力，在一些特殊地段(隧道、深路堑)，钢轨温度力还呈现不均匀现象。此外随着轨条的延伸，线路条件、气候环境、运营状况都将发生变化，从而使跨区间无缝线路不但受力复杂，而且工作条件恶化。我国的重载运输干线具有高密度、高重量、大轴重并举;客货列车混跑，安全效益并重，行车速度相差悬殊;繁忙运煤干线多在山区，坡度大、曲线多且半径小，自然条件恶劣;内燃机车和电力机车大部分为三轴转向架，通过曲线的性能差;轨道结构加强、改造任务繁重的特点。这些因素的综合作用，使得我国的轨道破损、失效严重，恶性循环。为保证快速重载线路的正常运营，铺设的跨区间无缝线路就必须采用重型轨道结构，实现重型化、强韧化、钢轨材质纯净化，以增大轨道的刚度和线性阻力，提高无缝线路的强度和稳定性。目前，我国60kg/m钢轨己基本贯通全路的主要干线，根据我国的铁路现状及今后的发展趋势，跨区间无缝线路宜须采用60kg/m及以上全长淬火钢轨或其它耐磨轨，同时各单元轨节的长度应尽可能延长。2、轨枕及扣件应采用Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或混凝土宽枕，有砟桥上采用混凝土桥枕。特殊情况允许使用I类木枕。混凝土轨枕应采用弹条Ⅱ、Ⅲ型扣件，木枕使用分开式扣件，岔枕使用分开式弹性扣件。3、绝缘接头我国早期铺设的无缝线路长度之所以只有1～2km，原因之一是闭塞区间的轨道电路需要在如此长的距离内设置绝缘接头，因而必须把钢轨断开。如果要延长轨节长度，就需要在技术上采取一些措施。目前这些措施有两种：一是采用“无绝缘接头轨道电路”技术，采用这种技术区间钢轨将不需要设置钢轨绝缘接头，可把钢轨连续焊成需要的长度。但在进站信号机前及道岔区仍需设置绝缘接头。如我国京广线当初引进的法国四显示技术，轨道电路在各闭塞区间不需断开，利用不同的频率来传递信号，理论上己可以取消区间地面信号机，整区间的轨道电路是贯通的，不需设绝缘，只要在进出站信号机处设置即可。另一种技术措施是把区间的绝缘接头胶接起来，从而把钢轨连成一个整体既隔开了轨道电路，又消除了轨缝，增加了列车运行的平稳性。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计绝缘接头采用胶接式，有两种形式：一种是采用厂制胶接轨，另一种是采用胶接绝缘夹板。4、道岔在技术上跨区间无缝线路是任意长的，穿越车站时钢轨必须和道岔焊接或胶接在一起。同时道岔内的接头也应该焊接起来，形成无缝道岔。因此，跨区间无缝线路的道岔应采用无缝道岔，这是基本结构特征，也是跨区间无缝线路设计、施工与养护维修的重点。无缝道岔中彻底消除了钢轨接头，增加了列车运行的平稳性，以及道岔的结构强度，但同时由于其两端承受着巨大的温度力，且受力情况复杂，更换尖轨，辙叉时又非常麻烦，换前切开，换后焊接。因此，这就对无缝道岔结构的本身提出了较高的要求，如道岔主要部件，例如尖轨、辙叉等，要有较长的使用寿命;辙叉的材质要与前后钢轨相同，以便能够焊接。道床应采用I级道砟，且要饱满，有足够道床阻力，道岔扣件宜采用弹性扣件。5、道床作为道床的组成部分，道砟应具有以下一些性质：质地坚韧，有弹性，不宜压碎和捣碎;排水性能好，吸水性差，不易风化。用作道砟的材料有：碎石、天然级配卵石、粗沙、中沙等。选用何种道砟材料，应根据铁路运量、机车车辆轴重、行车速度，结合成本和就地取材等条件来决定。我国道砟级配标准如下表1-4-1所示：方孔筛边长（mm）162535.5455663过筛质量百分比（%）0～55～1525～4055～7592～9797～100表1-4-1这一标准考虑了宽级配比低级配道砟有更好的强度和稳定性，可改善线路道床作业，也有利于采石场生产的成品度。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计碎石道床的技术参数有：反映道床材质的材质参数，如：抗磨耗、抗冲击、抗压碎、渗水、抗风化、抗大气腐蚀等材料指标、参数，为道砟材质的分级提供了法定依据;反映道砟加工质量的质量参数，如道砟粒径、级配、颗粒形状、表面状态、清洁度等加工指标。道砟根据性能参数可分为一级道砟和二级道砟，对于特重型轨道、隧道内轨道及宽轨枕轨道应采用一级道砟，其它轨道使用二级道砟。花岗岩、玄武岩、片麻岩等火成岩、变质岩具有较好的抗磨耗、抗冲击、抗压碎、抗风化、大气腐蚀的能力，岩石破碎分化后，粘性小，具有较好的渗水性，因此道床的养护维修工作量小，清筛周期长，不易出现道床翻浆、板结等病害，这类道砟大多属于一级道砟;而石灰岩、白云岩等碳酸盐、沉积岩情况则相反，大部分属于二级道砟，甚至等外级。采用一级道砟具有最佳的技术、经济效益，这早己为国内外研究和使用经验所证实。因此，跨区间无缝线路应采用一级道砟，其优良的材质和特点可以使跨区间无缝线路的性能发挥得更充分，效益更明显。6、长轨条两端的结构跨区间无缝线路理论上可任意长。其两端终结处一般有如下三种轨端结构形式可供选择：（1）锚固式若站端为尽头线，车站之间距离恰当且温差不大，可把长轨节钢轨直插两个车站的端部站台，长钢轨两端用钢筋混凝土锚固在站台内，形成两端固定的长轨结构形式。这是一种比较理想的结构形式。钢轨伸入混凝土站台的长度L可由下式计算：L=K(maxPt+Pe)/SC式中：maxPt——钢轨可能承受的最大温度力;79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计Pc——制动、启动等附加纵向力;S——钢轨断面周长，60kg/m轨S=69cm，75kg/m轨S=72cm;C——混凝土对钢轨的握裹力，C15～C30混凝土C=80N/cm2;K——安全系数，K=l.5。例如，若在郑州地区铺设60kg/m钢轨跨区间无缝线路，其锁定轨温范围为25℃～35℃，最高轨温为61.4℃，最低轨温为-14.7℃，轨端采用锚固式固定，尽头站台混凝土标号为300号，则钢轨插入站台内的长度L为：maxPt=242.8(max△T·F)=242.8×(35+14.7)×77.45=934602NPc=8000ON即钢轨插入站台2.76米长就可以了。这种型式的端部结构，简单实用，是比较理想的结构型式。（2）缓冲区式在长轨节两端铺设由短轨组成的“缓冲区”，形成与普通无缝线路相同的轨端结构形式。但这种轨端结构形式仍然存在缓冲区内的轨缝，对高速与重载列车不利。因此，要设法把跨区间无缝线路的缓冲区放在列车需要停车或慢行的大站站内。（3）伸缩调节器式79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计代替短轨组成的缓冲区，把钢轨伸缩调节器作为轨条之间的联结部件，如日本的高速铁路。当跨区间无缝线路与特大桥、不能焊连的岔区等特殊地段相连时，需设置钢轨伸缩调节器，把长轨节与这些区段连接起来。由于钢轨伸缩调节器具有伸缩尖轨这种结构上的薄弱环节，制造麻烦、造价较高，维修不便，所以应在必需情况下才适宜采用此种结构型式。1.5跨区间无缝线路的基本原理1.5.1钢轨的自由伸缩与温度力一根自由放置着的钢轨，当轨温变化时能自由伸缩。在夏天受热会伸长些，冬天受冷会有所缩短，也就是平时说的所谓“热胀冷缩”。将多根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间还有一道轨缝，大约为6mm。留轨缝的道理很简单，是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生温度力。不要小看这个温度力，钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。其伸缩量的计算公式为：自由伸缩量(m)=0.0000118×温度变化量(℃)×钢轨长度(m)式中：0.0000118为钢的线膨胀系数。(这个系数是经试验得的，即1m长钢轨，当轨温变化1℃时，钢轨长度的伸缩量为0.0000118米)例如有一根1000米的长钢轨自由放着，当轨温变化40℃时，钢轨的自由伸缩量为：0.000018×40×1000=0.472m=472mm如此巨大的力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道不平顺，影响列车快速安全运行。当然，在无缝线路上这样大的伸缩量是绝不允许的，必须用防爬设备将两端锁定，以防止其伸缩。物质不灭定律告诉我们，任何一种物质都不会消失，只不过从一种形态转化为另一种形态。力也是如此，钢轨的温度力它不可能消失，是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计如果我们把钢轨两端固定起来，不让它自由伸缩，那么当轨温变化时，钢轨就受了力，内部就象憋了一股劲一样，这个力是由轨温变化引起的，故叫做温度力。具体地说也就是无缝线路经锁定后，夏天温度升高时，钢轨要伸长，但不能够伸长，内部产生压力;冬天温度降低了，钢轨要缩短，但也不能够缩短，内部产生拉力。这种随温度变化在钢轨内部产生的拉力或压力，就是温度力。温度力是随温度变化数的增减而增减的。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。就北京地区来说，最高轨温为摄氏62.2℃，最低轨温为零下22℃度，中间轨温为19.9℃。根据无缝线路强度和稳定性计算得出的结果，北京地区最佳锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19℃到29℃。在一股钢轨上承受的温度力为：Pt=E·a·△t·F式中：Pt——温度力(N);E——钢轨钢的弹性模量，E=2.1x107N/cm2;a——钢轨钢的线膨胀系数，a=0.0000118;△t——轨温升(降)度数(℃);F——钢轨断面积(cm2);将E、a两值代入上式，则Pt=247.8△tF例如，60kg/m钢轨，F=77.45m2，轨温每升降1℃产生的温度力为：Pt=247.8×1×77.45=19192N如△t=45℃时，则：Pt=19192×45=86364ON即60kg/m长钢轨铺设后，轨温升(降)达45℃79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计时，一股钢轨上承受相当于860KN的巨大温度力，在两股钢轨(整个轨道框架)上温度力高达1720KN。由此可见，长轨条要承受巨大的温度力，这是无缝线路设计、施工及养护维修工作中必须考虑的一个特殊问题。可以看出，自由放置的钢轨随温度变化而自由伸缩，其伸缩量大小与钢轨长度有关。钢轨越长，伸缩量越大;反之则伸量越小。当无缝线路锁定后，钢轨内部随温度变化产生温度力，其大小与钢轨长度无关，而与钢轨断面积(钢轨类型)有关。钢轨越重，内部产生的温度力越大，相反则越小。如轨温变化度数一样，钢轨断面大小相同，长钢轨和短钢轨承受的温度力大小是一样的。上述情况，也可以这样理解：原来自由放置的两根不同长度的钢轨可以自由伸缩，在轨温上升时，长轨按比例伸长多些，短轨伸长的少些。现在两端被锁定后，条件变化了，两者都不可以自由伸长了，这样原来要伸长出来的量，都要平均压缩在全长之内。这样一压缩，也就是受力了。原来要伸长多的，压缩长度也长;伸长少的压缩长度也短些。这就是说它们承受的温度力一样，所以它们平均压缩的数量也是一样的。这类例子在日常生活中也是常见的，譬如：两根长度不同的弹簧，上面放着相同的重量，虽然长的压缩量会大一些，短的压缩量小一些，但是由于它们的所受的力相同，平均压缩量也是一样的。1.5.2跨区间无缝线路的锁定轨温无缝线路的锁定的是通过拧紧长钢轨两端的扣件和打紧按设计规定的防爬设备来实现的。锁定时候的钢轨温度称为“锁定轨温”。锁定轨温是设计计算、铺设、养护的重要依据。正确、合理地选择无缝线路的锁定轨温是一件很重要的工作。