钢轨伸缩调节器的类型及设置原则

1 作用及目的

钢轨伸缩调节器又称温度调节器是一种调节钢轨伸缩的设备。在轨道上安设钢轨伸缩调节器，可利用尖轨或基本轨相对错动调节轨线的胀缩。常用在大跨度钢梁桥上、桥头上和无缝线路需调节钢轨伸缩量地段。目的一是防止桥上轨道因钢梁伸缩而产生变形,二是使桥上钢轨,特别是焊接或冻结接头的钢轨能随温度的变化而自由伸缩,不致影响桥梁的安全使用。

2 设置的条件

(1)对于温度跨度超过100 m的钢梁,在活动端上的轨道应设温度调节器,每一温度跨安设一组。所谓温度跨度如图1可知,是指桥跨结构受温度升降的影响而伸长或缩短的区段长度。简支梁等于一孔钢梁的固定支座至相邻另一孔钢梁的固定支座或桥台挡砟墙的距离。连续梁为一联钢梁的固定支座到相邻另一联钢梁的固定支座或桥台挡砟墙的距离。拱桥为水平长度的一半,当其温度跨度超过100 m时,应在拱的两端各安装一组伸缩调节器,因为它受温度变化的伸缩在两端同时存在。

图1 温度跨度

长跨度的钢梁由于温度变化和列车的作用,钢梁弦杆会伸长或缩短,使活动端产生较大的水平位移。例如一孔100 m长的钢梁,当温度由+40 ℃降至-40℃时,钢梁要缩短90 mm,但是钢梁活动端上的钢轨不可能有这样大的伸缩量,因而很容易使钢轨及螺栓因受力过大而遭受损伤。如采用12.5 m或25 m长的钢轨,此时钢轨间将产生20～40 mm的缝隙。这种过大的缝隙在车辆通过时,将产生撞击跳动,既加剧桥梁振动,又加速钢轨和车轮的磨耗,给行车带来较大安全隐患,所以规定温度跨度大于100 m时应设置伸缩维护调节器。

(2)跨度超过60 m(或100 m)的连续钢析梁(或简支梁)无砟桥上铺设无缝线路时,伸缩调解器一般安设在活动支座附近,对于连续梁而言应安设在桥台及两联钢梁接头处。

(3)在跨度为30~40 m的无砟桥上铺设无缝线路,如附加纵向力很大,为防止其超过容许值,常采取措施减小扣件纵向阻力,使钢轨在一定范围内伸缩。在扣件阻力较小的情况下,为防止寒冷季节发生钢轨折断,断缝过大,可在桥上设伸缩调节器。

(4)在钢筋混凝土桥上(有砟桥或无砟无枕桥)铺设无缝线路,遇到以下情况之一者,需铺设伸缩调节器:

①桥上设有闭塞信号机;

②与大跨度钢梁桥连接;

③桥头有小半径曲线或道岔等结构物。

(5)伸缩调节器的布置应避开半径小的曲线地段。

3 布置原则

(1)线路﹑桥梁和轨道应系统设计,减少钢轨伸缩调节器的设置。钢轨伸缩调节器是否设置、设置数量和位置应经轨道和桥梁结构检算后确定。

(2)钢轨伸缩调节器应根据线路设计速度,线路平面条件,轨道类型、钢轨伸缩量等合理选型。

(3)钢轨伸缩调节器范围内的轨道静态平顺度,应符合现行有关钢轨伸缩调节器技术条件的规定。

(4)钢轨伸缩调节器范围内的轨道刚度应均匀,并与其两端轨道刚度一致。

(5)钢轨伸缩调节器的布置应符合下列规定:钢轨伸缩调节器应设置在直线地段钢轨伸缩调节器不应设置在不同轨下构筑物和轨道结构过渡段范围内;钢轨伸缩调节器基本轨始端和尖轨跟端焊接接头距离梁缝、钢梁横梁、支座中心不应小于2 m。

(6)铺设钢轨伸缩调节器时,应考虑设置伸缩预留量。目前我国铁路使用的调节器允许伸缩量有3挡:±400 mm、±500 mm、±600 mm。伸缩预留量可按下式计算:

$$\Delta l=\Delta _1+\Delta _2$$

式中

\(\Delta l\)———铺设钢轨伸缩调节器时,伸缩预留量值(mm),正值表示调节器基本轨需伸出,负值表示调节器基本轨需缩进;

\(\Delta _1\)——调节器基本轨设置在路基或简支梁上时,基本轨焊联的无缝线路伸缩区引起的基本轨位移值(mm),计算式为

$$\Delta _1=\frac{1}{2}al_s(T_s-T)$$

\(\Delta _2\)——梁缝变化量引起的调节器基本轨位移值(mm),计算式为

$$\Delta _2=W_B-\frac{W_{Bmax}+W_{Bmin}}{2}$$

其中

\(a\)——钢轨钢线膨胀系数,取1.18×10^-5/℃,

\(l_s\)———无缝线路伸缩区长度(mm) ,

\(T\)———铺设钢轨伸缩调节器时的轨温(℃)，

\(T_s\)———与基本轨焊联的无缝线路锁定轨温(℃);

\(W_B\)———铺设调节器时的梁缝宽度(mm)，

\(W_{Bmax}\)———冬季梁缝宽度最大值(mm)，

\(W_{Bmin}\)———夏季梁缝宽度最小值(mm)。

4 类型及构造特点

钢轨伸缩调节器由基本轨、尖轨、大垫板、轨撑、导向卡等部件构成,如图2所示。按其构造形式可分为斜线型、折线型、曲线型和双尖式四种伸缩调节器。

参考文献：

1.西安铁路局编《普速铁路桥梁管理与维护》[M]. 2015

2.朱颖等编著《高速铁路建造技术 设计卷 上》[M]. 2015

3.周国英主编；高勇主审《桥隧施工与修理》[M]. 2015