论文部分内容阅读
[摘 要] 无缝线路技术是重要的轨道结构新技术，无缝线路应力放散是工务部门必做的工作之一，本文对无缝线路应力放散的条件、方法进行了分析。
[关键词] 无缝线路 应力放散
随着我国铁路大规模提速，特别是客运专线的建设，一次铺设无缝线路越来越多，我国《铁路主要技术政策》提出：高速重载线路应优先发展跨区间的超长无缝线路。但是由于受施工季节和施工条件的限制,铺设无缝线路时,往往不能在设计锁定轨温进行锁定,这给维修养护工作带来很多困难。如锁定轨溫偏低,不仅维修养护工作受到许多限制,而且高溫时钢轨受到很大的溫度压力,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;反之如锁定轨溫偏高,低溫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,溫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,对非设计锁定轨温锁定的无縫线路,特别是低溫锁定或已产生严重“应力集中”的无缝线路应该进行应力放散。
1.无缝线路应力放散条件
无缝线路锁定轨温必须准确、均匀、可靠，凡有下列情况之一者，必须做好应力放散。
（1）实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内，或左右股轨条的实际锁定轨温相差超过5 ℃；
（2）锁定轨温不清楚或不准确；
（3）跨区间和全区间无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5 ℃，同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差超过10 ℃；
（4）铺设或维修作业方法不当，使轨条产生不正常的伸缩；
（5）固定区或无缝道岔出现严重的不均匀位移；
（6）夏季线路轨向严重不良，碎弯多；
（7）通过测试，发现温度力分布严重不匀；
（8）因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温；
（9）低温铺设轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。
2.锁定轨温的检查
检查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区段。
普通无缝线路长轨条长度不超过1000m时设置5对位移观测桩，长轨条长度大于1000m时设置7对位移观测桩。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）。
超长无缝线路，单元轨条长度不超过1200m时设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）；单元轨条长度大于1200m时设7对位移观测桩（单元轨条中点设置1对，单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100m及400m各设置1对）。
3.放散量的计算
长钢轨自由伸缩放散量计算式为：
(mm)
式中：L为需放散的长轨长度；T0’为应力放散后的锁定轨温，应在设计锁定轨温范围内；T0为原锁定轨温。
根据放散量确定锯轨量。在普通无缝线路中，缓冲区钢轨应锯短（有条件时可换为标准缩短轨）。如果放散前后缓冲区预留轨缝之和不变，则锯轨量使用伸长放散量。如果放散前缓冲区轨缝之和小于放散后缓冲区预留轨缝之和，则锯轨量应在伸长放散量的基础上加上二者之差，加长的锯轨量用以加大轨缝；反之，锯轨量应在伸长放散量的基础上减去二者之差，减少的锯轨量用以减小（填充）轨缝。在超长无缝线路中，伸长放散时，锯轨量应在伸长放散量的基础上加上焊缝宽长。缩短放散时情况相反。
