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。
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:
$$\bigtriangleup l=\alpha \cdot L\cdot \bigtriangleup T$$
式中
\(\bigtriangleup l\)——钢轨的 自由伸缩量,mm;
\(\alpha\)——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;
\(L\)——钢轨长度,m;
\(\bigtriangleup T\)——轨温变化幅度,℃;
若钢轨长度为1000m,轨温变化为20℃,则其自由伸缩量为:
$$\bigtriangleup l=0.0118\times 1000\times 20=236(mm) $$
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:
$$\bigtriangleup l=\alpha L\bigtriangleup T=0.0118\times 1000\times 30=354(mm)$$
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。
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?
【解】中午的轨温变化度数是49℃-19℃=30℃。则该钢轨的自由伸缩量
$$\bigtriangleup l=\alpha l\bigtriangleup t=0.0118\times 25.004\times 30=8.85\approx 9(mm) $$
此时钢轨的长度为:
$$25.004m+0.009m=25.013m$$
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。
【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?
【解】据题意,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
$$\bigtriangleup l=aL\bigtriangleup T=0.0118\times 1000\times (45-12)\\=11.8\times 33= 389.4\approx 389(mm)$$
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。
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:
①只有当轨温变化到相当程度才会产生限制伸缩。
②限制伸缩量比自由伸缩量小得多。
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。
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。
引用文献
刘建利，温永磊，李静敏. 地铁轨道维护技术[M]. 2016
吴存孝编. 无缝线路[M]. 2000
