徐立博无缝线路应力放散论文Word格式.docx

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截止到2003年底，我国铁路正线无缝线路延展长度已达39157.8km，约站全路延展长度的45%。

在它漫长发展过程中，每一历史发展阶段总能满足社会经济的各种需求。

60年代，铁路劳力缺少，它能显著减少线路养护维修劳力；

80年代能源紧张，它有助于减少列车能耗；

当人类步入21世纪，各方面都在为保护环境而呐喊，它又有利于减振降噪。

不断地完善、不断地突破，开拓了无缝线路更广阔的应用前景。

本论文结合实际如常维护检修标准,论述无缝线路应力放散问题,通过对钢轨轨温变化的监测和结合锁定轨无缝线路的推广应用是温,论述了无缝线路应力放散的方法和步骤,对两种常用的放散方法做出了明细诠释,并对其中一种滚筒撞轨法举例.为以后超长无缝线路应力放散的实施具有一定的借鉴和指导意义……

1无缝线路发展概况

l915年，欧洲最先开始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。

到了20世纪30年代时，世界各国开始在铁路上进行铺设无缝线路试验。

到了50-60年代，由于焊接长钢轨技术的不断发展，无缝线路得到了很好的推广应用并且迅速的发展。

例如，德国于1926年在普通线路上铺设轨条长为120m的焊接钢轨轨道，到了1935年德国正式铺设成功1km长的无缝线路，1945年时已有无缝线路约29000km，到了1974年底达到53000km，至今已达76000km，约占德国营业线路的80%，它是无缝线路发展最早和最快的国家。

前苏联于1935年在加里宁铁路的莫斯科近郊车站线路上铺设第一根长约600m的焊接轨条轨道，到1961年已铺设无缝线路约1500km，至今已有无缝线路50000km。

前苏联大部分地区轨温变化幅度比较大，最高达115℃，所以，前苏联的铁路有一部分铺设季节性放散应力式无缝线路。

美国于1930年在隧道内开始铺设无缝线路，从1955年开始进行大量的铺设，1970年以后每年以8000km以上的速度增长，至今已有无缝线路为120000km，至今是世界上铺设无缝线路最多的国家。

与此同时法国也是铺设无缝线路较早、发展较快的国家之一，法国于1948-1949年间进行了大量的铺设试验后即大量的推广和应用，到了1970年已有无缝线路约12900km,并以每年约660km的速度发展，至今有无缝线路为20500km，占营业线路的59.06%。

日本于20世纪50年代开始铺设无缝线路，60年代在东海道新干线高速铁路上，采用一次性铺设方法，长轨两端联接伸缩调节器可以伸缩。

中国于1957年开始在京沪两地各铺设1km无缝线路，到1961年底全国共铺设无缝线路约150km，60-70年代开始对在线路特殊（桥梁、楼道、小半经曲线、大坡道等）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。

至今京广、京沪、京哈、陇海等主要干线均已铺成无缝线路。

中国已铺设无缝线路32696km（2001年底），现以每年新铺1000km的速度发展。

假如你是个细心的人，当你乘车进京就会注意到，昔日“咔哒咔哒”声已经很少了。

1.1无缝线路概念及分类：

无缝线路（continuousweldedrail）用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨无缝线路条没有轨缝而得名。

