无缝线路应力放散施工组织探讨.docx
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1、 毕 业 设 计 ( 论 文 )题目:无缝线路应力放散施工组织 姓名:周贱红专业:铁道工程班级:铁工0906指导老师:王桔林学号:0发题时期:2012年3月29完成时期:无缝线路应力放散施工组织前 言无缝线路的推广应用是20世纪铁道工务工程领域最辉煌的成就之一。据2002年统计,全世界铺设无缝线路总数已有45.4万公里,约占全世界铁路网总长的34.9%。截止到2007年9月,我国铁路正线无缝线路延展长度已达5.2万公里,约站全路延展长度的57.8%。在它漫长发展过程中,每一历史发展阶段总能满足社会经济的各种需求。60年代,铁路劳力缺少,它能显著减少线路养护维修劳力;80年代能源紧张,它有助于减
2、少列车能耗;当人类步入21世纪,各方面都在为保护环境而呐喊,它又有利于减振降噪。不断地完善、不断地突破,开拓了无缝线路更广阔的应用前景。2012年3月第一章 概序第一节 无缝线路的重要意义无缝线路既是轨道结构技术进步的重要标志,也是高速、重载轨道结构的最优秀选择,它以无可争议的优越性为各国铁路所认同。各国铁路竞相发展无缝线路,目前已累计铺设30多万千米。近年来,我国无缝线路的发展也很快,截止到2007年9月全路累计铺设无缝线路达5.8万公里,技术上也有很大进步。在轨道结构强化方面,60kg/m钢轨已成为各干线的主型轨,轨下基础以、型混凝土枕木为主型,道床以级硬质道渣为标准,将逐步取代石灰岩道渣
3、,尤其是超长无缝线路和无缝道岔的发展,为高速、重载运输的发展打下了坚实基础。无缝线路问世之前,普通线路上的钢轨接头,既是轨道结构不可缺少的组成部分,又是轨道结构的薄弱环节。线路上钢轨接头的数量,是由钢轨长度决定的。而钢轨长度又受制于轧制、运输、铺设和养护方面的技术。过去钢轨长度主要是由轨缝的允许限值来控制,当温度升降时,钢轨接头必须为钢轨的胀缩提供条件,以减少钢轨内部的温度应力。钢轨越长接头越少,但钢轨越长,轨缝就越大,车轮经过轨缝所长产生的振动也越大,因此,钢轨又不能太长。我国铁路钢轨标准长度,过去为12.5m,现在为25m;1km线路上的钢轨接头数,过去和现在分别为160和80个。线路的钢
4、轨接头,不仅对线路设备、机车和车辆的使用寿命、旅客的舒适度、能源的消耗等有一定的不良影响,而且还直接威胁着铁路行车安全。因此对钢轨接头的功能应有两个基本要求:一是温度变化时钢轨能伸缩;二是接头构造要坚固稳定。这两个要求对普通线路来说是相互矛盾的,保了伸缩就保不了稳固,否则在构造上将增加难度。过去为改善接头构造,曾提出很多设想,但均未解决钢轨接头的稳固问题。冻结接头线路虽然能解决钢轨接头的稳固问题,但平顺性的改善有限。实践证明,只有将钢轨焊接起来的无缝线路,才是彻底解决钢轨接头的稳固与平顺的根本出路。无缝线路又称长钢轨线路。我国铁路无缝线路长轨条的焊联长度,20世纪90年代之前取12km。近年来
5、,在提速工程的带动下,超长无缝线路发展迅速。超长无缝线路最大限度地消除了缓冲区及其钢轨接头。区间长轨条与车站道岔焊联时,长轨条连续焊接的长度可达数百千米,从而构成名副其实的无缝线路。超长无缝线路是跨区间无缝线路和全区间无缝线路的通称。随着无缝线路的应用与发展,各国铁路对无缝线路的稳定性、长钢轨的温度力和胀缩等理论问题,进行了广泛的实验研究。近年我国铁路科技人员对无缝线路的提速区段进行了大量的轨道力学实验分析,加深了对无缝线路轮轨相互作用理论的认识。广泛的科学试验和理论研究,大大促进了无缝线路的发展和科学管理水平。钢轨的焊接技术,以及长钢轨的运输、铺设与维修等方面的技术均有显著进步。我国铁路钢轨
