由于长轨条锁定施工过程中轨温是不断变化的,因而施工锁定轨温是一个范围,通常为设计锁定轨温 \(t\pm5℃\),困难条件下也可严格控制施工锁定轨温的变化范围,取为 \(\pm3℃\)。实际锁定轨温为零应力状态轨温,在设计检算时为安全计,取最大升温为最高轨温与施工锁定轨温下限之差,最大降温为施工锁定上限与最低轨温之差。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
1. 根据强度条件确定允许的降温幅度
无缝线路钢轨应有足够的强度,以保证在动弯应力、温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏,仍能正常工作。此时,要求钢轨所承受的各种应力的总和不超过规定的容许值 \([\sigma]\),即:󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
$$ \sigma_d+\sigma_t+\sigma_c\leq[\sigma] $$
式(1)中:
\(\sigma_d\)——钢轨最大动弯拉应力(MPa);
\(\sigma_t\)——温度应力(MPa);
\(\sigma_c\)——钢轨承受的制动应力等附加应力,在路基上一般按 10MPa 计算,在桥上还要考虑伸缩或挠曲附加应力与制动应力的组合;
\([\sigma]\)——钢轨容许应力,它等于钢轨的屈服强度 \(\sigma_s\) 除以安全系数 \(K\),\([\sigma]=\sigma_s/K\)。对极限强度 \(\sigma_b=785MPa\) 级钢轨,\(\sigma_s=405MPa\);极限强度 \(\sigma_b=883MPa\) 级钢轨,\(\sigma_s=457MPa\);对 U75V 钢轨,\(\sigma_s\) 取为铝热焊焊缝强度,按母材强度的 75% 取值为 660MPa。新钢轨 \(K=1.3\),再用轨 \(K=1.35\)。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
允许的降温幅度 \([\Delta t_s]\) 由下式计算:
$$ [\Delta t_s]=\frac{[\sigma_s]-\sigma_{gd}-\sigma_c}{E\alpha} $$
式(2)中,\(\sigma_{gd}\)——钢轨底部下缘动弯应力。
由钢轨强度条件确定允许的升温幅度,计算公式与式(2)类似,只是需应用钢轨头部的动弯压应力。一般情况下,由强度条件所确定的允许温升大于由稳定性所确定的允许温升,不用计算。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
2. 根据稳定条件确定允许的升温幅度
根据稳定条件求得允许温度压力 \([P]\) 后,按下式计算允许轨升幅度 \([\Delta t_c]\):
$$ [\Delta t_c]=\frac{[P]}{2E\alpha F} $$
3. 根据钢轨折断时的断缝值确定的允许降温幅度
无缝线路钢轨折断后,轨缝不能超过一定限值,否则将引起轮轨间过大的作用力,严重时还可能会危及行车安全。时速 200km 及以上的铁路线上,规定有砟轨道断缝限值为 70mm,无砟轨道断缝限值为 100mm。时速 200km 以下的路基无缝线路设计中过去未考虑钢轨断缝限值,只在桥上无缝线路设计中考虑了该限值。根据固定区内钢轨折断后的断缝允许值可确定允许的降温幅度:󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
$$ [\Delta t_s]=\frac{1}{\alpha}\sqrt{\frac{[\lambda]\gamma}{EF}} $$
式(4)中:
\([\lambda]\)——允许断缝值;
\(\gamma\)——线路纵向阻力;其他符号意义同前。
该允许降温幅度与式(2)确定的允许降温幅度比较后,取不利值进行计算。
4. 设计锁定轨温的确定

设计锁定轨温 \(t_e\) 按图1计算:
$$ t_e=\frac{t_{max}+t_{min}}{2}+\frac{[\Delta t_s]-[\Delta t_c]}{2}\pm\Delta t_K $$ 󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹
式(5)中:
\(t_{max}\)、\(t_{min}\)——铺轨地区的最高、最低轨温;
\(\Delta t_K\)——温度修正值,可根据当地具体情况取 0~5℃,一般应保证设计锁定轨温较中间轨温高 3℃~5℃。
无缝线路铺设时,施工锁定轨温应有一个范围,一般取设计锁定轨温 \(\pm5℃\),则施工锁定轨温上限为 \(t_m=t_e+5℃\);施工锁定轨温下限为 \(t_n=t_e-5℃\),且需满足 \(t_{max}-t_n<[\Delta t_c]\)、\(t_m-t_{min}<[\Delta t_s]\)。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

文章来源:
李成辉主编.《铁路轨道》[M]. 2010


