无缝线路应力放散及调整

无缝线路应力放散凯里工务段线路技术科罗惠强一、无缝线路1、什么叫无缝线路？无缝线路是把钢轨焊接起来的线路，又称焊接长钢轨线路。钢轨的长度可以达数千米或数十千米，但为了铺设、维修、焊接、运输的方便，我国的无缝线路钢轨长度多为1～2km。因线路上减少了大量钢轨接头和轨缝，故称之为无缝线路。2、什么叫跨区间无缝线路？随着高速、重载铁路的发展，要求强化铁路轨道结构提高线路的平顺性和稳定性，消除现有一般无缝线路的缓冲区和道岔钢轨接头的影响，实现线路的无缝化。把焊接轨条长度延长达整个区间或跨区间，并与道岔焊联成一体，轨条之间直接传递纵向力和位移，这种超长轨条的无缝线路称为跨区间无缝线路。目前，我国高速铁路特别是客运专线铁路已经进入大规模建设阶段，无缝线路能明显地提高轨道的平顺性，提高列车运行速度，增强旅客乘车的舒适度，又能减少钢轨的病害和维修工作量，延长钢轨及轨枕等配件的寿命，降低养护维修费用，因而得到广泛应用，今后，随着我国国民经济的持续发展，铁路运量的稳定增长，我国无缝线路还会有新的发展。二、无缝线路为什么要应力放散（无缝线路放散条件）由于受施工季节和施工条件的限制，铺设无键线路时，往往不能在中和温度进行锁定，这给维修养护工作带来很多困难。如锁定轨温偏低，不仅维修养护工作受到许多限制，而且高温时钢轨受到很大的温度压力，加之长钢轨不均匀爬行造成“应力集中”，就有胀轨跑道的危险；反之如锁定轨温偏高，低温时钢轨受到很大的拉力,线路不均匀爬行后，某些地段拉应力增大，温度拉力与爬行附加拉力合在一起，容易拉断螺栓或引起钢轨折断。因此，对非中和温度锁定的无缝线路,特别是低温锁定或已产生严重“应力集中”的无缝线路，及时进行应力放散或应力调整,是提高无缝线路稳定的主要工作二、无缝线路为什么要应力放散（无缝线路放散条件）无缝线路作为铁路轨道一种类型,受自然界气温变化的影响,由于热胀冷缩在钢轨内部会产生巨大的温度应力,因此,对无缝线路设备的维修养护管理成为铁路安全的重中之重。由于日常的养护维修、线路大中修施工作业、列车碾压以及其它外部环境因素影响,无缝线路会不断产生位移和应力衰减。1、什么是应力集中？钢轨在交变应力作用下发生的破坏称为疲劳破坏。通常钢轨承受的交变应力远小于其静载下的强度极限时，破坏就可能发生。另外钢轨会由于截面尺寸改变而引起应力的局部增长，这种现象称为应力集中。2、无缝线路的应力放散和调整目的目的就是要把没有在允许锁定轨温范围以内锁定的无缝线路，以及在运营和施工作业中锁定轨温发生了变化的无缝线路，将其锁定轨温通过应力放散或调整，重新准确、均匀地设定在设计的允许范围内。3、什么叫“应力放散”“应力放散”是指改变长轨条原有的长度，在其伸长或缩短后，重新锁定。4、无缝线路的应力调整与应力放散有什么不同?①锁定轨温在整段长轨条的全长上应均匀一致，它也表示温度力的分布均匀一致。如通过位移观测桩的观测或轨长标定的观测发现其不一致，则应进行应力调整，使之均匀一致。②一段无缝线路的长轨条，锁定轨温从整体上并无变异，但局部有高有低，在此情况下可用应力调整的方法使之均匀。而应力放散则与调整不同，它是一段长轨条的锁定轨温，整个偏离了允许的设计锁定轨温范围。4、无缝线路的应力调整与应力放散有什么不同?③钢轨被锁定之后，除长轨条两端的伸缩区之外，其余(中间的固定区)的钢轨长度不能随温度变化而变化(伸缩)。如因养护不当长度发生了变化，则轨温也随之而变化。若钢轨伸长则锁定轨温升高；若钢轨缩短则锁定轨温下降。锁定轨温的检验检验长钢轨锁定轨温的变化情况，简单易行的方法是设置位移观测桩，通过观测钢轨长度的变化，可以计算出锁定轨温变化的大小，从而确定应力放散或调整的区段。每段无缝线路设置位移观测桩5～7对，如固定区较长，可适当增加对数。其中，固定区中间点一对，伸缩区始终点各一对，其余均匀设置在固定区。