軌道工程課件：鐵路無(wú)縫線(xiàn)路

1無(wú)縫線(xiàn)路概述無(wú)縫線(xiàn)路基本原理無(wú)縫線(xiàn)路基本參數(shù)無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)無(wú)縫道岔橋上無(wú)縫線(xiàn)路跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路2一、概述1、鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路的意義*定義：鐵路無(wú)縫線(xiàn)路是指將鋼軌連續(xù)焊接或膠接而成的長(zhǎng)鋼軌線(xiàn)路，一般需超過(guò)兩個(gè)伸縮區(qū)長(zhǎng)度（一個(gè)伸縮區(qū)長(zhǎng)度一般約60~70m），以確保形成一定長(zhǎng)度的無(wú)縫線(xiàn)路固定區(qū)。特點(diǎn)：消除了大量接頭，從而具有行車(chē)平穩(wěn)、旅客舒適；同時(shí)機(jī)車(chē)車(chē)輛和軌道的維修費(fèi)用減少、使用壽命延長(zhǎng)等特點(diǎn)全世界130萬(wàn)km鐵路，近1/3為無(wú)縫線(xiàn)路,德96%，法59%，美40%，蘇聯(lián)39%，中50%無(wú)縫線(xiàn)路是二十世紀(jì)軌道結(jié)構(gòu)進(jìn)步的標(biāo)志，是與高速重載相適應(yīng)的軌道結(jié)構(gòu)，是軌道技術(shù)的發(fā)展方向3一、概述2、無(wú)縫線(xiàn)路類(lèi)型*按溫度力調(diào)節(jié)方式的不同，無(wú)縫線(xiàn)路可分為溫度應(yīng)力式無(wú)縫線(xiàn)路、自動(dòng)放散溫度應(yīng)力式無(wú)縫線(xiàn)路和定期放散溫度應(yīng)力式無(wú)縫線(xiàn)路。按鋪設(shè)區(qū)段的范圍不同，無(wú)縫線(xiàn)路可分為普通無(wú)縫線(xiàn)路、區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路和跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路等。按下部基礎(chǔ)的類(lèi)型不同，無(wú)縫線(xiàn)路可分為路基上無(wú)縫線(xiàn)路、橋上無(wú)

縫線(xiàn)路、隧道區(qū)無(wú)縫線(xiàn)路和道岔區(qū)無(wú)縫線(xiàn)路等。按鋼軌接頭處理方式的不同，無(wú)縫線(xiàn)路可分為焊接無(wú)縫線(xiàn)路、膠結(jié)

無(wú)縫線(xiàn)路和凍結(jié)無(wú)縫線(xiàn)路等。按軌道結(jié)構(gòu)形式的不同，無(wú)縫線(xiàn)路可分為有砟軌道無(wú)縫線(xiàn)路和無(wú)砟軌道無(wú)縫線(xiàn)路等。4一、概述3、無(wú)縫線(xiàn)路發(fā)展歷程無(wú)縫線(xiàn)路上世紀(jì)三十年代在德國(guó)開(kāi)始發(fā)展我國(guó)無(wú)縫線(xiàn)路從上世紀(jì)50年代開(kāi)始，經(jīng)歷了五個(gè)階段無(wú)縫線(xiàn)路技術(shù)儲(chǔ)備階段：焊接、長(zhǎng)軌運(yùn)輸、設(shè)計(jì)理論突破四大鋪設(shè)禁區(qū)階段：長(zhǎng)大橋、大坡道、小半徑、寒冷地區(qū)跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路試鋪階段：無(wú)縫道岔、膠結(jié)絕緣接頭新線(xiàn)一次鋪設(shè)跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路階段：秦沈客運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)全面推廣跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路階段：高速及新建鐵路、長(zhǎng)定尺鋼軌5二、無(wú)縫線(xiàn)路基本原理1、無(wú)縫線(xiàn)路溫度力、伸縮位移與溫度變化的關(guān)系*當(dāng)軌溫變化時(shí)，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有扣件或道床阻力的約束作用，不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生很大的溫度力

長(zhǎng)度為l可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化時(shí)，其伸縮量為如果鋼軌完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則將在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力鋼軌所受的溫度力為

a鋼軌鋼膨脹系數(shù)l鋼軌長(zhǎng)度△t軌溫變化幅度F鋼軌斷面積6二、無(wú)縫線(xiàn)路基本原理1、無(wú)縫線(xiàn)路溫度力、伸縮位移與溫度變化的關(guān)系*在兩端固定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅與軌溫變化幅度有關(guān)，而與鋼軌本身長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。從理論上講，鋼軌可焊成任意長(zhǎng)，且對(duì)軌內(nèi)溫度力沒(méi)有影響，控制溫度力大小的關(guān)鍵是控制軌溫變化幅度對(duì)于不同類(lèi)型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生的溫度力大小不同，P75>P60>P50無(wú)縫線(xiàn)路鋼軌自由伸長(zhǎng)量與軌溫變化幅度、軌長(zhǎng)有關(guān)，與鋼軌斷面面積無(wú)關(guān)鋼軌受力原理與桿件壓縮不同相同的是縱向力、應(yīng)力和應(yīng)變不同的是荷載、伸縮量豎向上鋼軌自由伸縮、壓桿應(yīng)變受泊松比限制

