铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响
是指无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温,此时钢轨内部的温度力为零,
是指无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温，此时钢轨内部的温度力为零，随着铁路运输的普及，对于铁路线路的安全性也变得越来越重要。
在铁路运输中，铁轨是非常关键的组成部分。
而铁轨的安全性与铁轨的温度密切相关。
本文将探讨“是指无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温，此时钢轨内部的温度力为零”的含义以及其对于铁路运输的影响。
首先，我们需要了解“无缝线路钢轨”和“锁定”两个概念。
无缝线路钢轨是指在铁路线路上铺设的一种钢轨，与传统的有缝线路钢轨不同，其不存在缝隙，具有更高的强度和稳定性。
而“锁定”则是指将这些钢轨紧密的固定在铁路线路上，避免其在使用过程中发生移位或者变形。
“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”，是指在钢轨被完全锁定的情况下，钢轨内部的温度力为零，此时的轨温。
由于铁轨在使用过程中会受到环境温度和列车运行的摩擦力的影响而产生变形，因此铁路部门需要通过锁定来确保铁轨的稳定性。
而铁轨的稳定性又与铁轨的温度密切相关，因此“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”也就成为了一个非常重要的指标。
对于这个指标，主要还是需要从其对于铁路运输的影响来进行分析。
首先，当铁轨的温度达到一定程度时，其容易发生弯曲变形，从而影响列车的行驶。
而“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”可以作为铁路部门评估铁轨变形风险的重要指标。
其次，在高温环境下，铁轨的材料性能也容易发生变化，从而影响铁路的安全性。
而“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”也可以用于评估铁轨材料的耐高温性能。
最后，根据气象预报和列车运行计划，铁路部门也会对铁轨进行预热或降温措施，以确保铁路的正常运行。
而了解“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”可以帮助铁路部门更好的制定这些预热或降温计划。
总之，“无缝线路钢轨被完全锁定时的轨温”是一个非常重要的指标。
了解这个指标可以帮助铁路部门更好的评估铁轨的变形风险和材料性能，从而确保铁路的安全性和运行稳定性。
地铁无缝线路锁定轨温变化及应对措施
地铁无缝线路锁定轨温变化及应对措施摘要：随着科学的不断进步，越来越多有利于人们出行的交通工具被发明，做绿皮火车的时代被动车高铁终结；现中国大多数城市都被地铁线环绕。
地铁如今已是人们出行重要的交通工具。
轨道交通技术的也在不断的进步和发展，出现了无缝线路这种改变轨道结构的科学技术，得到了广大轨道交通部门的认可。
但随着地铁速度的不断提升，对于轨道结构的要求还越来越高，锁定轨道轨温变化对无缝线路的稳定性影响很大。
本文就地铁无缝线路锁定轨温变化和应对方法做一定的探讨。
关键字：地铁；无缝线路/锁定轨温；变化；应对方法引言：无缝线路是一项改变传统轨道结构的技术研发，有着其无与伦比的卓越性。
在全国的轨道交通应用也非常的广泛。
在经历几十年的发展，这项技术也是越来越完善，给相关的事业单位带来了不错的经济收益也同时提高了居民出行的便利度。
所以对于这项技术的发展和研究就非常的重要了。
一、地铁无缝线路的简介地铁的无缝路线是指将钢轨焊接起来的路线，称焊接的长轨线路，又因为长轨中存在巨大的温度力，也称为温度应力式的无缝线路。
按照焊接长轨条的长度不同而有普通无缝线路和跨区间的无缝线路。
前者的焊接钢轨长度一般为1~2KM左右，在两条长轨条之间设置2~4根标准轨用普通钢轨接头形式。
形成缓冲区，它虽然减少了钢轨接头，但缓冲区内仍然存在钢轨接头。
跨区间无缝线路为焊接长轨条贯穿整个区段，并与车站道岔焊接，桥上铺设无缝线路，自动闭塞地段采用强度高的绝缘接头，取消了介于长轨条与它们之间缓冲区，消灭了钢轨接头，彻底实现了线路的无缝化。
