无缝线路缓冲区预留轨缝计算

1 预留轨缝计算

缓冲区的轨缝尺寸与标准轨长度和伸缩区长度都有关。缓冲区钢轨接头必须使用不低于10.9级的螺栓,螺栓扭矩应保持在700~1100N.m。绝缘接头轨缝不得小于6mm。在铺设长钢轨或应力放散时，缓冲区的预留轨缝与普通线路一样,应能保持夏季轨缝不顶严,冬季轨缝不大于构造轨缝。缓冲区标准轨之间的预留轨缝,按普通线路规定的公式计算。长钢轨与标准轨之间的预留轨缝,可根据实际锁定轨温计算。

(1)当轨温达到当地最低轨温时，轨缝不超过最大轨缝(或构造轨缝),长钢轨与标准轨间预留轨缝δ₁应满足:

$$\delta _1\leq \lambda _p-(\lambda _{1低}+\lambda _{2低})$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

式中

λ_p——最大允许轨缝或构造轨缝(cm);

λ_1低——伸缩区长钢轨一端从锁定轨温到最低轨温时的缩短量(cm);

λ_2低——缓和区标准轨–端从锁定轨温到最低轨温时的缩短量(cm)。

(2)当轨温达到当地最大轨温时,此处的轨缝也不能顶严,即δ2应满足:󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

$$\delta _2\leq \lambda _{1高}+\lambda _{2高}$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

式中

λ_1高——由锁定轨温到最高轨温时,长轨一端伸长量(cm);

λ_2高——由锁定轨温到最高轨温时，标准轨一端伸长量(cm)。

无缝线路伸缩区长轨一端伸缩量λ₁为

$$\lambda_1 =\frac{(P_t-P_H)^2}{2EFp}$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

无缝线路缓冲区标准轨一端缩短量λ₂为

$$\lambda_2 =\frac{(P_t-P_H)l_1}{EF}-\frac{pl^2_1}{2EF}$$󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

式中

P_t——温度力；

P_H——接头阻力；

E——钢轨的弹性模量E=2.1×10⁵MPa；

F——钢轨断面积；

p——道床纵向阻力；

2 计算例题

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【例题】上海地区最高轨温为60.3℃ ,最低轨温为–12.1℃ ,接头阻力P_H=400 kN,道床纵向阻力p=91 N/cm,P₅₀钢轨断面积F=65.8 cm²,锁定轨温为24℃ ±5℃。缓冲区钢轨长为12.5 m,构造轨缝入p= 16 mm。求预留轨缝多大?

【解】

1.计算最大温度力

$$_{max}P_{t拉}=250\Delta tF=250\times 65.8\times[(24+5)-(-12.1)]=676095N\\
_{max}P_{t压}=250\Delta tF=250\times 65.8\times[(60.3-(24-5)]=679385N$$

2.计算最高温时预留轨缝

$$缓冲区伸长量\lambda _{1高}=\frac{(P_t-P_H)^2}{2EFp}=\frac{(679385-400000)^2}{2\times 2.1 \times10^5\times65.8 \times91 \times100}\times 10=3mm$$
$$标准轨一端伸长量\lambda _{2高}=\frac{(P_t-P_H)l_1}{EF}-\frac{pl^2_1}{2EF}$$
$$=\frac{(679385-400000)\times \frac{12.5}{2}}{2.1 \times 10^5 \times 77.45 \times 100}\times 10-\frac{91 \times (\frac{12.5}{2})^2}{2 \times 2.1 \times 10^5 \times 77.45 \times100}\times 10$$
$$=1.2mm\approx 1mm$$

预留轨缝△_预=λ_1高+λ_2高=3+1= 4 mm

3.计算最低温时的预留轨缝

$$缓冲区伸长量\lambda _{1低}=\frac{(P_t-P_H)^2}{2EFp}=\frac{(676095-400000)^2}{2\times 2.1 \times10^5\times65.8 \times91 \times100}\times 10\approx 3mm$$
$$标准轨一端伸长量\lambda _{2低}=\frac{(P_t-P_H)l_1}{EF}-\frac{pl^2_1}{2EF}$$
$$=\frac{(676095-400000)\times \frac{12.5}{2}}{2.1 \times 10^5 \times 65.8 \times 100}\times 10-\frac{91 \times (\frac{12.5}{2})^2}{2 \times 2.1 \times 10^5 \times 65.8 \times100}\times 10$$
$$\approx 1mm$$

预留轨缝△_预=λ_P-(λ_1低+λ_2低)=16-(3+1)= 12 mm

4．预留轨缝

根据计算预留轨缝应在4~12 mm 之间任选一值。例如本题选8 mm为预留轨缝。󠄐󠄹󠅀󠄪󠄢󠄡󠄦󠄞󠄧󠄣󠄞󠄢󠄡󠄦󠄞󠄡󠄩󠄧󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠄐󠅅󠄹󠄴󠄪󠄾󠅟󠅤󠄐󠄼󠅟󠅗󠅙󠅞󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹󠄬󠅒󠅢󠄟󠄮

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文章来源：

杨淑梅，黄玉春主编. 《铁路轨道》[M]. 2003