　　无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。

目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。

将每根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的温度力。

不要小看这个温度力，但钢轨温度每改变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。

1.2无缝线路触焊方法及优点

所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。

无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。

据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。

此外，无缝线路还具有减少行车阻力、降低行车振动及噪声等优点。

1.3无缝线路养护维修的主要规定

各国铁路铺设无缝线路的实践经验证明，无缝线路的养护维修必须拟定专门的规定，才能保证无缝线路优越性的充分发挥。

无缝线路的养护维修作业，如起道、拨道、捣固、更换轨枕、维修扣件等，必须有所限制，否则，无缝线路抵抗胀轨的阻力将被破坏，会诱发轨道失稳，影响行车安全。

因此，各国铁路为保持轨道之稳定，对无缝线路的养护维修作业都制定了一些规定。

这些规定起初多侧重对作业轨温的限制。

随着实践经验的丰富，这些规定也在不断地充实、完善和改进，主要可归纳为以下几个方面：

（1）在无缝线路上进行可能降低无缝线路的抵抗阻力作业时，对作业必须有所限制，如一次起道量不得超过3cm，一次拨道量不得超过1cm等。

（2）在起道、拨道之前，应预卸计划补充的道砟，以保证作业后轨枕盒内填满道砟和填足道床肩宽。

（3）在进行降低无逢线路抵抗阻力的维修作业时，应发出列车慢行的通知，限制行车速度。

如在48h内通过列车次数少，或线路仍有不稳定情况，需继续延长慢行时间。

有的国家规定慢行一直持续到道床阻力恢复到就近原规定值时才解除。

有的国家规定作业后立即夯实道床，使其阻力及时恢复。

（4）凡进行降低无缝线路抵抗阻力，或进行松开扣件的维修作业，应尽量安排在接近锁定轨温的温度下进行。

超过锁定轨温10—15℃时，禁止起道、拨道和整修。

必要时先放散应力，然后作业。

（5）禁止连续更换轨枕，并限制在每根钢轨长度范围内一次换枕根数，限制抽换轨枕的间隔。

关于抽换轨枕时对钢轨温度和慢行的要求，同前几项的规定大致相同。

我国铁路为了更好地发展无缝线路，科研部门、大专院校和生产单位广泛地开展了无缝线路的理论研究和科学实验。

2无缝线路的基本要素

2.1公式

无缝线路与标准轨线路在受力方面的根本区别，在于钢轨承受较大的温度力，因此，研究无缝线路的强度和稳定、铺设与养护问题时，首先要了解钢轨的温度力及其变化规律。

钢轨的温度了力是在轨温发生变化，钢轨不能自由伸缩的情况下发生的。

如果在轨温为T0时将长度为L，且处于自由状态的钢轨两端完全固定，当钢轨相对T0上升或下降△t时，相当于把这段钢轨压缩或拉伸了一个对应△t的自由伸缩量△L，于是钢轨内产生了纵向温度力Pt。

