無(wú)縫線路應(yīng)力放散(論文)

1、淺談無(wú)縫線路的鎖定軌溫與應(yīng)力放散無(wú)縫線路是鐵路軌道現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，經(jīng)濟(jì)效益顯著。無(wú)縫線路是將許多根標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度鋼軌焊接成相當(dāng)長(zhǎng)的軌條并鋪布在軌枕上的線路。在普通線路上，由于采用的是標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度鋼軌，每公里線路上就要有160個(gè)（12.5m鋼軌）或80個(gè)（25m鋼軌）接頭。鋼軌接頭是鐵路線路的薄弱環(huán)節(jié)，由于軌縫的存在，列車通過(guò)時(shí)發(fā)生沖擊和振動(dòng)，其沖擊力最大可達(dá)非接頭區(qū)的3倍以上。這種沖擊力影響列車的平順和旅客的舒適，并促使道床硬結(jié)、溜坍、混凝土軌枕?yè)p壞破裂，加速鋼軌和聯(lián)結(jié)零件的磨耗和傷損。接縫的存在也降低了鋼軌和機(jī)車車輛的使用壽命，并增加它的養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用。與普通線路相比較，無(wú)縫線路在相當(dāng)長(zhǎng)一段線路上消滅

2、了大量的接頭，因而具有沖擊振動(dòng)少，運(yùn)行平穩(wěn)，提高旅客舒適度；減少材料消耗，降低軌道養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用；延長(zhǎng)線路設(shè)備機(jī)車車輛的使用壽命及維修周期，改善行車條件；減輕機(jī)車車輛沖擊軌縫的噪聲，有利于環(huán)境保護(hù)；適應(yīng)高速行車的要求等到優(yōu)點(diǎn)，是軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)，是鐵路現(xiàn)代化的主要內(nèi)容之一。目前我國(guó)鐵路主要干線普遍采用無(wú)縫線路，夏季脹軌和冬季的斷軌已成為無(wú)縫線路養(yǎng)護(hù)管理工作中關(guān)注的問(wèn)題。無(wú)縫線路作為鐵路軌道一種類型，受自然界氣溫變化影響，由于熱漲冷縮在鋼軌內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力，因此對(duì)無(wú)縫線路設(shè)備的維修養(yǎng)護(hù)管理成為鐵路安全的重中之重，由于日常的養(yǎng)護(hù)維修，線路大中修施工作業(yè)，列車碾壓等其它外部環(huán)境因素影響，無(wú)縫

3、線路會(huì)不斷產(chǎn)生位移和應(yīng)力衰減，從而使鎖定軌溫自然下降，造成無(wú)縫線路不穩(wěn)定，危及鐵路行車安全，這時(shí)就要對(duì)不符合規(guī)定要求的無(wú)縫線路進(jìn)行應(yīng)力放散，然后再重新鎖定線路。應(yīng)力放散就是在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，將無(wú)縫線路全長(zhǎng)扣件，防爬器等全部松開(kāi)，讓它自由伸縮，把鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力全部放散掉然后再重新鎖定線路。1 理論鎖定軌溫?zé)o縫線路的鎖定軌溫又稱“零應(yīng)力軌溫”,一根鋼軌從自由狀態(tài)轉(zhuǎn)化為被完全固定狀態(tài)時(shí)的軌溫稱為鎖定軌溫。此時(shí),鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力等于0。比如一根長(zhǎng)25 m的鋼軌被撥入線路,其兩端聯(lián)結(jié)夾板、擰緊接頭螺栓時(shí)的軌溫為20 ,那么就可以將20 算作該鋼軌的鎖定軌溫。只要接頭螺栓被擰緊,該根鋼軌的自由伸