4.应力放散的方法
无缝线路应力放散主要是通过温度控制或长度控制来实现。具体地说温度控制就是在合适的轨温范围内使钢轨伸缩，抵消钢轨内部的温度力，然后再重新锁定线路；长度控制是靠外力强迫钢轨伸缩，当伸缩量达到预定数值时，立刻锁定线路。对应可使用滚筒放散、列车碾压、撞轨等方法。
（1）滚筒放散是把钢轨扣件松开，把滚筒放在轨枕上，滚筒作为支点支撑钢轨，使轨底与垫板之间的滑动摩擦变为轨底与滚筒间的滚动摩擦，以减小放散阻力，待轨温达到预定锁定轨温时，取下滚筒，锁定线路。
滚筒有两种：一种是带支架的滚筒；另一种是用钢管或圆钢直接锯成的圆棍，使用时，可把圆棍放在轨底与轨枕之间，以达到放散的目的。
该放散方法需要中断行车，施工时间长，额外配备滚筒，但应力放散均匀，锁定轨温准确。
（2）碾压放散是松开接头扣件及螺栓，松开全部防爬器及适当的中间扣件，利用列车运行碾压钢轨，靠列车的碾压和振动迫使钢轨伸缩，待伸缩量达到预计量时锁定线路。
碾压放散法分顺列车运行方向和逆列车运行方向两种。顺向碾压法首先松开沿列车运行终端的缓冲区接头螺栓、正向防爬器和适当中间扣件，而始端伸缩区扣件不动，利用列车的震动和温度力迫使钢轨向一端伸缩，达到放散的目的。
逆向碾压法松开沿列车运行方向始端的缓冲区接头螺栓，松开全部的反向防爬器和适当的中间扣件，而终端的伸缩区的扣件不动，并且反复打紧所有正向防爬器，靠列车的震动迫使钢轨向列车运行的反方向伸缩，达到放散的目的。这种方法可以把向列车运行方向爬行了的钢轨拉回原位，适用于爬行量较大的线路。
除顺、逆向碾压放散法之外，还可采用两端放散法，即在固定区中间，一端采用逆向碾压法放散，待达到放散量后锁定线路，另一端采用顺向碾压法放散。这种方法适应于两端缓冲区轨缝较大，而轨缝之和又大于计划放散量，在单线无缝线路上可采用此法进行放散施工。
碾压放散的优点是不需中断行车，但放散时间长，放散量不均匀，达到预计放散量时其锁定轨温往往比预计的高，放散效果差。
（3）撞轨放散是在封锁线路时，松开所有扣件和缓冲区接头螺栓，朝放散方向撞击钢軌，在外力的作用下，克服轨底与胶垫间的摩擦力，迫使钢轨伸缩。
这种方法需要劳力多，另外需配备撞轨器，放散量集中在撞轨器附近，而其它地方放散量不均匀，容易使钢轨内部产生新的不均匀的温度力。
无缝线路应力放散可根据具体条件采用滚筒配合撞轨法，或滚筒结合拉伸配合撞轨法。无缝线路应力调整，宜采用列车碾压法。
5.应力放散质量控制
（1）应力放散应做到放散均匀、锁定准确，相邻两段单元轨节的锁定轨温之差不得大于50℃，左右两股钢轨的锁定轨温之差不得大于3℃，同一设计锁定轨温的最高与最低锁定轨温之差不得大于100℃。
（2）应力放散时观测，应力放散时，每隔150mm或100m设一个位移观测点，观测放散时的钢轨位移量，应力放散应均匀。
（3）锁定后无缝线路的位移观测，锁定后无缝线路的位移观测桩处换算200m范围内相对位移量不得大于10 mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20mm。
（4）单元轨节应在道床达到初期稳定阶段方可进行线路应力放散工作。
（5）线路应力放散前应掌握当地轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间及计划锁定轨温。
（6）单元轨节锁定前按设计要求设置好位移观测桩。
（7）测量轨温必须准确，轨温表必须经过校验，在有效期内使用。
6.放散后锁定轨温的确定
由于无缝线路的原锁定轨温已发生变化，不能作为放散时的原始依据，所以锁定轨温的计算应根据施工实际确定。
