钢轨应力调整条件

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高速铁路用钢轨的温度应力分析

高速铁路用钢轨的温度应力分析引言：高速铁路是一种高速运行的铁路交通方式，由于高速列车的高速运行和巨大的载荷，对于钢轨的材质以及结构设计有着很高的要求。

钢轨的温度应力是影响钢轨线路安全和寿命的重要因素之一。

本文将对高速铁路用钢轨的温度应力进行分析，并提出相应的解决方案。

1. 高速铁路温度应力的产生原因：高速铁路的巨大运行载荷和高速运行速度会引发钢轨的温度变化，导致温度应力的产生。

主要原因包括：1.1 温度变化引起的钢轨长度变化：温度变化会引起钢轨的膨胀和收缩，从而导致钢轨长度的变化，进而产生应力。

1.2 钢轨的不均匀热膨胀：钢轨在高速列车通过时会受到瞬时加热，由于钢轨自身材料的差异，热膨胀不均匀，导致温度应力的产生。

1.3 环境温度和日夜温差：高速列车运行环境中的温度波动较大，尤其是日夜温差较大的地区，会引发钢轨的温度变化，从而产生应力。

2. 高速铁路温度应力的影响：高速铁路钢轨的温度应力会对线路的安全性和使用寿命产生重要影响。

2.1 引发钢轨的变形和损坏：温度应力过大会导致钢轨的变形，包括弯曲和扭曲，严重时可能引发断裂。

这种变形和损坏会影响列车的正常运行，并且会对线路的安全性产生威胁。

2.2 加速钢轨的疲劳磨损：温度应力会加速钢轨的疲劳磨损，导致钢轨寿命的缩短。

3. 高速铁路温度应力的解决方案：为了减少高速铁路钢轨的温度应力，可以采取以下解决方案：3.1 使用合适的材料：选择合适的材料制造钢轨，以提高钢轨的抗温度应力能力。

航天航空领域的先进材料可以应用于钢轨制造，提高其抗温度应力和耐磨性能。

3.2 改善钢轨的结构设计：优化钢轨的截面形状和断面尺寸，增加钢轨的刚度和强度，提高其对温度应力的承受能力。

3.3 加强维护与保养：定期对钢轨进行检查，及时发现和修复温度应力引起的损伤和变形问题，有效延长钢轨的使用寿命。

4. 高速铁路温度应力的数值模拟分析：为了更准确地了解高速铁路钢轨的温度应力情况，可以采用数值模拟方法进行分析。

钢轨放散规范标准最新

钢轨放散规范标准最新钢轨放散是铁路维护中的一项重要工作，它涉及到钢轨的应力释放和轨道的稳定性。

以下是钢轨放散规范标准的一些最新要求：1. 钢轨放散前的准备工作：- 对钢轨进行详细的检查，确保没有裂纹、变形等损伤。

- 确认放散区域的轨道结构，包括轨枕、道床和扣件等。

- 准备必要的工具和设备，如放散机、轨温计、轨道测量工具等。

2. 放散时机的选择：- 钢轨放散应选择在温度适宜的时段进行，避免在极端高温或低温下操作。

- 考虑轨道使用情况和列车运行计划，选择交通量较小的时段进行放散。

3. 放散操作流程：- 首先进行轨温测量，确保轨温在允许放散的范围内。

- 松开扣件，使钢轨能够自由伸缩。

- 使用放散机逐步释放钢轨的应力，注意观察钢轨的伸缩情况。

- 放散过程中，应有专人监控轨道结构的稳定性，防止发生意外。

4. 放散后的检查与调整：- 放散完成后，重新检查钢轨的平直度和轨道的几何尺寸。

- 根据需要调整轨距和水平，确保轨道符合运行标准。

- 重新紧固扣件，确保钢轨与轨枕之间的连接稳定。

5. 安全措施：- 放散过程中，应设置明显的安全警示标志，防止无关人员进入放散区域。

- 工作人员应穿戴适当的个人防护装备，如安全帽、反光背心等。

- 放散区域应有专人负责指挥和监督，确保操作安全。

6. 记录与报告：- 记录放散过程中的关键数据，如轨温、放散长度等。

- 放散完成后，应编写详细的放散报告，包括操作过程、检查结果和后续建议。

7. 后续维护：- 定期对放散后的钢轨进行检查，评估放散效果和轨道稳定性。

- 根据检查结果，及时进行必要的维护和调整，确保轨道长期稳定运行。

以上规范标准旨在确保钢轨放散工作的安全性和有效性，同时也保障了铁路运输的安全和效率。

浅谈无缝线路应力放散与应力调整

2012年第30期(总第45期)科技视界Science &Technology VisionSCIENCE &TECHNOLOGY VISION科技视界无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路,它是当今轨道结构的一项重要新技术,世界各国竞相发展。

无缝线路的特点是轨条长,当轨温变化时,钢轨要发生伸缩,但由于有扣件的约束作用,不能自由伸缩,在钢轨内部要产生很大的温度力。

为保证无缝线路的强度和稳定,需要了解长轨条内温度力及其变化规律。

为此要首先分析温度力、伸缩位移与轨温变化之间的关系。

通过应力放散这一方法,消除温度力对无缝线路的影响,保持线路稳定。

1应力放散的定义锁定轨温高了,钢轨较长,要放散温度压力,使钢轨缩短一些;锁定轨温低了,钢轨较短,要放散温度拉力,使钢轨伸长一些;此外,为了保证行车安全,如果无缝线路的温度力太大,也要“释放”掉一部分,这些都叫应力放散。

应力放散使长轨条长度发生变化,通常用改变缓冲轨长度的方法来调节。

2应力放散的作用应力放散的过程既然是释放温度力和重新确定锁定轨温的过程,它最终就将使无缝线路的锁定轨温由不合理变为合理,使无缝线路承受的温度力由大变小。

这样,通过应力放散,就可以杜绝无缝线路发生胀轨、跑道和钢轨折断的隐患,这就是应力放散的作用所在。

3需要进行应力放散的情况3.1实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内,或左右股轨条的实际锁定轨温相差超过5℃;3.2锁定轨温不清楚或不准确;3.3跨区间和全区间无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5℃,同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差超过10℃;3.4铺设或维修作业方法不当,使轨条产生不正常的伸缩;3.5固定区或无缝道岔出现严重的不均匀位移;3.6夏季线路轨向严重不良,碎弯多;3.7通过测试,发现温度力分布严重不匀;3.8因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温;3.9低温铺设轨条时,拉伸不到位或拉伸不均匀。

轨道精调施工工艺及施工方法

轨道精调施工工艺及施工方法(1)施工方法在轨道放送完成后，长钢轨进行应力放散、锁定成无缝线路，再开展轨道精调工作。

在联调联试之前根据轨道小车静态测量数据对轨道进行全面、系统地调整，将轨道几何尺寸调整到允许误差范围内，对轨道线型（轨向和轨面高程）进行合理调整，有效地控制轨距变化率和水平变化率，使轨道静态精度满足线路设计的高速行车条件。

(2)施工工艺流程无砟轨道精调施工工艺流程图(3)施工工艺操作要点①施工准备A.按基本要求配备齐全轨道精调所需物品，并对相关仪器或设备按规定项目做好检验和校准工作。

B.轨道精调整理前，应组织专业测量队伍对全线轨道控制网CPⅢ进行复测。

C.对CPⅢ点作重新检查和测量，确认点位可用。

对于被破坏而无法使用的CPⅢ点，必须重新埋设和测量并纳入确认后的CPⅢ网进行平差。

及时更新相关数据，使用前认真核对数据的可靠性和输入的正确性。

②轨道状态检查确认A.钢轨肉眼全面检查，应无污染、无低塌、无掉块、无硬弯等缺陷。

钢轨工作边无残留混凝土等粘结物。

B.扣件扣件应安装正确，无缺少、无损坏、无污染、无空吊，扭力矩达到设计标准（±10%），弹条中部前端下颏与轨距块凸台间隙≤0.5mm，轨底外侧边缘与轨距块间隙≤0.3mm，轨枕挡肩与轨距块间隙≤0.3mm。