目前在国内的地铁的正线、高铁、大部分的客运的路线主要的轨道路线，只有部分像是在高寒地区或者运行量比较小的路线还在使用普通的路线。
这种地铁轨道的出现，从理论上修正和丰富地铁的轨道结构设计，在列车和轨道床的钢轨接洽的地方减少冲击和震动破坏，让乘客的舒适感得到提高。
也减少了部分对于有缝铁路养护一些问题的苦恼[1]。
二、关于锁定轨温的概念锁定轨温指的是铺设地铁无缝线路的时候，将钢轨口接在轨枕时的轨温，或者说是锁定钢轨时的轨温。
无缝线路位移观测
三、利用观测资料计算锁定轨温的变化
1、利用准直仪测量无缝线路位移。 目前，对无缝线路实际锁定轨温的监测主要
利用钢轨位移测量准直仪测量无缝线路位移。 (1)、观测桩法原理：对于某一特定长度为L的
钢轨，当轨温变化幅度为△t 时，其自由伸缩△L 为△L=al△t
无缝线路长轨条，因中间接头被焊接，钢 轨两端被扣件及防爬设备扣紧，不能自由伸缩。当 轨温升高△t时，相当于被压缩了一个△Ｌ。
五、观测桩法的应用优势对于工务维修部门 来讲，观测桩法具有明显的优势。
1.理论简单易懂，适合一线职工学习应用；
2.观测仪也较为简便。作为主要观测仪器的 准直仪，相当于一个简化的经纬仪，稍有测量常识 的人均可操作；
3.计算分析简单，即使不懂其原理，也可根 据位移量对无缝线路实际锁定轨温进行分析，找出 存在的问题，确定无缝线路状态，为养护维修提供 依据，非常适合一线使用。
(3)、锁定轨温和钢轨长度是相关统一的。 设计无缝线路时，锁定轨温定下来了，钢轨 长度也就随之定下来了。无缝线路铺设锁定 之后，要想保持锁定轨温不变，就必须保持 钢轨长度不变。如果钢轨伸长了，就意味着 锁定轨温升高了；钢轨缩短了，则意味着锁 定轨温降低了。一旦锁定轨温偏离了设计范 围，就会给无缝线路的受力状况带来不良影 响。
1、无缝线路钢轨的位移与列车运营状况及轨 温有关，因此在观测时要同时记录当时的轨温数值 及列车运营概况。
2、从无缝线路的受力状况来看，有些观测桩 的钢轨是有伸缩位移的，有的观测桩处的钢轨不应 有伸缩位移。这要依据观测桩的位置与轨温变化状 况来定，这一点在观测与分析数据时一定要注意。 应事先制出相应曲线与表格，以便观测与分析时心 中有数。
（5）、位移观测桩采用路肩永久性浇注.
3、观测组织
无缝道岔受力与变形的相关影响因素探讨
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性很 强， 应 用的也很广 泛， 其可 以准确分析 出多种 原 因对无 缝岔道受 力与
变 形 的影 响 。 在 实 际 的 计算 中 要建 立 起钢 轨 边 界 节 点温 度 力 与位 移之 间 的 关系 ， 还 要 充 分 考 虑 到 无 缝 道 岔轨 的实 际长 度 。 在 道 岔 前后 没有 爬 行 时候 ， 端 部 节 点位 移 ｕ 。 与温度 力 Ｐ ０ 的关系为： Ｐ ｏ ＝ Ｐ ｔ ±￣ ／ ２ ｒ Ｅ Ａ ｌ Ｕ ０ ｌ
在 无缝 道岔中内侧钢 轨会受到很大的温度力 ， 钢轨 的 一端与 自由端相 似， 在 内测钢轨 伸缩 时， 还会 带着岔枕 移动 ， 从 而会有 弯曲变形 的情况 出 现。 为 了可 以改 变 温 度 力 的 受 力 点 ， 要控制可动心轨的位移， 并 适 当 的 设 置 系列的传 力部件，这样 就会直接 通过导轨传递纵 向力 到基本 轨上面 ， 从 而使 基 本轨 承 受 附 加 的 温 度 力 。 从 而 可 以看 出无 缝 道 岔 内部 各 个 轨 条 之 间 具有 非 常 复 杂 的 传 力 及 变 形 的 关 系 。 与 此 同 时 ， 还 会 有 一 些 因 素 会 严 重 影
一
、
对 无 缝 道 岔 计 算 理 论 进 行 分 析
所示 ：
本文中所应用的无缝道岔计算理论主要应用有 限单 元方法， 并 以岔枕 的支承点来划分 出岔枕单元及钢轨 ， 主要将钢轨 的节 点温度及节点的位移 变化设置为计算变量 。 并且钢轨扣件 的纵 向阻力与钢轨节 点的两端纵 向力 保持平衡 ， 钢轨单元释放 的温度力与钢轨两个相邻 的节点位移差成正 比例 关系 ， 可 以将 岔枕看作侧 向支承于弹 性地基上 的有 限长粱 ， 这样 道床纵 向 阻 力 与 岔 枕 受 到 的 扣 件 阻 力 保 持 平 衡 。长 翼 轨 末 端 的 间 隔 铁 、 尖 轨 跟 端 的 间 隔 铁 等 作 为 无 缝 岔 道 中非 常 重 要 的传 力 部 分 ， 在 实 际 计 算 中 钢 轨 的相 对 位 移 关 系 与 阻 力应 用 的是 真 实测 得 数 值 ， 还 将 这 种 作 用 力 看 作 作 用 在 钢 轨 中部 的集 中力 。从现在来看 ， 所建立 的有限单 元无 缝道岔计算理论 的实用