鋼軌溫度應(yīng)力檢測(cè)是世界性難題！長(zhǎng)軌條有位移時(shí)應(yīng)力就會(huì)釋放或調(diào)整！工程上采用爬行觀測(cè)樁檢測(cè)鋼軌應(yīng)力，誤差4℃7二、無(wú)縫線(xiàn)路基本原理2、軌溫與氣溫的關(guān)系*大量統(tǒng)計(jì)表明，最高軌溫比最高氣溫高20℃，最低軌溫與最低氣溫相同與氣候變化、風(fēng)力大小、日照強(qiáng)度、線(xiàn)路走向和所取部位等均有密切關(guān)系氣溫資料取歷史記錄資料，近年來(lái)全球氣候變暖，可按近30年的氣溫資料設(shè)計(jì)中間軌溫為最高軌溫Tmax與最低軌溫Tmin的平均值年軌溫差為最高軌溫與最低軌溫之差，低于80℃為溫暖地區(qū)，高于80℃低于90℃為寒冷地區(qū)，高于90℃為嚴(yán)寒地區(qū)8二、無(wú)縫線(xiàn)路基本原理3、鎖定軌溫*為控制鋼軌的軌溫變化幅度，降低長(zhǎng)軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一個(gè)合適的零應(yīng)力狀態(tài)軌溫，即鎖定軌溫。通常有設(shè)計(jì)鎖定軌溫、施工鎖定軌溫和實(shí)際鎖定軌溫之分。通過(guò)理論分析，綜合考慮軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定性而確定的合理的鎖定軌溫范圍稱(chēng)之為設(shè)計(jì)鎖定軌溫。在鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路中，將長(zhǎng)軌條始終端落槽就位時(shí)的平均軌溫稱(chēng)為施工鎖定軌溫，一般要求應(yīng)在設(shè)計(jì)鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi)。線(xiàn)路在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，軌條內(nèi)的零應(yīng)力狀態(tài)會(huì)隨著鋼軌的爬行、軌條的輾長(zhǎng)而發(fā)生改變，這種無(wú)縫線(xiàn)路實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的零應(yīng)力狀態(tài)軌溫一般稱(chēng)之為實(shí)際鎖定軌溫。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力峰值大小的基準(zhǔn)，根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和線(xiàn)路穩(wěn)定性條件確定鎖定軌溫是無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。9三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)1、扣件阻力*中間扣件和防爬設(shè)備抵抗鋼軌沿軌枕面縱向位移的阻力為了防止鋼軌爬行，要求扣件阻力必須大于道床縱向阻力在橋梁等特殊地段，為了降低橋梁所受縱向力和保證長(zhǎng)軌的正常伸縮，扣件阻力可小于道床阻力扣件阻力是由鋼軌沿軌枕墊板面之間的摩阻力和扣件與軌底扣著面之間的摩阻力所組成橡膠墊板扣件

小阻力扣件實(shí)現(xiàn)途徑：減小扣壓力降低摩擦系數(shù)10三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)1、扣件阻力*扣壓力P的大小與螺栓所受拉力P拉的大小有關(guān)。以彈條式扣件為例，可得P的算式如下：故扣件的縱向阻力F可表述為：彈條扣件受力圖11三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)1、扣件阻力*扣件阻力隨鋼軌位移的增加而增大。當(dāng)鋼軌位移達(dá)到某一定值之后，鋼軌產(chǎn)生滑移，阻力不再增加軌下膠墊產(chǎn)生殘余壓縮變形，以致扣件阻力下降列車(chē)通過(guò)時(shí)的振動(dòng)，也會(huì)使螺帽松動(dòng)，扭矩下降，導(dǎo)致扣件阻力下降

考慮上述因素，計(jì)算中取1mm處的阻力值，如Ⅲ型扣件取16kNⅢ型扣件阻力12三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)2、接頭阻力*鋼軌兩端接頭處由鋼軌夾板通過(guò)螺栓擰緊，產(chǎn)生阻止鋼軌縱向位移的阻力由鋼軌夾板間的摩阻力和螺栓的抗剪力提供只計(jì)算摩阻力，取決于螺栓擰緊后的張拉力和鋼軌與夾板之間的摩擦系數(shù)

P螺栓張拉力T水平分力P/2N法向分力R接觸面合力摩擦系數(shù)0.25夾板接觸面傾角tana=i，1/4~1/313三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)2、接頭阻力*一枚螺栓的拉力接近它所產(chǎn)生的接頭阻力，常值接頭阻力與螺栓材質(zhì)、直徑、擰緊程度和夾板孔數(shù)有關(guān)列車(chē)通過(guò)鋼軌接頭時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，會(huì)使扭力矩下降，接頭阻力值降低40-50%

T

擰緊螺帽時(shí)的扭力矩N·m

K

扭矩系數(shù)0.18～0.24P螺栓拉力kND螺栓直徑mm

10.9

級(jí)螺栓，扭矩應(yīng)保持在700～900N·m10.9級(jí)Φ27mm的高強(qiáng)螺栓（扭矩1100N·m

以上）聯(lián)結(jié)的鋼軌接頭，接頭阻力達(dá)

900

kN以上，構(gòu)成準(zhǔn)無(wú)縫線(xiàn)路膠接絕緣接頭的阻力可達(dá)

1500～3000

kN，與焊接接頭等強(qiáng)

14三、無(wú)縫線(xiàn)路的基本參數(shù)3、道床阻力*扣件道床抵抗軌道框架縱向位移的阻力，一般以每根軌枕的阻力

R，或每延厘米分布阻力r表示道床縱向阻力受道砟材質(zhì)、顆粒大小、道床斷面、搗固質(zhì)量、臟污程度、軌道框架重量等因素的影響道床抵抗軌道框架縱向位移的阻力，由軌枕與道床之間的摩阻力和枕木盒內(nèi)道砟抗推力組成

道床縱向阻力值隨位移的增大而增加，當(dāng)位移達(dá)到一定值之后，軌枕盒內(nèi)的道砟顆粒之間的結(jié)合被破壞，在此情況下，即使位移再增加，阻力也不再增大道床阻力取2mm時(shí)的值，常值15四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力

——接頭阻力能阻止鋼軌伸縮的軌溫變化幅度。16四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力1、長(zhǎng)鋼軌約束條件*（2）道床縱向阻力的約束接頭阻力被克服后，當(dāng)軌溫繼續(xù)變化時(shí)，道床縱向阻力開(kāi)始阻止鋼軌伸縮。但道床縱向阻力的產(chǎn)生是體現(xiàn)在道床對(duì)軌枕的位移阻力，隨著軌枕根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也增加。為計(jì)算方便，常將單根軌枕的阻力換算為鋼軌單位長(zhǎng)度上的阻力r，并取為常量，由上述特征可見(jiàn)，道床縱向阻力是以阻力梯度r的形式分布。故在克服道床縱向阻力階段，鋼軌有少量伸縮，軌內(nèi)還繼續(xù)產(chǎn)生溫度力，且各截面的溫度力并不相等，以斜率r分布。17四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力2、基本溫度力圖*軌溫單向變化時(shí)，溫度力沿鋼軌縱向分布的規(guī)律，稱(chēng)為基本溫度力圖固定區(qū)Pt=EAα?t伸縮區(qū)伸縮區(qū)接頭阻力接頭阻力扣件或道床縱向阻力鋼軌位移鋼軌位移18四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力2、鋼軌基本溫度力圖*△t=0時(shí)，P=0，零應(yīng)力狀態(tài)△t≤△tH時(shí)，軌端無(wú)位移，溫度力在整個(gè)長(zhǎng)軌條內(nèi)均勻分布，Pt＝PH△t＞△tH時(shí)，道床縱向阻力開(kāi)始發(fā)揮作用，軌端開(kāi)始產(chǎn)生收縮位移，同時(shí)在x長(zhǎng)度范圍內(nèi)放散部分溫度力Tmin時(shí)，P=Pmax，伸縮范圍達(dá)到最大值，稱(chēng)為伸縮區(qū)r表示單位長(zhǎng)度范圍內(nèi)的道床縱向阻力，單位N/m；而不是指產(chǎn)生單位位移所需要的作用力。鋼軌不產(chǎn)生位移處為固定區(qū)，道床不提供阻力；道床提供約束阻力處，鋼軌必有位移19四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力3、軌溫反向變化時(shí)的鋼軌溫度力圖*t0

