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1、无缝线路培训教材第一节温度应力与温度力一、钢轨的自由伸缩量与限制伸缩量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与轨温变化度数成正比。钢轨自由伸缩量的计算公式是：l=lt式中：1一一钢轨的自由伸缩量（mm）；a一一钢轨的线膨胀系数（0.0118mmmoC）1一一钢轨长度（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19C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Zt=49oC-19oC=30oCol=alt=.l1825.00430=8.89（mm）如今钢轨的长度为：25.004m+0.009m=25.01
2、3m例1-2某无缝线路长轨条长Iooom时的轨温是45C,在轨温变化到12时，松开接头扣件、中间扣件与防爬器，钢轨应缩短多少毫米？解据题意，我们认为如今的长轨条处于自由缩短状态。则长轨条缩短量l=alt=.l18100033389（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：只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。限制伸缩量比自由伸缩量小的多。限制伸缩量同长轨条的长度无关，即任何长度的长轨条的
3、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者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。（无缝线路长轨条与标准轨的一端限制伸缩量见附表）二、温度应力与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。钢轨未实现的伸缩量，以温度应力的形式积蓄于钢轨内部。很明显，轨温变化越大，应力就越大。因此我们把在无缝线路上,由于轨温变化引起的钢轨伸缩因受到限制而转化到钢轨内部的力叫温度应力。夏天轨温上升，钢轨欲伸长时受到的温度应力是压应力。冬天轨温下降，钢轨欲缩短时受到的温度应力是拉应力。温度应力的
4、计算公式是：。t=2.48t式中：Ot一温度应力（KN）t一一轨温变化度数（）。温度应力只表示每平方厘米钢轨断面上受到的力。60kgm钢轨的全断面为77.45Cm2。我们把无缝线路钢轨全断面上受到的温度应力叫温度力。温度力的大小与钢轨长度无关。温度力的计算公式是：Pt=FXt=248t=248tF式中：F一一钢轨断面积（cm2）Pt温度力（N）o就P60轨而言，其轨温变化所受的温度力为：Pt=77.452481=19207.6（N）19.2（KN）例13某无缝线路铺设60kgm钢轨，设其钢轨断面在25时受到的温度力为O（如今钢轨不产生伸缩），试求当轨温升高60时钢轨断面受到的温度力。解轨温升高
5、到60时，升高了60-25=35C,故钢轨断面受到的钢轨温度压力Pt=FXot=I9.2X35=672（KN）无缝线路的钢轨，随轨温的变化要承受巨大的温度力，这是无缝线路区别了普通线路的一个非常重要的特点，也是无缝线路维修养护工作中务必考虑的一个特殊问题。在长度固定的钢轨内产生的钢轨温度力，仅与轨温变化幅度有关，而与钢轨本身长度无关；温度力随轨温变化而变化，但锁定轨温（通常是一个常量）是决定钢轨温度力的基准，因此，在无缝线路管理中，正确掌握锁定轨温是关键。第二节轨温、锁定轨温与轨温变化度数一、轨温：轨温就是钢轨温度。轨温务必使用专用仪器（如数字式钢轨测温计）测量确定，切忌靠气温表随意臆测，以免