“设计锁定轨温”要保证无缝线路冬天钢轨不被拉断，夏天不胀轨跑道。但考虑施工的困难，须允许“实际锁定轨温”在设计锁定轨温±5℃范围内变化。这个变化范围称为“实际锁定轨温幅度”。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计设计锁定轨温应根据当地的“中间轨温”来确定。中间轨温的计算方法如下式：我们拿郑州地区举例，该地区的最高轨温为61.4度，最低轨温为-14.7℃其中间轨温为：但考虑夏季胀轨跑道的危险性要大些，通常把设计锁定轨温选的比当地中间轨温偏高些。如上述计算，我们可以把20℃～30℃作为实际锁定轨温范围。铺轨合龙，钢轨落槽后在拧紧接头螺栓时所测的轨温平均值或较低值可作为实际锁定轨温。部分地区最高最低轨温列表地区最高轨温（℃）最低轨温（℃）中间轨温（℃）备注郑州61.4-14.723.35实际锁定轨温取25℃洛阳64.0-20.022.00开封63.0-15.024.00安阳62.5-19.021.75武汉63.1-13.025.05商丘63.3-18.322.50表1-5-1(注：夏季最高轨温比最高气温高20℃，冬季轨温同气温相近。)如果在合龙口时进行了撞轨，应把人为伸缩的长度折算成轨温来修正实际锁定轨温数值。例如1000m长轨，在铺轨合龙时钢轨压缩52毫米，则相当于降低的轨温数计算如下：如当时所测平均轨温为29.5℃，这时的实际锁定轨温，只能按25.1℃79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计计算。在铺轨时，每根长轨的实际锁定轨温各不相同，必须如实记录作为技术资料。在设计施工工作中，如锁定轨温发生变化时，技术资料须作如实更改。1.5.3线路阻力及轨道框架的刚度无缝线路中的钢轨温度力同线路阻力，是方向相反的两种作用力。只有在线路阻力能够完全控制住钢轨温度力作用的情况下，无缝线路才能得到相对的稳定。线路的稳定须从三个方面受到控制：第一：纵向控制——使钢轨不能自由伸缩或轨道框架爬行(钢轨、轨枕钉连在一起的结构，称为轨道框架);第二：横向控制——使轨道框架不能横向移动。第三：竖向控制——使轨道框架不能向上膨起。轨道框架的刚度，也是一种稳定因素。1、纵向阻力阻止钢轨及轨道框架作纵向移动的力，称为纵向阻力。可分为接头阻力，道床纵向阻力和中间扣件阻力三个方面来讨论。(l)接头阻力——是用螺栓将鱼尾板夹紧钢轨，以阻止钢轨作纵向移动的力。它的大小与螺栓个数、拧紧程度、鱼尾板类型、螺栓强度等有关。通过理论计算，钢轨与鱼尾板间的纵向摩阻力同螺栓的拉力大体相等。试验结果也得到同样的结论。我国铁路1985年以前钢轨接头螺栓的国家标准将其分为三级，1985年以后实行其中的两个等级。螺栓分10.9和8.8两级。10.9级螺栓直径为24mm，8.8级螺栓直径为24mm和22mm两种，螺母均为10级。接头螺栓各部尺寸(mm)螺栓螺栓带螺纹部分螺杆螺母适用范围79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计等级长无螺纹部分杆径长圆径帽厚厚杆长纹径10.9160662422.05132162475kg/m钢轨135602422.05132162460kg/m钢轨145602422.05132162450kg/m钢轨8.8145602422.05132162450kg/m钢轨135502420.37630152243、38kg/m钢轨表1-5-2多年来在增加接头阻力上，我国也采用和引进了很多办法，如采用上海申广厂生产的高强度螺栓对接头进行冻结，接头螺栓的扭力矩可以达到120ON/M，有效的阻止了接头轨缝的变化。另一种方法是引进美国的哈克紧固件来代替接头螺栓，其每条螺栓的拉力可达25吨，极大的增加了接头阻力。二者相比各有特点，高强度螺栓成本低，安装工具简单，哈克紧固件拉力大免维修。接头螺栓主要机械性能螺栓等级抗拉强度δb（N/mm2）屈服极限δS（N/mm2）洛氏硬度HRC（min/max）伸长率δS（%）螺栓等级标志10.9104094034/419螺杆帽为平锥头8.883066025/2512螺杆帽为半圆球头，加两圈凸棱表1-5-379 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计图1-5-1使用高强螺栓进行冻结的冻结接头图1-5-2使用哈克紧固件的冻结接头(2)道床纵向阻力79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力，称为道床纵向阻力。它与道床的种类，捣固坚实程度，道床石砟多少，轨道框架重量等因素有关。经试验测定碎石道床在标准设计断面下道床纵向阻力见下表：碎石道床在标准设计断面下道床纵向阻力表线路特征每根轨枕的道床纵向阻力（N）每公里1840根轨枕，一股钢轨下的道床单位纵向阻力（N/cm）木枕线路700064混凝土枕线路1000092表1-5-4表中的道床单位纵向阻力按下式计算：以混凝土枕线路为例，每公里1840根轨枕计算：（3）各种扣件阻力是指线路上中间扣件和防爬设备抵抗钢轨纵向伸缩的阻力而言的。它与扣件类型、拧紧程度以及防爬设备的多少和类型有关。经试验测定一个穿锁孔防爬器在打紧的状态，其阻力为2000N。对当前采用的各种混凝土轨枕扣件，铁道部科学研究院1979年提出的扣压阻力试验数值如下表。表中所列数字是胶垫在不同压压缩量下，一套扣件的剩余扣压力及爬行阻力值。其中一股钢轨在一根轨枕一端上的扣件为一套。扣件剩余扣压力及爬行阻力值表(单位：N)79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计扣件类型初始扣压力（KN）胶垫压缩量（mm）01234567弹条Ⅰ型27.424.967型23.670型25.6说明：分子为剩余扣压力，分母为爬行阻力表1-5-5弹条I型27.4KN的初始扣压力，是指第二接触点与轨距挡接触后的扣压力。相当于螺帽上拧150N·m时的扭力矩。其余的初始扣压力，须在扭力矩为1OON·m时，尚能达到。通常采用的扣件阻力，以胶垫压缩3mm时的阻力值为宜。在无缝线路设计时，必须使扣件阻力大于轨枕下道床的纵向阻力，否则，钢轨将会沿轨枕面纵向移动，道床纵向阻力值再大些，也是没有意义的。因而，当一根轨枕上的扣件阻力小于道床纵向阻力时，应采用一定的防爬设备与扣件阻力联合，以抵抗此力。2、道床横向阻力79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计道床横向阻力是道床阻止轨道框架横向移动的力，这是防止线路胀轨跑道的重要因素。影响横向阻力的大小，除了和影响纵向阻力的因素有关外，主要与轨枕头两端道床肩宽有关。肩宽一点比窄一点的阻力要大些。但试验表明：当其他条件不变，只变化道床肩宽来测定道床横向阻力，道床肩宽为300～550mm时，横向阻力可接近最大值，肩再宽一些，阻力就没有明显增加了。所以道床肩宽太大也没有必要。道床横向阻力值道床肩宽（mm）300200450550650阻力实测值（N/根）84807680908098409920百分比%10090107116117表1-5-6上表中列出的是当轨枕位移2mm时，各种不同肩宽的道床横向阻力值。为了寻求提高道床阻力，减少石砟用量的途径，对特种道床断面横向阻力进行了实测。即在道床肩宽为300mm和500mm的道床肩上堆高石砟，然后测定道床横向阻力。堆高石砟的道床肩上堆高石砟，然后测定道床横向阻力。当轨枕横向位移2mm及道床破坏时，特种道床断面的道床横向阻力值与标准道床断面的道床横向阻力值比较如下表：道床堆高情况位移2mm时道床破坏时阻力实验值（N/根）%阻力实验值%标准道床断面84801009120100肩宽300mm堆到轨底边1072012912640139肩宽550mm堆到轨枕头1136013412960142肩宽550mm堆到轨底边1184014014000154表1-5-779 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计为了提高道床横向阻力，首先要保证道床肩宽要达到标准（30Omm）以上，同时维修作业中要坚持夯实道床。对一些薄弱处所，如道口、曲线、桥头、木枕与混凝土轨枕交界处应适当增加道床肩宽以提高道床的阻力。在夏季遇到线路方向不好有胀轨危险时，可在道床肩.上堆高石砟作为临时紧急处理办法。3、轨道框架刚度和轨道竖向阻力轨道框架的刚度，是指轨道框架在垂直面或平面上抵抗弯曲的能力。所以它在竖直面上抵抗轨道鼓起，在平面上抵抗轨道横向移动(跑道)起着一定作用。刚度的大小在竖直面上等于两根钢轨刚度之和;在平面内则等于两根钢轨在水平面的刚度与钢轨同轨枕节点扭矩的总和;所以它与扣件类型、扣压力大小、轨枕和钢轨类型等有关。轨道往往先行鼓胀而后跑道，抵抗轨道鼓起的力称为竖向阻力，竖向阻力除上述轨道框架在竖直面上的刚度以外，主要是轨枕的重量，至于道床在夯实的情况下也是较小的，据国外试验资料，碎石道床每根木枕的竖向阻力只有1500～1660N。由此看来，在线路危险地段，采用特种道床断面，是很有意义的。1.6跨区间无缝线路关键技术1.6.1胶接钢轨绝缘接头铺设跨区间无缝线路时，轨道电路中的绝缘接头必须能适应无缝线路取消缓冲区的要求。随着轨道结构现代化的发展，为满足铺设跨区间和整区间无缝线路的需要，许昌工务段同铁科院铁建所曾共同开发研制了新型胶接绝缘接头。1、结构：胶接绝缘接头钢轨由特种断面夹板(长度1000mm)，高强度大六角螺栓(Φ27mm)，高强度平垫圈，绝缘胶板，绝缘套管，轨端绝缘及钢轨等组成，如下图：79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计胶结绝缘接头结构图1-6-1结构特点：此种加强型胶接绝缘接头与长度820mm夹板和Φ24mm螺栓的胶接绝缘接头相比，夹板刚度增大了20%，紧固力增大了29.6%，整体剪切强度提高了30%，动载下挠度减少了15%，从而提高了胶接绝缘接头钢轨的工作可靠性和使用寿命。2、技术性能检验：根据“超长无缝线路技术条件”中的有关规定，铁道部科学研究院铁建所曾对该胶接绝缘接头钢轨进行了技术性能检验，其结果如下：（1）疲劳试验：检验标准：胶接绝缘接头跨中截面的位移峰至峰值，小于同断面母材钢轨跨中截面位移峰至峰值的10%。检验结果：在200万次疲劳试验时，母材钢轨跨中截面的位移至峰值为l.7lmm，而胶接绝缘接头跨中截面的位移峰至峰值为1.61mm。证明胶接绝缘接头的刚度大于母材钢轨的刚度。（2）整体剪切强度试验：检验标准：大于3250KN。检验结果：见下表79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计整体剪切强度检验表试件号荷载（KN）最大位移（mm）结果附注1-143000.07无破坏迹象已做疲劳试验1-244000.06无破坏迹象2-144000.05无破坏迹象未做疲劳试验2-244000.05无破坏迹象表1-6-1（3）绝缘试验检验标准：大于10兆欧(用5OOV兆欧表测量)检验结果：均大于50兆欧。上述检验结构证明，主要技术指标均超过了规定标准，显示了胶接绝缘接头结构强度高的特点。3、产品规格：常见的有为以下三种规格，见下表。胶接绝缘接头钢轨长度可根据设计需要确定。但确定长度时，应同时考虑运输方式。胶接轨规格简称用途全长（m）绝缘街头两端钢轨长度（m）备注焊接胶接轨铺轨道与长轨条直接焊联6.53.25/3.25两端无孔急救胶接轨胶接绝缘接头损坏时处理7.03.25/3.75两端带螺栓孔备焊胶接轨已临时处理的绝缘接头进行永久处理8.23.80/4.40两端无孔表1-6-24、胶接绝缘接头钢轨的铺设：（1）79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计铺设无缝线路时，胶接绝缘接头钢轨必须与长轨条采用同类型钢轨以便焊连。