C.接头轨道精调前对焊缝全部检查，主要测量焊缝平顺性，顶面0～+0.2mm,工作边0～-0.2mm，圆弧面0～-0.2mm。

③轨道测量轨道精调测量方案采用相对测量+传统测量+绝对测量相结合的方法。

相对测量速度快。

在长钢轨铺设放散锁定后，利用相对测量进行检测，并根据检测结果，按照重检慎修原则，利用传统测量方式进行现场快速复核和标示，通过扣件进行调整，并再次利用传统测量方式和相对测量进行复核和确认。

最后应用绝对测量进行验收。

A.传统测量a.使用轨距尺测轨距与水平。

使用轨距尺测轨距与水平b.方向测量：一般用20米的弦线在钢轨内侧套拉10m 的测点。

无缝线路应力放散及调整分析

摘要:随着我国交通运输业的快速发展，铁路交通也得到了突飞猛进的发展。

在无缝线路的施工过程中，应力放散以及调整是施工过程中必须要十分重视的问题。

接下来，本文将结合笔者多年相关工作经验，详细论述无缝线路应力放散及调整分析。

关键词:无缝线路应力放散调整无缝线路就是将标准长度的钢轨进行焊接，从而形成长钢轨线路。

无缝线路是现阶段轨道结构中非常重要的一项技术，在世界各国得到了飞速发展。

无缝线路有一个重要特点，轨条长度随着温度变化而发生改变，但是，在扣件的约束下，无法进行自由伸缩，进而在内部产生巨大温度力。

为了更好的保障无缝线路的稳定与强度，必须充分掌握轨条温度力与变化规律。

通过应力放散，进一步消除温度对线路的影响，最大限度的保障线路的稳定性能。

1无缝线路应力放散的含义与作用如果锁定轨温度上升，钢轨就会伸长，进而需要释放温度压力，缩短钢轨长度。

如果锁定轨温度下降，钢轨就会缩短，进而需要释放温度压力，伸长钢轨长度。

为了更好的保障行车安全，若无缝线路的温度过高，必须释放一定温度压力。

上述这些情况统称为应力放散。

通过应力放散，进一步改变轨条长度，一般情况下，通过改变缓冲轨长度的方式进行调节。

应力放散可以看作是释放温度力的过程以及重新锁定轨温过程，应力放散的最终目的是调节无缝线路的锁定轨温，使其温度变得更加合理，进而缓解无缝线路所承担的温度力。

通过应力放散，尽可能避免无缝线路钢轨折断、跑道以及胀轨等问题。

应力放散及调整的组织施工非常严密，对于技术水平的要求比较高，对钢轨上积累的应力进行有序的、人为性作业。

必须全面掌握好施工前期的准备工作以及基本工作、施工要点的分析，结合现场实际情况灵活使用，进一步保障应力放散的均匀、彻底。

2无缝线路应力放散的具体情况分析通过大量的研究实践证实，在下面情况发生时，必须进行应力放散：①实际的锁定轨温超过设计的锁定轨温，或者说两股轨条之间的实际温度相差5度以上。

②锁定轨温不准确或者不清晰。

新建铁路长钢轨应力放散常用方法

新建铁路长钢轨应力放散常用方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

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无缝线路温度力应力放散

温度与应力放散一、基本要求1、无绝缘线路的应力放散必须做到匀、准、够。

2、重新设计锁定轨温后，任何一点的实际零应力、轨温值，都应落在设计锁定轨温范围内。

3、放散必须进行匀的检验，确认均匀后，才算完成过放散任务，否则应进行调整，直到调匀为止。

4、轨温偏低的长轨条，放散时自然轨温不得高于设计锁定轨温上线；轨温偏高的长轨条，放散时的自然轨温不得低于允许锁定轨温之下限。

二、放散方法无缝线路的应力放散，必须想方设法把轨下的阻力减小到最低限度，并能使钢轨得以自由伸缩，为此必须采用轨下支垫滚筒与撞轨相结合的方法。

（一）温度控制法在核实的轨温范围内，使钢轨自由伸缩，充分放散钢轨的应力，而后合拢锁定。

锁定后设置防爬观测标记。

并记录初始读数。

采用温度控制放散应力，要封锁线路进行，采用支垫滚筒与撞轨相结合的作业方法。

了解施工期间的气象情况。

选择适合设计锁定轨温的时段施工。

若温度不适合勉强施工，则难以取得预期放散的效果。

施工时应备几对不同长度的合拢轨，待放散轨条充分伸长或收缩后，立即选一对合适的合拢轨，做好合拢。

组装夹板螺栓并按规定扭矩拧紧，首先迅速恢复合拢端得轨枕和扣件，控制住钢轨的伸缩，此时的轨温即为放散后的锁定轨温。

同时全面上好合拢轨的配件，测取位移值，分析是否均匀，如有不匀应另行安排时间调整。

随即移至另股进行放散，待另股放散完毕，线路全面重新锁定后，施工负责人应组织全面检查，确认线路恢复正常，方可开通线路。

施工负责人、技术员配合，下设扣件作业组、滚筒安设组、撞轨组、合拢组、安全质量检查组。

（二）长度控制放散长度控制法是根据已知锁定轨温和放散计划锁定轨温，算出放散长度，这一长度即为放散时应控制的放散量。

合拢组应根据放散的控制长度准备合拢轨。

撞轨组各就各位按施工领导命令同时均衡撞轨。

合拢组注意观测轨端伸长情况到位后，立即合拢固定，然后转移另股放散。

长度控制法最好采用拉伸器放散1、拉伸时应在滚筒与承轨台之间支垫滚筒，滚筒直径以30-35mm为宜，滚筒每隔10米垂直钢轨垫入轨下。

铁路轨道工程--长轨焊接、应力放散施工技术

长轨焊接、应力放散施工技术【内容提要】：近几年火车已经过多次提速，多条客运专线已经建成或正在建设。

火车的提速和客运专线的建设给人们带来的许多便利，无缝线路技术正在被更广泛的采用。

无缝线路铺设对长轨的焊接技术要求不断提到，长轨焊接、应力放散质量的好坏，将直接影响到行车的速度和安全。

【关键词】：长轨焊接应力放散技术1．引言本文主要阐述了长轨焊接、应力放散的施工技术。

在中国铁路网中，已经有超过50%的线路采用了无缝线路。

近几年来随着客运专线建设高潮的到来，以及既有线改造提速，无缝线路被更多的使用。

长轨焊接、应力放散是无缝线路施工中的一个重要的工序，其施工质量的好坏将直接影响到列出的运行速度、行车的平稳度以及行车安全。

本文以锡多铁路扩能改造工程为实例，结合本人在施工过程中的体会和总结攥写。

2．施工前的准备工作技术人员提前调查轨温情况，确定应力放散作业时间段。

在进行应力放散作业前，位移观测桩按要求埋设到位。

施工作业前一小时，所有作业人员及工机具到位，现场负责人下达工机具最终检查及试运行命令，确保作业过程中工机具齐全及设备运转正常。

施工防护按要求设置在作业范围两端，作业范围两端插停车牌。

清除放散区域承轨槽内及可能进入承轨槽内的道碴，为应力放散创造条件。

焊接组、现场技术员检查接头钢轨状况，钢轨焊缝两侧100mm范围内不得有明显压痕、碰痕、划伤等缺陷，焊头不得有电击伤。

不符合，确定锯轨长度并锯轨，锯轨后用端磨机端磨，端磨后的端面垂直度为±0.5mm，并且端面无钒核。

3．应力放散及锁定3．1拆除扣件弹条Ⅱ型扣件采用扳手或内燃弹条扳手拆除，放置在旁边砼枕上；起点为道岔的单元，起端50m扣配件不拆除；起点为上个单元终点，除拆除放散单元的扣配件外，还需拆除上个单元尾端75m扣配件；起点为区间单元终点，只需拆除本单元扣配件。