可能有大于、等于或小于當(dāng)?shù)刂虚g軌溫

3

種情況，常見(jiàn)t0＞t中當(dāng)Tmin－t≤

tH時(shí)，接頭阻力抵抗AEE

tH≤Tmin－t≤2

tH，接頭阻力起作用，鋼軌不發(fā)生新的位移FGG

Tmin－t≥2

tH，鋼軌開(kāi)始伸長(zhǎng)，阻力反向，其他范圍位移不變t＝Tmax，

t

拉

max＞

t

壓

max，出現(xiàn)溫度壓力峰，脹軌危險(xiǎn)季節(jié)在4-5月份，冬季作業(yè)后，溫度力峰更大在取鎖定軌溫等于或小于中間軌溫時(shí)，則不會(huì)在伸縮區(qū)出現(xiàn)溫度壓力峰。道床阻力方向鋼軌位移方向20四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力3、軌溫反向變化時(shí)的鋼軌溫度力圖*不考慮符號(hào)軌溫再次循環(huán)時(shí)，變化規(guī)律又不同道床阻力方向鋼軌位移方向21四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力4、軌端伸縮量*長(zhǎng)鋼軌端部伸縮量計(jì)算距軌端x處dx段未實(shí)現(xiàn)的伸縮量軌端未實(shí)現(xiàn)的伸縮量軌端實(shí)現(xiàn)的伸縮量圖中陰影部分面積與EF之比22四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力4、軌端伸縮量*短鋼軌端部伸縮量計(jì)算注意鋼軌的對(duì)稱(chēng)伸縮所有伸縮量均可采用釋放的溫度力圖面積求解23四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力5、算例*算例1：60kg/m鋼軌無(wú)縫線(xiàn)路，接頭阻力490kN，秋冬季作業(yè)后線(xiàn)路阻力為100N/cm，春夏季線(xiàn)路阻力增大至150N/cm，秋天鎖定時(shí)軌溫為25℃，最高氣溫45℃，最低氣溫零下20℃，問(wèn)伸縮區(qū)長(zhǎng)度？最大溫度壓力峰？夏季時(shí)軌端伸長(zhǎng)量？鋼軌鋼膨脹系數(shù)11.8×10－6/

C，彈性模量2.1×105MPa，截面積77.45cm2。解：

最大溫度壓力767.7kN，最大溫度拉力863.6kN

伸縮區(qū)長(zhǎng)度37.36m

溫度壓力峰距鋼軌端部26.0m

溫度壓力峰值880.0kN

夏季軌端伸縮長(zhǎng)0.9mm24四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力5、算例*算例2：60kg/m鋼軌無(wú)縫線(xiàn)路，接頭阻力490kN，線(xiàn)路阻力為150N/cm，鎖定軌溫為25℃，最高氣溫45℃，最低氣溫零下20℃，冬天時(shí)在距接頭900m至950m范圍內(nèi)軌道基礎(chǔ)出現(xiàn)了向右移動(dòng)現(xiàn)象，設(shè)在此范圍內(nèi)軌道受到了向右的道床阻力，問(wèn)基礎(chǔ)移動(dòng)將帶動(dòng)軌排在多大范圍內(nèi)出現(xiàn)局部位移（不包括軌條端部位移），最大位移為多少？試畫(huà)最低溫時(shí)的溫度力圖。鋼軌鋼膨脹系數(shù)11.8×10－6/

C，彈性模量2.1×105MPa，截面積77.45cm2。解：

最大溫度壓力767.7kN，最大溫度拉力863.6kN，伸縮區(qū)長(zhǎng)度24.9m，基礎(chǔ)移動(dòng)發(fā)生在固定區(qū)

基礎(chǔ)移動(dòng)范圍內(nèi)的道床阻力為750kN

固定區(qū)拉壓面積相等，則最大附加溫度壓力為375kN，擾動(dòng)范圍100m

擾動(dòng)范圍鋼軌最大位移為5.76mm25四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力5、算例*算例3：60kg/m鋼軌無(wú)縫線(xiàn)路，接頭阻力490kN，鎖定軌溫為25℃，最高氣溫45℃，最低氣溫零下20℃，鋼軌鋼膨脹系數(shù)11.8×10－6/

C，彈性模量2.1×105MPa，截面積77.45cm2，道床總的縱向阻力與一般情況下rl不同，為rl2/5，r為5kN/m2，求最低溫時(shí)的伸縮區(qū)長(zhǎng)度及鋼軌端部伸縮位移？并繪出溫度力圖。解：最大溫度壓力767.7kN，最大溫度拉力863.6kN

伸縮區(qū)長(zhǎng)度l=19.3m

未能自由伸縮位移為7.3mm

軌端伸縮位移為3.0mm26四、無(wú)縫線(xiàn)路基本溫度力5、算例*算例4：60kg/m鋼軌無(wú)縫線(xiàn)路，接頭阻力490kN，鎖定軌溫為25℃，最高氣溫45℃，鋼軌鋼膨脹系數(shù)11.8×10－6/

C，彈性模量2.1×105MPa，截面積77.45cm2，線(xiàn)路縱向阻力為15kN/m，在荷載作用下其縱向阻力增加至20.0kN/m，長(zhǎng)軌條端部與25m普通鋼軌相連，接頭軌縫為8mm，當(dāng)氣溫達(dá)到最高時(shí)恰好有一單機(jī)在長(zhǎng)軌條端部啟動(dòng)，輪軌間摩擦系數(shù)為0.3，單機(jī)長(zhǎng)度為25m，其分布軸重為40kN/m，問(wèn)此時(shí)伸縮區(qū)長(zhǎng)度為多？長(zhǎng)軌條與普通鋼軌間的軌縫會(huì)否頂死？并繪出溫度力圖。解：最大溫度壓力767.7kN

啟動(dòng)時(shí)作用在鋼軌的縱向力方向與道床阻力方向相反，相當(dāng)于在25m范圍內(nèi)道床縱向阻力變?yōu)?kN/m，其他地段為15kN/m伸縮區(qū)由兩段組成，其長(zhǎng)度l=30.18m