（2）在胶接绝缘接头钢轨与长轨条焊联之前，应由电务部门测试绝缘性能。测试前应将胶接绝缘接头钢轨垫起，并加垫绝缘材料。（3）搬运、铺设时严禁摔、撞等冲击现象的存在。（4）胶接绝缘接头钢轨应铺设在同类型的轨枕上，轨枕无失效，无空吊，轨枕上设置高弹性橡胶垫板。（5）铺轨或应力放散需要撞轨时，撞轨点应远离胶接绝缘接头至少5Om。（6）安装接头扣件时，轨距挡板或弹条不准顶住夹板，以避免联电。5、胶接绝缘接头钢轨的养护：（1）胶接绝缘接头仍属电务轨道设备之一，绝缘性能由电务部门负责。（2）胶接绝缘接头上道后，电务部门定期测试绝缘性能。当发现绝缘性能下降，影响信号正常使用时，或在日常巡视检查中发现外观状态不良时，应及时通知并会同工务部门进行处理。（3）工务部门应加强对胶接绝缘接头的检查和养护，及时消灭空吊板，打磨轨端肥边;进行扣件作业时，应注意防止联电;当发现胶接绝缘接头表面胶层起皮脱落时，及时用防护膏密封，填充缝隙;当发现螺栓折断或松动时，应及时更换或拧紧，扭矩应达到900N·m，在螺栓未发生松动时，不要进行螺栓涂油或复紧工作。（4）当胶接绝缘接头出现拉开迹象时，必须及时拧紧接头螺栓和前后各50m轨枕扣件螺栓，并做好更换准备工作。（5）当发现胶接绝缘接头沿夹板方向裂纹扩展，轨缝拉开，或者经电务部门检查电阻下降，并经工务部门认可，及时更换为“急救胶接轨”。两端用普通接头与长轨条联结，进行临时处理。（6）当发现夹板折断时，亦应更换“急救胶接轨”，进行临时处理。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（7）进行临时处理时，“急救胶接轨”与长轨条相联结的接头螺栓扭力矩应达到900N·m，并做好前后50m扣件复紧工作。（8）在进行临时处理后，宜选择较合适的轨温(一般应在原锁定轨温士5℃以内)，用“备焊胶接轨”进行永久处理。1.6.2胶接绝缘夹板对绝缘接头的处理除了以上介绍的采用厂制胶接轨外，还可采用胶接绝缘夹板。许昌工务段研制的胶接绝缘夹板已通过郑州局的技术鉴定和产品鉴定，并以大批量的上道使用，现将产品介绍如下：1、基本结构及绝缘性能（1）钢轨冻结绝缘接头由胶接绝缘夹板、轨端绝缘板、绝缘套管、高强度螺栓(10.9级、M27)、10H级螺母及高强度平垫圈组成。（2）绝缘接头轨缝为6～8mm。（3）绝缘性能：在工厂室内检测应达到下列标准：干燥状态，用50OV兆欧表测量，电阻值大于10MΩ。潮湿状态，经浇水500Oml后，用万用表测量电阻值大于1000Ω。2、技术要求（1）在安装前，应对线路进行整修，达到接头区几何尺寸符合维修标准，轨枕及扣件状态良好，轨枕位置及间距符合规定，道床清洁饱满，无空吊板，无低接头。（2）钢轨状态良好，接头无伤损、掉块、飞边，接头错牙大修时不大于0.2mm，既有线不大于lmm，非厂制钢轨接头要求轨端偏斜量不大于0.5mm，螺栓孔位置及间距偏差不大于0.5mm。（3）安装前对轨端及螺栓孔进行倒角，达到无毛刺。对轨腹及上、下1：3斜面进行打磨除锈，金属光泽面积不少于80%，并清扫干净。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（4）在安装时螺栓扭力矩应达到1200N·m，螺栓应为无油、无锈，并涂抹厌氧胶锁固。（5）为提高无缝线路中冻结接头的阻力，对长轨条与长轨条或长轨条与无缝道岔联结的绝缘接头，在轨腹包括1：3斜面与胶接绝缘夹板之间用粘接胶粘接。（6）轨端绝缘板不得超出轨头顶面及侧面，顶面可低于轨面0.5mm。3、安装程序见下表1-6-3序号安装程序作业极具作业方法及要求备注1调整轨缝调整轨缝机具将绝缘接头轨缝调整到6～8mm2打磨钢轨、夹板发电机组、角向磨光机、板搓、钢丝刷、砂布、毛刷、棉纱（1）用钢丝刷对钢轨两侧除锈（2）用板伴和角向磨光机少打磨轨端并倒角（3）用角向磨光机和砂布打磨钢轨腹部及上下1：3斜面（4）用砂布打磨夹板内侧面及1：3斜面（5）打磨后用毛刷和棉纱清扫干净钢轨、夹板除锈部位的金属光泽面积应不少于80%3螺栓孔倒角倒角器、圆措（1）用倒角器对螺栓孔倒角（2）用圆锉打磨螺栓孔毛刺，并清扫4调胶涂胶调胶板、劈灰刀、涂胶夹（1）在调胶板上按1：1比例将胶调匀(2)用涂胶架将胶均匀涂抹在夹板内侧面上（3）去掉涂胶夹后，在甲板上、下1：3斜面上涂抹一层胶（1）调胶用时不超过1min（2）抹胶时不超过2min5安装绝缘接头对位棒（1）在轨缝处放入轨端绝缘板（2）用对位棒将带胶的夹板挑入轨腹（3）将套有绝缘套管的螺栓交叉穿入螺栓孔，螺栓两端各套入一个平垫圈（4）拧上螺母（1）安装时不超过3分钟（2）两块夹板应对其并局中（3）轨端绝缘板高出轨面时应用角向磨光机打平6拧紧螺母活口扳手、长把扳手、扭力扳手（1）先用活口把手按2#、5#-3#、4#-1#、6#顺序拧紧（2）用扭力扳手按1200N·m拧紧，使夹板就位从调胶至拧紧螺母总用时不得超过9分钟7螺栓涂氧胶锁固长把扳手、扭力扳手（1）按照“松-涂-紧”的程序，逐条螺栓（含螺母）涂抹厌氧胶，并按扭距1200N·m拧紧（2）涂胶完成后全面按1200N·m拧紧一遍涂厌氧胶时可用毛笔均匀涂抹在螺纹上，也可把瓶管切掉一段将胶液均匀挤到螺纹上4、养护与管理（1）79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计各工务段技术科(线路室)应有一名工程技术人员负责技术管理和指导工区养护工作，并建立台帐，做发检测、登记工作。（2）工区每月对冻结绝缘接头至少检查一次，应特别注意检查轨缝变化及螺栓是否松动。（3）工区应加强接头养护工作，做到道床清洁、饱满，轨枕及扣件状态良好，轨道平顺，无低接头、空吊板。（4）螺栓折断或松动时，应及时更换或复紧。更换螺栓时应按“安装程序”中的要求办理。（5）钢轨接头出现飞边时，应及时打磨或锯切，以防发生连电。（6）夹板折断时，应拆开接头更换夹板，并按“安装程序”重新安装冻结。（7）发生接头“解冻”，且轨缝增大到接近12mm或减小到接近4mm时，应拆开接头，经调整轨缝后，重新按规定程序安装。（8）钢轨接头发生伤损或掉块时，可拆开接头，经焊补整修后重新安装绝缘接头。（9）需拆开夹板时，应在要封锁点前，用备用螺栓逐条更换接头锁固螺栓(一般情况下，更换6条螺栓约需20分钟左右)。（10）以上几种情况，在拆开接头后，可用喷灯将轨腹粘接胶烧焦铲除，打磨后重新安装。对面继续使用夹板上的粘接胶，可用角向磨光机进行打磨清除。（11）冻结绝缘接头所用的联结零件均系专用产品，不得用其它材料替代。（12）在安装绝缘接头时，应有电务人员参加。在养护中经常与电务工区联系，了解绝缘接头的绝缘性能，当绝缘胶层发生破损时，应用专用密封胶修补，电阻值出现下降时，工区应向工务段汇报，以便及时采取处理措施。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（13）凡参加钢轨冻结绝缘接头安装及养护的作业人员，均应事先学习有关技术要求、安装程序、养护方法及故障处理办法，提高作业质量，防止发生连电故障，确保行车安全。1.6.3可动心轨无缝道岔跨区间无缝线路中的道岔，把道岔中所有的钢轨接头都焊接(或胶接)起来，道岔两端也与区间无缝线路的长轨条焊联(或胶接)在一起，使无缝道岔成为跨区间无缝线路的一部分。跨区间无缝线路中的道岔钢轨不但承受巨大的温度力，而且里侧轨线两端的受力状况不同，一端承受温度力，另一端没有温度力。这种温度力的不平衡状态将使无缝道岔钢轨的受力与变形。位移发生变化，这一特点成为无缝道岔设计、铺设和养护的难点，也是铁路线路提速的技术难点之一。图1-6-2可动心轨道岔1、结构特点（1）可动心轨辙叉结构特点79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计①可动心轨辙叉采用钢轨组合型，由加长翼轨(长度11.844m)长心轨(长度10.796m)、短心轨(长度6.588m)叉跟尖轨(长度4.53m)及联结零件组成。可动心轨为60AT型，翼轨为60kg/m钢轨。长心轨后部设弹性可弯段，短心轨末端为滑动端。可动心轨尖端热加工锻出一段凸缘直接与外锁闭装置接头铁拉板连接实现可动心轨的转换。②可动心轨设置二个牵引点，采用外锁装置，第一牵引点设计动程为117mm，第二牵引点设计动程为69mm，转换装置杆件安装在钢岔枕内，以便于捣固。③可动心轨设置1：40的轨顶坡。④为防止可动心轨侧磨，侧线设置护轨(长度5.4m)，采用50kg/m钢轨制造，护轨顶面高出基本轨面12mm，护轨垫板采用弹片扣压基本轨。（2）、无缝道岔结构特点①道岔内直股接头全部焊接，曲股接头冻结，构成无缝道岔，道岔两端与无缝线路焊联贯通为跨区间无缝线路。岔后侧向线路冻结不少于50m。②无缝道岔位于无缝线路中的固定区，但由于道岔自身结构的特点，在辙跟及叉跟存在较大的附加纵向力，因此必须加强道岔的全面锁定，保持无缝道岔的稳定性。2、可动心轨辙叉养护维修作业标准（1）可动心轨与翼轨、叉跟尖轨与短心轨应密贴，不密贴时缝隙不大于lmm。（2）顶铁与可动心轨轨腰间隙不小于2mm。（3）可动心轨辙叉间隔铁采用10.9级Φ27mm高强度螺栓，螺母扭矩应达到700一一800N·m，以传递无缝线路传来的纵向力。（4）79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计道岔护轨螺栓、可动心轨咽喉和岔后间隔铁及顶铁螺栓、长短心轨联结螺栓、咽喉钢枕立柱螺栓、可动心轨凸缘与接头铁联结螺栓必须齐全，作用良好，折断时必须立即更换。同一部位同时有两条螺栓或可动心轨凸缘与接头铁螺栓一条缺少或失效时，道岔应停止使用。（5）可动心轨辙叉垫板的滑床台应平滑，确保可动心轨放置在具有相同高度的基础上，轨底与滑床台不密贴不超过一处。（6）可动心轨第一牵引点接头铁拉板与可动心轨转换凸缘安装时，要求接头铁与可动心轨转换凸缘之间的间隙小于0.2mm，间隙过大时应插入垫片。（7）可动心轨实际尖端至翼轨趾端距离(简称“尖趾距离”)为2396mm，容许误差10mm。（8）各部位的螺栓均应按有关要求拧紧，保持可动心轨辙叉的整体性。3、养护维修作业方法及要求（1）可动心轨辙叉道岔起道作业时，直、曲股要同时起平，保证可动心轨辙叉在一个平面上，并做好道岔前后及道岔曲股顺坡。道岔维修养护应使用电镐捣固，要注意加强辙叉前后接头、可动心轨尖端、弹性可弯段及钢枕和前后岔枕的捣固。（2）可动心轨辙叉道岔的垫板作业，对个别处轨道水平不良，可在轨下加垫不同厚度的调高垫板进行整平，但调高垫板数量不超过一块，厚度不超过6mm，并不得在同一根岔枕四股钢轨下同时加垫调高垫板。（3）可动心轨辙叉道岔的改道作业，应采用调整不同号码轨距块的方法进行，调整量不足时可加垫片调整，但厚度不得超过2mm。（4）可动心轨辙叉应加强下列各部位的检查、维修：①日常养护应注意检查和保持侧股护轨与可动心轨的查照间隔。②注意检查长心轨与翼轨的密贴状态，发现不密贴时应会同电务进行调整，达到间隙不大于lmm。③79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计注意检查叉跟尖轨与短心轨的密贴状态，发现不密贴时，可用调整片调整顶铁与轨腰之间的间隙，达到叉跟尖轨与短心轨竖切部分间隙不大于lmm。④可动心轨与翼轨、顶铁挡墙之间及钢岔枕内均应保持清洁，及时清除石砟、砂土、冰雪及其他异物，以保证可动心轨的正常转换。⑤可动心轨辙叉咽喉两根钢枕及钢枕下胶垫和防切垫片损坏失效时，应及时进行修理或更换。⑥经常检查可动心辙叉各部配件工作状态，保证齐全、有效，并达到养护标准。工长及每班巡道工应注意检查可动心辙叉第一牵引点可动心轨凸缘与接头铁联结螺栓是否有松动、脱落，发现松动、脱落时应立即复紧、补充。