4、縮就受到完全限制,無(wú)論是升溫還是降溫,鋼軌內(nèi)部均產(chǎn)生溫度應(yīng)力,鎖定軌溫是鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力的起算點(diǎn)。鎖定軌溫是設(shè)計(jì)、鋪設(shè)及養(yǎng)護(hù)無(wú)縫線路的重要技術(shù)參數(shù),我們必須予以高度重視。2 施工鎖定軌溫2.1 鎖定軌溫與溫度應(yīng)力的關(guān)系無(wú)縫線路內(nèi)部的溫度應(yīng)力和現(xiàn)場(chǎng)軌溫，鎖定軌溫ts之間的關(guān)系：式中：為鎖定軌溫，t為施工軌溫，e=2.1x105mpa鋼軌線性系數(shù)x10-5/x(ts-t)mpa由此；與之間為線路關(guān)系，為正值時(shí)表示無(wú)縫線路內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，為負(fù)值時(shí)表示無(wú)縫線路內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。2.2 施工鎖定軌溫是鋪設(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌時(shí)的實(shí)際鎖定軌溫。采用換軌小車鋪設(shè)焊接長(zhǎng)鋼軌,通常取其始端和終端入槽時(shí)所測(cè)定的軌溫平均值,

5、即t鎖 =（t始+ t終）/2,同時(shí)要求始終端就位時(shí)的軌溫必須控制在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi),否則應(yīng)待軌溫適宜時(shí),將焊接長(zhǎng)鋼軌放散應(yīng)力后重新鎖定。通常把一次鋪設(shè)的軌條長(zhǎng)度叫單元軌條?？鐓^(qū)間無(wú)縫線路由于施工技術(shù)條件和運(yùn)營(yíng)條件所限,不可能在一個(gè)天窗時(shí)間內(nèi)一次鋪設(shè)完成(一次僅能鋪設(shè)13 km) ,只能把區(qū)間無(wú)縫線路分成若干單元軌條。兩單元軌條間的焊接必須在線路上進(jìn)行,而且要求每單元長(zhǎng)軌在焊聯(lián)后的鎖定軌溫相同,焊聯(lián)時(shí)保證鎖定軌溫不超限(在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍)是關(guān)鍵。這就需要配備有較大拉伸能力的焊接設(shè)備或性能良好的拉伸機(jī)。由于區(qū)間無(wú)縫線路不是一次完成鋪設(shè),要使整個(gè)軌條溫度力均勻,即鎖定軌溫一致,在鋪設(shè)施工中,如

6、何組織施工隊(duì)伍,安排施工程序,使鋪設(shè)、焊接、放散應(yīng)力、鎖定等工作有序進(jìn)行,且保證鎖定軌溫符合要求,這就成為施工中一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。2.3 根據(jù)施工作業(yè)軌溫和施工條件一般有兩種施工方法,一種叫“一步連入法”,一種叫“二步連入法”。(1)一步連入法在一個(gè)天窗時(shí)間內(nèi)把要鋪設(shè)的單元軌條始端用焊接法與前一天鋪設(shè)的單元軌條終端焊連,鋪設(shè)時(shí)同時(shí)焊接,同時(shí)放散,做到一步到位。也就是說(shuō),在認(rèn)為鎖定軌溫相符的條件下,新軌引進(jìn)換軌車龍門之后,換軌車邊前進(jìn)邊進(jìn)行長(zhǎng)軌條的始端焊接。這種施工組織難度較大,一般適用于封鎖線路鋪設(shè)和軌溫變化不大,與鎖定軌溫相同的條件。(2)二步連入法(也叫插入法)在一個(gè)天窗內(nèi),與普通無(wú)縫線路一樣

7、,在兩單元軌條之間鋪設(shè)一根緩沖軌(龍口軌) 。而在另一個(gè)天窗時(shí)間內(nèi)取出緩沖軌,插入經(jīng)計(jì)算確定軌長(zhǎng)的正式軌,放散應(yīng)力,然后進(jìn)行最終焊接。第二次焊接作業(yè),可以選擇在正在鋪設(shè)新軌區(qū)間或相鄰區(qū)間鋪設(shè)新單元軌條時(shí)的同一個(gè)天窗內(nèi)進(jìn)行。作業(yè)地點(diǎn)間隔以相互施工不發(fā)生影響,最好不小于三個(gè)單元軌條長(zhǎng)。無(wú)論是一步連入法還是二步連入法,焊接時(shí)保證鎖定軌溫不超限(在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍)是關(guān)鍵,而目前工務(wù)部門用鋼管墊于軌枕之間進(jìn)行長(zhǎng)軌拉伸或應(yīng)力放散都不能達(dá)到每個(gè)單元軌條的實(shí)際鎖定軌溫位于設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)。2.4 施工中測(cè)量記錄軌溫宜采用多點(diǎn)測(cè)量取平均值的方法。3 維修作業(yè)鎖定軌溫一根長(zhǎng)度為1 000 m 的cd 段長(zhǎng)軌條