長(zhǎng)軌條端部伸縮位移為2.9mm

普通鋼軌端部伸縮位移為1.4mm，則軌縫變小4.3mm，不會(huì)頂嚴(yán)27五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析1、穩(wěn)定性概念*失穩(wěn)（脹軌跑道）無(wú)縫線(xiàn)路在夏季高溫季節(jié)，由于鋼軌內(nèi)部存在巨大壓力，引起軌道的橫向變形，在外來(lái)因素（列車(chē)動(dòng)力或人為因素）干擾下，軌道彎曲變形突然增大的現(xiàn)象脹軌時(shí)采用冰塊冷卻鋼軌降溫脹軌直接導(dǎo)致運(yùn)行中的列車(chē)脫軌脹軌跑道28五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析2、失穩(wěn)（脹軌跑道）過(guò)程*持穩(wěn)階段:鋼軌溫度壓力增大，但軌道不變形脹軌階段:隨軌溫增加，鋼軌溫度壓力隨之增加，軌道出現(xiàn)微小變形，壓力與位移呈現(xiàn)的非線(xiàn)性關(guān)系跑道階段:當(dāng)鋼軌溫度壓力達(dá)到臨界值后，在外部干擾或軌溫繼續(xù)升高時(shí)，軌道將會(huì)發(fā)生突然臌曲29五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析3、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析*判別準(zhǔn)則：能量法和靜力平衡法能量法：彈性理論的能量變分原理勢(shì)能駐值原理：結(jié)構(gòu)物處于平衡狀態(tài)的充要條件是在虛位移過(guò)程中，總勢(shì)能取駐值壓桿在均勻介質(zhì)中的失穩(wěn)現(xiàn)象保持穩(wěn)定的因素：道床橫向阻力、軌道框架剛度喪失穩(wěn)定的因素：鋼軌溫度壓力、軌道初始彎曲30五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析4、道床橫向阻力*道床抵抗軌道框架橫移的阻力枕端抗推力30%枕側(cè)摩擦力20%~30%枕底摩擦力50%31五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析4、道床橫向阻力*表示方法單根軌枕的橫向阻力Q道床單位橫向阻力q影響道床橫向阻力的因素很多，主要與道床狀態(tài)、肩部幾何狀態(tài)及維修作業(yè)等有關(guān)。32五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析4、道床橫向阻力*影響因素1：道床狀態(tài)道床是由道砟堆積而成，道床的飽滿(mǎn)程度、道砟的材質(zhì)及粒徑尺寸對(duì)道床橫向阻力都有影響。道床的飽滿(mǎn)程度關(guān)系到軌枕與道砟接觸面的大小及道砟之間的相互結(jié)合，飽滿(mǎn)的道床可以提高道床的橫向阻力。道砟的材質(zhì)不同，提供的阻力也不一樣；砂礫石道床比碎石道床阻力低30～40%；道床粒徑較大提供的橫向阻力也較大，例如粒徑由25～65mm減小到15～30mm，橫向阻力將降低20～40%。33五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析

枕端道床破裂示意圖34五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析4、道床橫向阻力*影響因素3：線(xiàn)路維修作業(yè)的影響擾動(dòng)道床的維修作業(yè)，如起道搗固、清篩等均會(huì)破壞道砟間的相互咬合，改變道砟與軌枕的接觸狀況態(tài)，削弱道床阻力。各種作業(yè)前后軌枕位移2mm時(shí)的阻力值及降低率見(jiàn)表維修作業(yè)前后道床橫向阻力35五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析4、道床橫向阻力*軌道框架剛度是反映其自身抵抗彎曲能力的參數(shù)組成兩股鋼軌的水平剛度（橫向剛度）扣件阻矩扣件螺母扭矩分別為20，50，100，150

N·m36五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析5、喪失穩(wěn)定的因素*鋼軌溫度壓力無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定問(wèn)題的根本原因，應(yīng)控制溫升幅度軌道初始彎曲影響穩(wěn)定的直接誘因，應(yīng)控制初始彎曲大小彈性初始彎曲：溫度力和列車(chē)橫向力作用下產(chǎn)生塑性初始彎曲：軋制、運(yùn)輸、焊接、鋪設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生，占總初彎的58.33%37五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析6、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性計(jì)算公式*穩(wěn)定準(zhǔn)則——允許溫度壓力及允許溫升統(tǒng)一公式計(jì)算理論認(rèn)為，為了避免或盡量減小在溫度的反復(fù)變化過(guò)程中殘余變形的積累，應(yīng)對(duì)變形幅值f嚴(yán)格限制，并認(rèn)為道床的彈性范圍為1~2mm。同時(shí)，為了避免過(guò)分嚴(yán)格地限制溫度力，影響無(wú)縫線(xiàn)路的鋪設(shè)與應(yīng)用范圍，定義由f=2mm時(shí)計(jì)算出的溫度力為計(jì)算溫度壓力PW。考慮一定的安全裕量即為允許溫度壓力[P]38五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析6、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性計(jì)算公式*由于變形矢度遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)，故可不考慮脹軌區(qū)的溫度壓力降低，從而有：

39五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析6、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性計(jì)算公式*計(jì)算基本假定穩(wěn)定性統(tǒng)一計(jì)算公式基于如下基本假設(shè)：①假設(shè)軌道屈曲成形狀及波長(zhǎng)相同的多波形狀，僅取一個(gè)最不利的半波作為計(jì)算對(duì)象②假設(shè)軌道原始彈性彎曲為正弦曲線(xiàn)，即假設(shè)軌道原始塑性彎曲為半徑R0的圓曲線(xiàn)，即40五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析6、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性計(jì)算公式*計(jì)算基本假定③假設(shè)在溫度壓力P作用下，軌道變形曲線(xiàn)為正弦曲線(xiàn)，即④考慮曲線(xiàn)區(qū)段為穩(wěn)定性最不利的軌道線(xiàn)路區(qū)段，線(xiàn)路半徑為R表示為：⑤道床橫向阻力采用三項(xiàng)式，表示為：⑥考慮扣件節(jié)點(diǎn)阻矩等影響，軌道水平抗彎剛度折減為βEI。41五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析7、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性統(tǒng)一公式*軌道總勢(shì)能

A

由以下部分組成：軌道總勢(shì)能由鋼軌的軸向壓縮應(yīng)變能A1、軌道框架的彎曲變形能A2和道床形變能A3三部分組成假設(shè)：①在小位移條件下，不考慮鄰區(qū)縱向位移u及縱向阻力r(u)的影響；②軌道框架水平抗彎剛度以βEI表示；③橫向變形用yf表示，曲線(xiàn)坐標(biāo)如圖0-所示，積分限為0~l；④考慮圓曲線(xiàn)矢度的影響?？倓?shì)能可表示為：42五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析

43五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析7、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性統(tǒng)一公式軌道框架彎曲變形能，忽略扣件扭矩道床變形能

（7-35）Q為等效道床阻力

44五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析7、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性統(tǒng)一公式以

