第三节线路纵向阻和无缝线路温度力分布
无缝线路基本理论
任何温度力图都是对应于一定的Δt。现在任取一段
钢轨的温度力图进行分析，如图所示。此处温度力图
为曲线，代表了道床纵向阻力梯度取为变量的更一般
的情况。 由于受有纵向力，则该段钢轨L必存在有受到约束 的，或说未能实现的伸缩量ΔLr 。
而对于单位长度的钢轨来说，必然存在相应的受到约
无缝线路纵向阻力包括接头阻力、扣件阻力及
道床纵向阻力。
பைடு நூலகம்
1．接头阻力
PH 钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产
生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头 阻力由钢轨夹板间的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。 PH n S 为了安全，我国接头阻力仅考虑钢轨与夹板间的 摩阻力。
接头阻力： PH=n· S 摩阻力的大小主要取决于螺栓 拧紧后的张拉力和钢轨与夹板之 间的摩擦系数f。接头螺栓拧紧
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： t E t E l E t
l
式中 E——钢的弹性模量，E＝2.1×l05MPa； 将E 、α之值代入上式，则温度应力为：
t 2.1105 11.8106 t 2.50t (MPa)
式中 P——一枚螺栓拧紧后的拉力(kN)； α——夹板接触面的倾角，tanα＝i； i为轨底顶
面接触面斜率，50、75kg/m钢轨： i ＝1/4；43、
60kg/m钢轨： i ＝1/3。 当钢轨发生位移时，夹板与钢轨接触面之间将产生 摩阻力F， F将阻止钢轨的位移。
F Nf R cos f 2 sin P cos f
2．扣件阻力 中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的 阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻 力必须大于道床纵向阻力。 扣件阻力是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣 压件与轨底扣着面之间的
无缝线路基本理论
力也不再增大；在正常轨道条件下，钢筋混凝土轨枕
位移小于2mm，木枕位移小于1mm，道床纵向阻力 呈斜线增长，钢筋混凝土枕轨道道床纵向阻力大于木 枕轨道。 在无缝线路设计中，采用轨枕位移为2 mm时相应 的道床纵向阻力值，见表8—3。
二、钢轨温度力与锁定轨温
无缝线路的特点是轨条长，当轨温变化时，钢轨要
据铁道科学研究院试验，如果混凝土轨枕下采用橡
胶垫板，不论是扣板式扣件还是弹条式扣件，其摩擦 系数为：μ1+μ2=0.8。 扣压力P的大小与螺栓所 受拉力的大小有关。以扣板 式扣件为例：
b P P拉 ab
式中P拉——扣板螺栓拉力， 与螺帽扭矩有关； a、b——扣板着力点至 螺栓中心的距离。 扣板受力图
b P拉 扣件摩阻力F的表达式为： F 2( 1 2 ) ab
实测资料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力随钢轨
位移的增加而增大。当钢轨位移达到某一定值之后，
钢轨产生滑移，阻力不再增加。
垫板压缩和扣件局部磨损，将导致扣件阻力下降， 通常垫板的压缩与扣件的磨损按1mm估计。 此外，列车通过时的振动，会使螺帽松动，扭矩下 降，导致扣件阻力下降。为此规定：扣板扣件扭矩应 保持在80～120N· m；弹条扣件为100～150N· m。
一根钢轨所受的温度力Pt 为：
Pt t F 2.50t F (N)
l l t
t E t E
l E t l
Pt t F 2.50t F
以上为无缝线路温度应力和温度力计算的基本公式。 由此可得知： 1．在两端固定的钢轨中所产生的温度力，仅与轨
度力，这时有多大温度力作用于接头上，接头就提供 相等的阻力与之平衡。当温度力大于接头阻力时，钢 轨才能开始伸缩。因此在克服接头阻力阶段，温度力 的大小等于接头阻力，即：Pt = 2.5ΔtH· F = PH (N)
无缝线路理论知识
无缝线路理论知识一、发展无缝线路的意义无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。
接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加。
养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。
随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本世纪三十年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。
这中间首先遇到了接头焊接质量问题；其次就是长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定问题；还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题。
随着上述一系列问题的逐步解决，无缝线路在世界各国得到了广泛的运用。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列优点。
有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修费用30%~70%。
在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。
这些优点在行车速度提高时尤为显著。
