新建铁路桥上无缝线路设计暂行规定Word文件下载.docx
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冯淑卿毕玉琢
1总则1
2术语2
3纵向力计算4
3.1基本参数4
3.2伸缩力6
3.3挠曲力6
3.4断轨力7
4纵向力组合及墩台检算8
5桥上无缝线路结构设计10
5.1单元轨节布置10
5.2钢轨伸缩调节器设置10
5.3允许温升计算10
5.4允许温降计算11
5.5设计锁定轨温计算11
附录A无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力、挠曲力13
附录B伸缩力、挠曲力计算方法15
1总则
1.0.1为统一新建铁路桥上无缝线路的设计技术标准，特制定本暂行规定。
1.0.2本暂行规定适用于新建标准轨距铁路桥上铺设或预留无缝线路的设计。
1.0.3铺设或预留无缝线路的新建铁路桥梁设计应考虑无缝线路纵向力的作用，桥梁纵向水平线刚度不得小于刚度限值。
1.0.4对于需设置钢轨伸缩调节器的桥梁，应合理的确定钢轨伸缩调节器的设置位置及伸缩区长度。
1.0.5桥上无缝线路设计锁定轨温的上、下限宜与桥梁两端路基无缝线路的设计锁定轨温上、下限一致。
1.0.6新建铁路铺设或预留无缝线路的桥梁墩台设计除应符合本规定外，尚应符合《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1~5-99）及国家现行强制性标准的有关规定。
2术语
2.0.1最高轨温
最高轨温等于当地有记载以来的极端最高气温加20℃。
2.0.2最低轨温
最低轨温等于当地有记载以来的极端最低气温。
2.0.3最大轨温变化幅度
最大轨温变化幅度等于最高轨温与最低轨温间的差值。
2.0.4线路纵向阻力
道床或扣件抵抗钢轨纵向移动的阻力，取扣件阻力或道床阻力的较小值。
2.0.5梁温度差
桥上无缝线路伸缩力计算时所采用的梁最大日温差。
2.0.6伸缩力
因温度变化，桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵向力。
2.0.7挠曲力
在列车荷载作用下，桥梁挠曲引起桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵向力。
2.0.8断轨力
因长钢轨折断，引起桥梁与长钢轨纵向相对位移而产生的纵向力。
2.0.9无缝线路纵向力
指伸缩力、挠曲力、断轨力的总称。
2.0.10墩、台顶纵向水平线刚度
使桥梁墩、台支承垫石顶产生单位纵向水平位移时所需的纵向作用力。
即：
（2.0.10）
式中Σδi=δp+δφ+δh
H—作用在墩、台支承垫石顶的纵向水平力（kN）
δp—在H作用下，由于墩、台身弯曲引起的墩、台支承垫石顶纵向水平位移（cm）
δφ—在H作用下，由于基础倾斜引起的墩、台支承垫石顶纵向水平位移（cm）
δh—在H作用下，由于基础平移引起的墩、台支承垫石顶纵向水平位移（cm）
2.0.11温度跨度
温度跨度指桥墩相邻两联梁（含简支梁）固定支座间的距离，或与桥台毗邻的桥墩固定支座至桥台挡碴墙间的距离。
3纵向力计算
3.1基本参数
3.1.1梁温度差取值应符合以下规定：
有碴轨道混凝土梁：
15℃
无碴轨道混凝土梁：
20℃
钢梁：
25℃
3.1.2有碴轨道线路（每轨）纵向阻力取值应符合以下规定：
（1）桥上无缝线路采用与桥梁两端路基无缝线路一致的轨道结构。
计算伸缩力，纵向阻力取70N/cm。
计算挠曲力，轨面无载时，纵向阻力取70N/cm；
轨面有载时，机车下纵向阻力取110N/cm，车辆下纵向阻力取70N/cm。
计算断轨力，纵向阻力取110N/cm。
（2）桥上无缝线路采用与桥梁两端路基无缝线路不同的轨道结构，且扣件的扣压力以及摩擦系数低于路基无缝线路时，线路纵向阻力Q值应按下式计算：