3．2垫放散滚筒扣件拆除后，扣件组立即用压机打起钢轨，按每15～20根枕布置一个放散滚筒，使得钢轨处于自由伸缩状态，放散滚筒放在承轨槽内。

无缝线路相关知识教材

3
无缝线路钢轨全断面上，受到的温度应力，叫温度力。
温度力的计算公式是：Pt=247.8Δt·F(N) 。
4
温度力的大小和钢轨长度无关，所以从理论上讲，无缝线路可以铺得无限长。
四、课后思考
自由伸缩
限制伸缩温度应力
温度力
• 某无缝线锁定时的轨温是23°C，到了冬天它的轨温下降到零下 15°C时，钢轨断面受到多大的拉应力？（钢轨50kg/m）
⑥原锁温与放散轨温相差较大时要考虑配轨；放散时轨温与放散设计锁定轨温相差较大时要考虑拉伸器最大拉力，禁止拉伸器超范围工作,拉升轨温幅度应控制在15℃以内。
⑦ 现场必须有应急措施，出现拉伸器无法卸下或拉伸不能合拢情况后，应能保证按时开通线路。
3、应力调整方法
无缝线路应力调整，可在比较接近锁定轨温的条件下，采用列车碾压法。
④ 放散应合理设置撞轨点，直线地段一般不超400m，曲线地段不超 300m，避免撞轨造成的应力不均匀。放散区段内有曲线时应注意曲线拉直对放散应力的影响。
⑤ 施工前施工负责人应组织调查无缝线路的长度及技术参数，召开施工预备会，制定安全措施，搞好作业分工，对影响钢轨伸缩的障碍物应提前安排清理（如拆除处理锈死及脱扣螺栓等）。
概念区分
普通无缝线
路：长钢轨长度一般采用1～2km 。
全区间无缝线路：
不跨越车站只跨越闭塞分区的无缝线路。即使焊接长钢轨的长度由普通无缝线路的1～ 2km延长至两个相邻车站站端道岔之间长度的无缝线路。
跨区间无缝线
路：是指轨节利用线路上强大的阻力阻止钢轨移动来锁定线路，限制钢轨的自由伸缩。因而尽管钢轨的温度发生了变化，但并不发生钢轨长度的自由伸缩，只是钢轨的应力，随钢轨的温度变化发生了变化。

矫直工艺对钢轨残余应力及平直度影响的研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｏｎｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｔａｒｇｅｔｏｆｔｈｅｒａｐｉｄｔｒａｎｓｉｔｓｔｅｅｌｒａｉｌｉｓｔｈａｔｏｂｔａｉｎｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄａｎｄｗａｎｔｔｈｅｒｅｓｉｄｕａｌｓｔｅｒｓｓｓｍａｌｅｒｔｈａｎ２５０ＮＶａ．ｅｒｃｅｎｔｌｙ，ｌｏｃａｌｓｔｅｅｌｒａｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｌａｎｔｈｏｍｅＣａｎｎｏｔｐｒｏｄｕｃｅｒａｐｉｄｔｒａｎｓｉｔｓｔｅｅｌｒａｉｌｂｅｆｏｅｉｒｎｔｏｒｄｕｃｅｓｔｅｅｌｒａｉｌｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅ．ｆｏｒＯｂｔａｉｎｉｎｇｔｈｅｒａｉｌｒｏａｄｓｅｃｔｉｏｎｅｒｑｕｉｅｒｓ，ｅａｃｈｓｔｅｅｌｒａｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｐｌａｎｔｍａｋｅｃｏｎｓｔａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓｉｎＳｔｅｅｌｒａｉｌｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｃｓ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｔｏｓａｔｉｓｆｙｔｈｅｒｅｑｕｉｅｒｓｏｆｔｈｅｕｓｅｒｓ．Ｆｏｒｓａｔｉｓｆｙｉｎｇｔｈｅｒａｉｌｒｏａｄｓｅｃｔｉｏｎｖｅｒｓｕｓｔｈｅｒｅｑｕｅｓｔｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｄｅｇｒｅｅ，ＢａｏｔｏｕｓｔｅｅｌｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄｓｍｏｏｔｈａｎｄｓｔａｎｄｄｏｕｂｌｅｐｌａｎｅｓｕｒｆａｃｅｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｆｏｒｍｔｈｅＧｅｒｍａｎＳＭＳｃｏｍｐａｎｙ．ｔｏｉｍｐｏｒｖｅｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｏｐｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌｒａｉｌａｎｄｉｎｃｅｒａｓｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｔｏｐｓｐｅｅｄｓｔｅｅｌｒａｉｌ．Ｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｓｔｅｅｌｓｔｒａｉｎ，ｂｅｎｄｄｅｇｒｅｅａｎｄｓｅｃｔｉｏｎａｌｆｏｒｍｈａｖｅｅｆｅｃｔｓｏｎｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｑｕａｌｉｔｙａｎｄｌｅｓｓＯｆｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｓｔｒａｉｎｔｈｅｏｒｙ．ｈｏｗｔｏｃｏｍｂｉｎｅｔｈｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｅｒｃｅｎｔＳｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｔｏｃｏｎｔｒｏｌｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔｄｅｇｒｅｅａｎｄｔｈｅｅｒｍａｉｎｄｅｒｓｔｒｅｓｓｉｎｉｄｅａｌｉｔｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎｈａｓｂｅｃｏｍｅａｈａｒｄｑｕｅｓｔｉｏｎ．ＴｏａｎａｌｙｚｅａｎｄｓｔｕｄｙｔｈｅｖａｒｉａｎｃｅｌａｗｏｆｔｈｅｅｒｍａｉｎｄｅｒｓｔｅｒｓｓｉｎｔｈｅｃｏｕｒｓｅｏｆｔｈｅｒａｉｌｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｉｎｇａｎｄＴｈｅｅｆｅｃｔｓｏｆａｌｌｓｔｒａｉｇｈｔｅｎｔｅｃｈｎｉｃｓｔｏｔｈｅｒｅｍａｉｎｄｅｒｓｔｒｅｓｓ．ｔｈｅａｒｉｔｃｌｅａｄｏｐｔｅｄｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＣｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｗａｙｏｆｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｍｅｓａｕｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅ

应力放散及锁定作业指导书(终稿)

质量体系作业文件应力放散及锁定施工作业指导书版号：第A/0版文件编号：ST/GCB0805实施日期：2007年12月1日受控状态：（盖章受控）发放编号：中铁二十二局集团第二工程有限公司石太铁路客运专线铺架工程项目部应力放散及锁定作业指导书一、目的由于铺设长钢轨时的轨温与单元轨设计锁定轨温并不一致，另外在补碴整道、动力稳定、焊轨等作业时，造成钢轨温度的变化，内部产生温度拉或压应力。

因此，为了防止无缝线路的长轨条因气温变化和车辆运行等引起的折断或胀轨跑道，必须对长轨条进行应力放散处理，并进行强有力的锁定，以确保线路的高稳定性。

二、原理本作业方法采用低温下拉伸放散为主，并辅助自然温度放散，其原理是：在放散段自然温度的条件下，轨下垫滚筒，松开全部扣件使其失效，使钢轨能自由伸长或缩短，并使用一定的外力，让放散轨节处于零应力状态。