钢轨的自由伸缩量△L，表示为：

△L=α×

△t×

L。

1、在长度被固定的钢轨内所产生的钢轨温度力，仅与轨温变化幅度△t有关，而与钢轨本身的长度无关。

因此，从理论上讲，无缝线路上的长轨条，可以焊成任意长度，它并不影响钢轨内的温度力。

这是发展超长无缝线路的理论根据。

2、长轨条的温度力，即使在一天当中，也是随着昼夜轨温的变化而不断变化的。

而锁定轨温是固定不变的，因此，锁定轨温是决定钢轨温度力的基准。

所以在无缝线路的管理中，最为重要的是要正确地掌握实际的锁定轨温，只要掌握了实际锁定轨温，就可以知道任何轨温时的轨温变化幅度，以及相应的温度力。

3、所为轨温指的是钢轨断面的平均温度，亦称有效温度。

在阳光下测量轨温时，钢轨断面各点的温度是不均匀的，再加上测温计本身的误差，因此，对轨温变化幅度的实际测量精度，控制在1℃即可。

2.2钢轨温度与锁定轨温

2.2.1钢轨温度

钢轨温度随所处环境温度的变化而变化。

环境温度升高时，钢轨温度也升高，环境温度下降时，钢轨温度也下降。

轨温的升降，将直接影响无缝线路轨道的强度与稳定。

因而，温度是影响无缝线路特性和设计、施工与养护的重要因素。

根据气温与轨温的观测结果分析，气温与轨温之间是有一定规律的。

1、夏季：

太阳直射时，最高轨温，一般高出环境气温10℃—20℃，一般不超过20℃；

2、冬季：

最低轨温与环境最低气温接近，寒冷地区有时约偏低1℃—2℃，一般可视为相等。

3、在无缝线路设计中，一般采用最高轨温比环境最高气温高20℃，最低轨温与环境最低气温相同。

无缝线路养护维修工作的核心就是锁定轨温，它也是与普通线路养护的主要区别。

无缝线路的钢轨除两端能少有伸缩外，在温度变化时，其中部分全然不能伸缩，钢轨内产生巨大的温度压力（或拉力），而抵抗此力的最大阻力就是道床的阻力，我们在养护维修作业过程中，线路要受到一定程度的破坏，线路的各种阻力就要相应降低，即使作业后恢复了线路，线路阻力也不能达到作业前的数值，所以为了保证线路在维修作业过程中不致因作业不当而发生胀轨、跑道或断轨事故，要对线路维修作业项目和范围进行适当限制，为了确保线路维修作业中已破坏原状的线路绝对安全，钢轨内的温度不致太大，要严格控制维修作业时的轨温，使其与锁定轨温相差温度不超过允许限度，因此必须严格执行《铁路线路修理规程》中规定的无缝线路维修作业轨温条件。

另外，无缝线路作业除必须严格执行“两清、三测、四不超”外，还应注意以下几点：

（1）无缝线路的实际锁定轨温必须准确，因为我们的维修作业都是以此为基础的。

（2）如因起道、更换枕木、清筛等作业破坏道床横断面时必须及时回填补碴、夯拍，保持原设计标准。

（3）无缝线路的轨道几何尺寸要经常保持均匀，应保持在经常保养允许偏差管理值范围内，使线路的纵平面保持平顺，因为线路越平直稳定性越高。

（4）要根据季节特征和气候、轨温变化规律及线路的实际状态有计划地安排组织线路作业。

（5）高温季节必须禁止作破坏线路稳定性的维修工作。

（6）在无缝线路的伸缩区与固定区交界处、道口前后、桥头、曲线头尾、变坡点制动地段等容易出现温度力峰的薄弱处所，应加强线路结构，有关作业要从严要求。

2.2.2锁定轨温

锁定轨温是指钢轨被锁定时的轨温，也可以说是钢轨温度力为零时的轨温。

被锁定的长轨条，其钢轨温度力冬季受拉夏季受压，在拉与压之间必然存在温度力为零的轨温，是为零应力轨温。

锁定轨温是无缝线路设计、施工、养护的准绳。

锁定轨温正确与否直接影响行车安全，因此，必须正确设定，铺设时要严格掌握，日常维修时，要经常保持。

以往确定锁定轨温的作法是取中间轨温再加上3℃—5℃。

中间轨温等于最高轨温加上最低轨温后被二除。

无缝线路是一系统工程，从设计、施工、养护这一整体来看，锁定轨温按运用之不同应分别称之为设计锁定轨温、施工锁定轨温和实际锁定轨温。

1、设计锁定轨温称中和轨温：

它是根据轨道结构的具体条件，通过强度和稳定检算所确定的零应力轨温。

在无缝线路的施工中，很难在某一设计锁定轨温条件下把整段长轨条锁定。

因此，需要决定一个既要满足强度条件，又要满足稳定条件的锁定轨温允许范围。

一般按设计锁定轨温±

3℃—5℃设定，称之为设计锁定轨温范围。

2、施工锁定轨温：

是施工的锁定轨温。

施工中一段长轨条的锁定需要一定的时间，因此，施工规定，把长轨条始终端落槽就位时的轨温平均值作为施工锁定轨温，同时要求始终端就位时的轨温必须在设计锁定轨温的允许范围内。

3、实际锁定轨温所强调的是“实际”二字。

也就是说在运营中零应力轨温可能发生变化，因此要时刻注意可能引起发生变化的外因，弄清楚变化后的实际锁定轨温，必要时放散应力，务实实际锁定轨温经常处在设计锁定轨温范围之内。