代入，得

（7-36）由該式可得P是l的函數(shù)，因此，必有一變形弦長(zhǎng)l使P為最小。具體求l時(shí)，統(tǒng)一公式認(rèn)為，按照初始不平順的不同假設(shè)，有兩種方法可用：一是假設(shè)初始f0為已知，稱(chēng)之為定矢度法；一是假設(shè)初始不平順曲率為已知，稱(chēng)之為定曲率法。45五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析7、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性統(tǒng)一公式①定曲率法46五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析7、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性統(tǒng)一公式算例相當(dāng)于允許升溫幅度49.9℃47五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析8、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性變波長(zhǎng)公式計(jì)算圖示初始彎曲線(xiàn)形變形曲線(xiàn)48五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析8、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性變波長(zhǎng)公式總勢(shì)能梁壓縮形變能梁的彎曲形變能道床形變能扣件形變能49五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析8、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性變波長(zhǎng)公式容許溫度力計(jì)算條件：最不利初彎波長(zhǎng)60kg/m軌720cm，矢長(zhǎng)比1‰，彈性矢度占比58.33%允許溫升考慮縱向分布不均，減去

8

C，直線(xiàn)及半徑

R≥2

000

m

曲線(xiàn)在設(shè)計(jì)中考慮運(yùn)營(yíng)過(guò)程中鎖定軌溫的變化，再減去8

C計(jì)算步驟：假定波長(zhǎng)，計(jì)算P得到P的極小值50五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析8、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性變波長(zhǎng)公式算例51五、無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性分析9、拓展及思考直線(xiàn)軌道，設(shè)初始變形曲線(xiàn)，變形曲線(xiàn)，在荷載P作用下波長(zhǎng)保持一致，道床橫向阻力為常量，軌排橫向抗剛度為EI，試求脹軌臨界波長(zhǎng)與臨界溫度力？52六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、設(shè)計(jì)任務(wù)與內(nèi)容設(shè)計(jì)任務(wù)：區(qū)間路基上普通無(wú)縫線(xiàn)路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)核心：確定無(wú)縫線(xiàn)路的設(shè)計(jì)與施工鎖定軌溫設(shè)計(jì)內(nèi)容：確定鎖定軌溫、進(jìn)行無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)計(jì)算設(shè)計(jì)鎖定軌溫的確定保證最低軌溫時(shí)不斷軌、即使斷軌，斷縫值不影響行車(chē)安全保證最高軌溫時(shí)不斷軌、不失穩(wěn)設(shè)計(jì)步驟根據(jù)強(qiáng)度條件確定允許降溫幅度根據(jù)斷縫條件確定允許降溫幅度根據(jù)穩(wěn)定條件確定允許升溫幅度畫(huà)圖確定設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍53六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2、根據(jù)強(qiáng)度條件確定允許升降溫幅度保證鋼軌足夠的強(qiáng)度——不被拉斷由鋼軌強(qiáng)度檢算條件

可得允許降溫幅度

同理，根據(jù)強(qiáng)度條件確定的允許升溫幅度54六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3、根據(jù)斷縫確定允許降溫幅度保證斷軌后的最大斷縫值小于容許值斷縫容許值：確定原則：行車(chē)安全、動(dòng)力作用一般情況70mm、困難條件90mm；無(wú)砟軌道100mm計(jì)算方法55六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、根據(jù)穩(wěn)定條件確定允許升溫幅度保證鋼軌的穩(wěn)定性——不失穩(wěn)

根據(jù)穩(wěn)定條件（統(tǒng)一公式、不等波長(zhǎng)公式、壓彎變形計(jì)算公式）求得允許溫度壓力[P]，鋼軌允許升溫幅度[?tc]：無(wú)砟軌道目前不作穩(wěn)定性檢算，尚未建立無(wú)砟軌道碎彎變形計(jì)算理論56六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、確定設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍TmaxTmax-[?tc]Tmin+[?ts]Tmin[?tc][?ts]tetmtn57六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)計(jì)算內(nèi)容長(zhǎng)軌條長(zhǎng)度伸縮區(qū)長(zhǎng)度緩沖區(qū)長(zhǎng)度預(yù)留軌縫防爬設(shè)備58六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)7、軌條長(zhǎng)度長(zhǎng)軌條長(zhǎng)度考慮線(xiàn)路平、縱面條件、道岔、道口、橋梁、隧道所在位置，原則上按閉塞分區(qū)長(zhǎng)度設(shè)計(jì)，一般長(zhǎng)度為1000-2000m。最短為200m，特殊情況下不短于150m伸縮區(qū)長(zhǎng)度長(zhǎng)度一般取為50-100m，宜取為標(biāo)準(zhǔn)軌長(zhǎng)度的整倍數(shù)緩沖區(qū)長(zhǎng)度長(zhǎng)軌之間、道岔與長(zhǎng)軌之間、絕緣接頭處需設(shè)置緩沖區(qū)，2～4根同類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)軌59六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8、預(yù)留軌縫確定原則：與普通線(xiàn)路軌縫相同。長(zhǎng)軌與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫冬季不超過(guò)構(gòu)造軌縫夏季軌縫不頂嚴(yán)預(yù)留軌縫緩沖區(qū)中標(biāo)準(zhǔn)軌間軌縫與普通線(xiàn)路軌縫設(shè)置相同構(gòu)造軌縫60kg/m以下:18mm75kg/m:20mm60六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8、預(yù)留軌縫軌端伸縮量計(jì)算61六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9、防爬設(shè)備線(xiàn)路爬行是造成軌道病害主要原因之一改變無(wú)縫線(xiàn)路鎖定軌溫在伸縮區(qū)和緩沖區(qū)應(yīng)布置足夠的防爬設(shè)備，以保證無(wú)相對(duì)無(wú)鋼軌相對(duì)于軌枕的縱向移動(dòng) P防+nP扣≥nR采用混凝土軌枕和配套的彈條型扣件時(shí)，一般可不裝防爬器62六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10、拓展與思考研究實(shí)例：某地區(qū)最高年軌溫為65℃，最低年軌溫-35℃，Ⅲ型混凝土軌枕，等效道床阻力為115N/cm，鋼軌容許強(qiáng)度為351MPa，計(jì)算得軌底拉應(yīng)力為161MPa，軌頭壓應(yīng)力為208MPa，制動(dòng)應(yīng)力取為10MPa，斷縫容許值為90mm，線(xiàn)路縱向阻力160N/cm，問(wèn)能否在250m曲線(xiàn)上鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路？若不能鋪設(shè)，可采取哪些措施？鋼軌彈性模量2.1×105MPa，截面積77.45cm2。解：由強(qiáng)度條件計(jì)算得容許升溫幅為53.6℃，容許降溫幅度72.6℃