漫谈地铁无缝线路锁定轨温变化
漫谈地铁无缝线路锁定轨温变化普通线路在列车通过钢轨接头的时候，会产生较强的振动和冲击，造成行车不平稳的情况。
列车与钢轨接头的不断撞击摩擦的过程中，也会对车轮和钢轨带来巨大的磨损，需要经常性的维修。
而无缝线路可以很好地避免这些问题。
地铁无缝线路的锁定轨温对地铁无缝线路的影响比较大，为了让地铁无缝线路的优势更好地发挥出来，保证地铁运行的稳定、安全，本文就地铁无缝线路锁定轨温变化及应对措施进行论述。
1 地铁无缝线路简介地铁无缝线路轨道和铁路轨道相差不大，都是将标准长度的钢轨（12.5或25米，一般是25米长）焊接成一定长度的线路，不过地铁线路相对来说更短一些。
无缝线路现场施工一般采用接触焊或气压焊，这种方式消除了钢轨间的接头，实现了钢轨间的“无缝连接”，从而减轻了钢轨和车轮间的撞击，延长了车轮的使用寿命。
2 无缝线路轨温变化对轨道的影响众所周知，物体都具有热胀冷缩的特性，钢轨也不例外，无缝钢轨虽然消除了轨道之间的缝隙，但同时也让钢轨承受了更多的拉力或压力：在冬季，钢轨受低温影响，长轨间的焊接点会受到巨大的拉力，这种拉力可能会将长轨拉断；在夏季，高温会让钢轨产生巨大的压力，使轨道出现小碎弯，严重时出现胀轨跑道现象，这些情况都会对无缝线路的稳定性产生不同程度的影响，威胁着列车的行车安全。
3 地铁无缝线路锁定轨温的衰减据相关资料显示，上海地铁一号线中，上海南站到锦江乐园路段在1996年铺设P60无缝线路，路段为半隧道半地面结构。
在投入运营一段时间后（2004年），对线路进行了应力放散作业，并准确记录了相关数据，分析得出，线路的实际锁定轨温大约下降了5℃。
在结合其他案例综合分析得出，地铁无缝线路在经过一段时间的运营之后，都会出现锁定轨温的衰减。
下面是笔者对造成这一现象的原因分析：3.1 施工质量与维修作业的影响在施工问题上，新铺设的无缝线路一般需要进行应力放散，在应力放散过程中需要多人参与共同作业，任何一个环节出了问题都会造成锁定轨温不准确。
无缝线路锁定轨温的概念
无缝线路锁定轨温的概念1. 概念定义无缝线路锁定轨温是指通过监测和控制轨温，使其保持在一个合适的范围内，以确保铁路线路的安全和运行效率。
它是一种利用温度传感器、数据采集和分析系统，以及温度调节装置等技术手段来实现的。
2. 重要性无缝线路锁定轨温的重要性体现在以下几个方面：2.1 安全性轨道温度是影响铁路线路安全的重要因素之一。
当轨道温度过高时，可能导致钢轨膨胀，引起轨道变形、开裂、弯曲等问题，甚至发生脱轨事故。
而当轨道温度过低时，钢轨容易受到冻胀等影响，同样会对线路的安全性产生负面影响。
通过无缝线路锁定轨温，可以及时监测和调节轨道温度，确保线路的安全运行。
2.2 减少维护成本轨道温度的变化会导致线路的膨胀和收缩，进而影响轨道的几何形状和位置。
如果轨道温度变化过大，会导致轨道与其他设施之间的间隙过大或过小，增加了维护和调整的工作量，同时还可能导致线路的磨损加剧。
通过无缝线路锁定轨温，可以控制轨道温度在一个合适的范围内，减少线路的维护成本。
2.3 提高运行效率轨道温度的变化会影响线路的几何形状和位置，进而影响列车的行驶速度和稳定性。
当轨道温度过高时，列车可能需要降低速度以保证运行安全；而当轨道温度过低时，列车可能需要采取额外的措施来保证运行稳定。
通过无缝线路锁定轨温，可以使轨道温度保持在一个适宜的范围内，提高列车的运行效率和准点率。
3. 应用无缝线路锁定轨温的应用主要包括以下几个方面：3.1 温度传感器温度传感器是实现无缝线路锁定轨温的基础设备。
它可以将轨道的温度变化转化为电信号，并传输给数据采集和分析系统。
常用的温度传感器包括热电偶、热敏电阻、红外线传感器等。
3.2 数据采集和分析系统数据采集和分析系统是用于接收、处理和分析温度传感器采集到的数据的设备。
它可以实时监测轨道的温度变化，并对数据进行分析，以判断轨道温度是否超出了安全范围。
如果温度超出安全范围，系统可以发出警报，并采取相应的措施。
3.3 温度调节装置温度调节装置是用于控制轨道温度的设备。
浅谈锁定轨温及应力放散(论文)