3线路阻力

3.1、道床纵向阻力

道床抵抗轨道纵向位移的阻力，叫做道床纵向阻力。

道床纵向阻力，是在扣件阻力大于道床抗力时呈现的，它是由轨枕底面与道床之间的摩擦力和轨枕盒内道碴的抗剪力组成。

道床纵向阻力值随轨道纵向位移的增大而增大，当位移增大到一定值后，轨枕盒内的道碴颗粒之间的结合力被破坏，此后，即使位移在增加，阻力也不再增大。

3.2、道床横向阻力

道床抵抗轨道横向位移的阻力，叫做道床横向阻力。

它是防止胀轨跑道，保持无缝线路稳定的重要因素。

道床横向阻力，是由轨枕的两侧、底部和道床接触面之间的摩阻力以及轨枕端部的道床抗剪力组成。

3.2.1影响道床横向阻力的因素有：

（1）道床的饱满与夯实程度。

（2）道床的肩部宽度，在正常情况下，它约占总阻力值的1/3。

轨道横移时，挤动肩部道床，是道碴棱体滑动，其滑动上的剪力即这一部分的阻力，碴肩宽度应大于滑动棱体的顶宽，否则阻力下降。

（3）道床肩部堆高，肩部堆高比肩部加宽对增加抵抗力的效果更明显。

（4）道碴材质，以及粒径的级配，一级道碴颗粒间的摩阻力最佳。

3.3扣件阻力

线路上的中间扣件与防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面移动的阻力，叫做扣件阻力。

它是由钢轨沿轨枕垫板面间的摩阻力、扣件或弹条与轨底顶面之间的摩阻力所组成。

其大小决定于扣件的扣压力和摩擦系数的大小。

当道床纵向阻力大于扣件阻力时，钢轨之伸缩只要克服扣件阻力就能实现。

否则扣件阻力大于道床阻力时，钢轨将带动轨枕克服道床纵向阻力才能实现。

在无缝线路上，长轨条两端的扣件阻力大于道床纵向阻力为宜。

3.4接头阻力

钢轨接头的夹板，阻止钢轨伸缩的阻力，叫做接头阻力。

接头阻力是由夹板联结螺栓的螺母被拧紧后产生的螺栓张力，将夹板契紧于轨头下额和轨底上缘的1：

3斜面上的摩阻力形成的。

无缝线路上的钢轨接头应采用10.9级螺栓。

4无缝线路温度应力放散

无缝线路的应力放散与调整，是线路大维修工作的一项重要作业。

无缝线路的铺设一年四季都要进行，这就必然要发生锁定轨温不在设计允许范围之内，夏季超出上限、冬季低于下限的情况。

运营线路局部位移与变形，也是常见的。

这就决定了线路的大维修工作都有进行应力放散与调整的任务。

无缝线路的应力放散或调整，是把没有在设计允许的锁定轨温范围内锁定的无缝线路，以及运营中锁定轨温发生了变化的无缝线路，经放散或调整后，重新锁定，使锁定轨温处在设计允许范围内。

4.1无缝线路应力放散调整的范围与要求

4.1.1无缝线路的锁定轨温必须准确、均匀，有下列情况之一者必须做好放散或调整：

①实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内，或左右股长轨条的实际锁定轨温相差超过5℃；

②锁定轨温不清楚或不准确；

③跨区间和全区间无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5℃，同一区间内单元轨条的最高、最低锁定轨温相差超过10℃；

