樣例無縫線路設(shè)計

.第四章 無縫線路設(shè)計第一節(jié) 無縫線路基本技術(shù)要求一、無縫線路結(jié)構(gòu)形式和鎖定軌溫?zé)o縫線路的基本結(jié)構(gòu)形式為溫度應(yīng)力式。鋪設(shè)50kg/m 和60kg/m 鋼軌無縫線路，鎖定軌溫范圍，可參照由鐵路局規(guī)定的《鋪設(shè)無縫線路容許溫度差表》。二、無縫線路鋪設(shè)地段和位置無縫線路的鋪設(shè)地段和位置，應(yīng)符合下列條件：1、軌下基礎(chǔ)穩(wěn)定，線路沒有翻漿冒泥、下沉擠出大于 15mm的凍害。2、半徑為800m以及以下的曲線地段，應(yīng)盡量采用全長淬火軌或耐磨軌。3、橋梁有淺基、孔徑不足、偏心超限、載重等級不足或支座、墩臺等嚴(yán)重病害和下承板梁上，鋪設(shè)無縫線路須嚴(yán)格進(jìn)行檢查。4、橋上鋪設(shè)無縫線路，除符合下列條件者外，均應(yīng)檢查鋼軌、墩臺的受力狀態(tài)、軌道防爬能力及鋼軌低溫斷縫值等：1）在無碴橋上，年最大軌溫幅度為86~90℃地區(qū)，橋跨總長為65m及以下的50kg/m鋼軌、橋跨總長為100m及以下的60kg/m鋼軌；年最大軌溫幅度為85℃及以下地區(qū)，橋跨總長為200m及以下的50kg/m鋼軌、橋跨總長為165m及以下的60kg/m 鋼軌。2）在有碴橋上，跨度為32m以下（包括單跨和多跨）、橋全長在無縫線路固定區(qū)內(nèi)、年最大軌溫幅度超過80℃的地區(qū)，橋上應(yīng)鋪設(shè)混凝土枕或木枕分開專業(yè).式扣件。5、在隧道長度為 1000m 及以上時，鋪設(shè)無縫線路宜將隧道內(nèi)單獨鋪設(shè)一段長軌，伸縮區(qū)設(shè)于隧道洞口內(nèi)方， 緩沖區(qū)盡量設(shè)置在隧道洞口外。 隧道長度小于1000m，可不單獨鋪設(shè)。三、無縫線路結(jié)構(gòu)組成溫度應(yīng)力式無縫線路包括固定區(qū)、伸縮區(qū)和緩沖區(qū)。1、伸縮區(qū)長度根據(jù)計算確定。2、固定區(qū)為長軌減去兩端伸縮區(qū)的長度。每段長軌的長度，應(yīng)根據(jù)線路情況和施工條件決定，原則上應(yīng)與自動閉塞區(qū)段的長度一致。如受條件限制，固定區(qū)也不應(yīng)短于50m。3、緩沖區(qū)一般由2~4節(jié)標(biāo)準(zhǔn)軌或廠制縮短軌組成，有絕緣接頭時為 4節(jié)。四、緩沖區(qū)和伸縮區(qū)的設(shè)置緩沖區(qū)應(yīng)設(shè)在下列地點：1、兩段長軌之間；2、道岔與長軌之間；3、自動閉塞和軌道電路地段的絕緣接頭，一般應(yīng)不止在緩沖區(qū)的中間；4、其他必要的地點。緩沖區(qū)和伸縮區(qū)不得設(shè)置在平交道口和不作單獨設(shè)計的無碴橋上， 不宜設(shè)在曲線上。困難條件下，緩沖區(qū)盡量避免設(shè)在緩和曲線上。五、緩沖區(qū)鋼軌接頭緩沖區(qū)鋼軌接頭，應(yīng)采用 10.9級高強(qiáng)度接頭螺栓及平墊圈，接頭螺栓扭力矩應(yīng)達(dá)到900N·m。專業(yè).緩沖區(qū)軌縫尺寸，應(yīng)根據(jù)計算確定。六、工廠焊接長鋼軌工廠焊接長軌條，可采用接觸焊，、或氣壓焊，按經(jīng)批準(zhǔn)的工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行焊接。焊接成的長軌，必須嚴(yán)格檢查，不得有硬彎，以 1m直尺測量，其矢度不超過0.5mm，對每個焊縫應(yīng)按照焊接技術(shù)要求及驗收標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行外觀及探傷檢驗，填寫焊接記錄等技術(shù)資料。七、工地焊接長鋼軌長軌聯(lián)合接頭的焊接，應(yīng)盡量使用移動式氣壓焊。用鋁熱焊時，氣溫不得低于0℃，焊接后須經(jīng)探傷檢查，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的接有必須重焊。聯(lián)合接頭應(yīng)成對接，相錯不大于100mm，距橋臺擋碴墻不小于2m，并不得置于道口及無碴橋上。鋁熱焊縫距軌枕邊緣不得小于40mm。八、兩股長軌鎖定軌溫鋪設(shè)無縫線路時，左右兩股長軌的鎖定軌溫應(yīng)基本相同，如不同時，不得超過5℃。