Q=2ξPμ/α（N/cm）（3.1.2）
式中ξ—线路纵向阻力系数。
计算伸缩力，ξ取0.65。
计算挠曲力，轨面无载时，ξ取0.65；
轨面有载时，机车下阻力系数ξ取1.0，车辆下阻力系数ξ取0.65。
计算断轨力，ξ取1.0。
P—单个扣件的扣压力（N）。
μ—钢轨与轨下胶垫的综合摩擦系数。
轨下胶垫为橡胶垫板时，μ取0.8。
轨下胶垫为不锈钢复合胶垫或钢轨与铁垫板直接接触时，μ取0.5。
α—轨枕间距（cm）。
3.1.3无碴轨道线路（每轨）纵向阻力计算应符合以下规定：
（1）钢梁桥上采用k型分开式扣件，扣件布置形式为1（紧）—n（松）—1（紧）（螺母扭力矩为80~120N·
m），线路纵向阻力Q值应按下式计算：
Q=ξ（P1+nP2）/（n+1）α（N/cm）（3.1.3-1）
计算伸缩力，ξ取0.75。
计算挠曲力，轨面无载时，ξ取0.75；
轨面有载时，机车阻力系数ξ取1.15，车辆下阻力系数ξ取0.75。
P1—扣紧轨底的k型扣件节点阻力，取7500kN。
P2—不扣紧轨底的k型扣件节点阻力，取500kN。
（2）混凝土桥梁无碴轨道，线路纵向阻力Q值应按下式计算：
Q=2ξPμ/α（N/cm）（3.1.3-2）
轨面有载时，机车下阻力系数ξ取1.15，车辆下阻力系数ξ取0.75。
3.2伸缩力
3.2.1伸缩力分桥台伸缩力和桥墩伸缩力。
3.2.2桥梁位于无缝线路固定区时，伸缩力应按本暂行规定附录B计算方法计算。
3.2.3等跨混凝土简支梁桥位于无缝线路固定区，且相邻桥墩纵向水平线刚度差小于较小墩的50%时，伸缩力按本暂行规定附录A之表3取值。
不等跨度桥梁伸缩力按大跨度取值。
3.2.4简支梁位于无缝线路伸缩区时，伸缩力T1按下式计算：
T1=Q×
L（N）（3.2.4）
式中Q—伸缩区线路纵向阻力（N/cm）。
L—简支梁的跨度（cm），当L大于无缝线路伸缩区长度时，L取伸缩区长度。
3.2.5在连续梁的一端设置钢轨伸缩调节器时，伸缩力按下式计算：
L（N）（3.2.5）
L—连续梁的联长（cm），当L大于无缝线路伸缩区长度时，L取伸缩区长度。
3.2.6在连续梁的中部或两端设置钢轨伸缩调节器时，无缝线路作用在连续梁桥墩的伸缩力可不计。
3.3挠曲力
3.3.1挠曲力分车前墩台挠曲力和车下墩台挠曲力，挠曲力应按本暂行规定附录B计算方法计算。
3.3.2挠曲力计算，简支梁应在相邻两孔梁上布置荷载计算（见图1）；
连续梁应在边跨（1跨）或固定支座至梁端的多跨梁上布置荷载计算，并取计算的较大值。
图1计算挠曲力时荷载示意图
3.3.3等跨混凝土简支T型或箱型梁桥位于无缝线路固定区，相邻桥墩纵向水平线刚度差小于较小墩的50%，荷载采用中—活载时，其挠曲力按本暂行规定附录A之表4取值；
荷载采用ZK标准活载时，其挠曲力按本暂行规定附录A之表5取值。
3.4断轨力
3.4.1断轨力计算应按桥上无缝线路在设计锁定轨温上限锁定，并在最低轨温单股钢轨在梁上最不利位置时折断的条件计算。
3.4.2桥梁位于无缝线路固定区时，断轨力T3按下式计算：
T3=Q×
L（N）（3.4.2）
式中Q—线路纵向阻力（N/cm）。
L—简支梁跨度或连续梁的联长（cm）（连续梁桥上未设置钢轨伸缩调节器时，L为连续梁的联长），当L大于无缝线路断轨时钢轨伸缩区的长度时，L取断轨时钢轨伸缩区的长度。
3.4.3在连续梁的跨中设置钢轨伸缩调节器时，断轨力按下式计算：
L/2（N）（3.4.3）
L—连续梁的联长（cm），当L/2大于无缝线路断轨时钢轨伸缩区的长度时，L/2取断轨时钢轨伸缩区的长度。
4纵向力组合及墩台检算
4.0.1铺设无缝线路的墩台除按桥梁设计有关规定进行检算外，应增加纵向力组合作用下的检算。
4.0.2桥上无缝线路纵向力组合原则：