4、无缝道岔养护维修要求（1）在执行现行道岔养护维修作业方法的同时，要参照无缝线路养护维修的方法安排作业，执行“两清、三测、四不超”等有关制度，严禁违章蛮干。（2）无缝道岔区的各项维修作业，按实际锁定轨温±10℃范围内进行。（3）无缝道岔综合维修1～2年安排一次，每年根据设备状态调查，由工务段下达生产计划，领工区、工区安排月、日计划时，要根据锁定轨温及季节特点进行安排。一般应安排3～5月、9～11月份进行，道岔养护维修要按“实际锁定轨温”掌握。（4）凡进行扒开道床的作业，作业完毕应及时回填道床，必要时应进行道床夯拍，保持和提高道床阻力。（5）有计划安排扣件及各种联结零件的养护工作，要求每月至少检查、整修一次，做好涂油、复紧工作，有损坏、丢失的要及时更换、补充，提高道岔扣件阻力和整体结构强度。（6）79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计要及时消除几何尺寸超限，尤其要注重整治方向不良和岔枕空吊板。（7）要根据调查，有计划地安排钢轨、尖轨、辙叉的打磨、焊补及整治死弯轨工作，提高道岔平顺性，延长设备使用寿命。（8）要按照段发“冻结接头的制作和养护方法及施工安全措施”(试行)的有关要求，做好冻结接头的检查和复紧工作，保持冻结接头处于正常工作状态。5、无缝道岔的故障处理（1）无缝道岔中尖轨、辙叉及钢轨发生重伤或磨耗需要更换时，应直接进行永久处理;当尖轨、钢轨损坏时，可临时更换普通尖轨、钢轨，采用夹板联结、冻结接头;当可动心轨辙叉损坏时，在岔枕上更换一组特制垫板，换入一根短轨(长度13.26m)，两端用夹板联结、冻结接头，开通直股，限速运行。在采取以上临时处理措施后，应尽快安排进行永久处理。（2）当焊缝发生重伤时，可先用夹板加固，而后进行永久处理;当焊缝发生折断时，可先锯切焊筋或折断部分，插入长度4.8m短轨(或长度3.0+l.8m的胶接轨)，用普通夹板或插入短轨头用长孔夹板联结，并根据现场情况决定开通时是否限速。个别也可采用普通绝缘接头进行处理。6、无缝道岔的技术管理（1）每个岔区及其相焊联的线路作为跨区间超长无缝线路的一个单元轨节管理。当分段焊联锁定轨温差在5℃以下时，宜取其平均值作为该单元轨节的锁定轨温;当分段锁定轨温差大于5℃时，应经过应力放散或调整，再确定该单元轨节的锁定轨温。（2）在岔区与无缝线路焊联之前，预先埋设钢轨位移观测桩，埋设位置及标注，按《快速铁路线路维修规则》第3.8.5条和第3.8.6条办理。（3）在岔区焊联之后，应立即作出观测桩标记，并建立观测记录，按有关规定定期观测、分析。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（4）在道岔铺设后，应及时对可动心轨辙叉的“尖趾距离”作出观测标记，并建立记录定期观测。（5）为搞好跨区间无缝线路管理，应定期举办培训班，使从事跨区间无缝线路养护维修工作的管理、技术人员及每个职工熟悉跨区间无缝线路的结构特点、养护方法及故障处理办法。1.7跨区间无缝线路设计无缝线路是由许多跟标准长度的钢轨焊接成为一定长度的长钢轨线路，而跨区间无缝线路则是使用一条钢轨跨越多个区间并与无缝道岔相连。与普通线路相比，在相当长一段线路上消灭了钢轨接头，因而具有行车平稳，提高旅客舒适度，减少材料消耗，降低维修费用，延长线路设备、机车车辆使用寿命及维修周期，改善行车条件，适应高速行车的要求等优点。但是，把标准轨焊接成长钢轨，给无缝线路的铺设以及长钢轨的焊接和运输带来了一定的困难，特别是因钢轨的自由伸缩受限制而在内部出现的巨大温度力，是无缝线路能否满足强度和稳定性要求的潜在威胁。实践证明，无缝线路的优点是主要的，缺点是可以克服的。无缝线路具有强大的生命力，是未来世界轨道交通发展的方向。跨区间无缝线路一般采用60kg/m及以上的钢轨，要求焊接的钢轨端不钻孔、不淬火。根据焊轨场的生产条件，焊接成125-500m的长钢轨，利用长轨列车运送到工地，按设计长度焊接后铺设。1.7.1跨区间无缝线路铺设规范无缝线路设计要从强度和稳定性出发，确定出允许的最高升温幅度以及最大降温幅度，进而确定无缝线路的锁定轨温和进行结构计算。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计跨区间和全区间无缝线路的设计和普通无缝线路设计大体相同，但仍需注意不同之处。1、根据无缝线路铺设规范规定，跨区间和全区间无缝线路除应符合普通无缝线路技术标准的规定外，还应符合一下有关规定：（1）钢轨：应采用60kg/m及以上全长淬火钢轨或其他耐磨轨。（2）轨枕及扣件：应采用Ⅱ、Ⅲ型混凝土枕或混凝土宽枕，有砟桥上采用混凝土桥枕，特殊情况允许使用Ⅰ类木枕。混凝土枕、混凝土宽枕应使用弹条Ⅱ、Ⅲ型扣件，木枕使用分开式扣件，岔枕使用分开式弹性扣件。（3）道床：采用一级碎石道砟。道岔范围内道床肩宽450mm，砟肩堆高150mm。（4）道岔：应采用无缝道岔，道岔与长轨条直接联结。（5）铺设范围：直线及半径不小于600m的曲线。（6）轨条布置及联结：区间无缝线路可分为若干单元轨条，单元轨条的长度应尽可能延长。（7）锁定轨温：相邻单元轨条的锁定轨温差不大于5℃，区间内单元轨条的锁定轨温差不大于10℃。（8）用连入法或插入法铺设单元轨条。（9）特大桥、大桥上轨条的联结可采用伸缩调节器。2、观测单元轨条的起讫点设置永久性位移观测标志。铺设跨区间和全区间无缝线路前，应预埋钢轨纵向位移观测桩。单元轨条长度大于1200m时，设置7对位移观测桩（单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100及400m和单元轨条中点各设置1对）；单元轨条长度不大于1200m时，设置6对位移观测桩（单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100及40079 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计m各设置1对）。在道岔区，每组道岔设置3对位移观测桩（道岔前、后，间隔铁或限位器处各1对）。3、道岔区无缝线路应做单独设计，内容包括：（1）道岔区导轨、基本轨纵向力和位移计算。根据计算结果，作防爬设计，使导轨、基本轨的相对位移不超过2mm（或限位器间隙）。（2）转辙器部分，对直、曲基本轨作稳定性和强度检算。（3）计算道岔允许温升和允许温降，计算中和温度和锁定轨温上、下限。（4）对道岔联结零件作强度检算。（5）配轨设计。4、绝缘接头。（1）绝缘接头采用厂制胶接绝缘钢轨。（2）胶接绝缘钢轨的长度不得短于6m。制作钢轨胶接绝缘接头的钢轨类型、材质与长轨条的钢轨相同。胶接端钢轨必须淬火，胶接端轨头和螺栓孔必须倒棱，倒棱尺寸为0.5～2mm，倒角45°。（3）用于制作钢轨胶接绝缘接头的钢轨，必须经过探伤检查。胶接端的端面垂直度偏差不大于0.15mm；两轨端面贴合，轨头高度、轨腰厚度差不超过0.3mm。钢轨硬弯必须校直，用1m直尺检验，轨顶矢度不超过0～+0.3mm，轨头侧面矢度不超过±0.3mm。（4）钢轨胶接绝缘接头投产前或工艺材料变更时需做疲劳（至少1个试件）、搭接剪切（至少4个试件）和整体剪切检验（至少4个试件，其中2个用疲劳检验后的试件，2个用未作疲劳检验的试件）。批量生产中，每500个做4个试件搭接剪切检验，并随机抽样2个，锯切加工成4个试件，作整体剪切检验。无论试件或批量生产的胶接绝缘接头，均需逐个检查其电绝缘性能。以上各项检验均达到规定的标准时，方能铺设使用。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计1.7.2无缝线路强度和稳定性检算1、无缝线路强度检算（1）按夏季条件确定不利机动车和最不利轮位，计算钢轨动弯矩，设已知条件：轨枕平均间距a=56.8cm钢轨弹性模量E=2.1×107N/cm2钢轨对水平轴惯性矩Jx’=2879cm4钢轨支点刚度D=277786N/cm计算轨道刚比系数K：①计算静弯矩M静：东风4型内燃机最不利轮位为Ⅰ或Ⅲ轮；北京型内燃机车最不利轮位为Ⅰ或Ⅱ轮。东风4型和北京型前后转向架的距离均为5cm，彼此间的弯矩影响可忽略。东风4计算轮项目动ⅢⅠⅡⅢΣPμP(N)115,000115,000115,000X(CM)018036079 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计03.176.34μ0.38492-0.059530.00229Pμ44,270-6,85026337683P(N)115000115000115000X(cm)36018006.343.170μ0.00229-0.059530.38492Pμ263-68504427037683表1-7-1北京项目计算轮P(N)X(CM)μPμⅠ轮Ⅰ115000000，3849244270Ⅱ1150002504.10-0.02227-2560ΣPμ41710表1-7-2东风4最大静弯矩M静为：M静=a·ΣPμ=56.8×37，680=2140224N·cm北京型最大静弯矩M静为：M静=a·ΣPμ=56.8×41，710=2369128N·cm从计算结果可以看出，北京型内燃机车作用下产生的静弯矩为最大，所以按北京型控制计算。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计本设计两种机车均为内燃机车，可用静弯矩比较。如果是内燃机车与蒸汽机车混用，则不能用静弯矩作比较，因为不同类型的机车，产生的速度系数和水平力影响系数是不同的。②计算动弯矩M动以北京型内燃机车的动轮I为计算轮时，最大动弯矩M动为：速度系数：水平力影响系数直线及R=1100m的曲线：ƒ=1.25偏载系数β=0；R=1100m曲线上β=0.002·Δh=0.002×70=0.14于是得出：直线上：M动=2369128×（1+0.48+0）×1.25=4382887N·cm曲线上：M动=2369128×（1+0.48+0.14）×1.25=4797484N·cm（2）以北京型动I为计算轮，冬季：D=469，700N·cm，因此先求北京型动I的静弯矩项目计算轮P(N)X(CM)μPμⅠⅠ115000000.341103923079 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计Ⅱ1150002504.40-0.00822-950ΣPμ38280表1-7-3①计算M静M静=a·ΣPμ=56.8×38280=2174304N·cm②计算M动直线：M动=2174304×（1+0.48）×1.25=4022402N·cm曲线：M动=2174304×（1+0.48+0.14）×1.25=4402966N·cm③计算σ头、σ底钢轨截面系数W头=291cm3W底=375cm3；线路条件夏季冬季直线R=1100m直线R=1100mσ底（N·cm2）11683127931072611741σ头（N·cm2）15061164851382315130表1-7-4④计算Δt拉、Δt压公式：式中σ=40500/1.3=31154N/cm2;σ附=σ制=1000N/cm2；计算Δt拉取冬季σ底；计算Δt压取夏季σ头79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计直线：==60.4℃==77.7℃曲线：Δt压==54.7℃Δt拉==73.7℃2、无缝线路稳定性检算（1）影响无缝线路稳定性的因素无缝线路作为一种新型的轨道结构，其最突出的问题就是由于它在结构上限制了钢轨的伸缩，当温升较大时，钢轨内将积存巨大的温度压力，有可能造成轨道的臌曲，也就是会丧失稳定，这对列车的安全运行是个非常大的威胁，因此，无缝线路稳定性分析具有重要的理论和实践意义。