4-1无缝线路——绪论、无缝线路温度力计算
无缝线路
摘要伴随着铁路的发展，普通钢轨线路的弊端变得越来越明显，由于钢轨之间的轨缝的存在，铁路提速、保养、旅客舒适度等方面都面临着不小的考验。
在此背景下，无缝线路应运而生。
无缝线路需要克服各种因素带来的危害,所以无缝线路并不是简单的把所有钢轨简单的焊接在一起。
在克服这些困难后无缝线路体现了其无可比拟的优势，大大减少了钢轨街头的数目,提高轨道强度与稳定性,加速实现轨道现代化。
关键词:无缝线路电气化铁路铺设无缝线路的施工特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设小半径曲线无缝线路铺设目录绪论———发展现状 (4)高速铁路跨区间无缝线路 (5)一目的和意义 (5)二存在问题 (6)三因果分析 (6)（一）轨条布置 (6)（二）锁定轨温 (6)（三）设计检算 (8)四解决办法 (9)（一） 300m 长轨节基地焊接 (9)（二） 300m 长轨节运输及铺设 (10)（三）轨道整理及钢轨预打磨 (11)电气化铁路铺设无缝线路的施工 (12)一目的和意义 (12)二存在的问题 (12)三解决方案 (12)（一）主要技术标准和要求 (12)（二）长轨的运输组织及质量控制 (14)（三）施工组织安排 (14)（六）安全技术作业要求及注意事项 (16)特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设 (18)一目的和意义 (18)二存在问题 (18)三因果分析 (18)（一）计算原理 (18)（二）计算模型 (19)（三）方案分析 (20)1 小阻力扣件铺设范围影响分析 (21)2 桥上铺设钢轨伸缩调节器影响分析 (24)四相应对策 (26)小半径曲线无缝线路铺设 (26)一存在问题 (26)二因果分析 (27)1 “统一公式”的修正 (27)2 铺设无缝线路的规定 (28)参考文献 (29)绪论———发展现状众所周知，对于铁路轨道而言，保证开通时达到设计速度的关键是其高平顺性和高稳定性。
轨道作为铁路固定设备的重要组成部分，其自身的结构特点起着至关重要的作用。
无缝线基本原理
十、胀轨、跑道的原因及其防止措施
一、产生胀轨、跑道的原因有： ㈠、温度压力大 实际锁定轨温偏低，是导致温度压力大的主要原因。实际锁定轨温 偏低，通过由以下几方面的原因造成。 1、铺设进度的影响，造成实际锁定轨温偏低。 2、低温焊复钢轨造成锁定轨温偏低 3、冬季线路不均匀爬行，造成局部锁定轨温偏低。 4、冬季超温超长作业，造成局部锁定轨温偏低。 ㈡、线路阻力小。 导致无缝线路稳定性差或线路阻力小的原因有： 1、线路设备状态不良 2、线路几何状态不良 3、线路维修作业的影响*
七 无缝线路位移观测
第六节 无缝线路位移观测 一、位移观测桩设置要求（修规第3.10.14条规定） 普通无缝线路每段应设位移观测桩5～7对，固定区较长时，可适当增加对数 (其中固定区中间点1对，伸缩区始、终点各1对，其余设置在固定区)。 跨区间和全区间无缝线路， 单元轨条长度大于1 200 m时，设置7对位移观测桩 单元轨条长度不大于l 200m时，设置6对位移观测桩 无缝道岔设3对观测桩，在间隔铁或限位器处设1对，在岔头、岔尾处各设1对。 二、日常观测以工区为单位负责进行，爬行观测以同一单元轨条为一个观测单位， 观测周期原则上定为1年4遍，即防胀始、终日期，一年最热、最冷日期， 三、利用观测桩的观测资料分析锁定轨温的变化 伸缩区位移量>20mm，固定区位移量>10mm，以及伸缩区位移量和上次比较大 于7mm，固定区位移量较上次比较大于3mm的地段要重点分析原因，是否 为维修、机捣、中修、清筛、更换轨枕后的地、轨道框架刚度和线路阻力
二、线路阻力 线路阻止钢轨和轨道框架纵、横向移动的 力叫线路阻力。 1、温度力和线路阻力的关系 2、线路阻力的分类分析 ⑴ 纵向阻力：接头阻力、道床阻力、扣件阻力 ⑵ 横向阻力：轨道框架刚度、道床横向阻力。 *
什么是无缝线路？无缝线路简介
什么是无缝线路？无缝线路简介本文介绍的是有关无缝线路的内容，她将告诉你：什么是无缝线路、无缝线路是什么意思、什么叫无缝线路、无缝线路简介，相信对您会有一定的帮助。
无缝线路（continuous welded rail）用焊接长轨条铺设旳轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。
基本介绍无缝线路（continuous welded rail）用焊接长轨条铺设旳轨道，因为长轨条没有轨缝而得名。
无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。
目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。
特点将每根12.5m或25m长旳钢轨联结成轨道，很显然每隔12.5m 或25m就会有─个接头。
接头之间还有─道轨缝，大约为6mm。
留轨缝旳道理很简单，是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生旳温度力。
不要小看这个温度力，但钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨旳压力或拉力。
轨温变化幅度为50℃时，─根钢轨则要承受高达82.25吨旳压力或拉力。
如此巨大旳力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道不平顺，影响列车快速安全运行。