由斷縫條件計(jì)算得容許降溫幅度為79.7℃

由穩(wěn)定性條件計(jì)算得容許升溫幅度為34.8℃

確定得設(shè)計(jì)鎖定軌溫為(30.2+37.6)/2+3=36.9≈37℃

鋪設(shè)軌溫范圍為32-42℃，超過(guò)了容許降溫幅度，不宜鋪設(shè)。63六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10、拓展與思考研究實(shí)例：主要問(wèn)題是無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性不足解決措施：設(shè)置護(hù)軌、護(hù)軌橫撐桁架、道砟袋支擋、軌枕卡縱連、道砟膠固化

64六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10、拓展與思考研究實(shí)例建立有限元穩(wěn)定性計(jì)算模型，分析各種解決措施的容許溫升設(shè)置護(hù)軌提高-1.2℃、護(hù)軌橫撐桁架提高3.3℃

、道砟袋支擋提高15.3℃

、軌枕卡縱連提高20.6℃

、道砟膠固化提高45℃65六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10、拓展與思考*思考：1、無(wú)縫線(xiàn)路維修作業(yè)是否有時(shí)間限制及作業(yè)條件限制？道床擾動(dòng)阻力下降，須有作業(yè)軌溫條件限制，一般在鎖定軌溫15

℃2、軌道不平順對(duì)無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性的影響如何？方向不平順會(huì)引起脹軌3、豎向上是否也會(huì)脹軌？一般不會(huì)，但在梁端溫度力集中及豎曲線(xiàn)處也會(huì)，無(wú)砟軌道彈性支承塊也會(huì)4、鋼軌越重越容易脹軌？是，溫度力的增加幅度較框架剛度增加幅度大5、鋼軌在脹軌階段有何應(yīng)急處理措施？澆水、覆冰、堆重、停車(chē)……6、夏天換軌有何要求？計(jì)算伸縮量、插入合適長(zhǎng)度的鋼軌、鎖定軌溫時(shí)放散7、等效道床阻力是否隨2mm處的道床橫向阻力增大而增大？不一定，等效道床阻力是軌枕橫向位移范圍內(nèi)的綜合阻力，與2mm前阻力斜率關(guān)系極大66六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11、課程作業(yè)67六、無(wú)縫線(xiàn)路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)11、課程作業(yè)68七、無(wú)縫道岔1、無(wú)縫道岔概述無(wú)縫道岔取消了岔區(qū)的普通鋼軌接頭，提高了岔區(qū)軌道平順性，降低了輪軌動(dòng)力沖擊，延長(zhǎng)了鋼軌件及軌道結(jié)構(gòu)使用壽命。無(wú)縫道岔除承受機(jī)車(chē)車(chē)輛的動(dòng)荷載作用外，還承受軌條無(wú)縫化產(chǎn)生的縱向溫度力作用，并保持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和部件的可靠性。因此，無(wú)縫道岔須滿(mǎn)足基本的結(jié)構(gòu)要求。69七、無(wú)縫道岔1、無(wú)縫道岔概述（1）道岔鋼軌應(yīng)具有良好的可焊性，以實(shí)現(xiàn)岔內(nèi)接頭及岔區(qū)兩端接頭的可靠焊接（2）岔區(qū)鋼軌扣件應(yīng)采用大阻力彈性扣件，以保持岔區(qū)鋼軌的穩(wěn)定（3）有砟軌道無(wú)縫道岔道床應(yīng)飽滿(mǎn)、密實(shí)，特別要注意填平、夯實(shí)岔枕盒內(nèi)的道砟（4）尖軌、心軌跟端可設(shè)置間隔鐵或限位器等傳力部件，并采用高強(qiáng)螺栓聯(lián)接（5）無(wú)縫道岔應(yīng)采用彈性可彎式AT尖軌70七、無(wú)縫道岔2、無(wú)縫道岔溫度力的傳遞路徑71七、無(wú)縫道岔3、轍叉結(jié)構(gòu)傳力機(jī)理轍叉是實(shí)現(xiàn)叉跟縱向溫度力向?qū)к墏鬟f的重要部件，其結(jié)構(gòu)型式有固定型轍叉、可動(dòng)心軌轍叉兩類(lèi)。（1）固定型轍叉為整體式結(jié)構(gòu)，受到區(qū)間鋼軌傳來(lái)的縱向溫度力后，先克服轍叉扣件縱向阻力、轍叉墊板的摩擦阻力或道床阻力，而后通過(guò)轍叉趾端平均地傳遞給直、曲導(dǎo)軌。（2）可動(dòng)心軌轍叉是由翼軌、心軌、叉跟軌及聯(lián)接零件等組成的拼裝式結(jié)構(gòu)，利用間隔鐵和高強(qiáng)螺栓將心軌跟端（或叉跟軌）與翼軌跟端牢固聯(lián)結(jié)，形成穩(wěn)定、可靠的框架及傳力結(jié)構(gòu)72七、無(wú)縫道岔4、轉(zhuǎn)轍器跟端結(jié)構(gòu)傳力機(jī)理無(wú)縫道岔轉(zhuǎn)轍器跟端主要有三類(lèi)縱向傳力結(jié)構(gòu)：無(wú)傳力部件轍跟式、限位器轍跟式、間隔鐵轍跟式限位器尖軌跟端間隔鐵尖軌跟端73七、無(wú)縫道岔4、轉(zhuǎn)轍器跟端結(jié)構(gòu)傳力機(jī)理經(jīng)轍叉?zhèn)髦林薄⑶鷮?dǎo)軌的溫度力在克服導(dǎo)軌段扣件縱向阻力及道床縱向阻力的制約后，繼續(xù)向尖軌跟端傳遞；并根據(jù)不同的尖軌跟端構(gòu)造，影響尖軌的伸縮及轉(zhuǎn)轍器工電結(jié)合部工作狀態(tài)。（1）無(wú)傳力部件轍跟式尖軌跟端構(gòu)造。為防止轉(zhuǎn)換設(shè)備卡阻，需采用容許伸縮位移足夠大的轉(zhuǎn)換設(shè)備，設(shè)備要求較高。（2）轉(zhuǎn)轍器跟端設(shè)置傳力部件，可限制尖軌尖端的較大伸縮位移，保證工電結(jié)合部正常工作。74七、無(wú)縫道岔5、扣件的縱向約束與傳力扣件阻力是無(wú)縫線(xiàn)路縱向阻力極其重要的組成部分，無(wú)縫道岔中亦如此。要求扣件縱向阻力盡可能大，確保轍叉及導(dǎo)軌的部分溫度力能通過(guò)岔枕傳至道床和基本軌，并防止岔區(qū)鋼軌過(guò)量爬行，保持岔區(qū)線(xiàn)形及幾何狀態(tài)。因此，當(dāng)岔區(qū)存在升、降溫時(shí)，岔區(qū)里軌扣件阻力方向與基本軌的方向相反，相應(yīng)的溫度力梯度也相反。75七、無(wú)縫道岔6、岔枕的縱向傳力作用岔枕承受里軌扣件系統(tǒng)傳遞來(lái)的縱向力，并向道床和與之相聯(lián)的基本軌扣件傳遞，通過(guò)基本軌扣件把里軌溫度力部分傳至基本軌，同時(shí)使軌枕產(chǎn)生縱向位移、水平偏轉(zhuǎn)及彎曲。76七、無(wú)縫道岔7、道床狀態(tài)和縱向傳力道床是無(wú)縫道岔保持穩(wěn)定的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)岔區(qū)縱向溫度力的調(diào)整與重分布。無(wú)砟道床具有足夠的縱、橫向阻力，有利于保持無(wú)縫道岔穩(wěn)定。有砟道床通過(guò)嚴(yán)格控制道床斷面尺寸，保持岔區(qū)的“大平大向”，實(shí)現(xiàn)無(wú)縫道岔的內(nèi)部傳力與狀態(tài)穩(wěn)定。有砟道床的斷面應(yīng)符合相關(guān)規(guī)范的規(guī)定。77七、無(wú)縫道岔8、螺栓的傳力作用道岔內(nèi)的螺栓是保證無(wú)縫道岔內(nèi)溫度力有效傳遞與分布的基礎(chǔ)。為此需保證道岔內(nèi)的螺栓扭矩符合設(shè)計(jì)規(guī)定，部分螺栓的扭矩參考值見(jiàn)表78七、無(wú)縫道岔9、無(wú)縫道岔的主要計(jì)算方法我國(guó)發(fā)展了多種無(wú)縫道岔計(jì)算理論，代表性的有“當(dāng)量阻力系數(shù)法”、“有限單元法”，此外還有“兩軌相互作用法”、“廣義變分法”等。