无缝线路:钢轨自由伸缩量计算公式

2020年5月18日19:43:08无缝线路评论2,110

无缝线路铺设后,随着轨温的变化,长钢轨由于热胀冷缩不能实现,因而在其内部产生应力,称为温度应力,特别是在轨温很高或很低时,钢轨内将产生巨大的温度应力。对整个钢轨断面而言,由轨温变化而产生的力,相应地称为温度力。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

钢轨的自由伸缩量

一根不受任何限制可 以自由伸缩的钢轨,当轨温变化时,其自由伸缩量可按下式计算:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$\bigtriangleup l=\alpha \cdot L\cdot \bigtriangleup T$$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

式中   文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

\(\bigtriangleup l\)——钢轨的 自由伸缩量,mm;文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

\(\alpha\)——钢轨的膨胀系数,a=0.0118 mm/(m•℃) ,即每米长的钢轨,当轨变化1℃时,钢轨将伸缩0.0118mm;文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

\(L\)——钢轨长度,m;文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

\(\bigtriangleup T\)——轨温变化幅度,℃;文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

若钢轨长度为1000m,轨温变化为20℃,则其自由伸缩量为:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$\bigtriangleup l=0.0118\times 1000\times 20=236(mm) $$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

可见,长钢轨的自由伸缩量是相当大的。再比如,某无缝线路长轨条长1000m时的轨温是45℃,在轨温变化到15℃时,松开接头扣件、中间扣件和防爬器,钢轨应缩短多少毫米呢?我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态,则长轨条缩短量为:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$\bigtriangleup l=\alpha L\bigtriangleup T​=0.0118\times 1000\times 30=354(mm)$$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

这个缩短量是十分惊人的,它将使无缝线路完全丧失行车条件。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

计算实例

【例1】一根不受任何阻碍的钢轨,在早晨轨温为19℃时测定的长度是25.004 m,中午轨温升高到49 ℃,钢轨的长度是多少?文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

【解】中午的轨温变化度数是49℃-19℃=30℃。则该钢轨的自由伸缩量文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$\bigtriangleup l=\alpha l\bigtriangleup t=0.0118\times 25.004\times 30=8.85\approx 9(mm) $$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

此时钢轨的长度为:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$25.004m+0.009m=25.013m$$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

在实际应用中,我们把未经锁定的钢轨其伸缩都近似地看作是自由伸缩,计算其伸缩量时都用上面的公式。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

【例2】某无缝线路长轨条长1000 m时的轨温是45 ℃,在轨温变化到12℃时,松开接头扣件、中间扣件和防爬器,钢轨应缩短多少毫米?文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

【解】据题意,我们认为此时的长轨条处于自由缩短状态。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

则长轨条缩短量文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

$$\bigtriangleup l=aL\bigtriangleup T​=0.0118\times 1000\times (45-12)\\=11.8\times 33= 389.4\approx 389(mm)$$文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

这个缩短量是十分惊人的,它将使无缝线路完全丧失行车条件。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

钢轨的限制伸缩量

无缝线路钢轨在充分锁定状态下的伸缩叫限制伸缩,而锁定,则指钢轨扣件的锁固状态。由于已被强力锁定,自由伸缩量的相当一部分不能实现,故无缝线路钢轨的限制伸缩有如下特点:文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

①只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

②限制伸缩量比自由伸缩量小得多。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

③限制伸缩量同长轨条的长度无关,即任何长度的长轨条的限制伸缩量,在轨温变化相同度数时都是一致的。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

无缝线路未充分锁定或道床抵抗轨枕沿线路方向移动的阻力不够,钢轨的限制伸缩量将会增大,甚至接近自由伸缩量,这将对无缝线路产生巨大的破坏性影响。文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

引用文献

刘建利,温永磊,李静敏. 地铁轨道维护技术[M]. 2016文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

吴存孝编. 无缝线路[M]. 2000文章源自轨魅网-https://www.guimei8.com/768.html

地铁轨道维护技术

这本著作重点阐述了轨道维护的重要技术成果,记录了“轨道人”在我国城市轨道交通发展不同阶段的刻苦探索和重要贡献。本书的内容也是轨道专业维护技术从无到有、不断精益求精的见证。

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