高速铁路无缝线路技术

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1、高速铁路无缝线路技术西南交通大学土木工程学院陈小平工学博士Email:cxp193@163.com主要内容一、铺设无缝线路的意义二、无缝线路的类型三、无缝线路基本原理四、线路纵向阻力五、无缝线路的温度力图六、无缝线路的稳定性七、桥上无缝线路技术八、桥上无缝道岔技术一、铺设无缝线路的意义减少冲击和振动；行车平稳、安全舒适；延长机车车辆、钢轨及联接零件的使用寿命，降低养护维修费用(节约30%～70%)；在电力牵引或自动闭塞区段可减少接头的导电设备等。二、无缝线路的类型按应力方式分：温度应力式、自动放散温度应力式、定期放散温度应力式。无缝线路的类型

2、（续）按长度分：普通无缝线路；区间无缝线路；跨区间无缝线路。三、无缝线路基本原理一根长度为l可自由伸缩的钢轨，当轨温变化t℃时，其伸缩量为l＝a·l·t（6.1）影响钢轨伸缩量的因素？三、无缝线路基本原理如果钢轨完全被固定，不能随轨温变化而自由伸缩，则将在钢轨内部产生温度应力。根据虎克定律，温度应力t为：t＝E·t＝E(l／l)＝Ea·l·t／l＝E·a·t（6.2）影响钢轨温度应力的因素？三、无缝线路基本原理一根钢轨所受的温度力Pt为：Pt＝t·F＝2.5t·F（N）（6.4）影响钢轨温度力的因素？四、线路纵向阻力线路

3、纵向阻力：指当轨温变化时，抵抗钢轨两端自由伸缩的阻力。接头阻力、扣件阻力、道床纵向阻力。接头阻力钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头阻力由钢轨夹板间的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。为了安全，我国接头阻力PH仅考虑钢轨与夹板间的摩阻力。PH＝n·s扣件阻力扣件阻力是由钢轨沿轨枕垫板面之间的摩阻力和扣板与轨底扣着面之间的摩阻力所组成，一组扣件的阻力F为：F＝2(1＋2)P影响扣件阻力大小的因素？道床纵向阻力道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力，是由轨枕与道床之间的摩阻力和枕木盒内道碴抗推力组成。道床纵向阻力

4、的特性和影响因素？五、钢轨温度力图六、钢轨伸缩量的计算长钢轨一端的伸缩量标准轨轨端伸缩量计算图七、无缝线路稳定性失稳（胀轨跑道）无缝线路在夏季高温季节，由于钢轨内部存在巨大压力，引起轨道的横向变形，在外来因素（列车动力或人为因素）干扰下，轨道弯曲变形突然增大的现象。失稳（胀轨跑道）过程持稳阶段（AB段）胀轨阶段（BK段）跑道阶段（KC段）影响无缝线路稳定性因素保持稳定的因素1、道床横向阻力2、轨道框架刚度丧失稳定的因素1、钢轨温度压力2、轨道初始弯曲道床横向阻力道床抵抗轨道框架横移的阻力保证线路稳定的主要因素道床65%钢轨25%扣件10%组成

5、1、枕端的碴肩阻止横移的抗力2、枕侧及底部与道碴接触面之间的摩阻力道床肩部30%轨枕侧面20～30%轨枕底部50%道床横向阻力表示方法1、道床单位横向阻力q2、单根轨枕的横向阻力Q影响因素道床材质、级配道床肩宽、堆高形式线路维修作业道床横向阻力影响2、轨道框架刚度反映其自身抵抗弯曲能力的参数。组成1、两股钢轨的水平刚度（横向刚度）2、扣件阻矩丧失稳定的因素钢轨温度压力构成无缝线路稳定问题的根本原因。轨道初始弯曲影响稳定的直接因素。1、弹性初始弯曲2、塑性初始弯曲占总初弯的58.33%无缝线路结构稳定分析判别准则能量法和静力平衡法。能量法弹性理

6、论的能量变分原理。势能驻值原理结构物处于平衡状态的充要条件是在虚位移过程中，总势能取驻值。无缝线路稳定性计算公式统一公式1977年提出，假定变形曲线波长与初始波长相等，并取变形为2mm时对应的温度压力，除以安全系数，即为保证线路稳定的允许温度压力。无缝线路稳定性计算公式不等波长稳定性计算公式1990年开始实施，假定变形曲线波长与初始弯曲波长不相等的计算公式。七、桥上无缝线路技术减少列车车轮对桥梁的冲击作用；提高列车通过桥梁的舒适性和安全性；延长设备使用寿命；减少养护维修工作量；提高列车过桥速度。桥上铺设无缝线路的意义桥上无缝线路技术是高速铁路

7、轨道的关键技术之一。桥上无缝线路钢轨的应力列车动载产生的弯曲应力、温度应力、制动应力、附加应力。附加应力包括：伸缩力、挠曲力、制动力。桥上与路基上无缝线路的区别路基上钢轨强度检算：动弯应力、温度力、制动力稳定性检算：温度力桥上钢轨强度：动弯应力、温度力、制动力钢轨稳定性：温度力、附加力钢轨断缝检算：最大降温幅度下的断缝桥梁墩台检算：伸缩力、挠曲力、制动力桥上无缝线路给设计上带来了很大的困难。桥上无缝线路——伸缩力的特性伸缩力由于温度变化梁伸缩作用于钢轨的纵向力。影响因素线路纵向阻力梁的伸缩量长钢轨布置方式梁跨支座布置方式等单跨简支梁增温时伸缩

8、力计算图桥上无缝线路——挠曲附加力特性挠曲力的所引起的附加力的本质与伸缩力相同。桥上无缝线路的结构类型全部处于固定区，常阻力扣件；全部处于固定区，小阻力扣件；设置伸