轨缝使热胀旳问题解决了，但是另─个问题又出现了：这道不起眼旳轨缝不但使列车在运行时产生令人讨厌旳“咔哒咔哒”声，更重要旳是造成车轮与钢轨旳撞击，对二者尤其是车轮旳损害相当大，缩短了车轮旳使用寿命。
为了解决这个问题，視A谝低夂芏嗳硕荚诙越睢Ｌ乇鹗悄切┤刃臅A普通乘客，纷纷献计献策。
铁路相关部门，比如《铁道知识》杂志收到读者大量旳改进轨道接头旳建议和设计。
但是这些建议和设计尽管千变万化，接头依然存在，最好旳办法是干脆消灭接头，这就是我们要说旳“无缝线路”。
触焊办法所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火旳25m长旳钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊旳办法，焊成200m到500m旳长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m旳长度，铺到线路上就成为─段无缝线路。
如果没有加工、运输、施工上旳困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。
无缝线路基本理论
任何温度力图都是对应于一定的Δt。现在任取一段
钢轨的温度力图进行分析，如图所示。此处温度力图
为曲线，代表了道床纵向阻力梯度取为变量的更一般
的情况。 由于受有纵向力，则该段钢轨L必存在有受到约束 的，或说未能实现的伸缩量ΔLr 。
而对于单位长度的钢轨来说，必然存在相应的受到约
无缝线路纵向阻力包括接头阻力、扣件阻力及
道床纵向阻力。
பைடு நூலகம்
1．接头阻力
PH 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。 PH n S 为了安全，我国接头阻力仅考虑钢轨与夹板间的 摩阻力。
接头阻力： PH=n· S 摩阻力的大小主要取决于螺栓 拧紧后的张拉力和钢轨与夹板之 间的摩擦系数f。接头螺栓拧紧
如果钢轨两端完全被固定，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σt 为： t E t E l E t
l
式中 E——钢的弹性模量，E＝2.1×l05MPa； 将E 、α之值代入上式，则温度应力为：
t 2.1105 11.8106 t 2.50t (MPa)
式中 P——一枚螺栓拧紧后的拉力(kN)； α——夹板接触面的倾角，tanα＝i； i为轨底顶
面接触面斜率，50、75kg/m钢轨： i ＝1/4；43、
60kg/m钢轨： i ＝1/3。 当钢轨发生位移时，夹板与钢轨接触面之间将产生 摩阻力F， F将阻止钢轨的位移。
F Nf R cos f 2 sin P cos f
2．扣件阻力 中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的 阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻 力必须大于道床纵向阻力。 扣件阻力是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣 压件与轨底扣着面之间的
无缝线路温度力
3.1 接头阻力 3.2 扣件阻力
3.3 道床纵向阻力
3.4 长轨条的温度力分布
3.5 缓冲区轨缝的计算
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回顾：
• 温度应力；温度力的计算公式 • 线路的纵向阻力；
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思考：
当Pt小于PH时，轨缝大小是否发生变化？
当Pt等于PH时，轨缝大小是否发生变化？ 当Pt大于PH时，轨缝大小是否发生变化？
缓冲轨 λ短缩
a上
长轨条
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按冬季轨缝不超过构造轨缝ag的条件，可算得预留轨 缝a0上限 ag
缓冲轨 λ短缩
a上 λ长缩
长轨条
a上＋长缩＋短缩＝ag
a上＝ag (长缩＋短缩）
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按夏季轨缝不顶严的条件，其下限为：
a下 缓冲轨 长轨条
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1）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按夏季轨缝不顶严的条件，其下限为：
a下 缓冲轨
λ短伸
长轨条
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2）长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法 按夏季轨缝不顶严的条件，其下限为：
a下 缓冲轨
λ短伸 λ长伸
长轨条
a下－长伸 -短伸＝0 a下＝长伸＋短伸
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准备知识二：道床纵向阻力r的性质 ①r为位移力，没有位移就没有r，单位N/cm或N/mm。
②锁定后，有多长范围( l )的长钢轨产生了一定的位移， 则在该范围内产生线路阻力( rl ) 。