换铺无缝线路施工技术总结——浅谈锁定轨温及应力放散中铁十五局集团西北工程有限公司齐超会【内容提要】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，列车通过是发生冲击和震动，其冲击力最大可达非街头区的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，加速钢轨和连接零件的磨耗和伤损。
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。
与普通线路相比较，无缝线路在相当长一段线路上消除了大量的接头，因而具有冲击振动少，运行平稳，提高旅客舒适适度；减少材料消耗，降低轨道养护维修费用；延长线路设备机车车辆的使用寿命及维修周期，改善行车条件；减少机车车辆冲击轨缝的噪声，有利于环境保护；适用于高速行车的要求等优点，是轨道结构的发展趋势，是铁路现代化的主要内容之一。
目前我国铁路主要干线普遍采用无缝线路，夏季胀轨和冬季的断轨已成为无缝线路养护管理工作中关注的问题。
【关键词】无缝线路轨温锁定应力放散无缝线路作为铁路轨道一种类型，受自然界气温变化影响，由于热胀冷缩在钢轨内部会产生巨大的温度应力，因此对无缝线路设备的维修养护管理成为铁路安全的重中之重，由于日常的养护维修，线路大中修施工作业，列车碾压等其他外部环境因素影响，无缝线路会不断产生位移和应力衰减，从而使锁定轨温自然下降，造成无缝线路线路不稳定，危及铁路行车安全，这时就要对不符合规定要求的无缝线路进行应力放散，然后重新锁定线路。
1、理论锁定轨温无缝线路的锁定轨温又称“零应力轨温”，一根钢轨从自由状态转化为被完全固定状态是的轨温称为锁定轨温。
此时，钢轨内部的温度应力等于0。
比如一根长500m的钢轨被拨入线路，其两端连接夹板、拧紧接头螺栓是的温度为20℃，那么就可以将20℃算作该钢轨的锁定轨温。
谈“锁定轨温”对无缝线路稳定性的影响
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谈“ 锁定轨温” 对无缝线路稳定性 的影响
邹 琼
（ １ 、 湖北 工业 大学机械工程学院 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ６ ８ ２ 、 新疆铁道职 业技术 学院， 新 疆 哈密 ８ ３ ９ ０ ０ １ ）
摘 荽： 随着高速铁路 里程的不断增加 ， 铁路 无缝线路铺设 范围的 日益广泛 ， 《 无缝线路》 作 为铁 道施工与养护 专业 必修课 的教学也 凸显其 重要性 。 “ 锁定轨温” 是无缝线路这部分教学 内容 中很重要的一个概念。 本文作者根据 自己多年 的教 学实践 ， 从“ 锁 定轨温对无缝线 路稳定性 的影响 ” 的教 学这个方面 。 论述 了达到预期教 学 目 标 的办法。 关键１ 棚 ： 无缝线路 ； 锁定轨温 ； 温度 力； 稳定性 无缝线 路是 由许多根标 准长度 的钢 轨焊接成 为一定长度 的长 度采取的保 证线路稳定 的办法 。 钢轨线路。与普通线路相比， 它在相当长的一段线路上消灭了钢轨 （ １ ） 铺设线路时锁定 轨温的选择是关键 。 接头， 具有行车平稳、 机车车辆及轨道的维修费用低、 延长线路设备 由于锁定轨温对线路 的稳定性有较大的影响 ， 所 以不 能在 任意 和机车车辆的使用寿命 、 能适应高速行车的需要等许多优点 ， 当前 轨温条件下铺设锁定无缝线路 。 铺设 无缝线路时采用的锁定轨温应 铺设的铁路轨道特别是高速铁路全部采用了无缝线路。 无缝线路受 该是在保证无缝线路 的强度与稳定 的条件下计算确定的。 一般 按下 温度的影响特别大， 维护它的稳定性相对于普通线路而言要困难得 列方法计算 ： 多。无缝线路的稳定性就是指由于温度升高， 钢轨内部温度力与道 Ｔ ｚ ＝ （ ｒ Ｉ ＋ Ｔ ｎ ） ， ２ 床横向阻力 、 轨道框架刚度等反作用力之间的相对平衡。影响稳定 式中： Ｔ ｚ ： 中间轨温 ； Ｔ ： 当地历年最高轨温 ； Ｔ ： 当地历年最低 性的一个很重要的因素就是锁定轨温， 锁定轨温是指钢轨在 自由状 轨温 。 态下被锁定 （ 即上紧联结零件打紧防爬设备使钢轨与轨枕牢固联 选择的锁定 轨温应 略高于 中间轨温 ， 偏高值可以在铺设地的最 在铺 结） 时的温度。让学生正确的理解并掌握无缝线路的锁定轨温对线 大轨温差的基础上根据有关规定选用 。因为无缝线路 比较长 ， 所以实际的锁定轨温一般取 路稳定性的影响， 是关于无缝线路教学的主要 目标之一。要达到这 设无缝 线路时轨 温可 能发生一些变化 ， 个目 标 ，根据本人在多年的铁道施工与养护专业教学过程中的体 个范围 ， 即在计算出的 Ｔ ｓ 基础上一般上下浮动 ５ ＇ ｔ ２ 。