（1）当轨温在设计锁定轨温以内时，将钢轨撞到“零应力状态”，然后拧紧扣件和接头螺栓，此时的钢轨温度为锁定轨温，即T锁=T当时轨温。
（2）当轨温低于设计锁定轨温时，将钢轨撞到“零应力状态”，测得此时的轨温为T0，利用拉伸器拉伸钢轨，拉伸长度折算轨温为T0’，最后得锁定轨温为Ts，则
Ts=T0+T0’=T0 +△l/(0.0118ХL)
式中△l为钢轨拉伸长度； L为钢轨长度。
[关键词] 无缝线路 应力放散
随着我国铁路大规模提速，特别是客运专线的建设，一次铺设无缝线路越来越多，我国《铁路主要技术政策》提出：高速重载线路应优先发展跨区间的超长无缝线路。但是由于受施工季节和施工条件的限制,铺设无缝线路时,往往不能在设计锁定轨温进行锁定,这给维修养护工作带来很多困难。如锁定轨溫偏低,不仅维修养护工作受到许多限制,而且高溫时钢轨受到很大的溫度压力,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;反之如锁定轨溫偏高,低溫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,溫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,对非设计锁定轨温锁定的无縫线路,特别是低溫锁定或已产生严重“应力集中”的无缝线路应该进行应力放散。
1.无缝线路应力放散条件
无缝线路锁定轨温必须准确、均匀、可靠，凡有下列情况之一者，必须做好应力放散。
（1）实际锁定轨温不在设计锁定轨温范围以内，或左右股轨条的实际锁定轨温相差超过5 ℃；
（2）锁定轨温不清楚或不准确；
（3）跨区间和全区间无缝线路的两相邻单元轨条的锁定轨温差超过5 ℃，同一区间内单元轨条的最低、最高锁定轨温相差超过10 ℃；
（4）铺设或维修作业方法不当，使轨条产生不正常的伸缩；
（5）固定区或无缝道岔出现严重的不均匀位移；
（6）夏季线路轨向严重不良，碎弯多；
（7）通过测试，发现温度力分布严重不匀；
（8）因处理线路故障或施工改变了原锁定轨温；
（9）低温铺设轨条时，拉伸不到位或拉伸不均匀。
2.锁定轨温的检查
检查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区段。
普通无缝线路长轨条长度不超过1000m时设置5对位移观测桩，长轨条长度大于1000m时设置7对位移观测桩。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）。
超长无缝线路，单元轨条长度不超过1200m时设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）；单元轨条长度大于1200m时设7对位移观测桩（单元轨条中点设置1对，单元轨条起、讫点，距单元轨条起、讫点100m及400m各设置1对）。
3.放散量的计算
长钢轨自由伸缩放散量计算式为：
(mm)
式中：L为需放散的长轨长度；T0’为应力放散后的锁定轨温，应在设计锁定轨温范围内；T0为原锁定轨温。
根据放散量确定锯轨量。在普通无缝线路中，缓冲区钢轨应锯短（有条件时可换为标准缩短轨）。如果放散前后缓冲区预留轨缝之和不变，则锯轨量使用伸长放散量。如果放散前缓冲区轨缝之和小于放散后缓冲区预留轨缝之和，则锯轨量应在伸长放散量的基础上加上二者之差，加长的锯轨量用以加大轨缝；反之，锯轨量应在伸长放散量的基础上减去二者之差，减少的锯轨量用以减小（填充）轨缝。在超长无缝线路中，伸长放散时，锯轨量应在伸长放散量的基础上加上焊缝宽长。缩短放散时情况相反。
4.应力放散的方法
