無縫線路應(yīng)力放散(論文)

1、淺談無縫線路的鎖定軌溫與應(yīng)力放散無縫線路是鐵路軌道現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，經(jīng)濟效益顯著。無縫線路是將許多根標準長度鋼軌焊接成相當長的軌條并鋪布在軌枕上的線路。在普通線路上，由于采用的是標準長度鋼軌，每公里線路上就要有160個（12.5m鋼軌）或80個（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，列車通過時發(fā)生沖擊和振動，其沖擊力最大可達非接頭區(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、混凝土軌枕損壞破裂，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車車輛的使用壽命，并增加它的養(yǎng)護維修費用。與普通線路相比較，無縫線路在相當長一段線路上消滅

2、了大量的接頭，因而具有沖擊振動少，運行平穩(wěn)，提高旅客舒適度；減少材料消耗，降低軌道養(yǎng)護維修費用；延長線路設(shè)備機車車輛的使用壽命及維修周期，改善行車條件；減輕機車車輛沖擊軌縫的噪聲，有利于環(huán)境保護；適應(yīng)高速行車的要求等到優(yōu)點，是軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢，是鐵路現(xiàn)代化的主要內(nèi)容之一。目前我國鐵路主要干線普遍采用無縫線路，夏季脹軌和冬季的斷軌已成為無縫線路養(yǎng)護管理工作中關(guān)注的問題。無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)部會產(chǎn)生巨大的溫度應(yīng)力，因此對無縫線路設(shè)備的維修養(yǎng)護管理成為鐵路安全的重中之重，由于日常的養(yǎng)護維修，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，無縫

3、線路會不斷產(chǎn)生位移和應(yīng)力衰減，從而使鎖定軌溫自然下降，造成無縫線路不穩(wěn)定，危及鐵路行車安全，這時就要對不符合規(guī)定要求的無縫線路進行應(yīng)力放散，然后再重新鎖定線路。應(yīng)力放散就是在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)，將無縫線路全長扣件，防爬器等全部松開，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 理論鎖定軌溫無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)時的軌溫稱為鎖定軌溫。此時,鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力等于0。比如一根長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。鎖定軌溫是設(shè)計、鋪設(shè)及養(yǎng)護無縫線路的重要技術(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)系無縫線路內(nèi)部的溫度應(yīng)力和現(xiàn)場軌溫，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，為正值時表示無縫線路內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力，為負值時表示無縫線路內(nèi)部產(chǎn)生壓應(yīng)力。2.2 施工鎖定軌溫是鋪設(shè)焊接長鋼軌時的實際鎖定軌溫。采用換軌小車鋪設(shè)焊接長鋼軌,通常取其始端和終端入槽時所測定的軌溫平均值,

5、即t鎖 =（t始+ t終）/2,同時要求始終端就位時的軌溫必須控制在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi),否則應(yīng)待軌溫適宜時,將焊接長鋼軌放散應(yīng)力后重新鎖定。通常把一次鋪設(shè)的軌條長度叫單元軌條?？鐓^(qū)間無縫線路由于施工技術(shù)條件和運營條件所限,不可能在一個天窗時間內(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行,而且要求每單元長軌在焊聯(lián)后的鎖定軌溫相同,焊聯(lián)時保證鎖定軌溫不超限(在設(shè)計鎖定軌溫范圍)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。由于區(qū)間無縫線路不是一次完成鋪設(shè),要使整個軌條溫度力均勻,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、鎖定等工作有序進行,且保證鎖定軌溫符合要求,這就成為施工中一個關(guān)鍵問題。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)一步連入法在一個天窗時間內(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)時同時焊接,同時放散,做到一步到位。也就是說,在認為鎖定軌溫相符的條件下,新軌引進換軌車龍門之后,換軌車邊前進邊進行長軌條的始端焊接。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)在一個天窗內(nèi),與普通無縫線路一樣

7、,在兩單元軌條之間鋪設(shè)一根緩沖軌(龍口軌) 。而在另一個天窗時間內(nèi)取出緩沖軌,插入經(jīng)計算確定軌長的正式軌,放散應(yīng)力,然后進行最終焊接。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)新單元軌條時的同一個天窗內(nèi)進行。作業(yè)地點間隔以相互施工不發(fā)生影響,最好不小于三個單元軌條長。無論是一步連入法還是二步連入法,焊接時保證鎖定軌溫不超限(在設(shè)計鎖定軌溫范圍)是關(guān)鍵,而目前工務(wù)部門用鋼管墊于軌枕之間進行長軌拉伸或應(yīng)力放散都不能達到每個單元軌條的實際鎖定軌溫位于設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)。2.4 施工中測量記錄軌溫宜采用多點測量取平均值的方法。3 維修作業(yè)鎖定軌溫一根長度為1 000 m 的cd 段長軌條