例如某地区 会， 必须使学生理解一个原理、 掌握两个措施。 Ｔ ｍ ￣ ＝ ６ ２ ． ６ ℃， Ｔ ． ￣ ＝ － ２ ２ ． ８ ｏ ｃ， 贝 ０ ： Ｔ ２ ＝ （ Ｔ ＋ ｒ Ｉ ） ／ ２ ＝ （ ６ ２ ． ６ — ２ ２ ． ８ ） ／ ２ ＝ １ ９ ． ９ —２ ０ ＇ １ ２ 个原理 ： 锁定轨温影响线路稳定性的原理 由于无缝 线路的长钢轨不 能随着 轨温的变化 自由伸缩 ， 在 钢轨 根 据有关规 定 ，采用 的偏高值 为 ４ ￣ Ｃ，那 么计算锁 定轨温 为 内部会出现很大的温度力， 这个温度力的存在对无缝线路的稳定产 ２ ０ ＋ ４ ＝ ２ ４ ｏ ｃ； 这样在铺 设时轨温范围就是 ２ ４ ±５ ℃， 即１ ９ ～ ２ ９ ￣ Ｃ 。 在锁定轨温选定后还应根据有关 规定进行检算 ： 生很大的影响。温度力越大 ， 无缝线路就越容易失稳。 ｔ 附一 ≤ △ｔ 般物体都有热胀冷缩的特点。 当一根长为 Ｌ 的可以自由伸缩 式中： ： 最高轨温 ； ｔ 附 ： 附加应 力换算轨温 ； ｋ ： 最 小锁定轨 的钢轨温度变化△ｔ ℃时， 钢轨的伸缩量为：
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第41卷 第1期2006年2月西 南 交 通 大 学 学 报J OURNAL OF SOUTHW EST JI A OTONG UN I VERSI T YV o.l 41 N o .1F eb .2006收稿日期:2004-06-04基金项目:教育部博士点基金资助项目(20050613007)通讯作者:王平(1969-),男,教授,博士,博士生导师,研究方向为高速、重载、城市轨道交通轨道结构与轨道动力学,E-m ai:l w p i ng @ho m e .s w jt u 文章编号:0258-2724(2006)01-0080-05铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响王丹, 王平(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘 要:为了更好地指导无缝道岔的设计、施工和维护,探讨了不同线路间存在铺设锁定轨温差时,铺设锁定轨温差对无缝道岔受力和变形的影响以及与道岔联结型式、道岔号码、辙叉型式和道床纵向阻力的关系.结果表明,当无缝道岔与相邻线路或相邻道岔间存在铺设锁定轨温差时,传递至无缝道岔上的纵向力增大,导致无缝道岔受力与变形增大.关键词:锁定轨温;无缝道岔;温度力;伸缩位移中图分类号:U 213.6 文献标识码:AE ffects of Stress -Free Te mperature D ifference onForce and D isp l ace m ent ofW el ded TurnoutsWANG Dan,WANG P ing(Schoo l of C i v il Eng.,Sout hwest Ji aotong U n i versity ,Chengdu 610031,Ch i na)Abst ract :In order to better gu i d e t h e desi g n ,lay i n g and m a i n tenance o fw elded tur nouts ,the effectsof stress -free te m perature d ifference bet w een t w o ra il w ay lines on t h e ra il disp lace m ent and te mperatureforce of a w elded turnoutw ere investigated .I n add ition ,the i n fl u ences o f the li n k sty le of tur nouts ,the nu m ber of turnou,tthe sty le of tur nout frog and the ba llast resistance of road bed on the ra ildisp lace m ent and te m perature force w ere ana lyzed.The resu lts show that stress -free