第二節(jié) 鐵路線路分類及結(jié)構(gòu)型式鐵路線路，是指供機(jī)車車輛組成的列車運行的有軌道和路基、 橋涵、隧道等建筑物等設(shè)備的統(tǒng)稱。我國新建和改建的鐵路，根據(jù)起在鐵路網(wǎng)中的作用、 性質(zhì)和遠(yuǎn)期客貨運量的不同分成等級。 鐵路的等級不同，鐵道線路及其工程結(jié)構(gòu)物都有不同的要求。專業(yè).一、鐵路軌道類型鐵路軌道是鐵道線路結(jié)構(gòu)的上部建筑，有鋼軌及接頭配件，軌枕及中間扣件、道床及道岔設(shè)備等組成的一個整體的工程結(jié)構(gòu)物。鐵路《線規(guī)》 GB50090—99表6.1.1規(guī)定，正線軌道類型分為特重型、重型、次重型、中型和輕型等五種類型。而站線軌道類型則在《鐵路車站及樞紐設(shè)計規(guī)范》 GB50091—99中明確規(guī)定。軌道類型，按年通過總重而不是按年運量確定， 道理是非常明顯的，因為軌道在鐵路運輸過程中實際所作的功是通過總重與運距的乘積而不僅為年運量與運距的乘積。年通過總重包括凈重、機(jī)車和車輛的重量。單線按往復(fù)總重計算 ，雙線或多線按每一條線路分別計算。年通過總重可由年折算運量乘以車皮系數(shù)來確定。二、鐵路線路結(jié)構(gòu)形式鐵路線路結(jié)構(gòu)，按其鋪用鋼軌長度分為普通線路和無縫線路兩種主要結(jié)構(gòu)形式。普通線路鋪用的是標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌， 而無縫線路鋪用的是焊接長鋼軌。 無縫線路按鋪用焊接長鋼軌的長度又分為普通無縫線路、 區(qū)間無縫線路和跨區(qū)間無縫線路。普通無縫線路的焊接長鋼軌長度往往受鋼軌絕緣接頭、道岔等因素限制，一般為1~2km；區(qū)間無縫線路的焊接長鋼軌長度，受相鄰車站進(jìn)出站道岔的限制可達(dá)數(shù)公里；而跨區(qū)間無縫線路的焊接長鋼軌的長度能貫穿若干個區(qū)間， 能達(dá)到數(shù)十公里或數(shù)百公里。無縫線路與普通線路相比，具有顯著的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 經(jīng)驗表明，隨著鐵路任務(wù)日益繁重，鐵路運營條件不斷發(fā)展，線路上鋼軌實現(xiàn)重型化、長型化，昔日線路上的主型鋼軌 43軌和50軌已由今日的 60軌和75軌代替；鋼軌長度專業(yè).已由標(biāo)準(zhǔn)長度12.5m和25m發(fā)展到數(shù)百米、數(shù)千米，以至數(shù)百千米。所有這些軌道結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，都能帶來節(jié)省線路養(yǎng)護(hù)費用，改善輪軌間相互作用的條件的好處，此外，無縫線路特別是跨區(qū)間無縫線路的行車平順性得到非常明顯的提高，從而降低了線路的基本行車阻力， 節(jié)省列車牽引能耗，也降低了機(jī)車車輛的維修費用，還大大提高了鐵路旅客的旅行舒適度。因此，加速推廣 60軌以至75軌無縫線路，加強(qiáng)軌下基礎(chǔ)以提高鐵道線路的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性， 將是長期內(nèi)一個不可稍有忽視的重要任務(wù)。鐵路《線規(guī)》GB50090—99規(guī)定，新建鐵路采用特重型、重型軌道結(jié)構(gòu)的地段，路基寬度應(yīng)按鋪設(shè)無縫線路的要求設(shè)計；改建既有線時，特重型、重型軌道在既有路基地段應(yīng)采用無縫線路， 有條件宜采用跨區(qū)間無縫線路； 次重型軌道宜采用無縫線路。第三節(jié) 無縫線路的計算一、確定正線軌道類型1、年通總重 W 40Mt；根據(jù)《線規(guī)》規(guī)定：正線軌道類型為重型2、確定正線軌道結(jié)構(gòu)：根據(jù)《線規(guī)》 GB50090—99規(guī)定，改建既有線時，重型應(yīng)采用無縫線路二、強(qiáng)度計算1、軌道條件DF4機(jī)車前后有兩個轉(zhuǎn)向架，每個轉(zhuǎn)向架為三個軸，前后轉(zhuǎn)向架最近軸距為8.4m，當(dāng)軸距大于 5m以上時，相鄰輪子影響很小，可以不計。因此，尋找引專業(yè).起最大彎矩的最不利輪位時，只要用一個轉(zhuǎn)向架的三個軸分別做為計算輪來求最不利輪位。