當(dāng)量阻力系數(shù)法通過(guò)疊加原理求解基本軌的附加溫度力。由于無(wú)縫道岔基本軌處于無(wú)縫線(xiàn)路的固定區(qū)，基本軌附加溫度力圖上拉力區(qū)面積與壓力區(qū)面積相等，可采用與橋上無(wú)縫線(xiàn)路伸縮附加力試算法類(lèi)似的方法計(jì)算有限單元法通過(guò)合理劃分鋼軌及岔枕單元，并將線(xiàn)路阻力和間隔鐵、限位器等傳力部件模擬為彈簧單元，將節(jié)點(diǎn)位移及鋼軌溫度力視為變量進(jìn)行求解。79七、無(wú)縫道岔10、無(wú)縫道岔的主要影響因素及參數(shù)（1）主要影響因素?zé)o縫道岔計(jì)算模型與軌溫變化幅度、傳力部件和線(xiàn)路阻力的特性、道岔號(hào)碼、轍叉類(lèi)型、焊接類(lèi)型、道岔群的聯(lián)結(jié)型式、相鄰單元軌節(jié)鋪設(shè)軌溫差等多種因素相關(guān)，影響著無(wú)縫道岔的受力和變形。（2）主要計(jì)算參數(shù)道床縱向阻力可采用岔區(qū)沿岔枕長(zhǎng)度方向的道床縱向阻力分布，取為46N/cm；Ⅲ型扣件阻力取為16kN，Ⅱ型扣件阻力取為12.5kN；限位器縱向剛度可取為60MN/m；間隔鐵縱向剛度可取為50MN/m。80七、無(wú)縫道岔11、檢算項(xiàng)目與指標(biāo)（1）鋼軌伸縮位移檢算無(wú)縫道岔尖軌尖端的伸縮位移為其跟端位移與尖軌自由伸縮位移之和，按下式簡(jiǎn)化計(jì)算：無(wú)縫道岔可動(dòng)心軌尖端的伸縮位移為其跟端位移與可動(dòng)心軌自由伸縮位移之和，按下式簡(jiǎn)化計(jì)算：81七、無(wú)縫道岔11、檢算項(xiàng)目與指標(biāo)（2）傳力部件強(qiáng)度檢算無(wú)縫道岔中的傳力部件包括尖軌跟端的限位器或間隔鐵、長(zhǎng)翼軌末端的間隔鐵。傳力部件聯(lián)結(jié)螺栓所承受的剪應(yīng)力應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：82七、無(wú)縫道岔11、檢算項(xiàng)目與指標(biāo)（3）鋼軌強(qiáng)度檢算鋼軌強(qiáng)度檢算與普通無(wú)縫線(xiàn)路相同，檢算用荷載組合為動(dòng)彎應(yīng)力、溫度應(yīng)力、基本軌附加應(yīng)力。在基本軌附加溫度力峰處應(yīng)進(jìn)行鋼軌強(qiáng)度檢算。若鋼軌不能滿(mǎn)足強(qiáng)度條件時(shí)，應(yīng)提高鋼軌強(qiáng)度，特別是基本軌焊接接頭質(zhì)量，也可適當(dāng)調(diào)整無(wú)縫道岔的鎖定軌溫。83七、無(wú)縫道岔11、檢算項(xiàng)目與指標(biāo)（4）穩(wěn)定性檢算岔前線(xiàn)路穩(wěn)定性檢算可采用普通無(wú)縫線(xiàn)路穩(wěn)定性計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算。因岔前線(xiàn)路溫度力分布的非均勻性，需確定一個(gè)恰當(dāng)?shù)臋z算位置，一般取尖軌尖端前4m處作為檢算斷面。為確保無(wú)縫道岔穩(wěn)定，應(yīng)保持道床飽滿(mǎn)、密實(shí)，并加寬和堆高砟肩；按規(guī)定擰緊鋼軌扣件等。在仍不能滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求的條件下，可適當(dāng)提高無(wú)縫道岔及區(qū)間線(xiàn)路的鎖定軌溫。84七、無(wú)縫道岔12、道岔群布置原則85七、無(wú)縫道岔13、隧道區(qū)段無(wú)縫道岔的布置隧道內(nèi)溫度常年基本恒定，鋪設(shè)無(wú)縫道岔?xiàng)l件較好。隧道洞口附近存在非均勻分布的溫度過(guò)渡段，夏季隧道外氣溫、軌溫較隧道內(nèi)高20~30℃，冬季低3~8℃。受隧道長(zhǎng)度、方向和通風(fēng)條件等影響，溫度過(guò)渡段的長(zhǎng)度一般為10~50m。86七、無(wú)縫道岔14、無(wú)縫道岔在無(wú)砟軌道區(qū)段的布置無(wú)縫道岔鋪設(shè)于無(wú)砟軌道上，通常稱(chēng)之為“無(wú)砟道岔”，由于剛化的無(wú)砟道床提供了更為穩(wěn)定、可靠的岔下基礎(chǔ)，有利于無(wú)縫道岔溫度力的傳遞和伸縮位移控制，具體表現(xiàn)如下：（1）無(wú)砟道岔轉(zhuǎn)轍器跟端僅限位器起傳力作用，岔枕不再起傳遞縱向力的作用。（2）無(wú)砟道岔中宜采用大阻力的扣件系統(tǒng)，增大扣件縱向阻力可顯著降低無(wú)砟道岔尖軌伸縮位移、限位器所受縱向力及基本軌附加溫度力。（3）無(wú)砟道岔具有良好的穩(wěn)定性，可采用間隔鐵結(jié)構(gòu)減緩尖軌伸縮位移及卡阻現(xiàn)象的發(fā)生。（4）無(wú)砟道岔穩(wěn)定性較好，更有利于與區(qū)間形成跨區(qū)間無(wú)縫線(xiàn)路。87八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路1、橋上無(wú)縫線(xiàn)路概述我國(guó)從1963年開(kāi)始，先后在一些中小跨度的多種類(lèi)型橋梁（簡(jiǎn)支梁、連續(xù)梁、桁梁、有砟無(wú)砟橋）上鋪設(shè)無(wú)縫線(xiàn)路，并對(duì)橋上無(wú)縫線(xiàn)路梁、軌相互作用的原理進(jìn)行大量的試驗(yàn)研究。橋上無(wú)縫線(xiàn)路的受力情況和路基上不同，除受到列車(chē)動(dòng)載、溫度力等的作用外，還承受伸縮力、撓曲力、牽引/制動(dòng)力、斷軌力的作用。為確保橋上無(wú)縫線(xiàn)路的安全運(yùn)營(yíng)，必須考慮上述各項(xiàng)縱向力及其合理組合作用下，鋼軌、橋跨結(jié)構(gòu)及墩臺(tái)滿(mǎn)足各自的強(qiáng)度條件、穩(wěn)定性條件及鋼軌斷縫限值要求。88八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路2、橋上無(wú)縫線(xiàn)路附加力附加作用力伸縮力：因溫度變化梁伸縮引起的相互作用力撓曲力：列車(chē)荷載作用下梁撓曲引起的相互作用力斷軌力：橋上無(wú)縫線(xiàn)路斷軌時(shí)作用于橋跨結(jié)構(gòu)的力制動(dòng)力：列車(chē)在橋上制動(dòng)或啟動(dòng)時(shí)的作用力制撓力、墩移力、地震力等附加力和其他線(xiàn)路縱向力組合作用下檢算鋼軌的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和斷縫附加力反作用于橋梁，橋跨結(jié)構(gòu)、墩臺(tái)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性一橋一算，通用計(jì)算程序BCWR89八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路3、橋上無(wú)縫線(xiàn)路附加力的計(jì)算理論與方法*分析橋上無(wú)縫線(xiàn)路縱向力產(chǎn)生的基礎(chǔ)產(chǎn)生縱向力的充要條件：梁軌相對(duì)位移和線(xiàn)路縱向阻力線(xiàn)路縱向阻力對(duì)梁軌相互作用的影響減小線(xiàn)路縱向阻力有利于減小縱向相互作用線(xiàn)路縱向阻力過(guò)小將會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的軌縫對(duì)線(xiàn)路縱向阻力需合理取值縱向阻力變化對(duì)橫向阻力也有影響縱向阻力有常阻力和非線(xiàn)性阻力通常取扣件和道床阻力的小值鋼軌橋梁

