【正文】 )普通線路或無(wú)縫線路緩沖區(qū)標(biāo)準(zhǔn)軌之間的預(yù)留軌縫值直線上：曲線上：(2)無(wú)縫線路長(zhǎng)軌節(jié)與標(biāo)準(zhǔn)軌之間的預(yù)留軌縫上限： 直線上： 曲線上： 下限： 直線上： 曲線上： 預(yù)留軌縫值： 直線上： 曲線上： 軌條布置跨區(qū)間無(wú)縫線路和區(qū)間無(wú)縫線路的軌條布置應(yīng)滿足下列要求：(1)跨區(qū)間無(wú)縫線路長(zhǎng)軌條長(zhǎng)度不受限制，區(qū)間無(wú)縫線路的長(zhǎng)軌條長(zhǎng)度應(yīng)以車站最外道岔間的距離減去兩個(gè)緩沖區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算；(2)長(zhǎng)軌條可由若干單元軌節(jié)組成，區(qū)間內(nèi)單元軌節(jié)長(zhǎng)度宜為1000～2000m，最短不應(yīng)小于200m，每組無(wú)縫道岔應(yīng)按一個(gè)單元軌節(jié)計(jì)；(3)下列地段宜單獨(dú)設(shè)計(jì)為一個(gè)或數(shù)個(gè)單元軌節(jié)：①長(zhǎng)大橋梁及兩端線路護(hù)軌梭頭范圍之內(nèi)；②長(zhǎng)度超過(guò)1000m的隧道；③大跨度連續(xù)梁的兩端設(shè)置調(diào)節(jié)器時(shí)，單元軌節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)與每聯(lián)連續(xù)梁長(zhǎng)度相同?？鐓^(qū)間無(wú)縫線路、區(qū)間無(wú)縫線路按單元軌節(jié)等距離設(shè)置位移觀測(cè)樁，樁間距離不宜大于500m，單元軌節(jié)長(zhǎng)度不足500m整數(shù)倍時(shí)，可適當(dāng)調(diào)整樁間距離。 位移觀測(cè)樁的布置位移觀測(cè)樁是分析研究無(wú)縫線路長(zhǎng)鋼軌鎖定軌溫變化的重要依據(jù)，也是安排線路作業(yè)軌溫范圍的重要依據(jù)。因此，正確設(shè)置位移觀測(cè)樁是跨區(qū)間無(wú)縫線路設(shè)計(jì)和施工的重要內(nèi)容。無(wú)縫線路位移觀測(cè)樁的設(shè)置應(yīng)符合下列規(guī)定：(1)線路應(yīng)按單元軌節(jié)設(shè)置位移觀測(cè)樁，其設(shè)置規(guī)定見(jiàn)圖43。(2)位移觀測(cè)樁必須預(yù)先埋設(shè)牢固，在單元軌節(jié)兩端就位后立即進(jìn)行標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)明顯、耐久、可靠。100(L200)/2(L200)/2100單元軌節(jié)長(zhǎng)度L 圖43 單元軌節(jié)位移觀測(cè)樁的設(shè)置(單位：m)第5章 橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則在橋上鋪設(shè)無(wú)縫線路，可以減小列車動(dòng)力作用，改善橋梁運(yùn)營(yíng)條件，減少軌道維修工作量，延長(zhǎng)軌道部件和橋梁的使用壽命。在跨度大于24m的橋梁上鋪設(shè)無(wú)縫線路時(shí)，都必須做單獨(dú)設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)含有兩座橋梁，一座單跨15m，不作單獨(dú)設(shè)計(jì)；一座雙跨32m，要進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)。橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)分為跨度為24m～40m的中跨度橋及跨度超過(guò)40m的大跨度兩種。本設(shè)計(jì)只涉及中跨度。橋上無(wú)縫線路的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：(1)無(wú)縫線路設(shè)計(jì)要最大限度地減小軌道和橋梁所承受的附加縱向力，使橋上線路具有廣泛鋪設(shè)無(wú)縫線路的可能性。