而且，還應(yīng)注意到轉(zhuǎn)向架的三個軸輪重一樣，軸距亦相同，所以 1、3輪引起的彎矩應(yīng)當(dāng)相同，只要考慮其中一個即可。這樣，只要在 1、2輪中找最不利輪。計算時列表進(jìn)行。見下表：1）計算k值Ⅲ型鋼筋混凝土枕：1667根∕km鋼軌支座剛度D：檢算鋼軌30000N/mm1000000600mm，因此：軌枕間距a1760uD30000a50MPa600k4u500.00117mm144EJ42.11053217104這里60kg/m新軌對水平軸的慣性矩 J 3217 104mm4。（2）計算 P分別以動1、動2為計算輪，計算 P ，（ 值是根據(jù)kx值，查表可得）列表進(jìn)行（見表3—1），由表中看出，動 1（或動3）輪 P 94967N為最大，也就是最不利輪位，以它作為計算彎矩的依據(jù)表3—1輪位計算輪項目∑Pμ(N)動1動2動3P(N)112815112815112815動194967.67x(mm)018003600專業(yè).kx02.1064.212μ1-0.16450.0063Pμ(N)112815-18558.1710.7345P(N)112815112815112815x(mm)180001800動2kx2.12402.12475698.87μ-0.16451-0.1645Pμ(N)-18558.1112815-18558.1（3）計算靜彎矩M0M011p49496720292094N?mm4k0.00117（4）計算動彎矩MdMd M0(1 )f內(nèi)燃機(jī)車計算鋼軌軌底彎曲應(yīng)力時，速度系數(shù)為：0.4v 0.4 100100 100

0.4A、在R 4000m的曲線上，容許欠超高 h 0.75mm，計算偏載系數(shù)：0.002 h 0.002 75 0.15在R4000m的曲線上，橫向水平力系數(shù)f，f1.45∴Md20292094(10.40.15)1.4545606481N?mmB、在直線地段上，橫向水平力系數(shù)f，f1.25∴Md20292094(10.4)1.2535511165N?mm（5）計算動彎應(yīng)力 jd, gd專業(yè).新軌截面模量W1 396 105mm5,W2 339 105mm5、曲線軌底動彎拉應(yīng)力gdMd45606481115.2MPaW1393103軌頭動彎壓應(yīng)力jdMd45606481134.5MPaW2339103B、直線軌底動彎拉應(yīng)力gdMd3551116589.67MPaW1393103軌頭動彎壓應(yīng)力jdMd35511165104.75MPaW2339103（6）鋼軌強(qiáng)度檢算已知無縫線路鋼軌的溫度應(yīng)力MPa；對于U74鋼軌，屈服極限t51s405MPa，安全系數(shù)K1.3，因此，允許應(yīng)力[]s405311.5MPak1.3A、曲線軌底軌頭

gdt115.251166.2[]jdt134.551185.5[]B、直線軌底gdt89.6751140.67[]軌頭jdt104.7551155.75[]所以東風(fēng)4型機(jī)車通過改曲線時，鋼軌強(qiáng)度滿足要求。2、混凝土枕強(qiáng)度檢算]（1）計算k值專業(yè).計算軌枕彎矩、道床應(yīng)力，用 D 70000N/mm70000116.7MPa600Ku116.70.00144mm1441044EJ42.11053217（2）計算 P列表（見表3—2）計算，動輪1 P 為最大，是最不利輪位。表3—2輪位計算輪項目∑Pu(N)動1動2動3P(N)112815112815112815x(mm)018003600動1kx02.5925.184109543.4η1-0.0272-0.0018Pη(N)112815-3068.57-203.067P(N)112815112815112815x(mm)180001800動2kx2.62802.628106677.9η-0.02721-0.0272Pη(N)-3068.57112815-3068.57由上表可得：P 109543N專業(yè).（3）計算枕上動壓力 Rd東風(fēng)4型內(nèi)燃機(jī)車，計算枕上壓力時，速度系數(shù)及偏載系數(shù)為：0.3v 0.3100100 100