u(x)v(x)f(x)f(x)90八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路3、橋上無(wú)縫線(xiàn)路附加力的計(jì)算理論與方法梁軌相互作用簡(jiǎn)圖鋼軌橋梁橋臺(tái)Qu(x)=y(x)-?(x)0KRailbridgeabutment91八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路4、計(jì)算參數(shù)線(xiàn)路阻力可根據(jù)實(shí)際情況，取為常量或線(xiàn)性及非線(xiàn)性的各種函數(shù)形式，計(jì)算撓曲力時(shí)需考慮列車(chē)荷載影響，多采用雙線(xiàn)性型式，分為有載阻力和無(wú)載阻力有砟軌道小阻力扣件縱向阻力無(wú)砟軌道小阻力扣件縱向阻力(0.5,8)(0.5,6.5)(0.5,12.5)(0.5,8)92八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路4、計(jì)算參數(shù)梁溫度差墩臺(tái)縱向水平剛度梁類(lèi)型日溫度差年溫度差混凝土梁15℃30℃鋼梁25℃50℃跨度（m）≤12162024324048橋臺(tái)墩臺(tái)頂線(xiàn)剛度（kN/cm·雙線(xiàn)）1202002403004007001000300093八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路5、伸縮力的計(jì)算伸縮力由于溫度變化橋梁伸縮對(duì)鋼軌作用的縱向力影響因素線(xiàn)路縱向阻力（梁軌相互間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度）梁的伸縮量（即溫度跨度）長(zhǎng)鋼軌布置方式梁跨支座布置方式橋梁墩臺(tái)剛度橋梁結(jié)構(gòu)型式，如拱橋、斜拉橋、連續(xù)剛構(gòu)軌道結(jié)構(gòu)型式，如有砟、單元板式、縱連板式94八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路5、伸縮力的計(jì)算單跨簡(jiǎn)支梁伸縮力計(jì)算計(jì)算假定橋梁位于無(wú)縫線(xiàn)路固定區(qū)橋梁自由伸縮，忽略其他影響對(duì)于一般矮墩或剛度較大橋梁，忽略墩頂位移假定溫度單向變化，一般取一天內(nèi)可能出現(xiàn)最大溫差線(xiàn)路縱向阻力取為常量阻力95八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路5、伸縮力的計(jì)算單跨簡(jiǎn)支梁伸縮力計(jì)算簡(jiǎn)圖Ku1u2PEQ(x)ΔTFC’CB’BAE’EFD’DPBPC兩個(gè)平衡方程96八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路5、伸縮力的計(jì)算單跨簡(jiǎn)支梁伸縮力解析解（路基及橋上阻力相同）鋼軌縱向力平衡條件附加溫度力拉壓面積相等條件

梁軌位移相等點(diǎn)條件

97八、橋上無(wú)縫線(xiàn)路5、伸縮力的計(jì)算單跨簡(jiǎn)支