根据设计锁定轨温和实际轨温(低于或等于设计锁定轨温范围)计算出零应力状态下放散钢轨的拉伸量，用拉轨器拉出该伸长量后即锁定钢轨。

三、适用范围适用于本项目部施工的石太铁路客运专线无缝线路的应力放散及锁定作业。

四、所需设备机具应力放散每次1km，分成3个组，每组又分3个班，每组负责330多米长轨条扣件的拆装及机具的安放。

五、人员分工、职责（一）人员分工（二）各级人员职责1、队领导1.1 抓好全队的行政管理、安全教育、室内外环境卫生，职工的文化生活，搞好双文明建设。

1.2 合理安排各工班人员，使施工工序衔接，督促全队人员带齐工具、材料，按时上下班。

1.3 抓好施工现场管理，监督职工严格按照应力放散及锁定工序标准进行作业。

1.4 负责施工人员安全，抓好劳动纪律、抓好应力放散及锁定安全工作。

1.5 合理组织施工现场交接班，及时处理应力放散及锁定施工现场出现的各种问题。

1.6 在施工停工期间，安排好工地应力放散及锁定设备和材料的看管。

1.7 抓好质量管理，应力放散及锁定等施工都必须严格按照《施工图》作业，以确保工程质量优良。

第十一讲应力放散

250Δt*F（查表1-1F=77.45cm2) • =250*51.7*77.45 • =1001041(N)=1001.041(KN) •
• 作业：某地区最高气温为45 o c ，最低气温为 -17.5 o c ，铺设50Kg钢轨的无缝线路，采用钢筋混凝土轨枕。要求：确定该无缝线路锁定轨温范围和最大温度力ptmax 。
• ：北京地区最高轨温为62.6oc，最低轨温-22.8oc。该地区铺设60kg级钢轨的无缝线路，采用钢筋混凝土轨枕。试确定该无缝线路锁定轨温范围和可能存在的最大温度力ptmax 。 • 解：1、确定锁定轨温范围：
t中=（tmax + tmin） /2 =（62.6-22.8）/2=19.9oc
因最大轨温差为85.4oc ，δ取4
• • • • • • • • • •
t 设锁=t 中+δ±5o c =19.9+4 ±5o c =18.9~28.9 o c 2、确定轨温变化度数Δt：冬季Δt拉max=t 锁max-tmin =28.9-（-22.8）=51.7 o c 夏季Δt压max=tmax- t 锁min =62.6-18.9=43.7 o c 3、确定最大温度力：选取冬季Δt拉max=51.7 o c 作为计算数据
• 二、应力放散与应力调整： • （一）、应力放散 • 1、应力放散的条件：铺设长轨道的锁定轨温与设计锁定轨温不符；钢轨过分伸长或缩短；低温焊复断轨改变了原设计锁定轨温。 • 2、放散量的计算： 3、预留轨缝计算； 4、锯轨量计算：
• • • • • • •
5、应力放散方法：列车碾压法； ①单向行车，顺车向一端放散 ②单向行车，逆车向一端放散 ③双向行车，向长轨两端放散滚杠法放散： 6、应力放散步骤：够匀准

无缝线路应力放散与调整

无缝线路应力放散与调整一、应力放散或调整的条件无缝线路的锁定轨温必须准确、均匀、遇到下列情况之一者，必须做好放散或调整工作：1.实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围一内，或左右股长轨条的实际锁定轨温相差超过5℃；2.锁定轨温不清楚或不准确；3.跨区间和全区间无缝线路的相邻单元轨条的锁定轨温差超过5℃，同一区间内单元轨条的最低最高锁定轨温相差超过10℃。

4.铺设或维修作业方法不当，使长轨条产生不正常的伸缩；5.固定区和无缝道岔出现严重的不均匀位移；6．夏季线路轨向严重不良，脆弯多；7.通过测试，发现温度力严重不匀；8.因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温；9.低温铺设长轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。

二、无缝线路应力放散的方法无缝线路应力放散通常采用滚筒放散和滚筒与拉伸器相结合放散两种方法。

无缝线路应力放散应做到总放散量要够，沿钢轨全长放散要匀，最后锁定轨温要准，要结合放散应力同时整治线路爬行。

滚筒放散方法：在接近设计锁定轨温的条件下，松开扣件和防爬器，长钢轨下每隔10~15米垫入特制滚筒或圆钢筋棒、钢管、配合以适当撞轨，使长钢轨正常伸缩，当达到预计锁定轨温，立即取下滚筒，重新锁定线路。

滚筒与拉伸器相结合放散方法：在轨温比较低的条件下，利用滚筒放散的同时，使用拉伸器拉伸，但在原锁定轨温不清楚或不准确，必须在滚筒放散的基础上，经过计算后再用拉伸器拉伸。

拉伸一端缓冲区，应事先调整轨缝，并根据计算更换配轨，上紧全部扣件后，方能固定拉伸器进行拉伸。

三、无缝线路应力调整不改变长钢轨长度的应力调整，可在比较接近实际锁定轨温的条件下，采用滚筒调整和列车碾压调整两种方法。

列车碾压调整方法：在调整地段松开扣件和防爬器，利用列车慢行通过时的碾压作用，使应力放散均匀。

滚筒调整方法：在调整地段松开扣件和防爬器，长钢轨下垫入滚筒，利用撞轨器轻轻振动钢轨，使应力放散均匀。

四、无缝线路应力放散施工1.应力放散计算根据原锁定轨温，位移观测记录及缓冲区状态，以及放散后锁定轨温，计算长钢轨的放散量，检算缓冲区预留轨缝值。

浅析影响现代有轨电车无缝钢轨平直度的焊接、应力放散因素及应对措施

对接头平直度的原始影响较大，后续止塑性变形及拉伸断裂。
打磨难以达到规定值。
３．２外形精整问题由于６０Ｒ２槽型轨轨顶面存在一
（１）无缝线路轨道应力放散锁
定轨温确定
在不考虑温度对钢弹性模量影
力放散及锁定、热胀冷缩、弹性变形等方面对影响轨道接头平直度的因素进行了分析总结，提出相应的质量控制措
施。
关键词：无缝槽型轨
中图分类号：ＴＧ４５７
接头焊接
应力放散及锁定
控制措施
文献标识码：Ｂ
文章编号：１００２－３６０７（２０１７）１１－００５３－０３
适性、使用寿命及运营的维护成本。
件、钢筋混凝土短轨枕及无砟道床。
后，在焊接接头平直度检测过程中发
无缝轨道焊接接头质量、应力放散及所有正线为无缝连接线路，正线使用现个别接头平直度超标。锁定是无缝轨道安装中的关键质量控闪光焊接，道岔使用铝热焊接。槽型制工序，直接影响到线路的平直度。轨（见图１）截面尺寸不同于普通铁路
表１钢轨焊接接头平直度要求（单位为ｍｍ，瑚）
线路设计速度移动式闪光焊接头
０≤ ａｌ ≤０．３０
铝热焊接头
０ｌ ≤ａｌ ≤０４０
在滇南中心城市群现代有轨电车示范上所使用的工字轨（见图２），槽型轨
线项目先期试验段轨道施工调整完毕焊接及外形精整的难度高于工字轨，