无缝线路稳定性分析的主要目的在于研究轨道胀轨跑道的发生规律，分析这种现象的产生原因，希望籍此得到解决方案，来保持轨道的稳定，以此来保持和轨道有关的影响因素进行必要的控制，从而确保无缝线路的稳定和行车的安全性。无缝线路作为具有明显稳定性特征的一种结构，对其稳定性影响的因素有引发无缝线路失稳的和保持无缝线路稳定的两个方面。前者有钢轨温度力和轨道的初始不平顺；后者主要有横向道床阻力和轨道构架刚度。由于这些因素变化的随机性较大，它们对无缝线路变形直至失稳过程的影响较为复杂。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计通过分析可知，诱发轨道失稳的因素包括：钢轨温度压力，它是使结构失稳的主要因素；轨道初始不平顺，它是降低轨道抵抗胀轨跑道的能力。保持轨道稳定的因素：一是道床横向阻力；二是轨道框架水平刚度。（2）稳定性检算的目的及方法无缝线路稳定性检算是防止无缝线路胀轨跑道所进行的计算。无缝线路稳定性才算是制定设计、施工和养护技术规程以及有关技术条件的理论基础和主要依据。为了弄清这些因素的各自变化规律、对无缝线路的作用关系，以及在温度力的作用下轨道变形的发展过程和规律，在铺设无缝线路之初就引起各国工程技术人员的重视。用公式的简式求PN：==2422383==2.4×10-5cm-1（P曲）=N同理：（P直）=2292415求Δt稳直线上：℃79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计曲线上：℃1.7.3无缝线路结构设计1、结构类型的确定无缝线路按钢轨承受温度力的形式，可分为温度应力式、定期放散温度应力式和自动放散温度应力式三种类型。放散温度应力式无缝线路目前已无国家采用，而我国也均采用温度应力式无缝线路。这是我国无缝线路轨道结构的基本形式。某一地区是否可以铺设温度应力式无缝线路主要看当地的年轨温变化幅度是否小于轨道的允许温升Δt压与允许温降Δt拉之和。即Δt压+Δt拉≥ΔT+Δt锁ΔT为当地历年最高轨温与最低轨温之差。Δt锁为无缝线路允许的线路锁定轨温范围，通常为8℃～10℃线路条件Δt拉Δt压Δt稳ΔTΔt稳+Δt拉-ΔT直线77.760.459.281.555.4曲线R=1100m73.754.748.181.540.3表1-7-52、确定锁定轨温范围由于长轨条锁定施工过程中轨温是不断变化的，因而施工锁定轨温是一个范围，通常为设计锁定轨温t锁±5℃，困难条件下也可严格控制施工锁定轨温的变化范围，取为±3℃。实际锁定轨温为零应力状态轨温，在设计检算时为安全计，取最大升温为最高轨温与施工锁定轨温下限之差，最大降温为施工锁定上限与最低轨温之差。锁定轨温应当满足轨道夏季不涨轨，冬季不断轨的条件。因此锁定轨温的范围是由Δt压和Δt拉所决定的。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计图1-7-1由上图可知，t上=Tmin+Δt拉t下=Tmax-Δt压t上-t下要大于Δt锁在t上与t下的范围内铺设与锁定无缝线路时，都满足轨道强度和稳定的条件，所以称t上-t下为允许锁定轨温范围，即Δt锁=t上-t下。一般实际铺设的时候，要在t上与t下之间选一个合适的温度t锁作为设计锁定轨温，也称为中和轨温。通常取t锁±5℃为设计锁定轨温范围。设计锁定轨温范围之上限为t"上,下限为t"下。t"上=t锁+5℃t"下=t锁-5℃容许锁定轨温上（t上）下（t下）限及中间轨温（t中）直线上：t上=Tmin+t拉=-19.0+77.7=58.7℃t下=Tmax-t稳=62.5-59.2=3.8℃曲线上：t上=Tmin+t拉=-19.0+73.7=54.7℃t下=Tmax-t稳=62.5-48.1=14.4℃℃上式按照传统习惯根据中间轨温确定t锁，两者基本相等。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计选t锁高于t中，设t锁=27℃，设计锁定轨温范围为t锁±5℃，即设计锁定轨温范围为22℃～32℃。t’上=32℃，t’下=22℃，都在容许铺设范围内。此外，选择t锁时应考虑下列因素：（1）为防止发生胀轨跑道，一般都设法减小Δt"压值，因此，Δt锁常高于中间轨温。我国各铁路地区的t锁表如下：地区沈阳锦州北京郑州上海济南武汉柳州成都广州全年最大轨温差（℃）92.486.585.480.972.482.278.663.064.759.0中间轨温（℃）13.119.619.922.524.121.422.027.727.829.2锁定轨温（℃）15.018.026.025.024.025.029.027.026.032.0表1-7-6（2）在年轨温差较大，而最高轨温出现次说很少，持续时间又很短，低温季节较长的地区，Δt锁可选择偏低一些，如我国北方地区。南方地区刚好相反，低温季节很短暂，而最低轨温出现的次数少，每次持续的时间也很短暂，所以Δt锁可以选择偏高一点。5、防爬设备的设置线路爬行是造成轨道病害的主要原因之一。无缝线路地段，如果发生爬行，其后果较普通线路要更加严重的多。因为它除了产生一般的轨道病害外，还会因为钢轨受力不均而改变原来的锁定轨温。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计在无缝线路的伸缩区和缓冲区上，因钢轨可能有伸缩，必须布置足够的防爬设备，保证无相对于轨枕的纵向移动。为此，要求钢轨与轨枕间的扣件阻力大于轨枕与道床间的纵向阻力。为防止钢轨沿垫板滑移，要使扣件阻力大于道床纵向阻力，不然的话就要在伸缩区增设防爬设备P防+nP扣≥nRP防——一对穿销防爬器的阻力P扣——一根轨枕上的扣件阻力R——一根轨枕的道床纵向阻力n——前后正反防爬器之间需要设防爬木撑的轨枕根数缓冲区段为木枕时，一般应增设防爬器，而为混凝土枕时，则不必再增设防爬器。6、轨条长度设计（1）普通无缝线路轨条设计铺设无缝线路的长轨条长度，从理论上讲，可以无限长。但以往，由于施工条件的限制和存在绝缘轨道电路的绝缘街头的限制，以及养护维修的需要等因素的制约，我国通常采用的钢轨焊接长度为1000～2000m，最短150m。在长轨之间、长轨条与道岔之间，长轨条与绝缘接头之间，设置缓冲区，缓冲区一般采用2～4根标准轨。确定每段无缝线路焊接钢轨的长度，还要遵循以下要求：①缓冲区、伸缩区不得设在有铺面的道口上和无砟桥上。同时，尽量避免设在缓和曲线上；②长隧道内的无缝线路缓冲区应设在洞口以内。对于长大的隧道群，可用整根长轨条通过，但在每座隧道口以内50m和隧道口之间，应按伸缩区要求锁定。③79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计长轨与缓冲轨接头应距有砟桥端10m以外。对于桥长200m及以下，单孔桥跨24m及以下，墩台身高10m及以下的无砟桥，应位于无风险线路的固定区，桥头的两端应按伸缩区锁定。超过上述条件的无砟桥，铺无缝线路时，应做个别设计。（2）跨区间无缝线路轨条设计①跨区间无缝线路长度不受限制，全区间超长无缝线路长轨条长度应以两站之间最外道岔间的距离减两个缓冲区段的长度来计算。②长轨条是由多个短轨节组成的，区间内单元轨节长度应当控制在1500～2500m为合适，但是最短也不应该小于200m。③有些地段适合单独设计成一个或者多个单元轨节，现列举如下：长大桥梁和他的两端线路护轨梭头范围内；长度超过1000m的隧道也应当单独设计成一个或者多个单元轨节；大跨度连续梁的两端如果设置了调节器的话，此时单元轨节的长度应当和每联连续梁长度相同。本章小结本章主要对跨区间无缝线路的发展进行了综述，肯定了跨区间无缝线路的优点，即提高了轨道结构强度，优化了行车条件，改善了无缝线路状况，减少了养护维修材料和劳力消耗。同时在总结大量的实践经验的基础上，认为钢轨焊接质量的提高，胶接绝缘接头和可动心轨道岔的研制成功，是推广跨区间无缝线路的根本保证。此外本章阐述了无缝线路的基本结构和基本原理以及线路中的关键技术。由于跨区间无缝线路要与道岔焊在一起，而且道岔本身也要焊成无缝道岔，这就对轨道结构提出了较高的要求。在分析的基础上，提出采用60kg/m及以上钢轨，Ⅱ、Ⅲ型混凝土轨枕，Ⅱ、Ⅲ型弹条扣件，胶结钢轨绝缘接头，优质道砟，无缝道岔是与跨区间无缝线路相适应的轨道结构。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计此外本章研究了无缝线路设计中的几项关键性的设计步骤，包括强度检算、稳定性检算、结构设计、锁定轨温的确定、伸缩区长度计算、预留轨缝计算、轨条长度设计等。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计第二章跨区间无缝线路养护维修方法2.1线路整修加强工作2.1.1铺设前的线路整修工作1、在无缝线路铺轨之前，要求工区根据铺轨安排，提前3～6个月停止综合维修，有计划地进行线路全面整修工作，并在铺轨前不少于15天完成。2、整修工作的主要内容：（1）全面起好线路大平，消灭前后高低和水平不良处所，要求特别注意消灭低接头，对现有接头位置，在轨枕上作出标记，以便换轨后加强捣固。（2）全面拨正线路方向，拨好曲线圆度，消灭曲线“鹅头”和反弯，测量调整线路限界。（3）整治路基病害，清筛不洁道床，消灭翻浆冒泥，解决岔区排水。（4）翻修基础不良道口，疏通排水，加强捣固，做好几何尺寸。（5）均匀、补充道砟，村镇行人过道及桥头道床要采取挡护措施。3、工区要制定切实可行的作业计划，保证按期完成整修任务;领工区要经常检查整修工作，掌握实施进度，必要时应集中力量或组织专业组完成工作量较大的整修项目，工务段应在铺轨前不少于15天，对线路工作进行全面检查验收。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计2.1.2铺设初期的整修加强工作1、搞好铺设初期的线路整修，是发挥无缝线路优越性的基础工作，必须高度重视。要做好以下三点：第一、提前“介入”，切实掌握铺设施工情况;第二、铺设后早接早管，实施对无缝线路的有效控制;第三、验交后，针对设备存在的主要问题，集中力量，集中时间，有计划地组织全面整修加强工作，促使无缝线路早日进入稳定状态。2、初期整修工作的主要内容：（1）全面加强线路：要组织力量，及时安排以起道、拨道、改道、封砟和夯拍道床为主要内容的全面整修工作，使无缝线路尽快得到加强和稳固。（2）成段综合整修扣件：在接管线路后，首先安排全面复紧一次轨枕扣件，以锁定线路。之后，要按照“全、正、靠、润、紧”的标准进行扣件整修，同时改正轨距和不良方向，要组织专业组，逐根整修，按公里验收。（3）整治钢轨原始弯曲：新铺钢轨存在大量原始弯曲，其中包括活弯和死弯。应组织专业组采用“一拨”(拨正不良方向);“二改”(改正轨距和不合适扣件);“三串”(串动影响扣件组装的轨枕);“四调”(调直死弯)的方法，整治钢轨原始弯曲，调直死弯的工作可集中进行，作业时轨温不得低于35℃。（4）进行应力放散：对锁定轨温偏高或偏低的地段，应制定施工方案，适时进行应力放散或调整。（5）检查验收：全面整修工作，由领工区负责验收，工务段组织复验，按公里填写验收证，并按完成数量和质量进行经济责任制考核。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计2.2养护维修方法2.2.1线路养护维修作业1、养护维修工作重点：（1）严格控制锁定轨温变化：进行无缝线路养护维修作业，必须测量和掌握轨温，观测钢轨位移，按实际锁定轨温安排作业，并严格遵守“无缝线路维修作业轨温条件”《维规》第4.3.7条和“两清、三测、四不超”制度。定期做好无缝线路锁定工作，保持无缝线路经常处于稳定状态。