（1）同一股钢轨的伸缩力、挠曲力、断轨力相互独立，不作叠加；
（2）伸缩力、挠曲力、断轨力不与同线的离心力、牵引力或制动力等组合。
（3）伸缩力、挠曲力按主力考虑，断轨力按特殊荷载考虑。
4.0.3桥梁墩台设计荷载除按《铁路桥涵设计规范》（TB10002.1~5-99）规定组合外，增加的纵向力各种组合应符合表1的规定。
表1纵向力组合
墩台类型
序号
荷载分类
纵向力组合
单线墩台
1
主力无车
①恒载+两股钢轨伸缩力
②恒载+两股钢轨挠曲力
①与②比较取大值
2
主力+特殊荷载
无车
恒载+一股钢轨伸缩力+另一股钢轨断轨力
双线墩台
主力双线
①恒载+四股钢轨伸缩力
②恒载+四股钢轨挠曲力
主力+纵向附加力
一线有车
一线无车
恒载+一线活载+一线列车制动力或牵引力+另一线两股钢轨伸缩力或挠曲力较大值+其它纵向附加力
3
双线无车
恒载+一线一股钢轨断轨力+另一股钢轨伸缩力+另一线两股钢轨伸缩力或挠曲力较大值
4
恒载+一线一股钢轨断轨力+另一股钢轨伸缩力+另一线活载
4.0.4检算墩台时伸缩力、挠曲力、断轨力作用点为墩台支座铰中心，检算支座时伸缩力、挠曲力、断轨力作用点为支座顶中心，台顶断轨力作用点为台顶。
断轨力可在全联范围内的墩台上分配。
4.0.5简支梁桥墩顶纵向水平线刚度应不小于表2的规定。
4.0.6简支梁桥台顶纵向水平线刚度不宜小于3000kN/cm·
双线。
表2简支梁桥墩顶纵向水平线刚度限值
跨度（m）
≤12
16
20
24
32
40
48
桥墩顶线刚度（kN/cm·
双线）
120
200
240
300
400
700
1000
注：
单线墩台顶的最小水平线刚度限值按表中规定值的二分之一计。
5桥上无缝线路结构设计
5.1单元轨节布置
5.1.1桥上无缝线路由一个或若干个单元轨节组成，并应与桥梁两端路基无缝线路焊联，使其成为跨区间无缝线路的一部分。
5.1.2在连续梁的两端设置钢轨伸缩调节器时，单元轨节宜按联分段；
在连续梁的跨中或一端设置钢轨伸缩调节器时，单元轨节的长度可根据线路条件等因素确定。
5.2钢轨伸缩调节器设置
5.2.1钢轨伸缩调节器的设置位置与数量应根据桥梁墩台及线路设计情况合理确定。
5.2.2温度跨度大于100m的钢梁，应在活动支座梁端设置一组钢轨伸缩调节器。
5.2.3温度跨度大于120m的混凝土连续梁，应设置一组或多组钢轨伸缩调节器，多联连续梁时可考虑共用钢轨伸缩调节器。
5.2.4钢轨伸缩调节器不应设置在R≤1500m的曲线上，也不宜设置在竖曲线上。
5.2.5大跨度钢桁连续梁的两端设置钢轨伸缩调节器时，桥面系未设置活动纵梁时，K型扣件全部扣紧轨底；
桥面系设置活动纵梁时，K型扣件扣紧轨底的长度宜为全联长度的1/3。
5.3允许温升计算
5.3.1桥上无缝线路允许温升应根据线路稳定性计算确定。
5.3.2桥上无缝线路允许温升计算应考虑无缝线路纵向力的影响。
5.3.3桥上无缝线路允许温升ΔTu按下式计算：
（5.3.3）
式中[P]—桥上无缝线路允许温度压力。
ΔP—桥上无缝线路伸缩压力、挠曲压力中的较大值。
E—钢轨钢的弹性模量。
a—钢轨钢的线胀系数。
F—钢轨截面面积。
5.4允许温降计算
5.4.1桥上无缝线路允许温降由钢轨强度检算确定，计算时应考虑无缝线路纵向力的影响。
5.4.2允许温降ΔTd按下式计算：
（5.4.2）
式中E—钢轨钢的弹性模量。
[σ]—钢轨的允许应力。
σd—列车活载作用下轨底边缘动弯应力。
σf—桥上无缝线路钢轨最大纵向应力（不包括温度应力，取伸缩拉应力、挠曲拉应力中的较大值）。
5.5设计锁定轨温计算
5.5.1桥上无缝线路设计锁定轨温应根据气象资料、允许温降、允许温升计算确定，并应满足桥上无缝线路断缝检算要求。
同时还应满足无缝线路相邻单元轨节间的锁定轨温差不大于5℃，同一设计锁定轨温无缝线路内单元轨节的最高与最低锁定轨温差不大于10℃。