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3.4.1 基本温度力图 温度力图（以拉应力为正）——基本温度力图（轨温单向变化） 基本条件：钢轨内部温度力和钢轨外部阻力保持平衡
32610009统一无缝线路计算公式
l——轨道弯曲变形半波长，l= l0。
统一无缝线路计算公式
二、计算温度力Pw
无
根据势能驻值原理，两股钢轨的计算温度压力Pw按“统一稳定性计
算公式”计算。
缝
线
路
(1)
(2)
统一无缝线路计算公式
无
缝
式中，β——轨道框架刚度系数，有砟轨道可取1.0；
线
Q——等效道床横向阻力；
路
无 缝 线 路
统一无缝线路计算公式
有砟轨道的允许温升受无缝线路稳定性控制，可采用“统一无
无
缝线路稳定性计算公式”或“不等波长稳定性计算公式”计算。
一、基本假设（统一公式）
缝
1)无缝线路轨道原始弯曲呈多波形状，仅取其中最不利的一个半
线
波作为计算对象。
路
统一无缝线路计算公式
2）轨道原始弯曲由原始弹性弯
无
曲yoe和原始塑性弯曲yop两部分组成。
缝
轨道原始弹性弯曲为正弦曲线，表示为：
线 路
yoe
x
foe sin l0
式中，yoe——轨道原始弹性弯曲函数； foe——轨道原始弹性弯曲矢度；
l0——轨道原始弯曲半波长。
统一无缝线路计算公式
3）在温度压力作用下，轨道变形曲线为正弦曲线。
无
x
缝
yf f sin l
线
路
式中，yf——轨道变形函数； f——轨道弯曲变形矢度，取 f =0.2cm；
一基本假设二温度力计算公式三计算温度力四计算容许温度压力五计算容许温升有砟轨道的允许温升受无缝线路稳定性控制可采用统一无缝线路稳定性计算公式或不等波长稳定性计算公式计算
统一无缝线路计算公式
无缝线路构造认知—无缝线路构造认知
组成
（1）固定区：长轨条中间不能伸缩的部分，最短 不得短于50m； （2）伸缩区：长轨条两端，一般50~100m （3）缓冲区： 2～4根标准轨或缩短轨地段
放散温度应力式无缝线路
放散温度应力式无缝线路又分为：定期 放散和自动放散。
（一）定期放散式：
1、组成，在结构上同温度应力式无缝 线路。
2、优缺点：适用于温差幅度较大地区 （大于90℃），但每年放散应力工作量 太大，问题较多。
Δι=αιΔt
式中 Δι——钢轨的自由伸缩量(mm)；
α——钢的线膨胀系数，亦即钢轨的单 位自由伸缩量(0.0118mm／m.℃)；
ι——钢轨长度(m)；
Δt——轨温变化度数 (℃)。
一19[根例℃1不时—受测1]任定何的阻长度碍是的2钢5轨.0，04在m早，晨中轨午温轨为温 升高到49℃，钢轨的长度是多少?
②温度应力式无缝线路
温度应力式无缝线路
利用线路上强大的阻止钢轨移动的阻 力来锁定线路，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，随着温度的变化而发生了变化。
组成
温度应力式无缝线路由一对焊接长轨条 和两端各2～4对标准轨组成。钢轨用扣件 锁定，长短轨间和短轨间均用夹板连接，预 留轨缝，如图所示(图中l、2分别为长短轨 间和矩轨间轨缝)。
一、钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量
在上一节中，我们提到了钢轨的自由伸 缩和限制伸缩。现在我们来看看它们的伸 缩量。
1．钢轨的自由伸缩量
钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由伸缩。 自由伸缩量同钢轨的长度和轨温变化度数 成正比。据测定，1m长的钢轨，当轨温 变化l℃时，其自由伸缩量为 0.0118mm。据以得出钢轨自由伸缩量的 计算公式是：
无缝线路课件资料
第一节无缝线路的基本概念无缝线路：是把钢轨焊接起来的线路，又称焊接长钢轨线路。
无缝线路轨条长度不应短于200m，特殊地段不应短于150m。
长钢轨：焊轨工厂将焊接钢轨按工厂承轨台的可容长度，焊成长250～500m的长轨，这种厂焊钢轨叫做长钢轨。
长轨条：将工厂焊好的长钢轨运抵铺轨工地，在工地用小型气压焊机按设计长度把它焊接起来，这种在工地焊联起来的钢轨叫做长轨条。
单元轨条：一个封锁点内铺设的长轨条叫单元轨条。
无缝线路的优点：因减少了接头，所以减少了接头扣件的费用，降低了维修的工作量，提高了设备的使用寿命，增加了旅客的舒适感。
第二节无缝线路的分类一、按钢轨受力情况可分为温度应力式无缝线路和放散应力式无缝线路。
(一)温度应力式无缝线路：一般由固定区、伸缩区和缓冲区三部分构成。
1、结构形式：在长轨之间用几根普通标准长度的钢轨连接，以便于调节轨缝，这一区段叫缓冲区；长轨本身仅在两端约数十米长度范围内容许伸缩，容许伸缩的段落叫伸缩区；长轨中间不能伸缩的部分叫固定区。
固定区长度不得短于50m。
伸缩区长度一般为50～100m。
——|———|—————|———|—————|———|——缓冲区伸缩区固定区伸缩区缓冲区2、缓冲区和伸缩区的设置条件：缓冲区和伸缩区不应设置在道口或不作单独设计的桥上。
有碴桥跨度不大于16m时，伸缩区可设置在桥上，但轨条接头必须在护轨范围以外。
3、缓冲区的作用：⑴保护绝缘接头；⑵便于调节长轨伸缩；⑶便于放散应力；⑷使长轨的伸缩不直接影响道岔。
(二)放散应力式无缝线路：1、分类：自动放散和定期放散2、缺点：由于每年放散应力工作量太大，这种形式的无缝线路有被淘汰的趋势。
二、按结构可分为全区间无缝线路和跨区间无缝线路。