（2）强化轨道整体结构：在养护维修作业中，要注重做好补充均匀道砟、堆高砟肩、夯拍道床、整修扣件、复紧螺栓等提高线路阻力的作业，以及进行必要的设备加强工作，强化轨道整体结构，提高轨道抗变形的能力。（3）保持轨道的平顺性：在养护维修工作中，要坚持设备检查制度，根据实际状态安排作业计划，要注重整治道床板结翻浆、轨枕空吊板、轨向不良及几何尺寸超限等方面的作业，并有计划地安排钢轨打磨、焊补及整治死弯等修理作业，努力提高轨道的平顺性。2、养护维修作业标准：（1）认真执行部颁《铁路线路维修规则》和各级下达的有关无缝线路养护维修的规定。（2）无缝线路应经常保持稳定状态。在每次线路检查后，应对照下表“无缝线路稳定状态试行标准”(该标准把无缝线路稳定状态分为三个等级：一级为稳定状态;二级为基本稳定状态;三级为不稳定状态。)对检查发现的三级状态项目，应及时安排临时补修计划，尽快消除;对发现的二级状态项目，要有计划地安排维修或保养计划进行整治，使之达到并保持一级状态。无缝线路稳定状态试行标准79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计顺序项目状态检查状态分析标准说明一级二级三级1道床（1）砟肩厚度大于450mm大于350mm小于350mm（2）砟肩堆高达到150mm小于150mm枕头外露（3）枕盒道砟丰满、密实少量缺砟严重缺砟2钢轨死弯矢度小于0.3mm矢度小于0.5mm矢度大于0.5mm1m直尺测量3扣件缺少、爬离及三点接触率不合格率小于8%不合格率小于12%不合格率小于12%每百米检查不少于10个头4接头（1）螺栓数量齐全、有效齐全、有效缺少或失效1个单个接头（2）螺栓扭距大于900N·m大于700N·m小于700N·m每条螺栓5方向（1）目视方向直顺个别有碎弯有连续碎弯（2）测量矢度小于6mm小大于8mm10m弦量6爬行爬行量及影响锁定轨温爬行量小于10mm爬行量小于20mm，影响锁定轨温小于±5℃爬行量大于20mm影响锁定轨温大于±5℃（3）各种单项作业，应执行单项作业标准。根据跨区间及区间无缝线路特点及轨道结构的变化，及时对单项作业标准进行审核、修定、补充，印发工区执行。3、作业方法及要求：（1）跨区间及区间无缝线路养护维修作业方法，应执行《维规》有关规定。（2）79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计线路维修管理组织实行养修分开。正线无缝线路的起道、拨道、捣固、动力稳定及配砟整形等综合维修作业由大机段承担;综合维修的其它项目及经常保养和临时补修作业由工务段负责。根据上级安排，由工务段编制下达全年生产计划。（3）各领工区、工区要根据季度特点、锁定轨温及线路状态，合理安排月、日养护维修计划，对单元轨节最终焊接处前后150m线路安排作业计划时，必须注意该地段实际锁定轨温的不同。（4）无缝线路日常养护维修和临时补修中的起道作业，可根据道床状态及起道量，采取“捣垫结合”的方法。捣固必须使用电镐或捣固棒。进行捣固、垫砟、垫板作业。必须认真执行《维规》的有关规定。（5）无缝线路养护维修中的拨道作业必须严格掌握作业轨温条件，一般应在锁定轨温+l0℃、-15℃范围内进行，拨道时可局部刨松枕头道床，禁止连续扒开枕头道床。拨道后应做好枕头道床夯实工作。（6）改道作业应采用调换不同号码轨距挡板、挡板座、轨距块的方法进行，必要时可加垫不大于2mm的调整垫片。改道作业时轨距变化率不得大于1/1500。（7）混凝土轨枕扣件涂油作业应安排在春季、秋季进行;采取“隔二松一”的流水作业方法，达到“全、正、靠、润、紧”的标准，作业时应同时改正小方向及不良轨距，并认真做好当日及次日检查、复紧工作。（8）成段清筛道床作业应安排在3～5月、9～11月份，并在锁定轨温+15℃、-20℃范围内进行，采取逐孔倒筛的方法，并做好回填夯实工作。在同一地段不得同时安排成段清筛道床及成段扣件涂油作业，其间隔时间不得少于巧天。（9）每年4～5月及10～11月应有计划地做好缓冲区调整轨缝及复紧接头螺栓的工作，同时全面检查、复紧轨枕扣件螺栓，弹条达到三点接触，以锁定无缝线路。（10）应注意观察冻结接头工作状态，在正常情况下，每年春、秋季检查、复紧一次，使螺栓扭矩保持900N·m;当平时检查发现“解冻”79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计等异常情况时，按冻结接头管理的有关规定进行处理。（11）加强胶接绝缘接头的日常养护、维修和检查，要注意胶接绝缘接头两端线路的捣固、垫实，消灭空吊板，保持胶接绝缘接头前后线路状态良好;及时打磨轨端肥边，保持轨端一侧肥边不大于l·5mm。（12）加强钢轨修理工作。要根据调查的钢轨病害，及时安排打磨、焊补工作，经整修后用lm直尺测量，焊缝及钢轨顶面和侧面工作边(轨距线处)凸凹矢度不大于0.3mm。（13）探伤检查发现钢轨或焊缝重伤时，应不待钢轨或焊缝断裂，即切除重伤部位，切除长度不超过50～60mm，可用钢轨拉伸器张拉钢轨，原位重焊，当发生钢轨或焊缝折断，被切除断口裂损部位长度小于50～6Omm时，也可原位重焊。《维规》第4.3.13条规定：探伤检查发现钢轨或焊缝有重伤时，不待钢轨或焊缝断裂，即切除重伤部位，切除长度不超过60㎜，用钢轨拉伸器张拉钢轨，用铝热焊法实施原位焊复。2.2.2无缝道岔养护维修1、无缝道岔养护维修工作重点：（1）控制锁定轨温变化：每一个岔区为一个单元轨节，应加强岔区的锁定工作，保持锁定轨温变化不得超过±5℃。（2）防止道岔纵爬横移：要经常保持道床断面，切实做好扣件养护，及时消除道床翻浆、排水不良、几何尺寸超限等病害，提高线路阻力，达到下部稳、上部准、纵不爬、横不移。（3）保持道岔整体结构性能：要加强检查、养护工作，保证各部配件齐全、有效，经常处于正常工作状态。2、无缝道岔养护维修标准：79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计(1)认真执行《维规》中有关道岔维修、保养标准及提速道岔的有关结构及养护标准。(2)道床砟肩宽度不少于400mm，砟肩堆高不少于1OOmm，枕盒道砟丰满、密实，低于轨枕面20～3Omm。(3)岔枕无失效，空吊板率不大于6%，焊接、胶接、冻结接头及钢岔枕前后三根轨枕消灭空吊板。(4)钢轨无伤损，用lm直尺测量无大于0.3mm的硬弯。(5)钢轨及轨枕联结零件齐全、有效。(6)控制道岔纵、横向位移。在转辙部分，基本轨纵向位移量不大于±10mm;AT型道岔尖轨与基本轨的联结采用间隔铁时，尖轨跟端与基本轨的纵向相对位移不大于士4mm;TS道岔辙跟限位器A、B块相对位移不大于±7mm，且A、B块不得顶严;两尖轨相错量不大于±15mm;在辙叉部分：直、曲股基本轨纵向位移不大于±10mm;AT型可动心轨辙叉的心轨与翼轨纵向相对位移量不大于±10mm;TS道岔可动心轨辙叉的尖趾距离不大于±10mm;用观测桩测量，直、曲基本轨横向位移量不大于±4mm。3、无缝道岔养护维修要求：(l)在执行现行道岔养护维修作业方法的同时，要参照无缝线路养护维修的方法安排作业，执行“两清、三测、四不超”等有关制度，严禁违章蛮干。(2)无缝道岔区的各项维修作业，按实际锁定轨温±10℃范围内进行。(3)无缝道岔综合维修1～2年安排一次，每年根据设备状态调查，由工务段下达生产计划，领工区、工区安排月、日计划时，要根据锁定轨温和季节特点进行安排，一般应安排在3～79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计5月、9～11月份进行，岔区单元轨节养护维修要按“实际锁定轨温”掌握。(4)清筛道床要采取逐孔倒筛的方法，间隔不少于6孔。凡进行扒开道床的作业，作业完毕应及时回填道床，必要时应进行道床夯拍，保持和提高道床阻力。(5)起道时连续扒开道床长度不超过20m，一次起道量不大于30mm，一次拨道量不大于20mm。(6)有计划地安排扣件及各种联结零件的养护工作，要求每月至少检查、整修一次，做好涂油、复紧工作，有损坏、丢失的要及时更换、补充。进行整组扣件涂油时，应采取隔二松一的流水作业方法，其它各种联结螺栓涂油应逐个进行，各种螺栓涂油后应在当日及次日各复紧一次，达到并保持螺栓扭矩要求，提高道岔整体结构强度。(7)要及时消除几何尺寸超限，尤其要注重整治方向不良和消灭空吊板。(8)要根据调查，有计划地安排钢轨、尖轨、辙叉的打磨、焊补及整治死弯轨工作，提高轨道平顺性，延长设备使用寿命。(9)要按照冻结接头的制作和养护方法要求，做好冻结接头的检查养护工作，保持冻结接头处于正常工作状态。(l0)在高温季节作业时，要注意道岔方向变化，若发现方向不良时，必须分析原因，及时处理。2.3故障处理2.3.1无缝道岔故常处理79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计1、无缝道岔中尖轨、辙叉及钢轨发生重伤或磨耗需要更换时，应直接进行永久处理。当尖轨、钢轨损坏时，可临时更换普通尖轨、钢轨，采用夹板联结、冻结接头;当可动心轨辙叉损坏时，在岔枕上更换一组特制垫板，换入一根短轨(长度13.26m)，两端用夹板联结、冻结接头，开通直股，限速25km/h。在以上采取临时措施后，应尽快安排进行永久处理。2、当焊缝发生重伤时，可先用夹板加固、而后进行永久处理;当焊缝发生折断时，可先锯切掉焊筋或折断部分，插入长度4.8m的短轨，用普通夹板或插入短轨头用长孔夹板联结，并根据现场情况决定开通时是否限速。2.3.2胶接绝缘接头的故障处理1、当胶接绝缘接头拉开离缝时，应立即拧紧胶接绝缘接头两侧各50m线路的扣件，并尽快安排临时处理或直接进行永久处理。2、当工、电双方共同确认胶接绝缘接头失效时，可先插入一根备用的胶接绝缘钢轨(线路上使用长度为3.25m+3.75m，两组道岔间使用长度为3.00m+l.8m)进行临时处理;无备用胶接绝缘钢轨时，也可换入两根不短于6m的钢轨，安装普通绝缘材料，用夹板联结进行临时处理。3、经临时处理之后，应尽快用长一级的胶接绝缘钢轨进行永久处理。本章小结跨区间无缝线路的养护维修是保证其结构完好、质量均衡的重要手段。在跨区间无缝线路铺设前，应对线路进行整修，整治线路既有病害。铺设初期要加强检查，继续整修，保证跨区间无缝线路的优越性能充分发挥。在日常养护维修中，必须定期进行爬行观测，严格控制锁定轨温变化，避免频繁扰动道床，使跨区间无缝线路保持稳定状态。无缝道岔更是养护维修中的重点，岔区的锁定非常关键，确保岔区的大平大向，及早处理基础问题，达到“下部稳、上部准”，提高岔区的质量，尽可能延长跨区间无缝线路设备使用寿命。第三章专题研究79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3.1钢轨折断原位重焊3.1.1国内简况低温冬季，无缝线路的钢轨折断时有发生，当轨温低于实际锁定轨温时，常发现钢轨重伤或折断的现象。此时可以采用原位重焊的方法对其进行修复。原位重焊是伤损钢轨进行永久性焊复的一种新方法。当发现钢轨折断或用探伤设备发现钢轨重伤时，可以锯切伤损钢轨，插入短轨或不插入短轨，用钢轨液压拉伸器张拉钢轨，使已经收缩的任意钢轨截面均回复原位，然后进行重焊。钢轨折断原位重焊最基本的要求是保证无缝线路实际锁定轨温不改变。这种钢轨折断焊复方法在国外铁路上应用经历了漫长过程。以前我国无缝线路发生钢轨折断时曾广泛采用紧急处理，永久性焊复的模式，一般情况下发现了重伤或断裂，通常都是直接锯切钢轨破损的部分，然后插入6m以上的一段同类型短轨，用接头夹板和螺栓进行联结，在短轨两端50m内扣紧螺栓。但这种修复处理方式弊端很多，也很容易改变无缝线路的锁定轨温，而采用原位重焊方法则可保证锁定轨温几乎不变。