(2)無(wú)縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既要滿足軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定的要求，又要使橋梁受力合理，以保證橋梁和軌道運(yùn)營(yíng)安全。(3)盡可能增加焊接軌條的長(zhǎng)度，減少橋梁及其附近的鋼軌接頭，提高軌道的整體性和平順性，以適應(yīng)高速和重載運(yùn)輸?shù)男枰?4)無(wú)縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要考慮便于線路的養(yǎng)護(hù)維修。 設(shè)計(jì)要點(diǎn)橋上無(wú)縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：(1)一般中、小跨度橋，應(yīng)將橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)為固定區(qū)。伸縮區(qū)設(shè)在橋上時(shí)，長(zhǎng)軌條之間應(yīng)設(shè)緩沖區(qū)或鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。(2)為防止鋼軌爬行，可將長(zhǎng)軌條分段鎖定，或在長(zhǎng)軌條的兩端鎖定。鎖定區(qū)的線路縱向阻力，一般不低于區(qū)間無(wú)縫線路伸縮區(qū)的縱向阻力值，或按單獨(dú)設(shè)計(jì)確定。(3)為減小梁、軌相互作用力和鋼軌折斷時(shí)的軌縫值，要選好橋上鋼軌扣件的縱向阻力值和布置方式。鋼結(jié)構(gòu)橋上鋼軌扣件的布置，可采取均勻降低螺帽扭矩，以降低扣壓力，或采取有松有緊的布置序列。橋上鋼軌扣件的松緊序列一般采用1n1，即隔一個(gè)扣緊軌底的扣件，放松n個(gè)不扣緊的扣件。橋上軌道使用的扣件，有K型分開(kāi)式扣件和其他專門設(shè)計(jì)的扣件。本設(shè)計(jì)采用的是扣板式Ⅰ型彈條扣件。(4)橋上無(wú)縫線路的聯(lián)合接頭，不得采用鋁熱焊，聯(lián)合接頭要嚴(yán)格執(zhí)行正火和打磨工藝的要求。(5)在鋼梁橋的明橋面上，為便于抽換橋枕，可在橋枕與扣件墊板之間，墊入厚1～2cm的墊層。(6)在有碴橋上，橋面寬度不足時(shí)應(yīng)設(shè)擋碴板，保持道床肩寬直線不小于400mm，曲線按規(guī)定加寬，并盡量采用混凝土橋枕。(7)伸縮調(diào)節(jié)器鋼軌接頭，如不焊接，則距梁端或擋碴墻不得小于2m。 橋上伸縮力計(jì)算 附加伸縮力計(jì)算原理橋梁位于無(wú)縫線路固定區(qū)，固定區(qū)鋼軌是不動(dòng)的，而梁卻因溫度變化而伸縮，這樣要帶動(dòng)鋼軌，給鋼軌一個(gè)縱向力，把這附加力稱為附加伸縮力。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，做如下假設(shè)：(1)梁的伸縮不受軌道的約束，而且伸縮變形不是累積的。(2)橋上和路基上縱向阻力為常量。根據(jù)第一項(xiàng)假設(shè)，梁的自由伸縮，只考慮梁的當(dāng)天最大溫差引起的伸縮，即梁的某截面的位移為： (51)式中，——鋼梁的線膨脹系數(shù)，取/℃；——梁的固定端至計(jì)算截面的距離；——一天內(nèi)梁的最大溫差，對(duì)于鋼梁取25℃，混凝土梁取15℃。無(wú)碴橋上線路縱向阻力即扣件阻力。橋上鋼軌，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，不是全部扣緊，而是采用“緊—松—緊”的形式。表51 橋上線路縱向阻力(kN/m/軌)擰緊情況全緊121131141161191全松無(wú)碴橋 計(jì)算伸縮力(1)計(jì)算條件232m上承式鋼板梁，橋上扣件采用141，橋上線路縱向阻力r =58N/cm，路基上線路縱向阻力N/cm，60kg/m鋼軌。(2)計(jì)算步驟計(jì)算附圖如下：32m32m圖51 雙跨梁示意圖P3=NMPk1=CK2B’　BDK1APA=r0rPK2=PB=rrr0圖52 伸縮力計(jì)算示意圖 △N=△K2=△C=△B=△K1=△A=圖53 鋼軌位移示意圖兩跨梁上有兩個(gè)位移相等的點(diǎn)，，其中，代表鋼軌位移，代表梁位移。