5.5.2设计锁定轨温Te按下式计算：
（5.5.2）
式中Tmax—当地历年最高轨温。
Tmin—当地历年最低轨温。
[ΔTd]—无缝线路允许温降。
[ΔTu]—无缝线路允许温升。
ΔTk—中和温度修正值。
根据当地气候条件，修正值采用0~5℃。
5.5.3设计锁定轨温间隔采用10℃（困难条件下可采用6~8℃），设计锁定轨温上限Tm=Te+5℃，设计锁定轨温下限Tn=Te-5℃。
Tm、Tn值应满足以下条件：
Tmax—Tn≤[ΔTu]
Tm—Tmin≤[ΔTd]
5.5.4钢轨断缝检算按下式检算：
（5.5.4）
式中ΔT—无缝线路最大温降（ΔT=Tm—Tmin）。
Q—线路纵向阻力。
[λ]—钢轨折断允许断缝值。
设计荷载采用中—活载时，无缝轨道[λ]=10cm，有碴轨道[λ]=8cm。
设计荷载采用ZK标准活载时，无碴轨道和有碴轨道[λ]=7cm。
附录A无缝线路固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力、挠曲力
A.0.1等跨混凝土简支梁桥，桥梁位于无缝线路固定区，有碴轨道上铺设60kg/m钢轨无缝线路，单股钢轨作用在桥梁的伸缩力见表3。
表3固定区单股钢轨作用在桥梁的伸缩力
梁型
跨度
（m）
桥墩刚度
（kN/cm·
线）
轨道结构
伸缩力（kN）
桥台（固定支座）
桥墩
混
凝
土
简
支
梁
150
混凝土枕
55
10
70
250
85
15
95
25
500
115
35
750
135
45
A.0.2等跨、混凝土简支梁（T型）桥，桥梁位于无缝线路固定区，有碴轨道上铺设60kg/m钢轨无缝线路，荷载采用中—活载时，单股钢轨作用在桥梁的挠曲力见表4。
表4荷载采用中—活载时，单股钢轨作用在桥梁的挠曲力
跨度
梁高
车前墩台挠曲力（kN）
T
型
12
1.61
5
1.96
30
2.06
2.16
60
2.56
90
A.0.3等跨、混凝土简支箱梁桥，桥梁位于无缝线路固定区，有碴轨道上铺设60kg/m钢轨无缝线路，荷载采用ZK标准活载时，单股钢轨作用在桥梁的挠曲力见表5。
表5荷载采用ZK标准活载时，单股钢轨作用在桥梁的挠曲力
跨度及梁型
梁高
16m双线T梁
1.6
20m单线箱梁
2.0
20m双线箱梁
24m单线箱梁
2.2
50
24m双线箱梁
32m单线箱梁
2.7
65
32m双线箱梁
2.6
附录B伸缩力、挠曲力计算方法
B.0.1计算假定
桥上无缝线路纵向力计算时，采用下列基本假定：
（1）桥梁固定支座能完全阻止梁的伸缩，不计活动支座对梁纵向位移的影响。
（2）梁的温度变化仅为单方向的升温和降温，不考虑梁温升降的交替变化。
（3）计算挠曲力时，简支梁按两跨梁上布置列车荷载计算，连续梁在边跨（1跨）或固定支座至梁端的多跨梁上布置荷载计算。
（4）不考虑伸缩力、挠曲力的相互影响，伸缩力、挠曲力分别计算。
B.0.2基本方程式：
（1）平衡微分方程
在钢轨计算长度范围内，截取徽段长度dx，其所受的力如图2所示：
图2钢轨微段受力示意图
由力的平衡条件：
N+dN=N+Q·
dx
dN=Q·
……………………………
（1）
dx在力的作用下的变形量dyx：
……………………………
（2）
由
（2）式得：
EFyx″……………………………（3）
由
（1）、（3）式得：
EFyx″=Q……………………………（4）
式中E——钢轨钢的弹性模量；
F——钢轨的截面积：
Q——线路纵向阻力；
yx——钢轨位移。
（2）变形协调方程
桥上线路纵向阻力的作用方向与梁、轨间的相对位移有关，当梁、轨相对位移为零时，线路纵向阻力改变作用方向。
由此建立梁轨变形协调方程：
y=yx-Δl=0
yx=Δl…………………………………………………………（5）