锁定轨温的检验跨区间和全区间无缝线路，单元轨条长度大于1200m时，设置7对位移观测桩(单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100m及400m和单元轨条中点各设置1对)；单元轨条长度不大于l200m时，设置6对位移观测桩(单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100m及400m各设置1对)。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。锁定轨温的检验例一某上行线一段无缝线路，全长1348m，原锁定轨温为30℃，由于破底清筛后，线路爬行不匀，观测资料如表：钢轨长度变化引起锁定轨温变化的关系如下：）（Cllt0118.0锁定轨温的检验式中Δt——锁定轨温变化度数；Δl——钢轨长度变化（mm）；L——钢轨原始长度（m）。以右股1#～2#号桩之间钢轨长度变化情况为例：钢轨原始长度l=100m5、无缝线路放散或调整的条件表7--15、无缝线路放散或调整的条件轨长度缩短量Δl=30-6=24mm锁定轨温变化度数这段钢轨的实际锁定轨温为：t锁=30-20=10℃Cllt201000118.0240118.05、无缝线路放散或调整的条件5、无缝线路放散或调整的条件随着无缝线路技术管理经验的不断积累，无缝线路养护有下列情况时，应进行应力放散或调整。由于施工季节和施工作业，造成无缝线路的锁定轨温不符合设计规定的锁定轨温范围。5、无缝线路放散或调整的条件①铺设后发生伤、断轨时，原位焊复或焊接短轨改变了锁定轨温。②采取强制撞轨措施，使实际锁定轨温超过设计规定的锁定轨温。③因施工方法不当，造成锁定轨温不均匀或不准确。④养护维修不当，产生长轨伸缩变形或线路不均匀爬行，改变了锁定轨温。5、无缝线路放散或调整的条件⑤既有无缝线路大中修及配合特殊施工需要，临时改变原来的锁定轨温及重新锁定时，锁定轨温不符合设计轨温规定。⑥左右两股长轨条的锁定轨温之差超过5℃。⑦跨区间或整区间无缝线路的相邻轨节锁定轨温之差超过5℃。⑧任意观测区段的实际锁定轨温相差大于或等于5℃。三、纵向力的测定1、应变法（1）观测桩法观测桩法是应变法的一种，是在长轨条铺设之前，先期按长轨条设计位置，即普通无缝两端、伸缩区终点、长轨条中点及距伸缩区终点100m处的路肩上埋设5—7对位移观测值，使用光学准直仪和对中器来进行观测．在跨区间无缝线路上，单元长钢轨位移观测桩按规定设置。当长轨条铺设锁定之后，立即在与观测桩相对应的钢轨上做好标记，作为观测钢轨爬行的观测点。三、纵向力的测定（2）测标法测标法是标定轨长法的演进，它克服了钢轨与普通钢尺的线胀缩系数差异、测尺的差和其它人为误差等缺点。在焊轨厂的配轨车间，对处于自由状态的25m标准轨设标距为24m，测标是打在轨头非工作边侧面，直径不大于0.5mm的冲眼，然后将设标轨焊于长轨条中，每250m设测标一组。现场铺设后，仍用原设标钢尺或经检验的钢尺，检测施工锁定轨温。当轨温变化到T时，测定24m的尺长与钢轨标距之差，可视作钢轨未实现的伸长量，同理可计算得锁定轨温。三、纵向力的测定2、应力法钢轨锁定轨温是零应力轨温，那末通过检测钢轨中的温度应力即可监控锁定轨温的情况。目前，如何能直接准确测量钢轨温度应力，仍然是个技术难题，各种直接检测温度力的仪器设备，至今仍很少能达到实用水平。因此，应力法检测锁定轨温，尚未进入阶段。四、无缝线路应力放散和调整方法温度力的放散方法很多，世界各国具体做法不尽相同，有用拉伸设备来张拉放散的；有用加热器对钢轨加热放散的；有将钢轨放在滚筒上放散的；或在钢轨和轨枕间放置一种摩擦力很小的光滑垫板，利用通过列车振动来放散，或采用振动器进行振动放散等等。四、无缝线路应力放散和调整方法无缝线路应力放散主要有钢轨温度控制法和钢轨长度控制法，这两种方法共同的问题是在放散过程中，因滚筒摩擦阻力、扣件阻力的影响会造成应力放散不彻底、不均匀等。振动放散法适用于单元无缝线路及跨区间无缝线路的应力放散、应力调整，实现无缝线路锁定轨温“准”和“匀”。