計(jì)算從第一跨固定端開(kāi)始，取cm。則kN在點(diǎn)： (52)將已知數(shù)據(jù)代入式(52)，得：解得：cm所以，kNcm在點(diǎn)： kN (壓力)cm在點(diǎn)：cmcmcm所以，在點(diǎn)處，梁軌位移相等的點(diǎn)應(yīng)在點(diǎn)左側(cè)，應(yīng)取正值設(shè)點(diǎn)至點(diǎn)的距離為，根據(jù)平衡條件，則 (53)將相關(guān)數(shù)據(jù)代入式(53)，并整理方程得：解得：cm在點(diǎn)：kNcm在點(diǎn)：kN (壓力)cm在點(diǎn)：cm因?yàn)?，說(shuō)明一開(kāi)始假設(shè)偏小，又因不影響精度，所以不必再進(jìn)行試算。 橋上附加撓曲力計(jì)算 附加撓曲力計(jì)算原理在計(jì)算附加撓曲力時(shí)，做如下假設(shè)：(1)列車荷載分階段進(jìn)入梁跨，當(dāng)它進(jìn)入第二跨后，對(duì)第一跨反向位移可略不計(jì)；(2)不考慮鋼軌內(nèi)伸縮及殘余撓曲力的影響；(3)荷載作用下的線路縱向阻力為常量。根據(jù)第一條假定，可以認(rèn)為多跨梁的撓曲力與單跨梁上的撓曲力等效，因此只考慮單跨梁的撓曲力即可。根據(jù)第二條假定，撓曲力和伸縮力不能疊加，應(yīng)分別計(jì)算，只取其中較大的一個(gè)為控制因素。 計(jì)算撓曲力(1)計(jì)算條件232m上承式鋼板梁，低墩，梁高h(yuǎn)=，中性軸位于梁的中部，梁的換算慣性矩Ix=104cm4。列車荷載為中活載，荷載分布如圖54所示。換算分布在全梁上的均布荷載：機(jī)車荷載跨：車輛荷載跨：計(jì)算附圖如556。(2)計(jì)算梁上翼緣位移 (54)機(jī)車荷載作用的橋跨(1跨)：車輛荷載作用的橋跨(2跨)：梁回彈后的實(shí)際位移：32m32m12CBAq1q2圖54 雙跨梁荷載示意圖P=1667P1=123894Pk1=51667Pk2=91021P2=1936P3=66214P=0圖55 撓曲力示意圖(單位：N)lk2=935l0=5200yΔa1=Δk1=Δk2=Δb2=K1K2lk1=917x圖56 鋼軌位移示意圖(單位：mm)(3)計(jì)算撓曲力變形協(xié)調(diào)方程： (55)梁、軌位移相等的方程： (56)2梁均有位移，故需求解兩個(gè)梁的梁、軌位移相等的點(diǎn)KK2。取梁的長(zhǎng)度方向?yàn)樽鴺?biāo)x、豎坐標(biāo)為鋼軌位移y、從右端開(kāi)始計(jì)算。主要特征點(diǎn)計(jì)算結(jié)果如下：①列車后部線路上各值：當(dāng)。當(dāng)；當(dāng)，；…………依次計(jì)算下去，得到x、y、P曲線。②計(jì)算2梁上各值：x=3987cm時(shí)，為活動(dòng)支座C所在處。＞Δc，所以C截面以左線路縱向阻力仍指向左，y、Δ、P隨x增大而增大。當(dāng)，＞Δ；當(dāng)，＜Δ。所以在x=4787cm和x=4987cm之間存在梁、軌位移相等的點(diǎn)K2。從而求得：，P開(kāi)始變號(hào)，由左轉(zhuǎn)向?yàn)橛遥碢2=0，取得極值Pk2。K2點(diǎn)以左＜Δ，P指向右，壓力P逐漸減小直到0。在固定支座B處。③計(jì)算1梁上各值：＞Δb1=0，P在此變號(hào)，指向左，B點(diǎn)滿足，撓曲力取得極值P2。當(dāng)。在x=8104cm處，存在梁軌位移相等點(diǎn)K1。K1點(diǎn)滿足，P1=0(P開(kāi)始變號(hào))，撓曲壓力取得極值Pk2。在固定支座A處。④計(jì)算列車前部線路各值：支座A以左，縱向阻力阻止鋼軌向梁內(nèi)位移，P指向左，因此，截面A的P值變號(hào)，撓曲力隨之減小。A點(diǎn)撓曲力取得最大值P1。當(dāng)，撓曲力由拉變?yōu)閴?，即其間出現(xiàn)了P=0，可以終止試算。所以。 橋上強(qiáng)度與穩(wěn)定性計(jì)算由圖52可知最大的伸縮拉力為kN，壓力為kN；由圖55可知最大的撓曲拉力為kN，壓力為kN。 