二、无缝线路的类型无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
温度应力事无缝线路是由一根焊接长钢轨及其端2~4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。
无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。
第三节 线路纵向阻和无缝线路温度力分布
P峰=1/2（Ptmax+Ptmin) 温度压力峰值的大小与锁定轨温无关。温度力峰值位置为 L峰=1/r{1/2(Ptmax+Ptmin)-Rj} 温度力峰值的出现与锁定轨温和中间轨温有关。 （具体的峰值出现情况，请看课本204页上部分） 温度压力峰值是引起无缝线路失稳的重要因素之一，特 别是在春夏之秋，发生的概率最大，所以在线路养护维修作 业时应特别注意。
接头阻力的特点
1.接头阻力是摩擦力，只有存在相对运动或 相对运动趋势时，才产生； 2.钢轨首先要克服接头阻力，然后才能伸长 或缩短； 3.钢轨从伸长转入缩短或从缩短转入伸长状 态要克服两倍接头阻力。
列车通过钢轨接头是产生振动的，会使扭力矩下降，接 头阻力值降低。据国内外资料，可降低到静力测定值的 40%—50%。所以，定期检查扭力矩，从新拧紧螺帽，保证接 头阻力值在长期运营过程中保持不变，是一项十分重要的措 施。 维修规则规定无缝线路钢轨接头必须采用10.9级螺栓， 扭矩应保持在700—900N·m。下表为计算时采用的接头阻力 值。 不同扭矩时的钢轨接头阻力Rj（KN)
2、扣件阻力
1.定义：中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的 阻力称为扣件阻力。 2.要求中间扣件阻力大于道床阻力，否则装防爬器。 3.要求：扣件阻力＞道床纵向阻力，这是无缝线路设计必须 遵守的原则 4.《铁路线路维修规定》:扣板扣件扭矩应保持在80-120N·m 弹条扣件为100-150N·m。并注意复拧。
三、道床纵向阻力
1.定义：是指道床抵抗轨枕纵向位移的阻力。 2.决定道床纵向阻力的因素：受到道砟材质、 颗粒大小、道床断面、道床密实度、脏污程度、轻 轨重量、外形和尺寸等因素的影响。 3.在无缝线路设计中，采用轨枕位移为2mm时 相应的道床纵向阻力。
无缝线路理论知识
无缝线路理论知识铁路无缝线路钢轨温度力伸缩位移轨温变化纵向受力分析无缝线路理论知识一、发展无缝线路的意义无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过是发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的三倍以上。
接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修劳动费用的增加。
养护线路接头区的费用占养护总经费的35%以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他部位大2-3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。
随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长,上述缺点更加突出，更不能适应现代高速重载运输的需要。
为了改善钢轨接头的工作状态，人们从本世纪三十年代开始至今，一直致力于这方面的研究与实践,采用各种方法将钢轨焊接起来构成无缝线路。
这中间首先遇到了接头焊接质量问题；其次就是长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定问题；还有无缝线路设计、长轨运输、铺设施工、养护维修等一系列理论和技术问题。
随着上述一系列问题的逐步解决，无缝线路在世界各国得到了广泛的运用。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列优点。
有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修费用30%~70%。
在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。
这些优点在行车速度提高时尤为显著。
二、无缝线路的类型无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同，可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
温度应力事无缝线路是由一根焊接长钢轨及其端2~4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。
无缝线路铺设锁定后，焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗，两端自由伸缩受到一定的限制，中间部分完全不能伸缩，因而在钢轨内部产生很大的温度力，其值随轨温变化而异。
铁路无缝线路培训教材
第一章无缝线路基本知识第一节温度应力和温度力一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量1、钢轨的自由伸缩量钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。
自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数成正比。
钢轨自由伸缩量的计算公式是：△l＝αl△t 式中：△l――钢轨的自由伸缩量（mm）；α――钢轨的线膨胀系数（0.0118mm/m.℃）l――钢轨长度（m）；△t――轨温变化度数（℃）。
［例1－1］一根不受任何阻碍的钢轨，在早晨轨温为19℃时测定的长度是25.004m，中午轨温升高到49℃，钢轨的长度是多少？［解］△t＝49℃－19℃＝30℃。