城市轨道交通钢轨的冲击荷载与应力分析

城市轨道交通钢轨的冲击荷载与应力分析城市轨道交通是一种高效、便捷的公共交通系统，在现代城市中扮演着重要的角色。

而城市轨道交通的建设离不开稳定可靠的钢轨基础。

本文将针对城市轨道交通的钢轨，进行冲击荷载与应力分析的探讨，以帮助读者更好地了解这一领域。

首先，我们需要明确城市轨道交通的冲击荷载是什么。

冲击荷载是指由城市轨道交通运行产生的冲击力，如列车行驶过程中的加速度、制动和转弯等。

这些冲击力会作用于钢轨上，对其产生一定程度的应变和应力。

钢轨的冲击荷载与应力分析需要从列车载荷和地面情况两个方面进行考虑。

首先，列车的质量、速度、轴重会直接影响冲击荷载的大小。

另外，城市轨道交通的线路布设也会对冲击荷载产生影响。

较长的半径和平缓的弯线可以减小列车的冲击荷载，而急转弯则会增加冲击荷载。

此外，不同铁路路段的地基条件和地形地貌也会对冲击荷载产生影响。

然后，我们来讨论城市轨道交通钢轨承受冲击荷载时所产生的应力。

钢轨由于承受列车作用力产生的应力是非常复杂的。

在列车通过时，轮对作用于钢轨的作用力分为垂直力、横向力和纵向力三个方向。

垂直方向的力会导致钢轨的弯曲变形，称为垂直应变。

横向和纵向的力则会导致钢轨的横向应变和纵向应变。

垂直应变是钢轨承受垂直力引起的纵向弯曲形变的结果。

它的大小与列车速度、轮轴间距、轮对垂直刚度和轮轨垂直度等因素有关。

在设计城市轨道交通钢轨时，需要根据不同的条件来确定钢轨的截面尺寸和强度，以确保能够承受冲击荷载。

横向应变是指钢轨承受横向作用力时产生的横向形变。

横向力可由弯曲力、横向力和轮对偏摆力组成。

城市轨道交通钢轨需要具备足够的强度和刚度，以抵抗横向力的作用。

此外，为了减小横向应变对钢轨的影响，还需要采取一些钢轨固定和支撑措施。

纵向应变是指钢轨在纵向方向承受作用力时的延长或收缩变形。

纵向力主要包括列车牵引力和制动力。

为了减小纵向应变对钢轨的影响，需要在轨道设计中考虑到纵向力的大小和分布，以确保钢轨的稳定性和安全性。

钢轨中残余应力的产生、影响及调控研究现状

第48卷第1期燕山大学学报Vol.48No.12024年1月Journal of Yanshan UniversityJan.2024㊀㊀文章编号:1007-791X (2024)01-0001-10钢轨中残余应力的产生㊁影响及调控研究现状王建军1,李宏光1,王庆超1,董润洲1,杨志南1,2,∗,张福成3(1.燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心,河北秦皇岛066004;2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004;3.华北理工大学冶金与能源学院,河北唐山063210)㊀㊀收稿日期:2023-07-11㊀㊀㊀责任编辑:温茂森㊀㊀基金项目:国家重点研发计划资助项目(2021YFB3703500);国家自然科学基金资助项目(52122410,52374406);河北省自然科学基金资助项目(E2023203259)㊀㊀作者简介:王建军(1990-),男,河北唐山人,博士研究生,主要研究方向为残余应力分析与调控;∗通信作者:杨志南(1985-),男,河北迁安人,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为先进钢铁材料制备关键技术,Email:zhinanyang@㊂摘㊀要:近年来随着我国高速㊁重载铁路的快速发展,列车速度的提升㊁轴重的加大对钢轨服役性能的可靠性提出了更高的要求㊂如果钢轨中的残余应力过大且处于不利的分布状态,容易促进疲劳裂纹的形成,并加速扩展,从而严重影响其服役性能㊂本文汇总了当前针对钢轨中残余应力的测量方法,并论述了钢轨中残余应力的产生原因及其对综合性能的影响机制㊂同时,依据钢轨生产的工艺流程,从预弯㊁冷却㊁矫直㊁回火等方面出发,综述了国内外研究者在钢轨残余应力演变及其调控领域所取得的成果㊂最后,对钢轨残余应力演变与调控技术的发展进行了展望㊂关键词:钢轨;贝氏体;残余应力;制造工艺;调控中图分类号:TG142㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI :10.3969/j.issn.1007-791X.2024.01.0010㊀引言近几年来,我国在高速㊁重载铁路领域的发展已经迈入世界前列㊂列车速度的提升㊁轴重的加大,对铁路轨道服役性能的稳定性和可靠性提出更高要求,以保证铁路运输安全㊁高效㊂钢轨是最主要的铁路轨道部件之一,其制造过程主要包括热轧㊁冷却和矫直等工序[1]㊂在此过程中,钢轨不同位置的冷却速度和变形量存在差异,导致钢轨在成形后会在内部形成较大的残余应力[2]㊂钢轨钢按微观组织分类,主要有珠光体型和贝氏体型两大类㊂相对于珠光体钢轨,贝氏体钢轨的强度更高,矫直时需要矫直辊输出更大的压下力,造成贝氏体钢轨的残余应力也更大[3-4]㊂因此,贝氏体钢轨在矫直后,会进一步进行回火处理,以降低残余应力,并进一步提高韧性㊁稳定组织[5]㊂残余应力会显著影响钢轨的抗疲劳㊁抗腐蚀等性能[6-8],从而严重制约钢轨的寿命及可靠性㊂因此,对钢轨中残余应力的调控至关重要㊂本文将从钢轨中残余应力的测量方法㊁产生原因㊁对钢轨综合性能的影响以及调控方法等方面,综述近年来的发展状况,以期为当前钢轨中残余应力调控提供指导㊂1㊀钢轨中残余应力的测量方法简介残余应力是指产生应力的各种外部因素(外力㊁温度变化等)去除后,在物体内部保持平衡的一种内应力[9]㊂为准确认识钢轨中的残余应力状态,研究者在钢轨残余应力测量方面做了很多工作[10-13]㊂根据我国铁道行业标准TB /T 23442012‘43kg /m ~75kg /m 钢轨订货技术条件“中规定的钢轨轨底残余应力测量方法,韩志杰等发现经过矫直60kg /m 规格U75V 钢轨的轨底残余应力由83MPa 提高到220MPa,这表明矫直工艺可显著提高钢轨轨底的残余拉应力[10]㊂刘佳朋等采用X 射线衍射法测量并绘制出钢轨横截面上残余2㊀燕山大学学报2024应力的分布,如图1所示[11]㊂这使研究人员对钢轨中残余应力的三维分布有了更清晰的认识㊂Kang 等分别采用X 射线衍射法和切片法对60E2钢轨底部的残余应力进行对比研究,发现采用两种方法测量的结果差异较大,如图2所示㊂通过与之前文献结果相比,研究者认为用切片法测定的残余应力值相对可靠[12]㊂虽然采用X 射线衍射法测量钢轨残余应力存在一定的误差,但是采用该方法可以进行无损测量,因此X 射线衍射法在测量残余应力方面得到广泛应用㊂此外,Wang 等提出了一种利用激光超声技术无损测量钢轨踏面残余应力的方法[13]㊂该方法对物体检测表面的要求不高,且可以无接触测量,为钢轨中残余应力的无损测量提供了新的选择㊂图1㊀X 射线衍射法测得的在线热处理贝氏体钢轨残余应力Fig.1㊀Residual stress of on-line heat treated bainite rail measured by X-ray diffraction图2㊀切片法和X 射线衍射法测量钢轨中残余应力值对比Fig.2㊀Comparison of residual stress values in rail measuredby sectioning method and X-ray diffraction method2㊀钢轨中残余应力的产生及其对综合性能的影响2.1㊀钢轨中残余应力的产生钢轨中的残余应力主要有两个来源:一是钢轨在制造过程中因其不同位置的冷却速度和变形量存在差异而产生,二是钢轨在服役过程中由于轮轨接触表面发生塑性变形而产生[14]㊂钢轨在制造过程中,要经过热轧成型㊁冷却㊁矫直㊁回火等工艺㊂热轧成型的钢轨在随后冷却过程中,由于钢轨表面与内部的冷却速度存在差异以及相变发生,导致钢轨内部形成很大的热应力和组织应力㊂在两种应力的共同驱动下,钢轨不同位置的变形量存在差异,因而产生残余应力㊂同时,因为轨腰和轨底的比表面积比轨头大,轨腰和轨底的冷却速度比轨头快;因此,在冷却后期轨头部位的收缩量更大,导致钢轨产生较大的残余应力并产生弯向轨头的弯曲变形㊂钢轨冷却后残余应力分布规律如图3(b)所示,在轨头表面为纵向残余压应力,轨腰和轨底表面为纵向残余拉应力㊂由于钢轨在冷却后产生了弯曲变形,须经矫直后才能使用㊂目前国内外普遍使用的矫直方法是辊式矫直机矫直㊂在矫直辊巨大的弯曲应力㊁剪切应力和接触应力的作用下,钢轨的不同部位发生不同程度的塑性变形,轨头和轨底在矫直后横向变长,纵向变短,而轨腰纵向变得更长㊂因此,矫直后的钢轨在轨头和轨底产生纵向拉伸应力,轨腰产生纵向压缩应力,从轨头到轨底呈C 形分布,与矫直前的应力分布发生明显变化[14],如图3(c)所示㊂钢轨的材质显著影响钢轨矫直后的残余应力大小㊂由表1可知,贝氏体钢轨轨头和轨底的残余应力比珠光体钢轨相应位置的残余应力高得第1期王建军等㊀钢轨中残余应力的产生㊁影响及调控研究现状3㊀多㊂这是因为贝氏体钢轨的强度更高,矫直时需要矫直辊输出更大的压下力,造成贝氏体钢轨的残余应力也更大[4]㊂因此,降低贝氏体钢轨的残余应力是一项重要课题㊂图3㊀热轧钢轨表面纵向残余应力分布图Fig.3㊀Longitudinal residual stress distribution on thesurface of hot rolled rail表1㊀辊矫后60kg/m 贝氏体钢轨与珠光体钢轨残余应力对比Tab.1㊀Comparison of residual stress between bainiterail and pearlite rail after straighteningMPa钢种材质编号轨头轨腰轨底贝氏体U20Mn2SiCrNiMo-1255.2-148.6335.5U20Mn2SiCrNiMo-2236.4-127.1314.2U20Mn2SiCrNiMo-3231.0-143.7337.0平均240.9-139.8328.9珠光体U75V-1179.7-152.6199.8U75V-2130.8-151.9212.8U75V-3229.6-170.8211.1平均180.0-158.4207.9㊀㊀新钢轨在服役过程中,由于受车轮接触应力和摩擦力的作用,在轮轨接触表面发生塑性变形,也会引入一定的残余应力㊂该残余应力与钢轨中原有的残余应力相互叠加,使钢轨残余应力的分布发生一些变化,如图4所示[15]㊂轨头表面的纵向残余应力由拉应力变为压应力㊂轨腰和轨底残余应力在数值上变小,但分布规律变化不大㊂随着服役时间的增加,钢轨各部位残余应力分布状态逐渐趋于稳定㊂此外,打磨作为钢轨常用的养护手段,也会在钢轨中引入残余应力[16]㊂在打磨过程中,砂轮和钢轨的强烈摩擦会使钢轨表面局部温度迅速上升,造成钢轨表面与内部形成很大的温差㊂在冷却过程中,钢轨表面的收缩变形程度大于钢轨内部,但是钢轨表面的收缩变形受到钢轨内部材料的约束㊂因此,打磨结束后,在钢轨磨削区域的表层会产生较大的残余拉应力[17]㊂图4㊀轮轨循环滚动接触过程钢轨纵向残余应力变化曲线Fig.4㊀Variation