(一)全区间无缝线路：两相邻车站咽喉道岔之间的无缝线路，取消了缓冲区，其长轨条贯穿整个区间，这样的无缝线路叫做全区间无缝线路。
(二)跨区间无缝线路：全区间无缝线路上的长轨条与车站内的道岔和线路全部焊联成一体，道岔焊成无缝道岔。
无缝线路设计及计算
0.6V
=
0.6x100
=0.6
100
100
0.45V
0.45x100
检算钢轨下沉及轨下基础各部件α
速度系数α
=
=
100
0.6
=
1
100
=
=
0.6×100
100
100
=0.45
= 0.6
曲线半径 R=800m，取其未被平衡欠超高最大值∆h = 75mm，
β = 0.002∆h = 0.002 × 75 = 0.15
轨道工程课程设计
——设计锁定轨温及预留轨缝设计
班
级：
土木 1112
时
间：
2013 年 12 月
组
员：
张
钊
一、课程设计任务、目的和意义
无缝线路(continuous welded rail)是由多根标准长度的的钢轨焊接成不一定
长度的长钢轨线路。在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝
的存在，列车通过时发生冲击和振动,并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头
上无缝线路可以无限长，但是温度应力并没有消失，这就需要进行无缝线路的设
计，控制温度应力对轨道的影响，使其不超过钢轨的应力设计值，保证钢轨的稳
定性。
本次课程设计的目的是使学生更深入地掌握《轨道工程》的基本理论（尤其
是强度计算和温度力计算理论）和设计方法。任务是根据线路、运营、气候条件
及轨道类型等因素进行轨道强度、稳定性等检算，并确定设计锁定轨温。
轨上的动轮载 Pd 要比静轮载 P0 大，其增量随行车速度的增加而增大。
α=
Pd −P0
无缝线路
钢轨接头受力特点
接头破坏了轨道的连续性，表现在： 1 轨缝 2 折角 3 台阶
接头病害
•
钢轨打塌、剥离掉块 钢轨轨腰螺栓孔裂纹
•
•
夹板断裂
轨枕砸碎 道床板结，翻浆冒泥
•
•
为了解决这个问题，于是无缝线路 就产生了
所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、 不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压 焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长 轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到 2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝 线路。如果没有加工、运输、施工上的困 难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限 长。这种彻底消灭轨缝的办法，我国铁路 正在一些主要干道上采用。
无缝线路的优点
运行平稳，运行阻力减少10%-20%， 适合高速行车； 延长部件使用寿命10%-30%； 减少维修费用30%-75% 铺设无缝线路的附加费用较少
二、无缝线路的类型
1、按处理温度应力的方式分： 1）温度应力式无缝线路：长轨条+两端标准轨 2）放散应力式无缝线路：
自动放散：尖轨伸缩调节器（桥上） 定期放散：一年两次放散应力（寒冷地区）
无缝线路
无缝线路（continuous welded rail）用焊接长轨条铺设的轨道， 因为长轨条没有轨缝而得名。
轨缝、接头
将每根12.5m或25m长的钢轨联结成轨道，很显然 每隔12.5m或25m就会有一个接头。接头之间还有一道 轨缝，大约为6mm。留轨缝的道理很简单，是为了防止 钢轨在热胀冷缩时产生的温度力。不要小看这个温度力， 但钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压 力或拉力。轨温变化幅度为50℃时，一根钢轨则要承受 高达82.25吨的压力或拉力。 如此巨大的力足以将钢轨顶得歪七八扭，造成轨道 不平顺，影响列车快速安全运行。 轨缝使热胀的问题解决了，但是另一个问题又出现 了：这道不起眼的轨缝不但使列车在运行时产生令人讨 厌的“咔哒咔哒”声，更重要的是造成车轮与钢轨的撞 击，对二者尤其是车轮的损害相当大，缩短了车轮的使 用寿命。
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。
无缝线路——绪论无缝线路温度力计算
无缝线路——绪论无缝线路温度力计算无缝线路是一种能够承受高温和高压环境的管道材料，广泛应用于石油、化工、电力等工业领域。
在实际应用中，无缝线路的温度和力计算是非常重要的任务，对于确保管道的安全运行至关重要。
本文将从无缝线路的基本原理出发，介绍无缝线路温度力计算的相关内容。
首先，无缝线路的热传导是其温度计算的基础。
无缝线路在高温环境下会受到外部介质的传热影响，导致管道内外温度差异。
热传导方程是求解无缝线路温度的主要方程之一，常用的热传导方程是二维稳态热传导方程，可以通过有限元法等数值方法求解。
其次，无缝线路的力计算是为了确定管道的受力情况，以确保管道不会出现失效。
无缝线路在高温和高压环境下，会受到内压、外压和温度变化引起的热应力等多种力的作用。
力计算需要考虑多种力的叠加作用，以确定管道的受力状态。
其中，温度力是由于无缝线路在高温环境下，由于热膨胀引起的，是无缝线路温度力计算中的重要部分。
接下来，介绍无缝线路温度力计算常用的方法。