△l＝αl△t＝0.0118×25.004×30＝8.8≈9(mm)此时钢轨的长度为: 25.004m+0.009m＝25.013m［例1－2］某无缝线路长轨条长1000m时的轨温是45℃，在轨温变化到12℃时，松开接头扣件、中间扣件和防爬器，钢轨应缩短多少毫米？［解］据题意，我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态。
则长轨条缩短量△l＝αl△t＝0.0118×1000×33≈389(mm)这个缩短量是十分惊人的，它将使无缝线路完全丧失行车条件。
2、钢轨的限制伸缩量无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩，而锁定，则指钢轨扣件的锁固状态。
由于已被强力锁定，自由伸缩量的相当一部分不能实现，故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点：①只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。
②限制伸缩量比自由伸缩量小的多。
③限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的长轨条的限制伸缩量，在轨温变化相同度数时都是一致的。
无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够，钢轨的限制伸缩量将会增大，甚至接近自由伸缩量，这将对无缝线路产生巨大的破坏性影响。
（无缝线路长轨条和标准轨的一端限制伸缩量见附表）二、温度应力和温度力无缝线路锁定之后，较大的自由伸缩量变成了较小的限制伸缩量。
7无缝线路类型及纵向受力分析解析
F 2(1 2 ) P
式中
P ——扣件一侧扣压件对钢轨的扣压力；
μ 1——钢轨与垫板之间的摩擦系数； μ 2 --钢轨与扣压件之间的摩擦系数。
据铁道科学研究院试验，如果混凝土轨枕下采用橡胶垫板，不论是扣板式扣件还是
弹条式扣件，其摩擦系数为μ
1
+μ 2=0.8。
扣板受力图
b P P拉 ab
扣件摩阻力：
式中
P拉——扣件螺栓所受拉力，与螺帽扭矩有关； a、b——扣板着力点只螺栓中心的距离。
b F 2( 1 2 ) P拉 ab
3 道床纵向阻力
是指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。一般以每根轨 枕的阻力R，或每延长厘米阻力r表示。它是抵抗钢轨伸缩， 防止线路不均匀爬行的重要参数。
二、各种线路阻力
接头阻力 纵向阻力 扣件阻力 道床纵向阻力 道床横向阻力 线路阻力 横向阻力 轨道框架水平刚度 道床竖向阻力 竖向阻力 轨道框架垂直刚度
1 接头阻力
在钢轨接头处两钢轨端部由钢 轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢 轨位移的摩阻力称为接头扣件阻力 ，简称接头阻力。 接头阻力由钢轨夹板间的摩擦 力和螺栓的抗剪力提供。为了安全 ，我国接头阻力 PH 仅考虑钢轨与夹 板间的摩擦力。
其中 A—— 钢轨断面积（mm2）。 由以上两式可得知： 1）在两端固定的钢轨中产生的温度力，仅与轨温变化幅 度有关，而与钢轨本身长度无关。 因此，从理论上说，钢轨可任意增长而不影响其内部温 度应力值。这就是跨区间无缝线路可以铺设的理论根据。 降低钢轨内部温度应力的关键，在于如何控制轨温变化 幅度。
道床纵向阻力受道碴材质、颗粒大小、道床断面、捣固 质量、脏污程度、轨道框架重量等因素的影响。
无缝线路铺设的有关问题
无缝线路铺设的有关问题范猛(2008-04-16 15:58:11)一绪论无缝线路是用标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称为焊接长钢轨线路（Continuous Welded Rail Track,英文简称CWR Trark）。
无缝线路被公认为是20世纪轨道结构最突出的改进与创新。
无缝线路是轨道结构技术进步的重要标志，也是高速重载轨道的最优选择，它以无可争议的优越性为各国铁路所承认，德国、美国、英国、法国、俄罗斯和日本等国家的铁路竞相发展无缝线路。
其中德国是发展无缝线路最早（1926年）的国家。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道维修费用的减少，使用寿命延长等一系列优点。
有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修和30%~70% 。
我国的铁路无缝线路起步较晚，1957年才开始试铺。
随着相关技术的不断进步，进年来，我国铺设无缝线路进程明显加快，每年净增数量约达1000km，至2004年我国铁路累计铺设无缝线路39087km，区间无疑线路约13648km，跨区间无缝线路约5502km。
京广、京沪、京哈和陇海四大干线已全部铺设了无缝线路。
城市的地下铁路、轻轨轨道也在大力以展无缝线路。
二无缝线路分类无缝线路是采用钢厂提供的、未经钻眼与淬火的25m长度的标准轨，先在焊轨厂用接触焊或气压焊焊接成250~500m的长轨条，然后用专用的长轨运输列车运至线路铺设地点，再用小型气压焊焊接成1000~2000m或设计要求的长度，最后按轨道结构设计要求铺设到线路上。
无缝线路按钢轨内部的温度应力处理方式不同，可分为温度应力式和放散应力两种类型。
现今世界各国主要采用温度应力式无缝线路，从钢轨长度的角度看，无缝线路可分为：1．普通无缝线路——由于自动闭塞区间绝缘接头的设置，轨条长度不跨越闭塞分区，也不跨越车站。
2．全区间无缝线路——长轨节长度为相邻两车站进站、出站信号机之间的距离，轨条长度跨越闭塞分区，在绝缘接头处采用了高强度胶接绝缘接头技术。