te mperature difference bet w een a w e l d ed turnout and an ad jacent li n e or a turnout w ill lead a b i g long itud i n al force and a grea t d isplace m ent o f the w elded tur nou.t K ey w ords :stress -free te mperature ;w elded turnou;t te m perature fo rce ;te m perature disp lace m ent 影响无缝道岔受力与变形的因素很多,如道床、扣件、限位器及间隔铁阻力[1],道岔群联结型式[2],道岔焊接型式[3],线路爬行[4]等,均有可能导致无缝道岔各部件受力与变形超限,引起转换卡阻、间隔铁破裂和限位器变形过大等病害.目前我国规定,无缝道岔与相邻长轨条焊接时,与单元轨节的锁定轨温之差应控制在5 以内[5].受铺设条件等因素的限制,在既有线上换铺无缝道岔,有时很难达到上述铺设要求.铺设锁定轨温之差有可能达到20 以上[6],这对无缝道岔的受力和变形极为不利,不得不进行应力放散.因此,分析铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响,有利于更好地指导无缝道岔的设计、铺设与养护.1 锁定轨温差对温度力与位移的影响无缝道岔计算理论[1]采用有限单元法,以岔枕支承点划分钢轨与岔枕单元,将节点位移和钢轨节点纵向力视为变量;钢轨节点两端的纵向力与扣件纵向阻力相平衡,钢轨两相邻节点的位移差与该钢轨单元第1期王丹等:铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响所释放的温度力成正比,岔枕视为侧向支承于弹性地基上的有限长梁,岔枕受到的扣件阻力与道床纵向阻力相平衡.扣件与道床纵向阻力均具有非线性特性,采用实测的扣件阻力-位移特性曲线和道床阻力-位移特性曲线.尖轨跟端限位器、翼轨末端间隔铁作为无缝道岔中的重要传力部件,其阻力与钢轨相对位移也呈非线性关系,计算中采用实测值,并将这一阻力视为作用于钢轨中部的集中力.铺设无缝道岔不同区段时,锁定轨温在一定范围内存在差异,从而产生温度力.以一定长度的无缝道岔轨道作为计算长度,边界节点为道岔与相邻线路的交界点.端部节点的温度力P0与位移u0的关系为:P0=P t 2r EA u,(1)式中:P t为区间线路固定区温度力;r为区间线路道床纵向阻力;E为弹性模量;A为钢轨断面积.设温度压力为正,钢轨位移由岔后向岔前移动为正,则当岔后节点位移为负或岔前节点位移为正时,式中取正号,反之取负号.根据纵向力平衡方程、力与位移的协调关系和边界条件,即可建立求解钢轨温度力与位移的非线性方程组,采用牛顿迭代法求解.多组道岔组成道岔群时的计算理论见文献[2].2 影响分析以秦沈客运专线用60kg/m钢轨18号可动心轨道岔为例进行计算.采用弹条Ⅲ型扣件、混凝土岔枕,长翼轨末端设置4个间隔铁;螺栓扭矩为900N m,限位器子母块间隙为7mm,扣件阻力和间隔铁阻力均取自实测数值,道床纵向阻力采用混凝土岔枕的测试值*;区间线路纵向阻力取9.9k N/m,道岔直侧股均焊接,无缝道岔升温幅度为55 .设无缝道岔与相邻道岔、道岔与相邻线路的铺设轨温差均为5 .2.1 相邻线路轨温差的影响设无缝道岔两侧区间线路锁定轨温较无缝道岔低5,10和15 .由无缝道岔温度力与位移的计算理论,将上述参数代入式(1),得铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响见表1,直基本轨温度力P s 和位移y s如图1和图2所示,最大附加温度力 P m ax和心轨跟端位移y p随轨温t的变化见图3和图4.在图1和图2中,横坐标x的零点在尖轨跟端处,岔后距离尖轨跟端为正,岔前距离该点为负.