影响无缝线路稳定性的因素.

三、无缝线路的稳定性
（2） 轨道框架刚度
轨道框架刚度反映轨道框架抵抗横向弯曲的能力。轨道框架刚度越大， 抵抗横向弯曲变形的能力就越强。轨道框架刚度在水平面内等于两股 钢轨的横向水平刚度及钢轨与轨枕节点间的阻矩抵抗横向弯曲能力的 总和。 两股钢轨的水平刚度为：EI=2EIy，Iy为一根钢轨对竖直轴的惯性矩。 扣件阻矩与轨枕类型、扣件类型、扣压力及钢轨相对于轨枕的转角有 关。可以表示为钢轨相对轨枕转角的幂函数：
f(mm)
三、无缝线路的稳定性
标准道床对每根轨枕的横向阻力Q0（N）与道床单位横向阻力q （N/cm） 有下列关系： Q q 0 a—轨枕间距。 a 通过试验研究，可得出 q 与轨道横向位移 f 的如下关系式：
q q0 c1 f z c2 f n
q—道床单位横向阻力，N/cm； q0—道床单位横向阻力初始值，N/cm； c1、 c2、 z、 n—阻力系数 。
三、无缝线路的稳定性
• 道砟材料：不同材质的道砟提供的阻力也不一样。距国外资料，砂砾石 道床比碎石道床阻力低30～40％；道床粒径较大提供的横向阻力也较大， 如粒径由25～65 mm减小到15～30 mm，横向阻力将降低20～40％。 • 道床饱满程度：根据美国和英国铁路的试验研究，在同类轨道的条件下，
三、无缝线路的稳定性
（二）影响无缝线路稳定性的因素
通过大量调查发现，很多次的胀轨跑道事故并非温度压力过大所致，而 是由于对无缝线路起稳定作用的因素认识不足，在养护维修中破坏了这些因 素而发生的。因此，需要研究丧失稳定和保持稳定两方面的因素，发展有利 因素限制不利因素，提高无缝线路的稳定性，充分发挥其优越性。
M H 1
H、μ—阻矩系数
三、无缝线路的稳定性
2.丧失稳定的因素 （1） 钢轨的温度压 力
由于温升引起钢轨中的轴向温度压力是无缝线路稳定问题的根本原因。
（2） 轨道的初始横向弯曲
轨道初始横向弯曲则是影响无缝线路稳定的直接原因。胀轨跑道多发 生在轨道的初始弯曲处。因此，控制轨道的初始弯曲大小，对提高无缝线 路的稳定性有重要作用。
线路特征 木枕 混凝土枕 道床肩宽40cm 道床密实，标准断面 道床肩宽40cm 道床密实，标准断面 q0 12.4 20.0 15.0 22.0 c1 215.0 8.0 444.0 38.0 c2 296.0 60.0 583.0 110.0 z 1.0 1.7 1.0 1.5 n 2/3 1/3 3/4 1/3 轨枕配置为 1840根/km 附注
1.保持稳定的因素 （1）道床横向阻力
道床抵抗轨道框架横向位移的阻力称为道床横向阻力，它是防止无缝 线路胀轨跑道，保证无缝线路稳定性的主要因素。铁路工程经验表明，在 稳定轨道框架的因素中，道床的贡献约为65%，钢轨约为25%，扣件约为 10%。
三、无缝线路的稳定性
道床横向阻力的构成：由轨枕两侧及底部与道砟接触面之间的摩阻力， 和枕端的砟肩阻止横移的抗力组成。其中，道床肩部的阻力占20～ 30%，轨枕两侧占20～30%，轨枕底部占50%。为使道床横向阻力达 到设计要求，不仅要求道床断面符合标准尺寸，还应捣固紧密，其道 床密实度应达到1 700 kg/m3。
经过长期运营密实稳定的道床横向阻力最大，机械捣固后阻力显著减小。
• 线路维修作业的影响：维修作业中，凡扰动道床，如起道捣固、清筛等 改变道砟间或道砟与轨枕间的接触状态，都会导致道床阻力的下降。
• 列车动荷载：在列车的动荷载作用下，每根轨枕所提供的横向阻力是不
同的。这是因为轨道框架在轮载作用下会产生正挠曲，而距轮载一定范 围内则会出现负挠曲，使两转向架之间的轨道框架最大抬高量可达0.1～ 0.3 mm，从而大大削弱这一范围内轨枕所提供的横向阻力。
b H tan( 45 0 ) 2
H—轨枕端埋入道床的深度；φ—摩擦角，一般取35～50°。
轨枕端部高度
’

b
b B
A
Hຫໍສະໝຸດ Baidu
450+φ/2
C
三、无缝线路的稳定性
据有关测试比较，与30 cm的肩宽相比，肩宽增加到50 cm时，阻力值 可增加16%，若再加宽，阻力将不再增加。日本铁路认为，砟肩宽度 超过40～60 cm的道床，横向阻力将不再增加。因此，有关国家对砟肩 宽度规定了限值：美国为50 cm；日本为55 cm；前苏联为45 cm；我国 普通线路为30 cm，无缝线路为40～50 cm。 国内外的试验表明，道床肩部堆高也可提高道床横向阻力。砟肩堆高
初始弯曲一般可分为弹性初始弯曲和塑性初始弯曲。现场调查表明， 大量塑性初始弯曲矢度为3～4 mm，测量的波长为4～7 m，塑性初始弯曲 矢度占总初始弯曲矢度的58.33％。
三、无缝线路的稳定性
（四）稳定性安全储备量分析
轨道结构的工作特点是荷载的重复性与随机性，加上自然条件的影响， 使得轨道存在各种不平顺，不得不对线路进行经常或定期的修理，线路状 态的变化会降低无缝线路的稳定性。因此，无缝线路对其稳定性需要考虑 一定的安全储备量。
三、无缝线路的稳定性
•道床肩宽：适当的道床肩宽可以提供一定的横向阻力，但不是 肩宽越大，横向阻力就总会增大。轨枕端部的横向阻力是轨枕 横移挤动砟肩道砟棱体时的阻力，并最终形成破裂面，砟肩的 宽度必须覆盖这一破裂面，以保证具有较大的阻力。滑动体之 外的道床对枕端横向阻力不起作用。破裂面的顶宽用下式计算：
道床对每根轨枕的横向阻力Q0，可用 试验方法获得。试验表明Q0与轨枕横 向位移 f 呈非线性关系，如图所示。 道床横向阻力Q0与轨枕类型、道床断 面尺寸、道砟材料及其密实度有关。 由图可见，宽轨枕线路横向道床阻力 最高，混凝土轨枕线路次之，木枕线 路最低。
阻力 kN/根 混凝土宽枕
混凝土枕 木枕
比砟肩加宽效果更明显，并可节约道砟。这项措施为国内外无缝线路
广泛采用。我国铁路砟肩一般堆高15 cm；法国铁路堆高10 cm，呈三 角形，阻力值增加10%～15%；日本铁路堆高10 cm，呈三角形，每根
轨枕的横向阻力由6 000～7 000 N提高到10 000 N；英国和法国的砟肩
堆高已列为无缝线路道床断面标准。英国还规定：凡半径小于800 m的 曲线，肩宽35～60 cm，并堆高砟肩。