6、给施工带来不良影响。（三明地区：最高轨温59.8、中间轨温28.7、最低轨温-2.5）二、锁定轨温1、无缝线路锁定时的轨温叫锁定轨温。在长轨条铺设过程中取其“始终端落槽时的平均轨温为锁定轨温”。2、锁定轨温的性质锁定轨温是“零应力轨温”。锁定轨温是轨温变化度根据。离开了锁定轨温这个基数，轨温变化度数就无从谈起，温度力与钢轨限制伸缩量也就无从算起。锁定轨温与钢轨长度是有关统一的。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，就务必保持钢轨长度不变。假如钢轨伸长了，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
7、了设计范围，就会给无缝线路的受力状况带来不良影响。据测算，每IoOm长的无缝线路钢轨，每伸1.2mm,相当于锁定轨温升了1；缩短1.2mm,相当于锁定轨温降低了1。第三节轨道框架刚度与线路阻力一、轨道框架刚度1、轨道框架的受力特点在线路上，用中间扣件把钢轨与轨枕联接起来的架体叫劲道框架。轨道框架的受力特点是钢轨、轨枕与道床群体受力。在温度力的作用下，钢轨要发生伸缩，但是密集的扣件把它紧扣在轨枕上，在扣件作用正常的情况下，钢轨的伸缩必定带动轨枕的位移。而轨枕是置埋于道硝层中的，自身还有相当的重量，它要实现位移，又务必克服其底部、侧面与端部与道磴产生的巨大的摩擦阻力，从而反过来抵消了温度力的作用。
8、这样轨道框架就抵制了温度力导致的钢轨纵向位移。当钢轨的纵向位移受阻时，未被抵消掉的温度力将寻找线路薄弱环节释放出来，使轨道发生横向的弯曲变形。这时，轨道框架又发挥其群体作用，阻止这种弯曲变形。我们把轨道框架抵抗弯曲变形的能力叫轨道框架刚度。2、轨道刚度的决定因素（1）钢轨刚度。钢轨本身具有抵抗弯曲的能力。越是重型的钢轨，横截面积越大，刚度也就越大,形成的轨道框架的刚度也就越大。（2）中间扣件的强度与拧紧状态。中间扣件的强度越大，拧得越紧，对钢轨的扣压力就越，大轨道框架的整体性就越强，轨道框架刚度就越大。据测算，扣件拧紧产生的轨道框架刚度，比两股钢轨本身的刚度之与还要大50%以上。因此，提高轨道
9、框架刚度的有效措施这定，就是按规定的扭力矩拧紧中间扣件。二、线路阻力1、温度力与线路阻力的关系线路阻止钢轨与轨道框架纵、横向移动的力叫线路阻力。在无缝线路上，温度力与线路阻力是矛盾的统一体。无缝线路由于锁定才产生温度力，反过来,温度力又务必靠强有力的锁定产生的阻力来克服。温度力与线路阻力的大小相等，方向相反。也就是说，温度力一经产生，就务必有相等的线路阻力去平衡、克服它。线路阻力小于温度力，就会导致轨道的横向变形与纵向爬行。因此，无缝线路“储备”的线路阻力，务必在最高、最低轨温等最不利条件下都大于、至少等于温度力。无缝线路的全部养护维修工作，都务必为了达到这个要求。2、线路阻力的分类分析纵向阻
10、力：无缝线路阻止钢轨及轨道框架纵向移动的阻力叫纵向阻力。纵向阻力包含接头阻力、道床纵向阻力与扣件阻力。接头阻力：钢轨或者轨道要发生纵向位移，首当其冲的是接头。接头阻力可近似看成是钢轨与夹板之间的摩阻力。在同意范围内，接头螺栓拧得越紧，钢轨与夹板之间的摩阻力就越大。道床纵向阻力：当全部接头阻力都不足克服温度力时，道床纵向阻力就开始发挥作用了。道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力叫道床纵向阻力。道床纵向阻力有如下特点：第一：道床纵向阻力的大小同线路状况有直接关系。道8材料的优劣、道硝粒径及级配的合理与否、道床断面的大小、道硝的捣实程度、轨道框架的重量、道床的脏污程度等因素，都直接影响道床纵向阻力的大小