表1 铺设锁定轨温差 t对无缝道岔受力与变形的影响T ab.1 Effects o f stress-free temperature d ifference on the force and d i sp l ace m ent o f a w e l ded t urnout附加温度力与位移t/051015直基本轨附加温度力/kN263.0275.4285.3301.6附加温度力增幅/%24.926.127.028.6直基本轨最大位移/mm3.13.13.23.2曲尖轨跟端位移/mm10.810.810.810.9长心轨跟端位移/mm2.93.23.64.2限位器最大作用力/k N85.390.995.3102.9间隔铁最大作用力/k N202.9209.7218.5229.2从表1和图1~4可见,无缝道岔与相邻线路锁定轨温差越大,传递至无缝道岔的温度力也越大,因此,基本轨附加温度力、基本轨伸缩位移、心轨跟端位移、限位器与间隔铁作用力均随锁定轨温差的增大而增大,尖轨跟端位移也略有增大.若无缝道岔锁定轨温低于相邻区间线路的锁定轨温,则在降温情况下,基本轨附加温度拉力及各钢轨的伸缩位移将会增大.*北方交通大学土建学院.无缝道岔计算理论与试验分析研究报告[R].北京:北方交通大学,1999.22-261.81西 南 交 通 大 学 学 报第41卷从图3可见,当轨温较低时,线路间铺设锁定轨温差使无缝道岔产生更大的附加温度力.可见,控制无缝道岔与相邻区间线路的铺设锁定轨温差,对降低无缝道岔的受力与变形是十分必要的.图1 直基本轨温度力F i g.1 T e mperature force on stock ra il 图2 直基本轨位移F i g .2 D isplace m en t of stock rail图3 附加温度力随轨温的变化F i g .3 A dd itiona l te m pera t ure f o rce vs.ra il te mperature 图4 心轨跟端位移随轨温的变化F i g .4 D isplace m en t of po int frog end vs .ra il temperature2.2 对顺接道岔的影响设两无缝道岔异向顺接,左道岔前区间线路较左道岔锁定轨温低5 ,右道岔较左道岔锁定轨温低5 ,右道岔后区间线路锁定轨温较右道岔低5 ,其它基本计算参数同上.当无缝道岔轨温升高55 时,铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响如表2所示.表2 铺设锁定轨温差对顺接道岔的影响T ab .2 E ffec ts o f stress -free te m pera t ure difference on t he fo rce and displace m en t of passi ng j o inted t urnouts附加温度力与位移无铺设锁定轨温差左道岔右道岔有铺设锁定轨温差左道岔右道岔直基本轨附加温度力/k N276.4211.0294.3201.2附加温度力增幅/%26.220.027.919.1直基本轨最大位移/mm 3.33.53.43.8曲尖轨跟端位移/mm 10.911.211.111.5长心轨跟端位移/mm 3.52.94.53.3限位器最大作用力/kN 88.272.299.065.8间隔铁最大作用力/kN204.0201.9218.5207.8从表2可见,两相邻道岔及区间线路间存在铺设锁定轨温差时,将有更大的纵向力由右道岔传递至左道岔,因而左道岔基本轨附加温度力、尖轨、基本轨及心轨的伸缩位移、限位器及间隔铁作用力均有所增大.计算结果表明,相邻道岔及线路的铺设锁定轨温差越大,对左道岔受力与变形的影响越大.2.3 对小号码道岔的影响与18号道岔一样,就铺设锁定轨温差对60kg /m 钢轨12号可动心轨提速单开道岔(混凝土岔枕)受82第1期王丹等:铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响力与变形的影响进行了计算,结果如表3所示.从表3可见,铺设锁定轨温差对小号码道岔心轨跟端位移的影响最大.特别是当两道岔顺接时,小号码道岔的心轨跟端位移、基本轨附加温度力、限位器及间隔铁作用力等增幅十分明显,这主要是因为道岔号码较小时,道岔长度较短,区间线路大的温度力传递至右道岔后,未被右道岔完全承受,又传递至左道岔,因而道岔顺接时温差的影响比单组道岔大.道岔对接时也有相同的结果.道岔号码越小,对道岔群的影响越明显.若铺设轨温差大于5 ,影响将进一步加剧.