常见的方法有力学计算法、有限元法和试验方法等。
力学计算法是根据无缝线路的基本力学原理，利用数学公式和力学模型进行计算。
有限元法是一种广泛应用的数值计算方法，将无缝线路划分成若干个小单元，通过离散化的方法计算每个小单元上的力，并求解整个管道的力分布。
试验方法是通过实验测试的方式，直接测量无缝线路在特定条件下的温度和力的数值，得到实际的力值。
最后，介绍无缝线路温度力计算中需要考虑的相关因素。
无缝线路的温度力计算需要考虑管道的材料性质、温度变化范围、管道的形状和尺寸、管道的支撑方式等多个因素。
其中，不同材料的热膨胀系数不同，对于温度力的计算有重要影响。
此外，管道的形状和尺寸也会影响管道的受力情况，需要进行相应的考虑和计算。
总结起来，无缝线路温度力计算是确保管道安全运行的重要任务，需要综合考虑热传导和力计算的相关原理，并结合实际应用中的多个因素进行计算和分析。
只有在保证无缝线路的温度和力在允许范围内，才能够确保管道的正常运行。
4-1无缝线路——绪论、无缝线路温度力计算
gd
——钢轨底部下缘动弯应力。
第四章
无缝线路
——CWR(Continuously welded rail track) 焊接长钢轨轨道 ——jointless track 无接头轨道
将标准长度的钢轨焊接起来，消灭了轨缝，形 成无缝的长钢轨线路
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第四章
为何要铺设无缝线路？
无缝线路
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视频
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第四章
为何要铺设无缝线路？
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第二节 无缝线路温度力的计算
2.1 温度力的计算
2.2 轨温
2.3 最大温度拉力和最大温度ห้องสมุดไป่ตู้力
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钢轨自由伸缩位移： 长度为l， 可自由伸缩的钢轨，当轨温变化Δ t℃ 时伸缩量
l t l
t t
l t l
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钢轨被完全固定时温度力：
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锁定轨温的地位——无缝线路设计的核心 根据轨道结构的承载能力（最高轨温时不丧 失稳定，最低轨温时强度足够），当地的最高、 最低气温来选择合适的锁定轨温。
设计确定的轨温设计锁定轨温（是一个范围）
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锁定轨温的地位——无缝线路施工的核心 确保施工锁定轨温在设计锁定轨温的范围内
施工确定的轨温施工锁定轨温
缓冲区
缓冲区
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间 •跨区间无缝线路
轨条与道岔直接连接，从而使一条焊接长钢轨将多个全区间无缝线路 连接成一体的无缝线路。 区间 区间
区间
缓冲区
缓冲区
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间 •普通无缝线路（长1-2 km）
无缝线路 无缝线路的温度力(铁路轨道施工)
1.当轨温 t 等于锁定轨温 t0 时，
钢轨内部无温度力，即 Pt 0 ，
如图中 AA ' 线。
一、基本温度力图
2.当 t t0 t H ，轨端无位移，温度力在整长
轨条内均匀分布 Pt PH ，如图中 BB ' 线。
一、基本温度力图
3.当 t t0 tH 时，道床纵向阻力开始发挥作用，轨端开始产生收
max Pt PH
ls
r
3
轨温反向变化时的温度力图
一、轨温反向变化时的温度力图
刚才是 t0下降到Tmin ，现在是Tmin 升温
到Tmax 。
锁定轨温可能有大于、等于或小于当
地中间轨温 t 的３种情况。现已常见的
大于中间轨温进行分析。
t0 t中 1（Tmax Tmin )
2
一、轨温反向变化时的温度力图
——温度力纵向分布图
1
长轨条的约束条件
2
基本温度力图
3
轨温反向变化时的温度力图
1
长轨条的约束条件
一、概述
温度力沿钢轨的纵向分布称为温度力图。
通常以横轴表示钢轨长度， 以纵轴表示温度力(温度拉力为正， 温度压力
为负)。
温度力
拉力为正
钢轨长度
压力为负
二、长轨条的约束条件
长轨条的约束条件分接头阻力约束条件和道床阻力约束条件。
1.当 Tmin t t H 时，这时轨温回升，钢轨的伸长，
首先仍然遇到接头阻力的抵抗，钢轨全长范围内温度
拉力减小，温度力图平行下移 PH 值，接头处温度拉力
变为零。温度力分布如图中AEE ' 。
一、轨温反向变化时的温度力图
无缝线路
二、无缝线路基本原理
式中：E—钢的弹性模量，E＝2.1×105MPa；
εt—钢的温度应变。
接头阻力的特点： （1）其本质是摩擦力，只有存在相对运动或相对运动趋势时，才产生； （2）钢轨首先要克服接头阻力，然后才能伸长或缩短； （3）钢轨从伸长转入缩短或从缩短转入伸长状态要克服两倍接头阻力。
二、无缝线路基本原理
（二）扣件阻力
