无缝线路基本理论讲解

F

2(1


2
)
a
b
b
P拉
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， 通常垫板的压缩与扣件的磨损按1mm估计。
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。为此规定：扣板扣件扭矩应 保持在80～120N·m；弹条扣件为100～150N·m。
2)无缝线路根据钢轨铺设长度划分为：
普通无缝线路 全区间无缝线路 跨区间无缝线路
施工中的无缝线路
连接车站的无缝线路
第二节 无缝线路纵向受力分析
线路阻力
纵向阻力 横向阻力 竖向阻力
接头阻力 扣件阻力 道床纵向阻力 道床横向阻力 轨道框架水平刚度 道床竖向阻力 轨道框架垂直刚度
一、无缝线路纵向阻力
相应值代入得到：70、50kg/m钢轨：S＝1.03P； 60、43kg/m钢轨：S＝0.90P。
由以上分析表明：一枚螺栓的拉力接近它所产生的接 头阻力。接头阻力的表达式，可写成： PH=n·P
接头阻力与螺栓材质、直径、拧紧程度和夹板孔数有 关。在其他条件均相同的情况下，螺栓的拧紧程度就是 保持接头阻力的关键。扭力矩T与螺栓拉力P的关系可用 经验公式表示：T = K ·D ·P
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。
1．接头阻力
钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产PH 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P国H接头阻n 力 S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
无缝线路概述
第一节
1．基本概念
无缝线路也叫长钢轨 线路。就是把若干根标 准长度的钢轨经焊接成 为1000～2000m而铺设 的铁路线路。
通常是在焊轨厂将无 孔标准轨焊接成200～ 500m的轨条，再运到现 场就地焊接后铺设。
概述
2．无缝线路涉及主要问题 1）接头焊接质量问题； 2）长轨在列车动力和温度力共同作用下的强度和稳定 问题； 3）无缝线路设计 4）长轨运输 5）铺设施工 6）养护维修等
式中T ——拧紧螺帽时的扭力矩(N·m)； K——扭矩系数，K＝0.18～0.24； P——螺栓拉力(kN)； D——螺栓直径(mm) 。
列车通过钢轨接头时产生的振动，会使扭力矩下降， 接头阻力值降低。据国内外资料，可降低到静力测定值 的40％～50％。所以，定期检查扭力矩，重新拧紧螺 帽，保证接头阻力值在长期运营过程中保持不变，是一 项十分重要的措施。修理规则规定无缝线路钢轨接头必 须采用10.9级螺栓，扭矩应保持在700～900N·m。表 8—1所示为计算时采用的接头阻力值。
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
后产生的拉力在夹板的上、下接
触面上将产生分力。图中T为水
夹板受力图
平分力；N为法向分力，它垂直 于夹板的接触面；R为N与T的合
力，它与的夹角等于摩擦角φ，
R
P

P
其中T = P/2，则有：
2cos 2sin( )
R P
P
高寒地区无缝线路 曲线地段无缝线路
3．无缝线路的基本特点及分类
(1)特点
与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了 轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车 运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的 使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高 速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。
(2）分类
1) 无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同， 可分为温度应力式和放散温度应力式两种类型。
温度应力式无缝线路是由一根焊接长钢轨及其两 端2～4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。
放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和 定期放散式两种，适用于年轨温差较大的地区。
采用伸缩接头 的放散温度应 力式无缝线路
注意：
只要钢轨与轨枕间的扣件阻力大于道床抵抗轨枕纵 向移动的阻力，则无缝线路长钢轨Biblioteka Baidu温度应力和温度 应变的纵向分布规律将完全由接头阻力和道床纵向阻 力确定。
2cos 2sin( )
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。
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 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。一组 扣件的阻力F为： F=2(μ1+μ2)P 。
F

Nf
R cos
f

2
P
sin




cos


f
一枚螺栓对应有四个接触面，其上所产生的摩阻力
之和S为：
S

4
F

2P
sin



cos

f
因为接头一端有三枚螺栓，因此接头阻力PH为：
6 f cos
PH 3 S sin P
钢的摩擦系数一般为0.25，而f =tanφ，则有φ＝ arctan0.25；又有α＝arctani。
据铁道科学研究院试验，如果混凝土轨枕下采用橡 胶垫板，不论是扣板式扣件还是弹条式扣件，其摩擦 系数为：μ1+μ2=0.8。
扣压力P的大小与螺栓所
受拉力的大小有关。以扣板
式扣件为例：
P

a
b
b
P拉
式中P拉——扣板螺栓拉力， 与螺帽扭矩有关；
a、b——扣板着力点至 螺栓中心的距离。
扣板受力图
扣件摩阻力F的表达式为：
3．道床纵向阻力
道床纵向阻力系指道床抵抗轨道框架纵向位移的阻力。 一般以每根轨枕的阻力值，或每延毫米分布阻力表示。 它是抵抗钢轨伸缩，防止线路爬行的重要参数。
道床纵向阻力受道碴材质、颗粒大小及级配、道床断 面、捣固质量、脏污程度、轨道框架重量等因素的影响。
道床纵向阻力
轨枕与道床之间的摩阻力 枕木盒内道碴抗推力