④铺设或维修方法不当，使长轨条产生不正常的伸缩；

⑤固定区或无缝道岔出现严重不均匀或不正常的位移；

⑥夏季线路轨向严重不良，碎弯多；

⑦通过测试，发现温度力分布严重不匀；

⑧因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温；

⑨低温铺设长轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。

4.1.2应力放散或调整，应遵循以下要求：

1、无缝线路的应力放散，必须做到匀、准、够。

“匀”指放散后要实现温度力分布均匀；

“准”指重新锁定线路的锁定轨温要准确；

“够”指放散量要够、要到位。

2、重新设定的锁定轨温，长轨条任何一点的实际零应力轨温值，都应落在设计锁定轨温范围内。

3、放散时必须进行匀的检验，确认均匀之后才算完成放散作业，否则应进行调整，调匀为止。

4、原锁定轨温偏低的长轨条，放散时自然轨温不得高于设计锁定轨温之上限，原锁定轨温偏高的长轨条，放散时的自然轨温不得低于设计锁定轨温之下限

4.2无缝线路应力放散调整的方法

无缝线路的应力放散，应想方设法把轨下的阻力减小到最低限度，使长轨条得以自由伸缩。

因此，应采取轨下支垫滚筒与撞轨相结合的方法进行。

常用的放散方法有温度控制法、长度控制法两种

4.2.1温度控制法：

温度控制法是在合适的轨温范围内，使钢轨自由伸缩，充分放散钢轨温度力，而后合拢锁定。

采用温度控制法放散应力，要封锁线路进行，而且要采取支垫滚筒与撞轨相结合的作业方法。

施工单位要了解施工期间的气象情况，选择适合设计锁定轨温的时段要点施工。

施工时要备用几对不同长度的合拢轨，待放散的长轨条充分均匀伸长或收缩之后，立即挑选一对长度合适的合拢轨做好合拢。

安装夹板上好螺栓，并按规定扭矩拧紧，首先恢复合拢端的轨枕扣件锁定线路，此时的轨温即为放散后的锁定轨温。

同时，全面恢复中间扣件，并分析位移观测情况，对位移异常的部位，应组织撞轨调匀。

随即移至另股进行放散，待另股放散完毕，线路全面重新锁定后，施工负责人应全面检查线路，确认已恢复正常，方可开通线路。

4.2.2长度控制法：

长度控制放散法是根据已知长轨条的实际锁定轨温和计划锁定轨温，计算出计划放散量，这一放散就是放散时应该控制的放散长度。

放散作业的合拢组，应按放散长度准备好合拢轨。

扣件组沿长轨全长按规定适当拧松扣件螺母。

撞轨组各就各位，按施工领导人下达的命令均衡施撞，合拢组注意观测轨端的伸长或缩短，到位后立即合拢，做好接头的连接工作，与此同时扣件组沿长轨条全长拧紧扣件，然后转移另股进行放散。