中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻 力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。扣件阻力 是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣压件与轨底扣着面之间的摩阻力 所组成。摩阻力的大小取决于扣件扣压力和摩擦系数的大小。
l— 钢轨长度，mm； ⊿t— 轨温变化幅度，℃。
如果钢轨两端完全被固定，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σ t为： l (2-2) t E t E E t l
二、无缝线路基本原理
为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状 态轨温。设计确定的锁定轨温称为设计锁定轨温；铺设无缝线路中，将 长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温；无缝线路运行 过程中处于温度力为零状态的轨温称为实际锁定轨温。施工锁定轨温应 在设计锁定轨温允许变化范围之内。常说的锁定轨温发生变化是指实际 锁定轨温发生变化；而设计和施工锁定轨温，一旦设计和施工完成记入 技术档案，作为日后线路养护维修的依据，不允许随意改变。锁定轨温 是决定钢轨温度力水平的基准，因此根据强度、稳定条件确定锁定轨温 是无缝线路设计的主要内容。
无缝线路
二、无缝线路基本原理
（二）扣件阻力
根据铁科院试验，如果混凝土轨枕下采用橡胶垫板，不论是扣板式还 是弹条式扣件，其摩擦系数为μ 1+μ 2=0.8。
实测资料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力随钢轨位移的增加而增大。 当钢轨位移达到某一定值之后，钢轨产生滑移，阻力不再增加。垫板 压缩和扣件局部磨损将导致扣件阻力下降。 此外，列车通过时的振动，会使螺帽松动，扭矩下降，导致扣件阻力 下降。为此，《铁路线路维修规则》规定：扣板扣件扭矩应保持在 80～120N·m；弹条扣件为100～150N·m。
对于60kg/m钢轨： 最大温度压力：maxPt1=248max △T1F=248×43×77.45＝808.4kN 最大温度拉力：maxPt2=248max△T2F=248×47.9×77.45＝900.5kN
二、无缝线路基本原理
式中：E—钢的弹性模量，E＝2.1×105MPa；
εt—钢的温度应变。
l— 钢轨长度，mm； ⊿t— 轨温变化幅度，℃。
如果钢轨两端完全被固定，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σ t为： l (2-2) t E t E E t l
二、无缝线路基本原理
为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状 态轨温。设计确定的锁定轨温称为设计锁定轨温；铺设无缝线路中，将 长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温；无缝线路运行 过程中处于温度力为零状态的轨温称为实际锁定轨温。施工锁定轨温应 在设计锁定轨温允许变化范围之内。常说的锁定轨温发生变化是指实际 锁定轨温发生变化；而设计和施工锁定轨温，一旦设计和施工完成记入 技术档案，作为日后线路养护维修的依据，不允许随意改变。锁定轨温 是决定钢轨温度力水平的基准，因此根据强度、稳定条件确定锁定轨温 是无缝线路设计的主要内容。
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7650.00
7450.00
7050.00
7100.00 7400.00 7600.00
7250.00 7550.00 7750.00
7580.00
7380.00
7430.00 7730.00 7930.00
7580.00 7880.00 8080.00
7640.00 7940.00 8140.00
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① 根据强度条件确定允许的降温幅度 无缝线路钢轨应有足够的强度，以保证在动弯应力、
温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏，仍能正 常工作。此时，要求钢轨所承受的各种应力的总和不超
过规定的容许值[σs]，即
d t c≤s
式中 σd——钢轨承受的最大动弯应力（MPa）；
σt——温度应力； σc——钢轨承受的制动应力，一般按10 MPa计算； [σs]——钢轨容许应力，它等于钢轨的屈服强度σs 除以安全系数K
普通CWR
无缝绝缘
无缝焊接
无
焊接技
钢轨强
缝
术提高
韧化
与
绝
缘
现场移动 耐 磨 、 抗 的
接触焊
疲劳性能 博
高 的 U75V 弈
气压焊和
轨(PD3轨) 胶
接触焊
结
铝热焊 电弧焊
耐磨、耐压 绝
溃性能不足 缘
的 U74 、 接
U71Mn轨
头
无缝道岔
区间钢轨 与道岔材 质不同的 博弈
区间线路 受力复杂 与道岔构 造复杂的 博弈
一般指钢轨断面的平均轨温，也称有效轨温。
轨温如何量测？ 轨温由专用的轨温计来量测，目前使用的有吸
附式轨温计和红外数字轨温计等。
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吸附式轨温计