curve of longitudinal residual stress inrail during wheel-rail rolling contact2.2㊀残余应力对钢轨疲劳断裂的影响如果钢轨内部的残余应力数值偏大且分布不当,会显著影响钢轨的综合性能㊂当钢轨轨头部位的纵向残余拉应力偏大时,如果在踏面亚表层处存在夹杂物等缺陷,或出现亚表层水平裂纹时,容易诱发钢轨横向疲劳断裂,造成断轨事故[18],如图5所示㊂在轨底,由于车轮通过引起的弯曲应力和残余应力都呈拉应力状态,两个拉应力叠加容易在轨底的缺陷处诱发疲劳裂纹㊂轨底过大的残余拉应力将直接影响钢轨的疲劳寿命,所以需要对其进行限制㊂我国铁道行业标准TB /T 2344 2012‘43kg /m ~75kg /m 钢轨订货技术条件“中对珠光体钢轨残余应力的要求是轨底纵向残余应力不能超过250MPa㊂对于贝氏体钢轨,铁总科技颁发的暂行技术条件TJ /GW 1172013‘U20Mn2SiCrNiMo 贝氏体钢轨暂行技术条件“规定轨底纵向残余应力不能超过330MPa㊂当轨腰存在较高的纵向残余压应力时,由于泊松效应,将在轨腰高度方向上形成残余拉应力,容易诱发钢轨轨腰的水平开裂[14]㊂钢轨中的残余应力㊁车轮作用在钢轨上的弯曲应力㊁接触应力在轨顶部位纵向方向构成循环应力㊂当轨顶残余应力由296MPa 下降到166MPa 时,纵向循环应力峰值由320MPa 降4㊀燕山大学学报2024低到181MPa,如图6所示[20]㊂由于应力变化范围越大,疲劳寿命越短,因此钢轨轨头部位的纵向残余应力与钢轨轨头疲劳寿命密切相关㊂另外,有研究结果表明,钢轨制造过程产生的残余应力会明显促进疲劳裂纹的萌生[21]㊂裂纹萌生后,残余拉应力将促进裂纹张开,并提高裂纹的最大应力强度因子㊂因此,钢轨轨头的残余拉应力会显著提高初始疲劳裂纹的扩展速率,降低钢轨的使用寿命[22]㊂综上所述,钢轨中的残余应力会显著促进疲劳裂纹的萌生和扩展,影响钢轨的综合性能㊂所以,对钢轨中残余应力的调控至关重要㊂图5㊀钢轨踏面亚表层夹杂物缺陷导致的断轨和裂纹Fig.5㊀Broken rail and cracks caused by inclusion defectsin subsurface of railtread图6㊀不同残余应力值对脉冲疲劳应力的影响Fig.6㊀Effects of different residual stress valueson pulse fatigue stress3㊀钢轨残余应力的调控本章依据钢轨生产的工艺流程,从预弯㊁冷却㊁矫直㊁回火四个方面出发,综述近年来在调控钢轨残余应力方面的研究成果㊂3.1㊀钢轨热预弯工艺对残余应力的影响钢轨轧制完直接冷却,会产生一个弯向轨头的弯曲度㊂热预弯工艺是使用弯轨小车在钢轨冷却前给它一个反向的弯曲变形,在接下来的冷却过程中,该变形可以补偿因钢轨各部位冷却不均匀导致的变形㊂所以,经过热预弯工艺的钢轨在冷却后的弯曲度要比未进行热预弯的小㊂已经证实,钢轨冷却后的矫前弯曲度越小,平直度越好,矫直后钢轨的断面尺寸变化越小㊁残余应力越小[23]㊂所以,研究钢轨矫前弯曲度的变化原理,获取适当的热预弯变形量,有利于降低钢轨最终的残余应力水平㊂秦瑞廷通过数学模型计算得到,钢轨的最佳热预弯变形量大小与相同外部环境下未预弯直接冷却后的弯曲变形量相等,方向为由轨头弯向轨底[24]㊂然而,有观点认为,预弯改变了钢轨在冷却阶段的应力㊁应变和位移等初始条件,若简单按照直接冷却后的变形参数进行预弯并不能达到最佳效果,需要进行适当的修正[25]㊂此外,研究者还得到预弯温度为800ħ时,冷却后的弯曲变形和残余应力均最小㊂除了轧后热预弯工艺,还有学者研究了利用辊径差和压下量差对钢轨进行定向且弯曲量可控的预弯轧法,通过该方法能够有效提高钢轨冷却后的全长平直度,使钢轨在进入矫直机时具有较小的弯曲度[26]㊂3.2㊀钢轨冷却制度对残余应力的影响钢轨在热轧成型后的冷却过程中,受热应力和相变应力的影响,会发生弯曲变形并产生残余应力㊂有研究表明,钢轨在轧后冷却过程中产生的残余应力值较小㊂新钢轨中的残余应力大小取决于矫直阶段[27]㊂还有研究表明,钢轨矫直后残余应力随矫直前弯曲度的增加而增大[23]㊂因此有必要对钢轨冷却过程的弯曲变形规律进行研究,从而开发出一种降低钢轨在冷却过程中弯曲变形程度的工艺㊂通过有限元仿真,可以很直观地得到U75V 钢轨在冷却过程弯曲度的变化情况,如图7所示[28-29]㊂在钢轨冷却初始阶段,由于轨底㊁轨腰比表面积大,冷却速度比轨头快,这时钢轨逐渐由轨头弯向轨底㊂随着冷却的进行,轨底㊁轨腰首先达到相变点,发生固态相变并释放相变潜热,导致轨底㊁轨腰的冷却速度有所减慢㊂与此同时,轨底㊁轨腰部分由于相变产生体积膨胀,使钢轨的弯曲度有所减小㊂轨底㊁轨腰完成相变时,钢轨达到平直状态㊂随后钢轨继续冷却收缩,但轨头收缩变第1期王建军等㊀钢轨中残余应力的产生㊁影响及调控研究现状5㊀形更大㊂钢轨慢慢地由平直变为弯向轨头,直至冷却结束㊂(a)3000s(b)4530s(c)4800s(d)9000s图7㊀钢轨在不同冷却时刻的弯曲变形图Fig.7㊀Bending deformation diagram of railat different cooling time㊀㊀由以上分析可知,钢轨冷却后产生弯曲变形主要是由于钢轨各部位冷却速度不同造成的㊂针对这一问题,Nallathambi 等提出一种基于材料质量分布的控制冷却方法[30]㊂该方法是在质量集中部位加大冷却速度,在边缘和角部降低冷却速度,可以达到降低材料的淬火变形和残余应力的作用㊂这为减小钢轨冷却后的弯曲变形程度提供了思路㊂由于轨头部位比表面积小,同等条件下散热更慢,因此可以采用提高轨头部位换热系数的方法,降低钢轨冷却后弯曲变形程度[31]㊂张文雄通过对钢轨风冷淬火进行数值模拟计算,优化了喷嘴间距㊁喷射距离和喷风压力,使钢轨冷却后弯曲变形程度减小[32]㊂目前,武钢建设了一条钢轨在线热处理生产线㊂该产线通过在轨头和轨底使用不同的喷风压力,可以达到降低钢轨冷却过程弯曲变形程度的目的[33]㊂可见,在钢轨冷却过程中,采用控制冷却的方式,是减小钢轨冷却变形程度,进而减小钢轨矫直后残余应力的发展方向㊂3.3㊀钢轨矫直工艺对残余应力的影响目前,针对钢轨冷却后产生的弯曲变形,大多使用辊式矫直机对其进行矫直㊂辊轮上下交错排列,每3个辊组成一个矫直变形区,共形成7个矫直变形区,如图8所示㊂弯曲变形的钢轨经过各变形区连续反弯,逐渐缩小残余曲率,最终被成功矫直㊂在此过程中,钢轨被反复弯曲,各个部位产生了不同程度的塑性变形,导致矫直后的钢轨内部存在很大的残余应力㊂如何在保证钢轨平直度满足要求的基础上,尽可能地降低钢轨残余应力是一个困扰轨道交通领域多年的难题㊂在过去的几年里,很多学者通过对钢轨矫直过程的数值模拟研究,寻求解释残余应力的演变规律,以及影响残余应力大小的因素[34-38]㊂图8㊀矫直机辊系示意图Fig.8㊀Diagram of straightener roller system㊀㊀由于钢轨在矫直过程中被反复弯曲导致的包辛格效应,很多学者在建立仿真模型时采用了随动强化模型[34-38]㊂Kaiser 等采用中子衍射法㊁等高线法和有限元模拟表征了矫直后钢轨的纵向残余应力分布,发现实验数据和模拟数据吻合良好,如图9所示[34]㊂这为利用有限元方法预测钢轨矫直过程残余应力的演变提供了基础㊂Biempica 等建6㊀燕山大学学报2024立了钢轨矫直过程的一㊁二㊁三维有限元模型,利用这些模型研究了不同的工艺参数对残余应力的影响,为优化工艺提供了参考[35]㊂不同道次的矫直对钢轨最终的残余应力会产生影响,有研究认为R4辊的压下量越大,最终的残余应力越大[36]㊂也有研究认为对钢轨最终残余应力影响最大的是R8辊,其次是R2辊和R6辊[37]㊂此外,钢轨矫直后的残余应力大小不仅与矫直辊总压下量有关,还与各矫直辊压下量之间的匹配有关[38]㊂图9㊀不同方法得到的钢轨横截面中心线纵向残余应力分布Fig.9㊀The longitudinal residual stress distribution along the vertical symmetry axis evaluated by different methods 3.4㊀回火对钢轨残余应力的影响珠光体钢轨矫直后残余应力相对较小,可以满足使用要求㊂因此,珠光体钢轨在矫直后不需回火处理㊂贝氏体钢轨矫直后的残余应力较大,为了消减残余应力,并进一步提高贝氏体钢轨的韧性㊁稳定组织,通常采取回火的处理方法[39]㊂在回火过程中,应力松弛与材料软化效应和蠕变效应有关[40]㊂材料软化效应是指随着温度的升高,材料的屈服强度和弹性模量逐渐变小,且屈服强度的降低速率更大㊂残余应力是由弹性应变和弹性模量决定的,即屈服强度的降低速率大于残余应力的降低速率㊂当材料的屈服强度低于残余应力时,弹性应变要转化为塑性应变,从而导致最终残余应力的减小㊂蠕变是指在一定温度㊁应力条件下,随时间发生的材料变形不断增大的现象㊂蠕变过程中发生的材料变形将导致应力松弛㊂目前,关于回火消减残余应力的研究主要围绕蠕变展开[41],通过建立幂律蠕变模型揭示热处理过程中残余应力的演变规律[42]㊂有研究结果表明,在回火过程中, 蠕变效应比材料软化效应对消减残余应力的贡献更大[43-44]㊂李智丽等通过实验,研究了保温时间对在线淬火贝氏体钢轨轨底残余应力的影响,得到随着保温时间的延长,钢轨轨底纵向残余应力的降低速度逐渐减小,如图10所示[45]㊂这可能是由于回火过程中内应力的释放导致蠕变效果减弱所致㊂张凤明等研究了保温温度对贝氏体钢轨轨底残余应力的影响,得到随着回火温度的升高,钢轨轨底纵向残余应力显著降低,如图11所示[46]㊂这是因为温度高时材料发生蠕变的驱动力更大所致[47]㊂图10㊀贝氏体钢轨在320ħ回火时轨底残余应力随回火时间的变化Fig.10㊀The variation of rail residual stress withtempering time