8、在軌溫20 時(shí)被完全鎖定,那么cd 段長(zhǎng)軌條的施工鎖定軌溫t鎖 為20 。當(dāng)軌溫上升至40 時(shí), cd 段長(zhǎng)軌條的長(zhǎng)度未變,而其內(nèi)部卻產(chǎn)生了溫度壓應(yīng)力48. 56 mpa。維修作業(yè)鎖定軌溫圖式 85.01m 84.99m a bc dcd段長(zhǎng)軌條在20被鎖定時(shí),其中a、b 段長(zhǎng)度均為85m。在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,由于種種原因a、b 兩段的長(zhǎng)度變化為85. 01 m和84. 99 m,而cd段長(zhǎng)度未變。此時(shí),cd段長(zhǎng)軌條的鎖定軌溫仍為20 ,而a段的鎖定軌溫改變?yōu)?0 ,b 段的鎖定軌溫改變?yōu)?0 。鐵路線路維修規(guī)則(以下簡(jiǎn)稱維規(guī)) 第4. 3. 4條規(guī)定“進(jìn)行無(wú)縫線路維修作業(yè),必須掌握軌溫,觀測(cè)鋼軌位

9、移,分析鎖定軌溫變化,按實(shí)際鎖定軌溫,根據(jù)作業(yè)軌溫條件進(jìn)行作業(yè)”。上述a、b 段改變后的鎖定軌溫就是指維修作業(yè)鎖定軌溫,維規(guī)中混凝土枕無(wú)縫線路維修作業(yè)軌溫條件就是以維修作業(yè)鎖定軌溫為依據(jù)。4 線路鎖定基本要求4.1 單元軌節(jié)鎖定前應(yīng)按設(shè)計(jì)要求設(shè)置好鋼軌位移觀測(cè)樁；鎖定后應(yīng)及時(shí)在鋼軌上設(shè)置縱向位移觀測(cè)的“零點(diǎn)”標(biāo)記。4.2 單元軌節(jié)鎖定時(shí)，實(shí)際鎖定軌溫必須在設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍內(nèi)，相鄰單元軌節(jié)的鎖定軌溫差不應(yīng)大于5，同一區(qū)間內(nèi)各單元軌節(jié)的最高與最低鎖定軌溫差不應(yīng)大于10；左右兩股鋼軌鎖定軌溫差：當(dāng)速度大于160km/h時(shí)，不應(yīng)大于3，當(dāng)速度小于或等于160km/j時(shí)，不應(yīng)大于5。并準(zhǔn)備記錄始、終端的

10、鎖定軌溫。否則，無(wú)縫線路鋪設(shè)后必須進(jìn)行應(yīng)力放散并重新鎖定。5 放散量的計(jì)算計(jì)算放散量，長(zhǎng)鋼軌的放散量按下列自由伸縮公式計(jì)算。式中：長(zhǎng)鋼軌放散量（mm） 鋼軌鋼線膨脹系數(shù)；=0.0118/（m） l需要放散應(yīng)力的長(zhǎng)鋼軌長(zhǎng)度（m） 放散后的鎖定軌溫（） 原鎖定軌溫（）6 無(wú)縫線路有下列情況之一者應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力放散6.1 實(shí)際鎖定軌溫超出設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍。6.2 相鄰單元軌節(jié)的鎖定軌溫差大于5，左右兩股鋼軌鎖定軌溫差當(dāng)速度大于160km/h時(shí)大于3、當(dāng)速度小于或等于160km/h時(shí)大于5，同一區(qū)間內(nèi)各單元軌條最高與最低鎖定軌溫差大于10。6.3 固定區(qū)鋼軌出現(xiàn)嚴(yán)重的不均勻位移。6.4 因其他原因造成無(wú)縫