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非典、H1N1流感使用了红外线体温计 （视频）
红外数字轨温计测量轨温
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最高轨温、最低轨温和中间轨温
中间轨温为最高轨温 和最低轨温的平均值
第四章 无缝线路
——CWR(Continuously welded rail track) 焊接长钢轨轨道
——jointless track 无接头轨道
将标准长度的钢轨焊接起来，消灭了轨缝，形 成无缝的长钢轨线路
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第四章 无缝线路
为何要铺设无缝线路？
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视频
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第四章 无缝线路
为何要铺设无缝线路？
7690.00 7990.00 8190.00
7840.00 8140.00 8340.00
7880.00
7580.00
8080.00
8210.00
7910.00
8410.00
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➢延长钢轨使用寿命1.25倍，轨枕寿命1.26倍 ➢铺设1km无缝线路的焊接、铺设附加费约1.8~2.0万元 ——仅钢轨和轨枕的节省费用远远超高2.0万元
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第一节 概 述
➢无缝线路是轨道技术进步的重要标志，也是当今世界高 速、重载铁路轨道结构的最佳选择。
➢德国是世界上最早采用无缝线路的国家(1926年)
➢我国铁路无缝线路一直处于快速增长阶段。目前建设的 客运专线和高速铁路均为一次性铺设跨区间无缝线路。
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第一节 概 述
➢技术经济效果 ➢1.4 无缝线路关键技术的发展趋势
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第四章 无缝线路
➢第一节 概述 第二节 无缝线路温度力计算 第三节 线路纵向阻力和无缝线路温度力分布 第四节 无缝线路稳定性 第五节 普通无缝线路设计 ➢第六节 桥上无缝线路 ➢第七节 无缝线路长钢轨纵向力的测定 ➢第八节 超长无缝线路 第九节 应力放散与应力调整 第十节 长钢轨的焊接、运输和铺设
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
轨条与道岔直接连接，从而使一条焊接长钢轨将多个全区间无缝线路 连接成一体的无缝线路。
•超长无缝线路
超长无缝线路是跨区间无缝线路和全区间无缝线路的统称。
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第一节 概 述
➢1.1 世界铁路无缝线路的发展 ➢1.2 无缝线路的类型 ➢1.3 无缝线路的技术经济效果 ➢1.4 无缝线路关键技术的发展趋势
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➢延长钢轨使用寿命1.25倍，轨枕寿命1.26倍 ➢铺设1km无缝线路的焊接、铺设附加费约1.8~2.0万元 ——仅钢轨和轨枕的节省费用远远超高2.0万元
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攀枝花钢铁（集团）公司2009年2季度钢轨价格
产品名 称
牌号
规格
38kg/m
普通重 轨
U71Mn
43kg/m 50kg/m 60kg/m
因遍设缓冲区而使焊接长钢轨的长度限制在1—2km以内的无缝线路。 1-2km
缓冲区
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间
•全区间无缝线路(不跨越道岔)
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。
区间
缓冲区
缓冲区
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间
l t l t t
l t l
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钢轨被完全固定时温度力：
长度为l，被完全固定的钢轨，轨温变化Δt℃时所受的温
度应力和温度力分别为
t
t
E
l l
E
l t l
E
E t 2.48t (MPa)
Pt 2.48t A (N )
其中 A—— 钢轨断面积（mm2）。
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施工确定的轨温施工锁定轨温
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锁定轨温的地位——无缝线路养护的核心
确保： ➢强度足够 ➢不发生失稳 无缝线路运营过程中处于零应力状态时的轨温 实际锁定轨温
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把握三个锁定轨温： ➢设计锁定轨温 ➢施工锁定轨温 ➢实际锁定轨温