表3 铺设锁定轨温差对小号码道岔的影响T ab.3 Effects o f stress-free temperature d ifference on a turnout w it h a s m a ll turnout nu m ber附加温度力与位移单组道岔12号18号顺接道岔左道岔12号18号直基本轨附加温度力/k N255.5275.4347.8294.3附加温度力增幅/%24.226.132.927.9直基本轨最大位移/mm2.33.13.73.4曲尖轨跟端位移/mm9.710.810.811.1长心轨跟端位移/mm5.23.27.64.5限位器最大作用力/kN92.190.9122.699.0间隔铁最大作用力/kN205.0209.7229.5218.52.4 对固定辙叉的影响铺设轨温差对提速12号固定辙叉单开道岔(混凝土岔枕)受力与变形的影响如表4所示.从表4可见,无论是单组道岔还是道岔顺接,铺设轨温差对固定辙叉无缝道岔受力与变形的影响都较对可动心轨无缝道岔的影响大得多.固定辙叉基本轨附加温度力、基本轨位移、尖轨跟端位移、限位器作用力均比可动心轨道岔大得多,道岔顺接时增幅更明显.当铺设轨温差大于5 时,影响将更大.表4 铺设锁定轨温差对固定辙道岔的影响T ab.4 Effects o f stress-free temperature d ifference on t he force and d i sp l ace m ent of a rig i d frog附加温度力与位移单组道岔固定辙叉可动辙叉顺接道岔左道岔固定辙叉可动辙叉直基本轨附加温度力/k N306.7255.5386.8347.8附加温度力增幅/%29.124.236.632.9直基本轨最大位移/mm2.82.34.23.7曲尖轨跟端位移/mm10.89.712.910.8限位器最大作用力/kN161.492.1211.4122.62.5 道床阻力变化时铺设锁定轨温差的影响设区间线路道床纵向阻力为6.1kN/m,道岔区内岔枕纵向阻力也相应降低.铺设锁定轨温差对18号可动心轨单开道岔受力与变形的影响如表5所示.从表5可见,道床纵向阻力较低时,无论是单组道岔还表5 道床阻力变化时对无缝道岔受力与变形的影响T ab.5 E ffec ts o f ba llast resi stance on the force and d isplacem ent o f a we l ded turnout附加温度力与位移单组道岔6.1k N/m9.9k N/m顺接道岔左道岔6.1kN/m9.9k N/m直基本轨附加温度力/k N321.3275.4356.6294.3附加温度力增幅/%29.626.13.827.9直基本轨最大位移/mm4.43.15.43.4曲尖轨跟端位移/mm12.110.812.911.1长心轨跟端位移/mm4.23.26.94.5限位器最大作用力/kN94.990.9119.499.0间隔铁最大作用力/kN210.9209.7218.58384西 南 交 通 大 学 学 报第41卷是两道岔顺接,铺设锁定轨温差对无缝道岔受力与变形的影响均较大.与道床纵向阻力为9.9kN/m时相比,对于单组道岔,道床纵向阻力为6.1k N/m时,直基本轨附加温度力增大16.7%,尖轨跟端位移增大12.0%,心轨跟端位移增大31.3%;道岔顺接时,(左道岔)基本轨附加温度力增大21.2%,尖轨跟端位移增大16.2%,心轨跟端位移增大53.3%.此外,顺接道岔比单组道岔的受力和变形更大.由此可见,增大道床纵向阻力是减小铺设锁定轨温差对无缝线路影响的重要措施.3 结 论通过对铺设锁定轨温差对无缝道岔受力和变形的影响以及与道岔联结型式、道岔号码、辙叉型式和道床纵向阻力的关系的分析,可以得到以下结论:(1)若无缝道岔与相邻线路或相邻道岔间存在铺设锁定轨温差,在升温或降温的情况下,由相邻线路或道岔传递至无缝道岔上的纵向力将增大,导致基本轨附加温度力、尖轨及心轨伸缩位移、限位器及间隔铁的受力增大.(2)铺设锁定轨温差越大、两道岔顺接或对接、道岔号码越小、采用固定辙叉、道床纵向阻力越小,对无缝道岔受力与变形的影响越大.因此,严格控制铺设锁定轨温差、提高道床纵向阻力,可以在一定程度上减小铺设锁定轨温差的影响.参考文献:[1] 王平,黄时寿.可动心轨无缝道岔的非线性计算理论研究[J].中国铁道科学,2001,22(2):84-91.W ang P,H uang S S.S t udy on the nonli nea r t heory of w e l ded turnout w it h m ovab l e-po i nt frog[J].China R a il w ay Sc i ence, 2001,22(2):84-91.[2] 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