8、在軌溫20 時被完全鎖定,那么cd 段長軌條的施工鎖定軌溫t鎖 為20 。當軌溫上升至40 時, cd 段長軌條的長度未變,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段長軌條在20被鎖定時,其中a、b 段長度均為85m。在運營過程中,由于種種原因a、b 兩段的長度變化為85. 01 m和84. 99 m,而cd段長度未變。此時,cd段長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(以下簡稱維規(guī)) 第4. 3. 4條規(guī)定“進行無縫線路維修作業(yè),必須掌握軌溫,觀測鋼軌位

9、移,分析鎖定軌溫變化,按實際鎖定軌溫,根據(jù)作業(yè)軌溫條件進行作業(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)計要求設(shè)置好鋼軌位移觀測樁；鎖定后應(yīng)及時在鋼軌上設(shè)置縱向位移觀測的“零點”標記。4.2 單元軌節(jié)鎖定時，實際鎖定軌溫必須在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(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：當速度大于160km/h時，不應(yīng)大于3，當速度小于或等于160km/j時，不應(yīng)大于5。并準備記錄始、終端的

10、鎖定軌溫。否則，無縫線路鋪設(shè)后必須進行應(yīng)力放散并重新鎖定。5 放散量的計算計算放散量，長鋼軌的放散量按下列自由伸縮公式計算。式中：長鋼軌放散量（mm） 鋼軌鋼線膨脹系數(shù)；=0.0118/（m） l需要放散應(yīng)力的長鋼軌長度（m） 放散后的鎖定軌溫（） 原鎖定軌溫（）6 無縫線路有下列情況之一者應(yīng)進行應(yīng)力放散6.1 實際鎖定軌溫超出設(shè)計鎖定軌溫范圍。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速度大于160km/h時大于3、當速度小于或等于160km/h時大于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)嚴重的不均勻位移。6.4 因其他原因造成無縫

11、線路鎖定軌溫不明確時。 6.5 某些施工需要提高或降低無縫線路的鎖定軌溫，以保障施工過程中不發(fā)生脹軌跑道或長軌節(jié)折斷。7 應(yīng)力放散步驟7.1 應(yīng)力放散前應(yīng)收集核對原鎖定軌溫資料、縱向位移觀測資料，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傷損等情況。7.2 確定放散軌溫及放散方法，計算放散量，緩沖區(qū)預(yù)留軌縫、鋸軌量。7.3 準備機具、組織施工，消除阻止鋼軌移動的障礙物，做好放散前的一切準備工作。7.4 設(shè)置臨時觀測點，隨時掌握長鋼軌的應(yīng)力放散情況。7.5 放散時按規(guī)定設(shè)好防護信號，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，順列車方向的無縫線路始端伸縮區(qū)防爬器不動，松開始端固定區(qū)正向防爬器。7.7 在實際放散量近似計劃放散量鎖定線路。7.8 鎖定線路后，要勻好調(diào)節(jié)區(qū)軌縫，改正爬行雙測樁標志及鎖定軌溫。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)整器張拉長軌節(jié)并輔之撞軌。要求總的放散量夠，沿鋼軌全長放散量均勻，確定的鎖定軌溫準確。8.2 用滾筒放散應(yīng)力時應(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無縫鋼管或圓鋼，撞擊串動長軌節(jié)數(shù)次，即可撤除滾筒，扣緊扣件。8.3 串動或張拉長鋼軌時，應(yīng)支墊滾筒

13、或采取其他措施，禁止強行撞軌或硬性撥入等改變長鋼軌長度的做法。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，同時進行。8.5 進行應(yīng)力放散時，應(yīng)每400m左右設(shè)一撞軌點進行配合，確保長鋼軌放散均勻。宜每隔100m設(shè)一位移觀測點，位移觀測樁應(yīng)設(shè)置齊全、牢固、不易損壞和易于觀測。8.6 無縫線路應(yīng)力放散或調(diào)整后，應(yīng)按實際鎖定軌溫及時修改有關(guān)技術(shù)資料和位移觀測標記。8.7 無縫線路應(yīng)力放散和調(diào)整施工前，應(yīng)制訂施工計劃及安全措施，組織人力，備齊料具，充分作好施工準備。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標記。8.10 線路鎖定后，應(yīng)定期觀測鋼軌不均勻位移量并做好記錄。位移觀測樁處換算200m范圍內(nèi)相對位移量不得大于10mm，任何一個位移觀測樁處位移量不得超過20mm。8.11 完成鎖定并經(jīng)過列車碾壓后，應(yīng)及時組織復(fù)緊軌枕扣件，達到鎖定要求。9 無縫線路應(yīng)力放散的安全