11、。不一致线路的道床纵向阻力值互不一样。第二，道床纵向阻力随着轨枕位移的增加而增长，但位移达到一定值时，阻力就不再增加。通常使用轨枕位移2mm时的道床纵向阻力作为计算常量。第三，只有当扣件阻力大于道床纵向阻力时，钢轨才能带动轨枕作纵向位移而产生道床纵向阻力。反之，扣件阻力小于道床纵向阻力，钢轨就不能带动轨枕作纵向位移，道床纵向阻力将不发挥作用。如今，随着轨温的进一步变化，钢轨本身将沿垫板作纵向位移，造成钢轨爬行。因此，无缝线路的中间扣件一定要拧紧。第四，道床纵向阻力的作用顺序是轨端向无缝线路的中部渐次延伸，到最高、最低轨温、最大温度力为止。扣件阻力：中间扣件与防爬设备抵抗钢轨纵向位移的阻力叫扣件
12、阻力。（2）横向阻力：线路横向阻力包含轨道框架刚度与道床横向阻力。道床抵抗轨道框架横向位移的阻力叫道床横向阻力。道床横向阻力是防止胀轨跑道、保持线路稳固的重要因素。道床横向阻力与下列因素有关：道床纵向阻力、道床断面的大小、轨枕端部道磴的多少、轨枕盒内道硝的饱满与夯实程度、轨枕重量与底部粗糙度等。增大道床肩宽是提高道床横向阻力的一个重要手段。第四节基本温度力图与伸缩区长度计算一、基本温度力图温度力与线路阻力平衡关系的示意图叫基本温度力图。通过读懂基本温度力图，我们能够加深对无缝线路的认识。基本温度力图1、图例纵坐标：表示轨温与温度力。它是一个线段而不是射线，原点T锁即锁定轨温，终点maxt与ma
13、xPt表示最高轨温与最大温度力。横坐标：表示长轨条全长。原点在横坐标上又表示长轨条左端。a、b、c、d：为叙述方便作为图中各线段的代号。基本温度力图关于中轴对称。当轨温下降到锁定轨温下列至最低轨温时，基本温度力图在横坐标下侧。2、分析（1）当轨温t等于锁定轨温t锁时，钢轨断面受到的温度力Pt等于0,钢轨不伸缩。（2）当轨温高于t锁，但轨温变化度数又未达到接头阻力PH折算成的轨温变化度数AtH时，因接头被锁定，钢轨伸长受阻，从而在钢轨全长范围内产生温度力。该温度力Pt=248ZtF,并沿a线随t的上升而增加，随时与接头阻力Ph达成平衡。（3）轨温继续上升,当轨温变化度数等加时,最大接头阻力max
14、PH与温度力持平,即Pt=maxPH,接头阻力已全部被温度力克服。（4）轨温进一步升高，钢轨在实现限制伸长的过程中带动轨枕作纵向位移，道床纵向阻力开始克服温度力。轨温升得愈高，温度力愈大，道床纵向阻力就愈大，产生纵向阻力的道床长度就愈长，并从轨端处开始向无缝线路中部延伸。已知单位道床纵向阻力为P,道床长度为X,则该长度道床产生的纵向阻力为Px,被平稳的温度力Pt则等Px。随着的逐步升高，Pt随之逐步增大，PX亦随之逐步增大，以同Pt平衡。这样，就在图中构成了斜线c,其斜率因线路状况的不一致而不一致。轨温升至最高轨温maxt,产生最大温度力maxPt,如今产生最大纵向阻力的道床达到最长1,最终完
15、成了线路阻力与温度力平衡。我们把这一段叫伸缩区。（6）长轨条两端1范围之间的部分d,随着轨温的升降，始终承受着最大而且均衡的温度力。我们把d这一段叫固定区。(7)从理论上讲，当maxt与maxPt呈单纯下降趋势时，d随之向下平行推移并逐步延长，表示固定区增长，伸缩区变短。当maxt与maxPt下降至maxP点时，基本温度力图呈一矩形，如今已无实际意义上的伸缩区。当maxt与maxPt降至原点t锁时，全长范围内长轨条的温度力都等于0,如今基本温度力图成一直线，能够像普通线路一样对待。二、伸缩区与固定区从温度力图可知，伸缩区钢从轨端向里承受的温度力越来越大，到与固定区的交界处，承受最大的温度力。既然克服了全部接头阻力，在伸缩区，温度力务必迫使钢轨带动轨枕发生纵向位移，从而产生与之等同的道床纵向阻力。但是道床纵向阻力的产生有一个过程，就是说，要待轨枕移动相当距离时，道床纵向阻力值才能达到最大。换句话说，道床纵向阻力的产生是以轨枕一一轨道框架的微小纵向位移为代价的。这种位移由里向外逐根轨枕积存起来而形成长轨一端的限制伸缩。也正由于如此，我们才把这一段叫伸缩区。无缝线路长轨条两侧，在温度力作用下发生限制伸缩的区段叫伸缩区“伸缩区长度