強(qiáng)度計(jì)算 (57) (58)式中，、——橋頭路基上鋼軌動(dòng)彎拉應(yīng)力和動(dòng)彎壓應(yīng)力；——制動(dòng)應(yīng)力，取10MPa；——由伸縮力或撓曲力中選最大一個(gè)換算拉應(yīng)力及壓應(yīng)力；——允許應(yīng)力。換算拉應(yīng)力： MPa換算壓應(yīng)力： MPa將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式(57)、(58)，其計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表52。表52 計(jì)算結(jié)果列表計(jì)算項(xiàng)目季節(jié)夏季冬季Δt拉(℃)Δt壓(℃) 穩(wěn)定性計(jì)算 (59)式中，——軌道允許臨界壓力，取值與路基穩(wěn)定性計(jì)算值相同；——一股軌道出現(xiàn)的最大附加伸縮壓力。將數(shù)據(jù)代入式(59)可得℃℃所以，滿足穩(wěn)定條件。 確定鎖定軌溫(1)計(jì)算容許鋪軌軌溫的上下限℃℃(2)計(jì)算中間軌溫℃(3)確定設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍℃40℃℃1℃所以，設(shè)計(jì)軌溫上下限均在容許鋪設(shè)軌溫范圍內(nèi)。(4)最大軌溫升降幅度℃℃(5)最大溫度拉力和壓力N N(6)檢算最大溫度壓力峰N溫度壓力峰對(duì)應(yīng)的軌溫升高為：℃ 斷縫檢算鋼軌在低溫折斷后，由于折斷處兩側(cè)的鋼軌產(chǎn)生收縮，從而形成較大的斷縫，為了保證行車安全，要求可能產(chǎn)生的最大斷縫值不超過(guò)容許斷縫值。由于橋上縱向阻力低于路基上阻力，而且又有附加拉力，因此，必須重新檢查斷縫值。冬季鋼軌折斷時(shí)斷縫由最大溫度拉力產(chǎn)生的斷縫斷縫值為： (510)式中，——最大溫度拉力造成的斷縫；——線路縱向阻力。cm但 (合格)。第6章 鐵路線路大修工作 線路變形與修理更新傳統(tǒng)的鐵道線路結(jié)構(gòu)是采用力學(xué)性能不同的材料組成的。它是把鋼軌與軌枕組成的軌排浮裝在堆放于土質(zhì)路基上的由松散顆粒做成的道床之上而構(gòu)成的長(zhǎng)大帶狀工程結(jié)構(gòu)物。組合性和散體性是這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)工作特征；而線路又是專供列車以一定速度行駛于其上的工程建筑物。其所承受的機(jī)車車輛荷載的隨機(jī)性和重復(fù)性則是它的另一工作特征。認(rèn)識(shí)到這些特征，就不難理解線路產(chǎn)生殘余變形的不可避免性，以及進(jìn)行線路維修和定期修理的必要性了線路不同于橋梁、房屋等工程結(jié)構(gòu)物，在機(jī)車車輛動(dòng)力的作用下，在風(fēng)沙雨雪和溫度變化等自然因素侵蝕影響下，它不僅發(fā)生彈性變形，并且經(jīng)常不斷地產(chǎn)生殘余變形。這種殘余變形積累到一定限度后，將大大削弱和降低線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)將威脅行車的安全。線路的殘余變形按其表現(xiàn)形式可分為兩大類。一類是線路在其豎向、橫向和縱向方向內(nèi)幾何形位的改變；另一類是鋼軌及其他組成部件的疲勞傷損和磨耗傷損。線路的殘余變形，主要是機(jī)車車輛與線路相互作用的結(jié)果。實(shí)踐證明，在現(xiàn)有機(jī)車車輛的條件下，沒(méi)有不使線路不發(fā)生殘余變形的荷載限度。殘余變形往往又帶有明顯的不均勻性和不一致性，而構(gòu)成線路的不平順。這種線路的不平順性，即使是微小的，亦將顯著增加機(jī)車車輛對(duì)線路的附加動(dòng)力作用。不平順愈甚，則附加動(dòng)力作用愈大，鋼軌及其軌下基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)愈重，殘余變形的幅度及其積累愈快，線路的承載能力愈低。而鐵路運(yùn)量即通過(guò)總質(zhì)量愈大的線路上，上述過(guò)程將發(fā)展得愈加劇烈。對(duì)目前的線路結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生不均勻的殘余