6、焊接厂全面采用了电接触焊。长钢轨运输统一采用了四层自动装卸列车,500m长的焊接钢轨一次最大载运量可达14km。换钢轨机械已开始由拆旧铺新的组合式小车更新为更加稳定、安全、快速的大型换轨车,在维修方面采用了大型机械联合作业。新线也在积极筹划一次铺设无缝线路的设计与施工。秦沈客运专线就是按一次铺设无缝线路设计的,西康线穿越秦岭的18.4km的长大隧道,也是一次铺成的无缝线路,长轨条贯穿整个隧道。当今铁路已跨入了全面推广运用无缝线路的新时代,无论是高速铁路还是重载铁路,其轨道结构无一不优先选择无缝线路。国内外铺设无缝线路的实践经验证明,无缝线路与有缝线路相比,它在技术经济上有明显的优越性。据不完全
7、统计,在节约劳力和延长设备使用寿命方面,无缝线路比有缝线路可节约线路维修费用35%75%。此外,无缝线路的平顺性好,行车平稳,旅客舒适,非常适合高速、重载列车运行,还可减少机车车辆的运营费用。可见,大力发展无缝线路是一项具有重大技术经济意义的举措。第二节 国内外无缝线路的发展概况各国为适应高速铁路的发展,大力发展并改善无缝线路,使无缝线路在技术上有了显著的进步。这些进步集中反映在超长无缝线路的发展上,同时,无缝道岔和大号码道岔也随之发展了起来。法国和奥地利成功地解决了锰钢辙叉与钢轨焊接的技术,实现了区间无缝线路与车站道岔的焊联;法国巴黎里昂间的铁路采用了65号无缝道岔,其过岔速度直向为300k
8、m/h,侧向为220km/h,居世界领先地位。各国铁路的钢轨多采用UIC标准,他们非常重视钢轨的高纯净度、高强度、高精度、良好的强韧性和耐磨性。我国铁路无缝线路起步较晚,直到1957年才开始试铺。当时采用电弧法焊接长钢轨,首先在北京铁路局和上海铁路局各铺设了1km的无缝线路。次年扩大了试铺范围,各铁路局全面试铺,当年累计铺设无缝线路超过30km。后因电弧焊法焊接质量较差,不得不停用,之后用气压悍和电接触焊。20世纪80年代开发的新型长钢轨运输车,可以运送500m长的厂焊长钢轨,工地联合接头的焊接改用了小型气压焊机,提高了工地联合接头的焊接质量。现在我国已建成焊轨长16处,焊轨流水作业线23条。
9、1993年开始铺设超长无缝线路以来,取消了缓冲区,构成了名副其实的无缝线路。京广、京沪、京哈、陇海四大干线已全部铺设了无缝线路。随着提速工程的推进,这四条干线已逐步更新为超长的无缝线路。无缝线路的轨道结构也得到了进一步加强。60kg/m钢轨已成为我国铁路干线的主型轨,各线焊接钢轨普遍采用60kg/m钢轨;轨下基础更新步伐加快,69型混凝土枕正逐步被淘汰,型混凝土枕已成为主型轨枕,型混凝土枕已大量上道。我国铁路无缝线路无论是在数量上还是在技术上都有了很大进步。我国铁路既有线的提速和新建铁路的一次铺设无缝线路,有力地推动了无缝线路的技术进步。大提速推动了超长无缝线路的大发展。截至2007年9月,超