11、線路鎖定軌溫不明確時(shí)。 6.5 某些施工需要提高或降低無(wú)縫線路的鎖定軌溫，以保障施工過(guò)程中不發(fā)生脹軌跑道或長(zhǎng)軌節(jié)折斷。7 應(yīng)力放散步驟7.1 應(yīng)力放散前應(yīng)收集核對(duì)原鎖定軌溫資料、縱向位移觀測(cè)資料，調(diào)查鎖定軌溫是否有變化，線路是否有爬器，緩沖區(qū)軌縫及鋼軌長(zhǎng)度、放散地段橋梁及絕緣接頭位置、曲線狀況及鋼軌和焊縫有無(wú)傷損等情況。7.2 確定放散軌溫及放散方法，計(jì)算放散量，緩沖區(qū)預(yù)留軌縫、鋸軌量。7.3 準(zhǔn)備機(jī)具、組織施工，消除阻止鋼軌移動(dòng)的障礙物，做好放散前的一切準(zhǔn)備工作。7.4 設(shè)置臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)，隨時(shí)掌握長(zhǎng)鋼軌的應(yīng)力放散情況。7.5 放散時(shí)按規(guī)定設(shè)好防護(hù)信號(hào)，封鎖線路，在緩沖區(qū)換入預(yù)先鋸好的短軌，勻好

12、軌縫。7.6 放散時(shí)，順列車方向的無(wú)縫線路始端伸縮區(qū)防爬器不動(dòng)，松開(kāi)始端固定區(qū)正向防爬器。7.7 在實(shí)際放散量近似計(jì)劃放散量鎖定線路。7.8 鎖定線路后，要?jiǎng)蚝谜{(diào)節(jié)區(qū)軌縫，改正爬行雙測(cè)樁標(biāo)志及鎖定軌溫。8 應(yīng)力放散施工要求8.1 應(yīng)力放散辦法要根據(jù)具體條件決定，可采用滾筒、應(yīng)力調(diào)整器，列車輾壓法或用應(yīng)力調(diào)整器張拉長(zhǎng)軌節(jié)并輔之撞軌。要求總的放散量夠，沿鋼軌全長(zhǎng)放散量均勻，確定的鎖定軌溫準(zhǔn)確。8.2 用滾筒放散應(yīng)力時(shí)應(yīng)封鎖線路，拆除扣件，每隔10m將軌枕上膠墊撤除，并在軌底與軌枕之間放置直徑約30mm無(wú)縫鋼管或圓鋼，撞擊串動(dòng)長(zhǎng)軌節(jié)數(shù)次，即可撤除滾筒，扣緊扣件。8.3 串動(dòng)或張拉長(zhǎng)鋼軌時(shí)，應(yīng)支墊滾筒

13、或采取其他措施，禁止強(qiáng)行撞軌或硬性撥入等改變長(zhǎng)鋼軌長(zhǎng)度的做法。8.4 為了減少緩沖區(qū)的換軌作業(yè)和封鎖線路的次數(shù)，應(yīng)力放散、調(diào)整可結(jié)合處理重傷焊縫、重傷鋼軌、線路爬行等病害，同時(shí)進(jìn)行。8.5 進(jìn)行應(yīng)力放散時(shí)，應(yīng)每400m左右設(shè)一撞軌點(diǎn)進(jìn)行配合，確保長(zhǎng)鋼軌放散均勻。宜每隔100m設(shè)一位移觀測(cè)點(diǎn)，位移觀測(cè)樁應(yīng)設(shè)置齊全、牢固、不易損壞和易于觀測(cè)。8.6 無(wú)縫線路應(yīng)力放散或調(diào)整后，應(yīng)按實(shí)際鎖定軌溫及時(shí)修改有關(guān)技術(shù)資料和位移觀測(cè)標(biāo)記。8.7 無(wú)縫線路應(yīng)力放散和調(diào)整施工前，應(yīng)制訂施工計(jì)劃及安全措施，組織人力，備齊料具，充分作好施工準(zhǔn)備。8.9 應(yīng)力放散后，按重新鎖定的軌溫修改有關(guān)技術(shù)資料，并修正鋼軌縱向位移觀測(cè)標(biāo)記。8.10 線路鎖定后，應(yīng)定期觀測(cè)鋼軌不均勻位移量并做好記錄。位移觀測(cè)樁處換算200m范圍內(nèi)相對(duì)位移量不得大于10mm，任何一個(gè)位移觀測(cè)樁處位移量不得超過(guò)20mm。8.11 完成鎖定并經(jīng)過(guò)列車碾壓后，應(yīng)及時(shí)組織復(fù)緊軌枕扣件，達(dá)到鎖定要求。9 無(wú)縫線路應(yīng)力放散的安