无缝线路应力放散主要是通过温度控制或长度控制来实现。具体地说温度控制就是在合适的轨温范围内使钢轨伸缩，抵消钢轨内部的温度力，然后再重新锁定线路；长度控制是靠外力强迫钢轨伸缩，当伸缩量达到预定数值时，立刻锁定线路。对应可使用滚筒放散、列车碾压、撞轨等方法。
（1）滚筒放散是把钢轨扣件松开，把滚筒放在轨枕上，滚筒作为支点支撑钢轨，使轨底与垫板之间的滑动摩擦变为轨底与滚筒间的滚动摩擦，以减小放散阻力，待轨温达到预定锁定轨温时，取下滚筒，锁定线路。
滚筒有两种：一种是带支架的滚筒；另一种是用钢管或圆钢直接锯成的圆棍，使用时，可把圆棍放在轨底与轨枕之间，以达到放散的目的。
该放散方法需要中断行车，施工时间长，额外配备滚筒，但应力放散均匀，锁定轨温准确。
（2）碾压放散是松开接头扣件及螺栓，松开全部防爬器及适当的中间扣件，利用列车运行碾压钢轨，靠列车的碾压和振动迫使钢轨伸缩，待伸缩量达到预计量时锁定线路。
碾压放散法分顺列车运行方向和逆列车运行方向两种。顺向碾压法首先松开沿列车运行终端的缓冲区接头螺栓、正向防爬器和适当中间扣件，而始端伸缩区扣件不动，利用列车的震动和温度力迫使钢轨向一端伸缩，达到放散的目的。
逆向碾压法松开沿列车运行方向始端的缓冲区接头螺栓，松开全部的反向防爬器和适当的中间扣件，而终端的伸缩区的扣件不动，并且反复打紧所有正向防爬器，靠列车的震动迫使钢轨向列车运行的反方向伸缩，达到放散的目的。这种方法可以把向列车运行方向爬行了的钢轨拉回原位，适用于爬行量较大的线路。
除顺、逆向碾压放散法之外，还可采用两端放散法，即在固定区中间，一端采用逆向碾压法放散，待达到放散量后锁定线路，另一端采用顺向碾压法放散。这种方法适应于两端缓冲区轨缝较大，而轨缝之和又大于计划放散量，在单线无缝线路上可采用此法进行放散施工。
碾压放散的优点是不需中断行车，但放散时间长，放散量不均匀，达到预计放散量时其锁定轨温往往比预计的高，放散效果差。
（3）撞轨放散是在封锁线路时，松开所有扣件和缓冲区接头螺栓，朝放散方向撞击钢軌，在外力的作用下，克服轨底与胶垫间的摩擦力，迫使钢轨伸缩。
这种方法需要劳力多，另外需配备撞轨器，放散量集中在撞轨器附近，而其它地方放散量不均匀，容易使钢轨内部产生新的不均匀的温度力。
无缝线路应力放散可根据具体条件采用滚筒配合撞轨法，或滚筒结合拉伸配合撞轨法。无缝线路应力调整，宜采用列车碾压法。
5.应力放散质量控制
（1）应力放散应做到放散均匀、锁定准确，相邻两段单元轨节的锁定轨温之差不得大于50℃，左右两股钢轨的锁定轨温之差不得大于3℃，同一设计锁定轨温的最高与最低锁定轨温之差不得大于100℃。
（2）应力放散时观测，应力放散时，每隔150mm或100m设一个位移观测点，观测放散时的钢轨位移量，应力放散应均匀。
（3）锁定后无缝线路的位移观测，锁定后无缝线路的位移观测桩处换算200m范围内相对位移量不得大于10 mm，任何一个位移观测桩处位移量不得超过20mm。
（4）单元轨节应在道床达到初期稳定阶段方可进行线路应力放散工作。
（5）线路应力放散前应掌握当地轨温变化情况，根据轨温变化规律，合理选定施工时间及计划锁定轨温。
（6）单元轨节锁定前按设计要求设置好位移观测桩。
（7）测量轨温必须准确，轨温表必须经过校验，在有效期内使用。
6.放散后锁定轨温的确定
由于无缝线路的原锁定轨温已发生变化，不能作为放散时的原始依据，所以锁定轨温的计算应根据施工实际确定。
（1）当轨温在设计锁定轨温以内时，将钢轨撞到“零应力状态”，然后拧紧扣件和接头螺栓，此时的钢轨温度为锁定轨温，即T锁=T当时轨温。
（2）当轨温低于设计锁定轨温时，将钢轨撞到“零应力状态”，测得此时的轨温为T0，利用拉伸器拉伸钢轨，拉伸长度折算轨温为T0’，最后得锁定轨温为Ts，则
Ts=T0+T0’=T0 +△l/(0.0118ХL)
式中△l为钢轨拉伸长度； L为钢轨长度。