at320ħ㊀㊀在回火时,不仅要考虑回火参数对钢轨中残余应力的影响,也要考虑回火参数对钢轨力学性能的影响㊂贝氏体组织在回火过程中可能发生残余奥氏体分解[48]㊁碳化物析出[49]㊁位错密度降低以及贝氏体铁素体板条粗化等现象[50]㊂贝氏体组织的变化将直接导致其性能发生改变㊂有研究表明,随着回火的温度升高,贝氏体钢的冲击韧性呈先升高后降低的趋势[51]㊂还有研究表明20CrSiMn2MoV贝氏体钢在250ħ回火时,随着时间的延长,其硬度值和抗拉强度逐渐下降,塑性呈先升高后降低的趋势[52]㊂可见单纯地提高回火温度㊁延长保温时间可能会显著影响贝氏体钢轨的力学性能㊂近期有研究结果表明,一种中碳马氏第1期王建军等㊀钢轨中残余应力的产生㊁影响及调控研究现状7㊀体钢通过高温快速回火可以获得比常规回火更优异的拉伸性能和断裂韧性[53]㊂由于较高的回火温度更有利于残余应力的释放[54],并且在回火初期残余应力的降低速度最快[55],因此高温快速回火工艺可能是贝氏体钢轨残余应力与力学性能协同调控的发展方向㊂图11㊀保温时间为24h 时贝氏体钢轨轨底残余应力随回火温度的变化Fig.11㊀The variation of rail residual stress with temperingtemperature when holding time is 24h4　总结与展望本文在概述钢轨残余应力的测量方法㊁产生原因及其对综合性能影响的基础上,从钢轨制造流程预弯㊁冷却㊁矫直㊁回火四方面,综述了钢轨残余应力的演变规律和调控技术研究进展㊂钢轨经冷却后的矫前弯曲度越小,平直度越好,矫直后钢轨的断面尺寸变化越小㊁残余应力越小㊂在钢轨冷却过程中采用控制冷却的方式,是减小钢轨冷却变形程度,进而减小钢轨矫直后残余应力的发展方向㊂随着钢轨的服役环境越来越苛刻,贝氏体钢轨残余应力大的问题逐渐变得突出㊂在贝氏体钢轨回火过程中,通过提高回火温度㊁延长保温时间,可以降低钢轨的残余应力;但是,回火参数会显著影响贝氏体钢轨的力学性能㊂因此贝氏体钢轨回火时,残余应力的控制与组织性能调控必须协同进行㊂数值模拟作为研究钢轨残余应力演变规律和调控技术的一种重要手段被广泛应用㊂目前,钢轨制造过程中的某些数学模型还不够完善㊂在钢轨冷却过程数学模型的建立过程中需进一步考虑相变产生的组织应力,在贝氏体钢轨矫直过程的力学模型建立过程中还需考虑残余奥氏体的转变情况㊂构建更加完善的数学模型,对于深入了解钢轨残余应力的形成机理㊁开发降低钢轨残余应力方法具有重要意义㊂参考文献1 陈昕.高速重载贝氏体钢轨开发的应用基础研究 D .沈阳东北大学 2013.CHEN X.Investigation on the application basis for developingbainitic rail for usage of high-speed and over loading railroad D .Shenyang Northeastern University 2013.2 陈岳源马立忠易大斌.钢轨残余应力试验分析 J .铁道学报 1982 4 2 72-86.CHEN Y Y MA L Z YI D B.Test and analysis of residual stressin rails J .Journal of the China Railway Society 1982 4 272-86.3 王权李春龙付学义等.钢种㊁轨型及生产工艺对钢轨矫后残余应力的影响 J .金属热处理 2002 27 9 35-37.WANG Q LI C L FU X Y et al.Effects of steel grade rail shapeand process on residual stress of steel rail after straightening J .Heat Treatment of Metals 2002 27 9 35-37.4 詹新伟王树青.基于技术标准的钢轨残余应力测试与分析J .铁道技术监督 2015 43 10 1-5.ZHAN X W WANG S Q.Test and analysis of rail residual stressbased on technical standard J .Railway Quality Control 201543 10 1-5.5 刘佳朋杜涵秋李英奇等.典型生产工艺对无碳化物贝氏体钢轨组织与性能的影响 J .中国铁道科学 2022 43 129-37.LIU J P DU H Q LI Y Q et al.Effect of typical productionprocess on microstructure and properties of carbide-free bainitic rail steels J .China Railway Science 2022 43 1 29-37.6 李杨.残余应力对钢轨疲劳裂纹萌生与扩展的影响机理研究D .石家庄石家庄铁道大学 2017.LI Y.Study on the effect of residual stress on fatigue crackinitiation and propagation of rail D .Shijiazhuang Shijiazhuang Tiedao University 2017.7 刘杰.钢轨表面疲劳裂纹扩展机制 J .钢铁 2017 52 467-71.LIU J.Analysis of propagation mechanism of fatigue crack on railsurface J .Iron and Steel 2017 52 4 67-71.8 李烨峰刘丰收李晨光等.大秦铁路重车线U78CrV 钢轨锈蚀断裂原因分析 J .铁道建筑 2019 59 3 116-119.LI Y F LIU F S LI C G et al.Cause analysis of rust corrosion and8㊀燕山大学学报2024fracture of U78CrV rails in Datong-Qinhuangdao heavy haul railway J .Railway Engineering 2019 59 3 116-119.9乔桂英张诗禹张智恩等.预变形对X80直缝埋弧焊管焊接接头残余应力及疲劳性能影响的模拟研究 J .燕山大学学报2020 44 6 552-557.QIAO G Y ZHANG S Y ZHANG Z Y et al.Effect of pre-deformation on residual stress and fatigue life of weld joint of X80 LSAW pipe J .Journal of Yanshan University 2020 446 552-557.10韩志杰李钧正杨正宗.钢轨轨底残余应力测量与研究 J .南方金属2020 5 1-3.HAN Z J LI J Z YANG ZZ.Measurement and study of residual in rail foot J .Southern Metals 2020 5 1-3.11刘佳朋刘钰李闯等.在线热处理贝氏体钢轨三维残余应力研究 J .铁道建筑2022 62 3 34-38.LIU J P LIU Y LI C et al.Study on3D residual stress of online heat treatment bainitic rail J .Railway Engineering 2022 623 34-38.12KANG C WENNER M MARX S.Experimental investigation on the rail residual stress distribution and its influence on the bending fatigue resistance of rails J .Construction and Building Materials 2021 284 122856 15.13WANG J FENG Q.Residual stress determination of rail tread using a laser ultrasonic technique J .Laser Physics 2015 255 056104.14张东涛.Cr-Mo合金钢轨轨腰水平断裂机理的研究 D .北京铁道部科学研究院2001.ZHANG D T.Study on longitudinal web fracture in Cr-Mo alloy rail D .Beijing China Academy of Railway Sciences 2001. 15高明昕杨建付丽华等.钢轨循环滚动接触过程残余应力-应变的变化规律研究 J .铁道学报2018 40 11 147-153. 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Qinhuangdao Yanshan University 2014.25崔海燕.百米钢轨矫前弯曲度与残余应力的研究 D .包头内蒙古科技大学2009.CUI H Y.Research of curvature and residual stress before straightening on100-meter rail D .Baotou Inner Mongolia University of Science&Technology 2012.26吴迪赵宪明王永明等.用热定径定向预弯法轧制高精度高平直度重轨 J .钢铁2000 35 10 37-39.WU D ZHAO X M WANG Y M et al.Rolling the rails of high straightness for high-speed tracks by hot finish rolling-prebending in specific direction J .Ironand Steel 2000 35 10 37-39. 27张祖光.钢轨残余应力研究 J .钢铁1982 17 6 49-54. ZHANG Z G.Study of residual stress in rails J .Iron and Steel 1982 17 6 49-54.28段金良.钢轨冷却过程中温度场及弯曲变形数值模拟研究 D .包头内蒙古科技大学2012.DUAN J L.Numerical simulation of temperature field and deformation in rail cooling process D .Baotou Inner Mongolia University of Science&Technology 2012.29高明昕.U75V钢轨冷却过程数值模拟研究 D .鞍山辽宁科技大学2011.GAO M X.Study on the numerical simulation of the cooling。

