川黔线小半径曲线无缝线路改造方案分析

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1、川黔线小半径曲线无缝线路改造方案分析1绪论1.1无缝线路理论无缝线路也叫焊接长钢轨，钢轨长度从几公里到十几公里，有的甚至长达几十公里或上百公里，可以跨越一个或多个区间，以适应现代高速铁路的发展[1]。我们通常把一个标准的钢轨与标准钢轨和道岔焊接，消除了大量钢轨接头和缓冲段，从而使纵向力和位移得以直接在钢轨之间传递，以此减少了养护维护劳动力和原材料的消耗，大大提高行驶稳定性和安全性，延长钢轨的寿命，显著改善乘坐舒适度和工作状态，因此无缝线路受到了各国更高程度的亲睐。通常情况下，我们将标准轨送到焊轨厂，先将标准轨焊接成250m左右的长钢轨，根据施工需要，通过运输车将长钢轨运

2、送至施工现场，然后通过相应的焊接方法，将250m左右的长钢轨焊接成1-2km的超长钢轨，如果需要实现全区间或跨区间的无缝线路，可以将之前1-2km的超长钢轨继续进行焊联[2]。自动放散无缝线路通常在部分大型桥梁或温差较大区段被使用，目的是为了减少轨枕或梁轨的相对位移，通常做法是架设伸缩调节器，伸缩调节器包括了尖轨和基本轨两部分，在温度应力或伸缩应力下，尖轨可以自由伸缩，继而可以减轻钢轨的温度压力。温度应力式无缝线路是通过夹板和螺栓将长钢轨连接起来的，通常情况下，它由固定区、缓冲区和伸缩区三部分组成，固定区一般由线路状况和施工条件来确定，其长度通常不大于50m，而缓冲区具

3、有温度力平衡的重要作用，通常取2-4根标准钢轨的长度，因而这种简单的结构特性决定其可以很容易进行维护，而伸缩区的长度通常需要经过计算来确定，一般不小于50m。.1.2小半径曲线无缝线路的发展根据《无缝线路铺设养护维修办法》(TB2008-89)的相关规定，我国铺设无缝线路的曲线半径不能低于400m，最高轨温差不得超过72℃[4]。但随着轨道结构和养护维修技术的加强，上述限制出现了显著的突破。1967年，铁科院、成都铁路局、西南交通大学和铁道部第二勘测设计院合作实现了成昆线382m小半径曲线无缝线路的铺设。1987年，在最大轨温差94℃的条件下，呼和浩特铁路局实现了400

4、m小半径曲线无缝线路的铺设，并采取增加轨枕配置数、加宽并堆高道碴和增设防胀挡板等措施，取得了良好的效果。与此同时，在最大温差83℃的条件下，北京铁路局秦皇岛工务段实现了350m小半径曲线无缝线路的铺设[5]。最近几年，针对曲线半径的限制，许多铁路局陆续进行了铺设小半径曲线无缝线路的尝试，例如在外福线上，上海铁路局就铺设了半径为300m的曲线无缝线路试验段，到目前为止，该试验段运营情况较好，可见，在突破曲线半径限制方面，小半径曲线无缝线路的发展将具有很大的潜力。从国外发展情况来看，过去大部分国家均对铺设无缝线路的最小曲线半径进行了限制，一般不小于600m。近十年来，随着无

5、缝线路理论研究的发展以及钢轨焊接技术和轨道结构的进步，欧洲、美国和俄罗斯等国均放宽了正线允许铺设无缝线路的最小曲线半径，其中，在站线上允许铺设的无缝线路曲线半径会更小。例如美国已经在站线上铺设了半径为170m的无缝线路，南斯拉夫和匈牙利等国也有在半径为210-250m曲线上铺设无缝线路的实例[6]。2可行性理论分析本章通过对川黔线李家湾至阁老坝段(R=300m)小半径曲线无缝线路的铺设进行可行性理论分析和论证，通过对其强度和稳定性进行计算，以此确定实际线路铺设无缝线路所需具备的必要条件。根据川黔线李家湾至阁老坝段相关气象信息表明：该地区年最高气温为36℃，年最低气温为-

6、21.6℃，最高轨温tmax=56℃，最低轨温tmin=-22℃，最大轨温差tmax=78℃。2.1轨道结构参数川黔线李家湾至阁老坝段小半径曲线无缝线路拟采用的轨道结构类型如下所示：(1)钢轨：60kg/mPD3钢轨；(2)屈服强度s=457MPa，钢轨断面xI=3217cm4¬；13；23；(3)最小曲线半径R=300m；(4)轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕，1840根/km，轨枕间距a=54.3cm，Ⅱ型弹条扣件；(5)道床：碎石道床，道砟为一级道砟，厚度35cm以上，肩宽45cm，外侧堆高15cm；(6)钢轨支座刚度D：按照表2.1取值。..2.2无缝线路强度计算2

7、.2.1无缝线路强度计算方法(1)基本假设钢轨强度检算的基本假设应符合下列规定：①钢轨为连续弹性支承的等截面无限长梁，钢轨基础的竖向位移与其反力成线性关系；②计算荷载采用实际运营列车荷载，以速度系数、横向水平力系数、偏载系数分别反映车轮垂直动荷载、横向水平力和垂直力偏心、曲线内外轨偏载的影响；③作用于轨道上的荷载系符合力的独立作用原理，即列车轮系作用下轨道各部件的应力、应变，等于各单独车轮作用下的应力、应变之代数和。..3可行性试验分析........213.1试验段概况.....213.2道床横向阻力测试...........213.3