式中y——梁、轨相对位移；
Δl——梁的纵向位移。
计算伸缩力时，梁的纵向位移量Δl：
Δl=a·
ΔT·
x-P/K………………………………………………（6）
式中a-梁线胀系数。
ΔT-梁温度差。
x-计算点距梁固定支座的距离。
P-作用在墩台顶的纵向水平力。
K-墩台顶纵向水平线刚度。
计算挠曲力时，梁的纵向伸缩量Δl：
Δl=Δ-P/K………………………………………………………（7）
式中Δ-梁在列车活载作用下，梁上翼缘的纵向位移。
其它符号同式（6）。
（3）变形平衡方程
桥梁位于无缝线路的固定区，在伸缩力和挠曲力的分布范围内，钢轨拉伸和压缩变形的代数和应为零，则变形平衡方程式为：
∑yx=0…………………………………………………（8）
式（5）和式（8）即为计算伸缩力、挠曲力的基本方程式。
采用解析或数值解法，求解由式（5）、（8）组成的方程组，即可求得钢轨位移量和纵向力。
在无缝线路固定区，钢轨位移起点以及终点位置的边界条件：
钢轨位移量：
yx=0；
钢轨伸缩力或挠曲力：
N=0。
实际计算时，假设钢轨位移起点距端支座的距离为lx，将计算范围分为n段，根据位移起点的边界条件，由式
（2）、（3）、（4），即可求得各段钢轨纵向力和位移量，若计算的位移终点位置的位移量、纵向力与边界条件不符，则需重新假设lx，直至计算的位移终点位置的位移量、纵向力与边界条件相符合。
桥上无缝线路设计暂行规定
条文说明
1.0.2本暂规适用于标准轨距客货列车混运铁路、客运专线及高速铁路桥上无缝线路作用在桥梁的纵向力计算和桥上无缝线路设计。
1.0.3新建铁路桥梁墩台设计时，考虑无缝线路与桥梁间的相互影响，即满足了新线一次铺设无缝线路的要求，又可减少在桥梁建成后，铺设无缝线路时再次检算墩台受力这一环节。
1.0.5为便于跨区间无缝线路的管理，桥上无缝线路的设计锁定轨温宜尽量与两端路基上单元轨节的设计锁定轨温一致。
根据桥上无缝线路纵向力计算分析结果，考虑长钢轨纵向力的影响，确定桥上无缝线路的允许温升[ΔTu]、允许温降[ΔTd]。
若两端路基上无缝线路单元轨节的设计锁定轨温为Te，则桥上无缝线路的设计锁定轨温初步确定为Te，锁定轨温上下限一般取5℃，锁定轨温上限Tm=Te+5℃，锁定轨温下限Tn=Tc-5℃，
桥上无缝线路的最大温升、最大温降应满足：
最大温升Tmax-Tn＜[ΔTu]
最大温降Tm-Tmin＜[ΔTd]
式中：
Tmax——当地历年最高轨温；
Tmin——当地历年最低轨温。
若以上条件均满足，且钢轨折断断缝值也满足要求，则可确定桥上无缝线路的设计锁定轨温为Te，桥上无缝线路的设计锁定轨温与两端路基上单元轨节设计锁定轨温一致。
若以上条件无法满足，则可将设计锁定轨温范围减小至6~8℃后再次检算，若还无法满足，应改变路基上单元轨节的设计锁定轨温或根据需要在桥上设置钢轨伸缩调节器等。
由于在新建铁路桥梁墩台设计时，考虑了无缝线路与桥梁间的相互影响，因而桥梁设计程序应有所变化，墩台结构设计时，需确定桥上线路的结构，并计算出无缝线路作用在桥梁的纵向力，根据纵向力以及桥梁所受的活载，进行墩台设计检算。
同时应进行桥上无缝线路稳定性、强度、断缝计算，合理地确定无缝线路的设计锁定轨温以及锁定轨温的上下限。
2.0.1最高轨温。
钢轨的最高轨温受地区和地形环境等的影响，且钢轨表面的温度与内部温度并不完全一致，根据实测资料，各地最高轨温均大于最高气温。
但都未超过20℃，为统一计算，最高轨温采用当地有记载以来的极端最高气温加20℃。
2.0.2最低轨温。
根据实测结果，最低轨温与最低气温并不完全一致，但两者相差很小，为统一计算，最低轨温采用当地有记载以来的极端最低气温。
2.0.5用温度计测量桥梁温度
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