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第二节 无缝线路温度力的计算
➢2.1 温度力的计算 ➢2.2 轨温 ➢2.3 最大温度拉力和最大温度压力
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分类方式一：依对温度应力的处理方式 ➢温度应力式无缝线路 ➢放散温度应力式无缝线路 • 自动放散式 • 定期放散式
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接头允许伸缩
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德国伸缩调节器
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京九线“卫运河特大桥”伸缩调节器
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分类方式一：依对温度应力的处理方式 ➢温度应力式无缝线路 ➢放散温度应力式无缝线路 • 自动放散式 • 定期放散式
➢节省劳动力、节省材料消耗、节省机车车辆能耗等； ➢适应于高速、重载铁路； ➢社会效益明显(如环保)
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第一节 概 述
➢1.1 世界铁路无缝线路的发展 ➢1.2 无缝线路的类型 ➢1.3 无缝线路的技术经济效果 ➢1.4 无缝线路关键技术的发展趋势
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轨缝 越来 越少
跨区间CWR
全区间CWR
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第二节 无缝线路温度力的计算
➢2.1 温度力的计算 ➢2.2 轨温 ➢2.3 最大温度拉力和最大温度压力
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第二节 无缝线路温度力的计算
➢2.1 温度力的计算 ➢2.2 轨温 ➢2.3 最大温度拉力和最大温度压力
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钢轨自由伸缩位移：
长度为l， 可自由伸缩的钢轨，当轨温变化Δt℃ 时伸缩量
75kg/m
43kg/m
高碳微 钒轨
U75V（PD3）
50kg/m 60kg/m
75kg/m
全长淬 火轨
50kg/m U75V（PD3） 60kg/m
75kg/m
道岔轨
U71Mn U75V（PD3）
50、 60AT 50、 60AT
先款出厂含税价
执行标准
200km/h标 300km/h以
新铁标
准
上标准 备注
理由：钢轨从自由状态转化为被完全固定状态时，钢轨内 部的温度应力等于零。
比如一根500m长的钢轨被拨入线路，其两端联接上夹板， 并拧紧接头螺栓时的轨温为20℃，那么我们就可以将20℃算 作该钢轨的锁定轨温。因为只要接头螺栓被拧紧，那么该根 钢轨的自由伸缩就受到完全限制，无论是升温还是降温，钢 轨内部均产生温度应力。
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允许的降温幅度[Δtd]计算
d t c≤s
t≤s c d
t td .E＝s －gd－c
式中 σgd ——钢轨底部下缘动弯应力。
td
＝
s
－ gd－
E
c
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② 根据稳定条件确定允许的升温幅度
根据稳定条件求得允许温度压力后，计算允许轨升
幅度[Δtu]：
路基上：
tu
＝
P
2E A
桥上：
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三字经：
寒冷区，春秋季，选轨温，缓冲轨，春换短，秋换长，松扣件， 再锁定。
长
长
短
短
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间 •普通无缝线路（长1-2 km） •全区间无缝线路(不跨越道岔) •跨区间无缝线路
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分类方式二：依对长钢轨长度及是否跨越区间 •普通无缝线路（长1-2 km）
2）对于不同类型的钢轨，同一轨温变化幅度产生的温度力 大小不同。
3）无缝线路钢轨伸长量与轨温变化幅度，轨长有关，与钢
轨断面积无关。
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第二节 无缝线路温度力的计算
➢2.1 温度力的计算 ➢2.2 轨温 ➢2.3 最大温度拉力和最大温度压力
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什么是轨温？ 这里的轨温是指钢轨的温度，简称“轨温”。
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第一节 概 述
➢1.1 世界铁路无缝线路的发展 ➢1.2 无缝线路的类型 ➢1.3 无缝线路的技术经济效果 ➢1.4 无缝线路关键技术的发展趋势