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计超长无缝线路的轨条与道岔以及轨条与轨条之间的焊联取消了缓冲轨，运营过程中其长度为定长，列车运行或养护维修工作可能导致局部拉伸或压缩，但其变形量的总和始终是等于零的。随着运营期的延长，这一平衡条件始终成立，即锁定轨温保持不变。如因某种原因需要切断钢轨，但却忽视了采取保持原轨条长度不变的措施，则导致温度应力的放散而介入附加变形量，这样原有的平衡将被打破，锁定轨温将会随之而改变。采取原位重焊的短轨焊复方法是在断轨重焊时用拉伸器强制将已经收缩的钢轨拉伸，使任意钢轨截面均回到发生短轨前的位置，防止无缝线路锁定轨温的变化。总的来说，原位焊接具有使无缝线路实际锁定轨温基本上保持不变、扩大钢轨折断焊复作业的允许轨温范围，即使在低于实际锁定轨温20℃以下仍然可以进行作业。不插入短轨原位重焊，不仅省时省力省材料，还减少了焊接接头的数量，提高了轨道的平顺性等一系列优点，非常值得推广。用液压钢轨拉伸器和宽焊缝铝热焊进行钢轨折断原位重焊，是一种有着广阔发展前景的新作业方法。1990年前后，铁道科学研究院金化所也曾进行过80mm宽焊缝铝热焊的研究，室内实验获得成功，但尚未推广应用。目前国内广泛应用铝热焊工艺的最大焊缝宽度为30mm。如果探伤检查发现重伤钢轨，切除焊瘤的宽度为60mm，则用液压钢轨拉伸器张拉钢轨达到预留焊缝30mm，仅多张拉30mm。设若在断口前后各300m范围内拆除扣件，将钢轨搁置在滚筒上，并辅助撞轨，则实际锁定轨温规定不超过5℃。3.1.2钢轨折断的危害无缝线路的钢轨折断，除钢轨母材的严重伤损处外，几乎都发生在焊缝处及焊缝附近的热影响范围内。焊缝裂断多在冬季；由于温度拉力的存在，断缝两端钢轨必然收缩，将断缝拉大，直到温度拉力和线路阻力平衡为止。严重时，可形成100～200mm的大断口。由于断口处并无夹板夹持，还容易形成钢轨的上下错牙和左右错牙。大断口和钢轨错牙，都直接威胁行车安全。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3.1.3铝热焊缝折断的原因无缝线路钢轨折断的根本原因是温度拉力大，线路阻力小。而造成温度拉力大的主要原因则是锁定温度偏高。焊缝强度低则直接导致钢轨折断。铝热焊接头的折断原因有：1、焊缝缺陷造成强度降低2、焊缝疲劳强度及断裂韧性低铝热焊缝的屈服强度和冷弯强度只有母材的70%左右，疲劳强度则只有母材的60%左右，所以铝热焊缝容易断裂。3、焊缝低凹加大列车冲击焊缝的强度本来低于母材，焊缝及其热影响区的强度又不一致，因此，随列车碾压时间的延长，在焊缝前后40～60mm范围内，就逐渐出现低凹。焊缝的低凹增加了车轮的附加冲击力，附加冲击力又加速焊缝的低凹，使钢轨受力状况更加恶化。形成类似于普通线路低扣接头那样的恶性循环。这种恶性循环不但造成石砟坍塌，轨枕断裂、扣件折损，增加了维修工作量，同时也加速了焊缝的断裂。要求工区加强对焊缝接头的捣固，防止焊缝低凹的产生、发展。4、锁定轨温偏高，冬季温度拉力大，超过了焊缝的抗拉强度，加上列车动弯拉应力的影响，使焊缝断裂。5、线路几何状态不良，加大列车的附加冲击力，增加了焊缝的强度负担，造成焊缝断裂。3.1.4预防焊缝断裂的措施1、提高焊接质量79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计加强验收制度和探伤检查，冬季要适当增加探伤检查次数。认真鉴别伤痕类型，做好标记，严密监视。对已确认的暗伤焊缝，要及时上好特制拱型夹板和急救器，必要时可钻孔上夹板，然后尽快选择时机重新焊接。2、提高设备质量加强线路养护维修，提高设备质量，也是保持焊缝质量的关键。线路上存在吊板、暗坑、三角坑、扣件松动、轨枕失效、线路爬行、焊缝紧靠轨枕等，都会增加焊缝的附加应力，促使焊缝断裂。起道、拨道作业时，压机应放在铝热焊缝1m以外，严禁用压机直接顶撞铝热接头。保持线路几何状态良好，使行车平稳，方正轨枕位置，使焊缝受力均匀，这样会对焊缝起保护作用。防止轨道爬行，保持纵向阻力，是防止钢轨断裂和断缝拉大的根本措施。为此，必须经常保持接头扣件和中间扣件的扣压力。为减少列车运行的运动附加冲击力，必须对不平顺的焊缝进行打磨、焊补。焊缝的上下不平顺、左右错牙和经过运行产生的磨耗不平顺，用1m直尺测量不得超过0.5mm。轨面和作用边要平顺光滑。缺陷严重者，应锯掉重焊。3、加强焊缝管理造成焊缝断裂的因素很复杂。要减少焊缝断裂，必须掌握断裂规律，加强对焊缝的科学管理。要建立焊缝技术卡片，从焊接、铺设、锁定、平顺状态、伤损程度到养护维修情况，都要作好详实的原始记录。发生断裂后，要分析原因，积累资料，总结经验，制定改进措施。3.1.5原位重焊方法79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计目前我国铁路正大量推广应用超长无缝线路。由于超长无缝线路的轨条与规条以及轨条与道岔之间直接连接，当发现锁定轨温改变需要锯切钢轨时，才可能放散应力，因此超长无缝线路的养护维修和故障处理都必须制订防止实际锁定轨温改变和纵向力分布不均的措施。在做钢轨折断原位重焊的工作时，应当把保持锁定轨温不变作为根本要求。1、不插入短轨原位重焊当探伤检查发现焊接接头有重伤，或发现沿焊瘤发生垂直断裂时，可采用不插入短轨原位重焊。（1）在钢轨损伤处的前面与后面轨头的非工作边上面作上控制点的标记，如果钢轨只是重伤，那么只要测量控制点之间的距离L即可，若钢轨已经发生断裂，则应当测量控制点到断缝的宽度l1、l2以及钢轨的断缝宽度S。图3-1-1图3-1-2（2）整备铝热焊设备、锯轨机、撞轨器、液压钢轨拉伸器、焊瘤推除机、仿形打磨机。（3）在钢轨伤损处前后各300m范围，每隔50m作钢轨位移观测标记，并测量轨温。（4）封锁线路。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（5）将钢轨伤损处前后各300m范围内的扣件拆除，并每隔10m抽出钢轨下面的橡胶垫板，垫入Φ30mm滚筒。（6）调整钢轨平直度，要求焊接处钢轨起拱，用一直尺测量起拱3mm，并固定钢轨位置。（7）切除重伤焊接接头，或者把接头锯切齐直，接口锯掉的长度不能超过60mm。（8）检查钢轨的平直程度，如果不合要求，就相应的做出调整，并牢靠的固定钢轨位置，然后安装钢轨拉伸器。（9）用钢轨拉伸器张拉钢轨，当钢轨切口达到预留焊缝（28mm±2mm）时，则停止张拉，钢轨拉伸器保压。（10）安装铝热焊砂型、坩埚，完成焊接后用焊瘤推除机退除焊瘤。（11）撤除钢轨拉伸器（在上面的作业过程中，钢轨拉伸器的张拉力不得下降，直至上述作业完成后才能卸压）。（12）用钢轨仿形打磨机打磨钢轨焊接接头，打磨长度范围大约60cm（13）测量钢轨上每隔50m的位移观测标记，若测得位移值不均匀，可用撞轨器撞轨，调整位移量，达到各点位移均匀。（14）撤除滚筒，安装被拆下的扣件。（15）焊接接头探伤及外观平顺性检查，如果没有问题则恢复线路通车。2、插入短轨原位重焊若短轨原位重焊时发现钢轨或焊接接头斜着断裂，则应该采用插入短轨原位重焊的方法。（1）在钢轨断裂的前后轨头非工作边上，作控制点标记，两点距离要大于7m，测量控制点到断缝的宽度l1、l2以及钢轨的断缝宽度S。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计图3-1-3（2）在两控制点间，标上钢轨锯切断面的位置，并丈量两个断面间的距离L2。如图，图中L2-S=l3+l4，若L1=l3+l4，则L1=L2-S图3-1-4（3）配置插入焊接的钢轨。设铝热焊预留焊缝为Δl，则插入钢轨的长度L0按下式计算：L0=L1-2Δl或L0=L2-S-2Δl（4）因为插入短轨后短轨两端有两个缺口，因此需要准备2套铝热焊设备、2台钢轨拉伸器，焊瘤推除机、仿打磨机、撞轨器和锯轨机仍只需一台。（5）在钢轨断裂处前后各300m范围内，每隔50m作钢轨位移观测标记，并测量轨温。（6）封锁线路。（7）按表上的钢轨锯切位置锯切钢轨，并将已经配置好的短钢轨插入两锯口之间。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计（8）调整钢轨平制度，在焊接处按要求起拱，牢靠固定钢轨位置。（9）在插入焊接轨的两端，分别安装钢轨拉伸器。（10）两台钢轨拉伸器同时张拉钢轨，并测量控制点之间的距离，当测得距离等于（l1+l2）时，钢轨拉伸器停止张拉，并保压。（11）在插入轨两端同时安装砂型、坩埚，完成焊接后用焊瘤推除机推除焊瘤。（12）撤除钢轨拉伸器（在上面的作业过程中，钢轨拉伸器的张拉力不得下降，直至上述作业完成后才能卸压）。（13）用钢轨仿形打磨机打磨钢轨焊接接头。（14）测量各位移观测标记的位置量。若测得位移量不均匀，则用撞轨器调整均匀，并测量两控制点间的距离，若测得距离恰好等于（l1+l2），则经过重焊，无缝线路的实际锁定轨温仍保持不变。（15）焊接接头探伤及外观平顺性检查，恢复线路。图3-1-5加宽型钢轨拉伸机-tr903.2胀轨、跑道79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3.2.1胀轨、跑道的定义我们已经知道，当轨温高于锁定轨温时，无缝线路钢轨断面上要承受温度压力。温度压力和轨温的正向变化度数成正比。当轨温升到最高值maxt时，温度压力达到最大值maxPt。我们还知道，因为有接头阻力和道床纵向阻力的存在，温度压力绝大部分被“憋”在钢轨断面上，只有极小部分通过限制伸缩在伸缩区被释放掉。这股“憋”在钢轨断面上的温度压力，总要遵循自然规律寻机放散出去，以求彻底平衡。当它达到一定值，在纵向上仍找不到出路时，就会到横向上去谋求出路，可惜的是，无缝线路的曲线正好给它提供了这种机会，即纵向温度压力合成的径向分力正好指向曲线外侧的方向，使曲线顺势向上股方向臌曲。而直线线路也不可能绝对直，一旦某处有些弯曲，纵向温度压力也会顺弯曲的方向合成径向分力，造成直线轨道弯曲的方向变形。这样，只要温度压力达到了一定值，无缝线路轨道出现横向变形就不可避免。大量试验表明，这一变形的发生与发展过程中是有一定规定规律的，基本上可分为三个阶段：持稳阶段、胀轨阶段和跑道阶段。1、持稳阶段持稳阶段是无缝线路承受温度压力的初始阶段。在这个阶段，温度压力虽因轨温升高而增大，但轨道并不发生变形，仍保持初始状态，温度力完全以弹性状态“贮存”于钢轨断面上。钢轨的初始弯曲越小，对应这一状态的温度压力值越高。如果钢轨为理想的几何直线，此状态可能一直持续到温度压力达一个相当大的值，才会在外力的干扰下发生突然臌曲；然而由于种种原因，钢轨不可能是理想的几何直线，总会有某种程度的弯曲；因此，持稳阶段的钢轨温度压力不可能达到前述的“相当大的值”79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计，相反，线路阻力越小、轨道几何状态尤其是方向越差，造成轨道臌曲变形的温度压力就越低。无缝线路的轨道是否“持稳”，要看温度压力是否达到了一个临界值，亦即轨温是否达到了一个临界轨温。临界温度压力或临界轨温随线路状态的不同而有高有低。对于同一条无缝线路而言，只要温度超过了临界值，轨道就由持稳状态进入胀轨状态。我们把使无缝线路由持稳状态进入胀轨状态的温度压力叫做第一临界温度压力。在持稳阶段，无缝线路是相对安全的。2、胀轨阶段当轨温继续升高，温度压力越过第一临界值时，胀轨阶段就开始了。在这一阶段，不断增大的温度压力使轨道产生由小到大、由少到多的横向变形，有时凭肉眼都能清晰地觉察出来――弯曲的线形越来越明显，变形矢度越来越大，轨道方向显著不良。但是轨温不可能无限制地升高。当它升到一定程度（只要在轨道的承受范围之内）后开始下降时，随着温度压力的逐步解除，我们可能看见，轨道的变形弯曲也跟着缩小，直至恢复到初始状态。也就是说，在胀轨阶段，轨道的变形是弹性变形。