10、长无缝线路总延长达5.8万公里,其中与站内无缝化的提速道岔及其连接钢轨焊联的跨越区间的超长无缝线路为5502.8km、区间两信号机之间的长轨条全部焊联起来的全区间超长无缝线路为13648.6km,超长无缝线路约占无缝线路总延长的49%。超长无缝线路在提速中发挥不可替代的作用。新建高速、客运专线和重要干线铁路一次铺设无缝线路的决策,已纳入有关技术标准和规范。新建高速铁路一次铺设无缝线路的设计与施工方案的优选,是新建铁路在技术上的突破,各项有关科研成果,在秦沈客运专线的设计与施工中得到了体现。第三节 无缝线路养护维修的主要规定各国铁路铺设无缝线路的实践经验证明,无缝线路的养护维修必须拟定专门的规定
11、,才能保证无缝线路优越性的充分发挥。无缝线路的养护维修作业,如起道、拨道、捣固、更换轨枕、维修扣件等,必须有所限制,否则,无缝线路抵抗胀轨的阻力将被破坏,会诱发轨道失稳,影响行车安全。因此,各国铁路为保持轨道之稳定,对无缝线路的养护维修作业都制定了一些规定。这些规定起初多侧重对作业轨温的限制。随着实践经验的丰富,这些规定也在不断地充实、完善和改进,我把它主要可归纳为以下几个方面:(1)在无缝线路上进行可能降低无缝线路的抵抗阻力作业时,对作业必须有所限制,如一次起道量不得超过3cm,一次拨道量不得超过1cm等。(2)在起道、拨道之前,应预卸计划补充的道砟,以保证作业后轨枕盒内填满道砟和填足道床肩
12、宽。(3)在进行降低无逢线路抵抗阻力的维修作业时,应发出列车慢行的通知,限制行车速度。如在48h内通过列车次数少,或线路仍有不稳定情况,需继续延长慢行时间。有的国家规定慢行一直持续到道床阻力恢复到就近原规定值时才解除。有的国家规定作业后立即夯实道床,使其阻力及时恢复。(4)凡进行降低无缝线路抵抗阻力,或进行松开扣件的维修作业,应尽量安排在接近锁定轨温的温度下进行。超过锁定轨温1015时,禁止起道、拨道和整修。必要时先放散应力,然后作业。(5)禁止连续更换轨枕,并限制在每根钢轨长度范围内一次换枕根数,限制抽换轨枕的间隔。关于抽换轨枕时对钢轨温度和慢行的要求,同前几项的规定大致相同。第二章 无缝线
13、路的基本要素第一节 公式无缝线路与标准轨线路在受力方面的根本区别,在于钢轨承受较大的温度力,因此,研究无缝线路的强度和稳定、铺设与养护问题时,首先要了解钢轨的温度力及其变化规律。钢轨的温度了力是在轨温发生变化,钢轨不能自由伸缩的情况下发生的。如果在轨温为T0时将长度为L,且处于自由状态的钢轨两端完全固定,当钢轨相对T0上升或下降t时,相当于把这段钢轨压缩或拉伸了一个对应t的自由伸缩量L,于是钢轨内产生了纵向温度力Pt。钢轨的自由伸缩量L,表示为:L=tL。1、在长度被固定的钢轨内所产生的钢轨温度力,仅与轨温变化幅度t有关,而与钢轨本身的长度无关。因此,从理论上讲,无缝线路上的长轨条,可以焊成任
14、意长度,它并不影响钢轨内的温度力。这是发展超长无缝线路的理论根据。2、长轨条的温度力,即使在一天当中,也是随着昼夜轨温的变化而不断变化的。而锁定轨温是固定不变的,因此,锁定轨温是决定钢轨温度力的基准。所以在无缝线路的管理中,最为重要的是要正确地掌握实际的锁定轨温,只要掌握了实际锁定轨温,就可以知道任何轨温时的轨温变化幅度,以及相应的温度力。3、所为轨温指的是钢轨断面的平均温度,亦称有效温度。在阳光 下测量轨温时,钢轨断面各点的温度是不均匀的,再加上测温计本身的误差,因此,对轨温变化幅度的实际测量精度,控制在1即可。第二节 钢轨温度与锁定轨温(一) 钢轨温度钢轨温度随所处环境温度的变化而变化。环