0.30.002 h 0.002 75 0.15、曲線不考慮橫向水平力系數(shù)，則RdR0(1)(1)?kaP2(10.30.15)0.0014656810954365860N2B、直線不考慮橫向水平力系數(shù)，則RdR0(1)(1)?kaP0.001465682(10.3)10954359046N2（4）軌枕彎矩計算軌下截面正彎矩Mgda12b/)RdKs(82e枕中截面負(fù)彎矩MzdKS[4e23L212La18ea1]Rd4(3L2e)對于S-2型軌枕L2500mm,a1500mm,e950mm,60kg/m軌的軌底寬b150mm，代入上式：A、曲線地段Mgd150021507430915N?mm(9508)658602專業(yè).495023250021225005008950500Mzd14325002950658606235681N?mmB、直線地段Mgd1(5002150)590466662098N?mm29508495023250021225005008950500Mzd14325002950590465590526N?mm3、道床頂面強(qiáng)度檢算對于S-2型軌枕，中部不掏空，有效支承長度e/1175mm，軌枕底面平均寬度為b 275mm，因此：、曲線道床頂面壓應(yīng)力zRdm658601.60.327MPabe/2751175B、曲線道床頂面壓應(yīng)力zRd/m590461.60.293MPabe2751175對于碎石道床允許應(yīng)力[1]0.15MPa，所以道床強(qiáng)度滿足要求。z0.327MPa[z]MPa0.5z0.293MPa[z]0.5MPa4、路基頂面強(qiáng)度檢算h1b275196.4mmctgctg3522h2e/1175ctg35839.0mmctg22由原始資料可知，面碴厚為 250mm，墊層厚為200mm，應(yīng)次，道床計算厚專業(yè).度h250250與h2之間，則路基頂面350mm。所以，該軌道路基頂面處于h12應(yīng)力：、曲線地段Rd65860l/tg0.115MPa2he23501175tg35B、直線地段Rd59046l/tg0.103MPa2he23501175tg35對于既有線粘砂土路基，允許應(yīng)力[1]0.15MPa，因此，滿足強(qiáng)度要求：10.115MPa[1]0.15MPa10.103MPa[1]0.15MPa三、無縫線路結(jié)構(gòu)計算參數(shù)1、無縫線路結(jié)構(gòu)計算參數(shù)因為s405MPa，安全系數(shù)K1.3則[s]s405K1.3311.54MPaA、在R為4000m的曲線制動地段[[]dlf311.54115.21075.20Ct拉]Ea1.181052.1105[t壓]]dyf311.54134.51067.40C[Ea1.181052.1105B、在直線制動地段[t拉]]dlf311.5489.671085.50C[Ea1.181052.1105[[]dyf311.54104.751079.40Ct壓]Ea1.181052.1105專業(yè).2、無縫線路穩(wěn)定性條件計算（1）試算曲線地段l值當(dāng)l4000mm時，foe2mm，fop2mm，f2mm，Jy524104mm4，2，Q6.68N/mm換算曲率11118fOP1821.25106mm1R/RROPRl2400000040002F77.451027167319mm2EJy222.110552410422.1721013N?mm21EJy223EJy22l(f)]Q[R/EJyfoe)Q(R/41[2.17210131.251066.683(2.17210131.25106)22.1721013(22)6.68]414896542mm2l3859.6mm計算得到l與原假定l04000mm不符。設(shè)l03859.6mm，重新計算foe/；/2foe1489654221.862mmfoel0(4000)2(4000)2以foe/1.862mm再次試算l，求得l24734785mm2則l3838.6mm該l與第二次設(shè)的l03838.6mm不符，再設(shè)l03838.6mm，計算foe/；foe/1.84mm，再求得到l24708771.5mm2，則l3835mm，基本上與原來的l3838.6mm相接近，因此?。簂3835mm作為變形曲線長度，foe/1.84mm作為原始彈性初彎矢度。專業(yè).