此法的缺点是：

其放散量是根据原锁定轨温算出的，准确程度取决于原锁定轨温是否准确，难以做到彻底地放散。

最好在封锁线路条件下进行，并采用拉伸与撞轨相结合的方法进行。

要点困难时，一般采用列车碾压法，列车限速45km/h通过放散工地，尽量顺列车方向碾压，单向顺重车方向碾压。

放散作业与慢行同时开始。

作业分准备作业、基本作业、整理作业三个阶段。

（1）准备作业

①现场调查；

②计算放散量及合拢轨长度；

③准备好施工机具及材料，如合拢轨、长孔夹板、短轨头、通讯设备；

④清除影响钢轨伸缩的障碍物；

⑤做好施工组织安排。

（2）基本作业

①根据施工慢行计划和车站下达的指令，按时设好施工防护，列车按45km/h慢行；

②利用列车与温度的共同作用，或适当配合撞轨，克服线路阻力，放散钢轨温度应力；

③设专人测量轨温，每10min测一次，放散时的轨温，若放散为缩短，可略低于设计锁定轨温之下限；

若放散为伸长，可略高于设计锁定轨温之上限，但以不超过5℃为限；

④被放散的长轨条始端（固定端）缓冲区及始端50m之扣件要认真按规定拧紧；

⑤沿长轨条每50m设一处位移观测点；

⑥除固定端外，要将扣件螺母拧松，使螺母扭矩松到40—50Nm；

⑦要点更换合拢轨和长孔夹板，安放短轨头及固定螺栓，放散时按钢轨放散量的变化依次更换相应的短轨头，直至合拢；

⑧合拢后要点更换标准夹板，并按900Nm的扭矩拧紧螺母，同时全面拧紧中间扣件螺母；

⑨确认线路恢复正常状态后，取消慢行，列车恢复正常速度；

⑩核定锁定轨温。

（3）整理作业

测量各观测点位移，分析是否均匀；

列车以正常速度通过后，按规定标准再全面复拧扣件及夹板螺栓的螺母一遍；

整理道床，恢复设计标准；

重新设定位移观测的零点标记；

全面测量测标的初始读数，并以之校核锁定轨温。

4.2.3应力调整：

无缝线路固定区钢轨温度力的分布，在理论上是均匀一致的。

但在换轨过程中，轨温可能由低向高变化，或由高向低变化，自然形成温度力分布的不均。

在运营中因局部爬行、列车制动，以及一些特殊部位，如桥头、道口、曲线头尾等，容易形成温度力峰的地段，均匀通过应力调整来解决均匀的问题。

在整个固定区进行应力调整时，可将单元长轨条的两端各50—100m及缓冲区的扣件按规定扭矩全部复紧，固定区的扣件全部按60—80Nm拧松。

如某一局部调整，则只松局部扣件，同时拧紧其前后各50m的扣件。

经通过列车的碾压、振动和温度升降的共同作用，实现应力的调整。

调整后按规定标准复紧被松动扣件。

综上所述，长度控制法放散应力，归纳起来有三种作法：

一是列车碾压放散，列车慢行通过；

二是封锁线路撞轨放散；

三是封锁线路拉伸与撞轨相结合放散法。

三种作法的作业程序基本相似。

只是封锁线路时，则无需长孔夹板及短轨头等，放散量到位直接用夹板螺栓连接锁定。

拉伸放散时，拉伸器由合拢组掌握。

4.2.4放散量计算：

为实现应力放散，就要使钢轨能够自由伸缩，把被约束的长度放散出来，放散长度或称放散量的计算公式如下：

放散量=0.0118×

（计划锁定轨温-原锁定轨温）×

轨条长度（m）

轨条长度指的是要放散的那一部分的钢轨长度。

计划锁定轨温指的是钢轨温度力放散后，按计划要求重新锁定线路的轨温。

5.无缝线路应力放散作业指导书

此无缝线路放散指导书，是根据西安公务段郑西线力放散施工组织加以修改整理后成型的。

内容贴近实际现场工作，从而真实的再现了关于无缝线路应力放散施工组织的有关重要内容。

5.1目的

防止该段无缝线路在施工过程中因温度的影响而发生胀轨跑道。

5.2施工组织

（一）施工范围：

**线***Km+200m----***Km+600（依据封锁计划时间完成）

（二）领导职责

职务

负责人

职责

车间主任

负责放散施工的全面质量和安全工作。

技术员

负责拉伸量确定，记录锁定轨温，标记观测，

整理长轨资料。

安全员

负责对驻站联络员、现场防护员、轨道车司机的培训；

负责检查作业、慢行、封锁、开通各种防护标志设置是否标准齐全；

负责关键点的卡控，如防联电、防侵限、下道避车、人身伤害等；

负责持证上岗的检查；

负责开通条件的检查。

监控干部

每人负责200米的松卸扣件、人员下道、机具侵限等。

（三）施工人员配备情况

松紧螺栓（按40根砼枕/2人计，按双股计算）28人（***工区12人，***工队16人）。

钢轨钻孔、锯轨、铝热焊接10人（工厂车间）。

更换2根12.5m钢轨、使用液压拉伸器10人（***工队）。

防护人员8人（驻站联络员1人，现场防护3人，慢行看护员4人）。

防护人员要配齐好防护用品、按规定着装、标志鲜明，同时携带对讲机、手机（备用）。

要求持证上岗、熟知施工方案。

以上合计用工56人。

（四）机具配备情况

1、机具类：

载货汽车3台，拉伸器2台，撞轨器2台，齿条压机4台，锯轨机2台，钻孔机2台，气割2套，轨温记4台，道尺4把，其它自备料具。

2、工具类：

螺丝把46个，大锤5把，活扳手4个，撬棍43根。

3、料类：

备用60kg/m夹板4对、臌包夹板1对，配套的接头螺栓、扣件使用既有线上的（备用弹条、扣板、平垫圈、尼龙座、胶垫），无齿