无缝线路轨道在温度压力作用下产生的弹性变形叫胀轨。在胀轨阶段，在温度压力解除之后，能够恢复到初始状态的轨道弹性变形只有2mm。从理论上讲，超过2mm的轨道弹变形，在温度压力解除之后是不能完全恢复的，总要留下一些残余变形。轨温反复变化，这种残余变形将积累起来造成方向严重不良。因此，我们必须及时地对胀轨量加以限制，对矢度达到2mm以上的胀轨，切不可等闲视之，留下后患。3、跑道阶段79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计在胀轨阶段，温度压力没有超过无缝线路的承受能力，但有可能达到能力的极限。此时，无缝线路的相对稳定已是在勉强维持，安全岌岌可危。当轨温再稍微升高，温度压力继续增大；若轨道稍受外力干扰（如列车制动、施工影响、锤击钢轨等），积聚在钢轨断面上的过量温度压力将轨道几何状态突然发生恶性变化――胀轨阶段的变形矢度突然显著加大，有时可达数百毫米，轨道在一瞬间发出巨大的声响严重臌曲，轨排脱离并拉烂道床，或钢轨与轨枕脱离――行车条件完全丧失。通过严重扭曲变形的钢轨可以看出，它的变形已超出它的弹性限度，成为塑性变形；钢轨断面上的温度力已全部释放出来；钢轨在自然状态处于“零应力”状态，温度压力与线路阻力同时消除――线路已严重破坏了。无缝线路轨道在温度压力作用下发生的破坏性变形叫跑道。我们把使无缝线路从胀轨突变为跑道的极限温度压力叫做第二临界温度压力。第二临界温度压力通常用Pk表示。把与第二临界温度压力相应的极限轨温叫第二临界轨温，第二临界轨温用tk表示，与它们相应的钢轨变形矢度则用fk表示。第一临界温度压力和第一临界轨温并不常用，所以通常所说的临界温度压力和临界轨温系指第二临界压力和第二临界轨温。显然，随着温度压力的升高，持稳阶段、胀轨阶段和跑道阶段的关系是顺次的因果关系，前两阶段是量变阶段，后一阶段是质变阶段。第一，胀轨和跑道是两种性质完全不同的概念，不能混为一谈。胀轨并未使轨道破坏。只要采取一定措施，是能维持行车的，而跑道则使轨道发生严重破坏，完全丧失了行车条件。第二，胀轨和跑道的发生有其客观规律，切不可因为它们不经常发生而放松警惕，造成不必要的损失。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3.2.2胀轨、跑道的原因产生胀轨、跑道的原因有：1、温度压力大绝对温度压力，就是轨温从实际锁定轨温上升到最高轨温所产生的温度压力。无缝线路的现场锁定轨温，叫实际锁定轨温。从理论上讲，实际锁定轨温应在设计锁定轨温范围内。但由于种种原因，无缝线路的实际锁定轨温却往往高于或低于设计锁定轨温范围。低于设计锁定轨温范围，当轨温从实际锁定轨温上升到最高轨温时，产生的绝对温度压力就可能大于容许压力，从而导致胀轨、跑道。也就是说，实际锁定轨温偏低，是导致温度压力大的主要原因。实际锁定轨温偏低，通过由以下几方面的原因造成：（1）铺设进度的影响，造成实际锁定轨温偏低；（2）低温焊复钢轨造成锁定轨温偏低；（3）冬季线路不均匀爬行，造成局部锁定轨温偏低。线路质量、条件不均衡，使无缝线路的线路阻力不均衡。在线路阻力较低的地段，冬季钢轨的收缩爬行量将大于其它地段，亦即锁定轨温低于其他地段。来年轨温升高时，这些地段的绝对温度压力将较大，从而隐伏着胀轨、跑道的危机；（4）冬季超温超长作业，造成局部锁定轨温偏低。冬季低温，当轨温低于锁定轨温一定数值时，有些作业禁止进行，有些作业只能在一定长度上进行，如接头夹板、螺栓涂油，成段中间扣件涂油，成段更换轨枕，成段扒道床，成段清筛道床等。如果超温、超长作业，必然大大降低接头阻力和道床纵向阻力。在巨大的温度拉力作用下，上述作业地段及其附近受温度拉力影响地段的钢轨或轨道框架将产生收缩爬行，同样局部地降低了锁定轨温，留下来年胀轨、跑道的隐患。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计2、线路阻力小导致无缝线路稳定性差或线路阻力小的原因有：（1）线路设备状态不良线路设备不良的表现很多，如扣件螺栓松动、扣件零件缺损、道床疏松、道砟不饱满、道床肩宽不足、空吊板多、钢轨硬弯、胶垫损坏等等。如中间扣件螺栓松动，连续松动数个，将使钢轨与轨枕“分家”，轨道框架刚度就只剩下钢轨刚度，该段线路的横向阻力就大大降低，胀轨、跑道便可乘虚而入。再如道床肩宽不足，以至于轨枕头暴露，道床边坡坍塌。这样，道床横向阻力就大大降低，稳定性严重削弱，温度压力就有了突破口。（2）线路几何状态不良诱发胀轨、跑道的温度压力的对立面是线路阻力，而线路阻力的大小除由设备状态决定外，还由线路几何状态决定。无缝线路的稳定性要求轨道具有良好的几何状态，而良好的几何状态则简言为直线的“直顺”和曲线“圆顺”。决定直顺和圆顺的主要因素是方向和水平，但轨距和高低却对方向和水平产生直接的影响，所以线路几何状态实际上是由轨距、水平、方向、高低四个因素决定的。在这四大因素中，方向不良是导致胀轨、跑道的一个重要因素，曲线方向不良即正矢误差超限是不允许的，因为曲线不圆顺地段要产生附加径向力。总之，温度压力的作用，在直、圆、顺的几何状态良好的地段是难以体现出来的；而在不直、圆、顺的地段，温度压力通过对这些地段线路的“胀轨、跑道”以求彻底的平衡。所以，整治方向不良是保持无缝线路几何状态良好的关键。（3）线路维修作业的影响维修作业可使线路状态改善，却暂时破坏了线路状态，降低了线路的纵、横向阻力。特别是违章作业、超温、超长作业，会使纵、横向阻力大幅度降低。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3.2.3胀轨、跑道防止措施1、正确掌握铺轨的锁定轨温，不使其偏低。如不得不偏低，应来年进行应力放散，重新锁定，使锁定轨温符合设计值。2、低温焊复钢轨，应在焊复前将钢轨拉伸至原有长度。否则，来年也要放散应力，重新锁定，使锁定轨温符合设计值。3、提高线路维修质量，做到阻力均衡，以避免冬季的不均匀爬行。4、禁止超温、超长作业，根据轨温合理安排作业项目。5、保持线路几何状态良好不超限，尤其是方向。6、保持线路设备状态全面、经常良好。7、加强线路监视和位移观测，发现胀轨迹象，及时处理。同时，认识跑道的规律，也有助于对胀轨、跑道的防止。一般说，胀轨、跑道具有如下规律：1、因为稳定性不强、临界温度压力低是胀轨、跑道的决定性因素，所以多数胀轨、跑道并非发生在高温季节，而是发生在春、夏之交，气温变化较大、乍暖还寒的日子里。这是因为：线路质量本来就差，经过冬季的寒冷，线路的稳定性受到了影响；到了气温回升的季节，已经受不住气温的突然、剧烈、反复的变化。只要春、夏之交这一关挺过去了，进入高温季节，气温相对稳定，反而不容易发生胀轨、跑道。所以，春、夏之交是防止胀轨、跑道的重点季节；此时，要抓紧时机对锁定轨温偏低的无缝线路进行应力放散或调整，不留后患。2、按《维规》规定的作业轨温条件作业，把维修作业对线路造成的扰动降到最低限度。  79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3、在胀轨、跑道事故中，很少有走行列车第一位机车脱线或颠覆的事例，多数是中、后部车辆脱轨。这是因为无缝线路本已失稳，又反复迭加上运行列车的动弯力、纵向力、推挤力、冲击力，且轨温有所升高，使无缝线路“雪上加霜”，越往列车后部，失稳状态越严重，最终丧失了行车条件。一旦出现这种情况，要想补救是困难的。要使这种情况不致发生，唯一的办法就是平时严密监视线路，发现有危及行车安全的失稳迹象，要么立即采取措施增强其稳定性，要么拦停列车。未进入失稳状态的无缝线路，是不会猝然发生胀轨、跑道的。4、以下地段容易发生胀轨、跑道：陡长下坡终端（线路爬行造成钢轨压力增大），列车制动地段（制动力迭加温度压力），平交道口、桥头及曲线头附近（温度压力大）。故这些地段不但平时应加强养护，同时应严密监视。5、曲线比直线容易跑道。曲线跑道常为向外的单波，跑道量较小；直线跑道通常为S波，跑道量较大。6、同一段无缝线路，固定区及固定区与伸缩区的交界处容易发生胀轨、跑道。这是因为固定区承受的温度压力大，而固定区与伸缩区的交界处，在轨温反复变化的情况下容易产生温度压力的积累，形成“应力峰”。所以，这两个地段应采取同其它地段不同的养护方法，以增强其稳定性。3.2.4胀轨、跑道处理办法有两条原则必须坚持：一是决不冒险放行列车，二是尽一切努力恢复行车。《维规》第4.3.6条规定的胀轨、跑道的防治和处理如下：1、当发现线路出现3～5mm连续的碎弯时，必须加强巡道或派专人监视，观测轨温和线路方向的变化。若碎弯继续膨胀扩大，应设慢行信号，并通知工区紧急处理。线路稳定后，恢复正常行车速度。2、养护维修作业过程中，发现轨向、高低不良，起道、拨道省力，枕端道砟离缝，必须停止作业，及时采取防止胀轨、跑道措施。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计3、无论作业中或作业后，发现线路轨向不良，用10m长弦测量两股钢轨的轨向偏差。当平均值达到10mm时，必须设置慢行信号，并采取夯拍道床，填满枕盒道砟和堆高砟肩的措施。当两股钢轨的轨向偏差平均值达到12mm时，在轨温不变的情况下，过车后线路弯曲变形突然扩大，必须立即设置停车信号，及时通知车站，采取钢轨降温等紧急措施，消除故障后放行列车。4、发生胀轨、跑道后，可以采取浇水或喷洒液态二氧化碳的办法降低钢轨温度，轨温降温后方可拨后。曲线地段拨道只能上挑，不宜下压。拨道后必须夯拍道床，限速放行列车，并派专人看守，待轨温降至接近锁定轨温时，再恢复线路和正常行车速度。5、无缝线路凡发生胀轨预兆或胀轨跑道的地段，均应组织技术人员进行全面调查分析，查明原因，详实登记表、卡，并做好善后处理工作，恢复原无缝线路状态，核实锁定轨温，以及制定防范技术措施。79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计表5-2-1胀轨跑道处理办法轨道特征采取措施防护办法技术处理方向变化中午发现连续3～5mm碎弯（1）利用清晨低温进行观察无明显变化，属方向不良（1）在低于锁定轨温时拨道（2）调换扣件，改正方向（2）利用清晨低温观察，若碎弯消失或矢度明显减少，则该段有应力峰存在加强巡视或派人监视（1）调查分析钢轨爬行（2）尽快组织应力放散或调整随轨温升高碎弯矢量扩大（1）立即停止作业（2）堆填枕盒道砟（3）钢轨外侧堆压道砟（4）浇水或用液化二氧化碳降温（5）轨温下降至低于原锁定轨温后，拨正线路方向，并夯拍道床设置慢行信号监视线路变化（1）查清线路状况（2）判明胀轨跑道的原因（3）及时采取防范措施（4）进行应力放散或调整（5）焊联恢复无缝线路胀轨预兆（1）作业中轨向、水平不良（2）起道、拨道省力（3）方向矢度达10～12mm胀轨（1）方向矢度达2mm以上（2）轨枕端道床离缝设置停车信号及时通知车站跑道（1）方向矢度达24mm以上（2）过车后弯曲矢度突然扩大（1）采取钢轨降温措施（2）必要时切割钢轨放散应力，夹板连接79 北京交通大学2006级土木工程专业毕业设计参考文献1、《铁路线路维修与大修》荣佑范2、《轨道》李成辉3、《铁路无缝线路》二、四版广钟岩4、《钢轨的材质性能及相关工艺》周清跃等5、《无缝线路研究与应用》卢耀荣6、《铁道工程》郝瀛7、《铁路轨道》陈岳源8、《板式轨道设计与施工》王其昌韩启孟9、《无缝线路施工》徐赓华10、《铁路轨道》申国祥11、《铁路线路大修工程》王其昌12、《铁路曲线养护》陈汉蛾13、《铁路跨区间无缝线路》张末14、《铁道线路工程》王午生15、《桥上无缝线路挠区力的计算》卢耀荣16、《铁道轨道基本理论》许实儒童本浩17、《无缝线路》上海铁路局教育处组织编写18、《铁路轨道》哈尔滨铁路局教育处组织编写19、《铁路无缝线路百问百答》广钟岩沈相宙史鸿湘79