15、境温度升高时,钢轨温度也升高,环境温度下降时,钢轨温度也下降。轨温的升降,将直接影响无缝线路轨道的强度与稳定。因而,温度是影响无缝线路特性和设计、施工与养护的重要因素。根据气温与轨温的观测结果分析,气温与轨温之间是有一定规律的。1、夏季:太阳直射时,最高轨温,一般高出环境气温1020,一般不超过20;2、冬季:最低轨温与环境最低气温接近,寒冷地区有时约偏低12,一般可视为相等。3、在无缝线路设计中,一般采用最高轨温比环境最高气温高20,最低轨温与环境最低气温相同。无缝线路养护维修工作的核心就是锁定轨温,它也是与普通线路养护的主要区别。无缝线路的钢轨除两端能少有伸缩外,在温度变化时,其中部分全然
16、不能伸缩,钢轨内产生巨大的温度压力(或拉力),而抵抗此力的最大阻力就是道床的阻力,我们在养护维修作业过程中,线路要受到一定程度的破坏,线路的各种阻力就要相应降低,即使作业后恢复了线路,线路阻力也不能达到作业前的数值,所以为了保证线路在维修作业过程中不致因作业不当而发生胀轨、跑道或断轨事故,要对线路维修作业项目和范围进行适当限制,为了确保线路维修作业中已破坏原状的线路绝对安全,钢轨内的温度不致太大,要严格控制维修作业时的轨温,使其与锁定轨温相差温度不超过允许限度,因此必须严格执行铁路线路修理规程中规定的无缝线路维修作业轨温条件。另外,无缝线路作业除必须严格执行“两清、三测、四不超”外,还应注意以
17、下几点:(1)无缝线路的实际锁定轨温必须准确,因为我们的维修作业都是以此为基础的。(2)如因起道、更换枕木、清筛等作业破坏道床横断面时必须及时回填补碴、夯拍,保持原设计标准。(3)无缝线路的轨道几何尺寸要经常保持均匀,应保持在经常保养允许偏差管理值范围内,使线路的纵平面保持平顺,因为线路越平直稳定性越高。(4)要根据季节特征和气候、轨温变化规律及线路的实际状态有计划地安排组织线路作业。(5)高温季节必须禁止作破坏线路稳定性的维修工作。(6)在无缝线路的伸缩区与固定区交界处、道口前后、桥头、曲线头尾、变坡点制动地段等容易出现温度力峰的薄弱处所,应加强线路结构,有关作业要从严要求。(二) 锁定轨温
18、锁定轨温是指钢轨被锁定时的轨温,也可以说是钢轨温度力为零时的轨温。被锁定的长轨条,其钢轨温度力冬季受拉夏季受压,在拉与压之间必然存在温度力为零的轨温,是为零应力轨温。锁定轨温是无缝线路设计、施工、养护的准绳。锁定轨温正确与否直接影响行车安全,因此,必须正确设定,铺设时要严格掌握,日常维修时,要经常保持。以往确定锁定轨温的作法是取中间轨温再加上35。中间轨温等于最高轨温加上最低轨温后被二除。无缝线路是一系统工程,从设计、施工、养护这一整体来看,锁定轨温按运用之不同应分别称之为设计锁定轨温、施工锁定轨温和实际锁定轨温。1、设计锁定轨温称中和轨温:它是根据轨道结构的具体条件,通过强度和稳定检算所确定
19、的零应力轨温。在无缝线路的施工中,很难在某一设计锁定轨温条件下把整段长轨条锁定。因此,需要决定一个既要满足强度条件,又要满足稳定条件的锁定轨温允许范围。一般按设计锁定轨温35设定,称之为设计锁定轨温范围。2、施工锁定轨温:是施工的锁定轨温。施工中一段长轨条的锁定需要一定的时间,因此,施工规定,把长轨条始终端落槽就位时的轨温平均值作为施工锁定轨温,同时要求始终端就位时的轨温必须在设计锁定轨温的允许范围内。3、实际锁定轨温所强调的是“实际”二字。也就是说在运营中零应力轨温可能发生变化,因此要时刻注意可能引起发生变化的外因,弄清楚变化后的实际锁定轨温,必要时放散应力,务实实际锁定轨温经常处在设计锁定
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