轨道工程应力放散施工工艺

轨道工程应力放散施工工艺摘要:无缝轨道焊接接头质量、应力放散及锁定作为无缝轨道安装当中的核心质量把控工序，对于轨道行车质量与安全具有直接的影响。

因此加强轨道工程应力放散施工要点分析，保证轨道交通行车安全。

本文主要对轨道工程应力放散施工工艺进行了有效的分析。

关键词：轨道工程；应力放散；施工工艺引言近年来，我国的铁路交通行业飞速发展，满足了人们的日常出行需求。

无缝线路是铁路建设施工中的一项重要环节，施工部门必须严格的重视，了解无缝线路温度应力的危害，了解其放散方法是现代铁路建设非常重要的工作之一。

1应力放散方法分析无缝线路应力放散方法重点有下面几种:(1)自然放散法。

也就是在施工过程中根据钢轨的轨温，将需要放散的钢轨扣件解开，进而促使长轨条能够达到自行伸缩的目的。

钢轨温度达到设计标准且钢轨不在伸缩程度以后，就要第一时间将滚筒撤出来，然后将扣件固定住，达到放散效果。

(2)撞轨放散法。

该技术通常在设计温度以及自然钢轨温度差距较大的时候使用，其通过撞轨器顺着放散方向撞击钢轨，钢轨其受到外力影响下从而实现应力放散。

此方法会受到自然环境的影响比较大。

(3)拉伸放散法。

该种方法适用温度差较大的地区，有时还需要配合撞轨器一起放散。

也就是将滑轮或滚筒放在轨底与枕木之间，让钢轨自由伸缩或者敲击轨腰，让钢轨达到零应力，最后利用拉伸器在一头进行拉伸，中间点放散不到位的情况需要配合撞轨器进行放散，每个检测点达到计算出的伸缩量后锁定。

(4)列车碾压放散法。

该种技术手段适用于距离比较长的无缝轨道线路当中，利用机车本身的重量顺着一个方向进行碾压，以达到放散效果。

2应力放散施工要求长轨条的应力放散可以说一个复杂的工艺，因此它的实现需要根据具体的现场条件来进行具体分析。

第一，较长的无缝线路段可以利用应力调整器或者机车碾压的方式来实现放散。

第二、在必要时也可使用撞轨的方式。

这需要我们沿着钢轨的全长放量均匀下使用，并重新调整好锁定钢轨的温度。