通过无缝线路应力放散效果测试与分析，得出在无缝线路应力放散或应力调整施工中，每隔400m左右放置一台振动放散机是合理的，并配合使用枕上托滚支撑长轨，使应力放散彻底和均匀，应力调整更加均匀，特别是在跨区间无缝线路地段对局部应力调整具有良好效果。1、钢轨温度控制法无缝线路温度应力放散或调整通常采用零应力放散法，先将钢轨的约束力解除，使钢轨处于“零应力状态”，然后根据轨条长、用作业轨温控制钢轨达到伸缩量,但放散轨温受天气的约束，放散时的轨温必须是设计锁定的轨温加减5℃。而在运营线上封锁线路进行温度应力放散施工作业时，我们的实际做法是利用撞轨使钢轨内不存在压力，当钢轨撞到不再伸长时。2、钢轨长度控制法长轨伸长主要是通过对钢轨的撞击和拉伸达到伸缩量，在一瞬间钢轨受到振动产生纵向水平推动力，钢轨发生跳动式的向前位移，撞击钢轨一旦停止，钢轨位移也随之终止，因此总的放散量易于控制。总放散量达到要求后，如果发现有放散不均、不到位时，还可以在相应的撞轨点增加撞击次数，直至达到均衡到位的目的。这也是我们目前普遍采用的无缝线路放散方式长轨应力放散的优点1、放散量容易控制长轨伸长主要是通过对钢轨的撞击和拉伸后，在一瞬间钢轨受到振动产生纵向水平推动力，钢轨发生跳动式的向前位移，撞击和拉伸钢轨一旦停止，钢轨位移也随之终止，因此总的放散量易于控制。总放散量达到要求后，如果发总的放散量易于控制。总放散量达到要求后，如果发现有放散不均、不到位时，还可以在相应的撞轨点增加撞击次数，直至达到均衡到位的目的。2、施工机具简单、施工方法简便，操作容易。放散人员只要经过一两次放散后，就能达到技术熟练、操作规范的程度。长轨应力放散的优点3、封锁时间好掌握，确保正点开通由于放散量可以在事先计算，易于控制，所以事先就可以将“龙口”轨锯配好，缩短作业时间，保证正点开通。4、施工安全有保障由于在施工前制定了详细的施工组织及安全措施，在施工中严格作业纪律，撞击钢轨严格控制在封锁时间内进行。松紧扣件要逐股进行，扣件压力要保持在40N·M左右;放行列车前要检查轨距及轨向，确保安全放行列车。放散分为应力放散和应力调整(一)应力放散放散方法第一种称为滚筒配合撞轨放散法，即实际轨温在设计锁定轨温范围内，放散时在钢轨下加垫滚筒，利用锤击敲打钢轨，配合以适当撞轨，使钢轨自由伸缩，等钢轨充分回弹后，即钢轨内应力达到零应力然后迅速锁定线路；(一)应力放散放散方法第二种称为滚筒结合拉伸配合撞轨（称为综合）放散法，即实际轨温低于锁定轨温下限值时，钢轨下垫上滚筒，将要放散的单元轨节一端与已放散锁定的线路焊接，靠无缝线路提供反力，一端安装钢轨拉伸器，配合以适当撞轨。根据当时轨温计算出单元轨节的拉伸量，等单元轨节在当时的施工温度下处于自由伸缩状态时，进行位移零点标记，再用拉轨器配合以适当撞轨将单元轨节拉伸至计算出的拉伸量，各测点位移均达到计算位移量后进行锁定。对于区间线路将根据现场轨温灵活采用放散方法，对于道岔由于不易进行拉升，所以只能选择滚筒放散法，即道岔放散必须在设计锁定轨温范围内进行。(二)应力调整方法无缝线路应力调整（不改变长钢轨长度），可在比较接近实际锁定轨温的条件下，采用列车碾压法。列车碾压法是指在调整地段，适当松动扣件和防爬器，利用列车碾压振动和轨温，也可辅以适当撞轨，将温度应力调整均匀。利用列车碾压法，比较简单易行，主要适用于部分调整。利用列车碾压，需要在限速不超过25KM/H的条件下进行。(二)应力调整方法众所周知，无缝线路应力放散或调整通常采用零应力综合放散法，既在轨温低于锁定轨温的情况下进行放散，先将钢轨的约束力解除，使钢轨处于“零应力状态”，然后根据轨条长、作业轨温和需要的锁定轨温计算钢轨的伸长量。而在运营线上封锁线路进行应力放散或调整施工作业时，我们的实际做法是利用撞轨使钢轨内不存在压力，当钢轨撞到不再伸长时，定义此时的钢轨状态为“零应力状态”。应力放散，必须做到匀、准、够。钢轨的自由伸缩量和限制伸缩量1、钢轨的自由伸缩量钢轨不受任何阻碍的伸缩叫自由