（2）求PN、[P].2.172101321.8446.6814708771.514708771.53PN4621.841.251014708771.532953339.839NPN2953339.8392362671.871N[P]1.25K[P]Pf2362671.8712107319610C[tw]22E2.11051.181057319（3）試算直線地段l值當(dāng)l4000mm時，foe2mm，fop2mm，f2mm，Jy524104mm4，2，Q6.68N/mm換算曲率118fOP821106mm1R/ROPl240002F77.451027167319mm2EJy222.110552410422.1721013N?mm21EJy223EJy22lEJy(ffoe)Q()][R/R/Q4]1[2.172101311066.6810131106)210133(2.1722.1724(22)6.68]13805598mm2∴l(xiāng)3715.6mm計算得到l與原假定l04000mm不符。設(shè)l03715.6mm，重新計算foe/；/l2foe1380559821.726mmfoe0(4000)2(4000)2專業(yè).以foe/1.726mm再次試算l，求得l213472824mm2則l3670mm該l與第二次設(shè)的l03715.6mm不符，再設(shè)l03670mm，計算foe/；foe/1.684mm，再求得到l23421409mm2，則l3663.5mm，基本上與原來的l3670mm相接近，因此?。簂3663.5mm作為變形曲線長度，foe/1.684mm作為原始彈性初彎矢度。（2）求PN、[P].2.172101321.68446.6813421409134214093PN4621.6841101342140934257588.64NPN4257588.643406070.912N[P]1.25K[tw][P]Pf3406070.912210731989.90C2E22.11051.1810573193、無縫線路類型：計算參數(shù)：無縫線路鋪設(shè)地點在徐州，其地區(qū)歷史最大軌溫差：t 63.3 ( 20.4) 83.70C（1）、曲線地段[t]min([t拉],[t穩(wěn)])55611160CHT1083.71093.70C結(jié)論：可采用溫度應(yīng)力式無縫線路類型（2）、直線地段專業(yè).[t]min([t拉],[t穩(wěn)])64.985.5150.40CHT1083.71093.70C結(jié)論：可采用溫度應(yīng)力式無縫線路類型三、設(shè)計鎖定軌溫ts上[t拉]Tmin75.2(22.6)52.60Cts下Tmax[t穩(wěn)]63.3612.30Ct中/0.5(ts上ts下)0.5(52.62.3)27.450C1、設(shè)計鎖定軌溫：tst中/(0~5)27.450C設(shè)計鎖定軌溫范圍：ts50C27.4550C22.45~32.450C2、溫度壓力峰檢算：t中0.5(TmaxTmin)0.5(63.322.6)20.350C[tw]610C能滿足 t中 [tw]的條件，最大壓力峰值不致引起跑道危險。四、伸縮區(qū)長度l的計算計算參數(shù)：設(shè)計鎖定軌溫27.450C鋼軌接頭阻力Pj510KN（扭矩為900Nm）鋼軌縱向阻力r15.2N/mm最大溫升t開Tmaxts63.327.4535.850C最大溫降t降tsTmin27.4522.650.050C取tmaxt降50.050C2.5FtmaxPj2.5731950.0551010326697mm26.697ml伸r15.2專業(yè).取整為緩沖軌長度的整倍數(shù)得 l伸 50m五、施工預(yù)留軌縫最大溫度應(yīng)力maxpta2.5731947.7872791N最大溫度拉力maxptl2.5731938.2698965n=而接頭阻力Pj510000N，可見大鋼軌于ts鋪設(shè)后軌溫上升式下降至Tmax或Tmin時，從不發(fā)生伸長及縮短位移1、緩沖軌間預(yù)留軌縫L(TMAXts)PjLrL2]總神[EF4EF2500021.181052500035.8551000025000415.20.736mm2.110573192.11057319L(TsTmin)PjLrL24.93mm總縮[]EF4EF預(yù)上構(gòu)總縮184.9313.07mm預(yù)下 0.736mm最佳預(yù)留軌縫6mm2、長鋼軌端部接頭1PjLrL2[2.5F(tstmin)Pj]2總縮L(tsTmin)[]2EFr22EF8EF1.181052500050.0