胶济线小半径曲线无缝线路设计检算.doc

1、1胶济线小半径曲线无缝线路设计检算摘要：针对济南铁路局管内胶济线小半径曲线地段标准轨线路病害多，行车条件差，养护维修困难多等情况，本文对小半径曲线地段铺设无缝线路作单独设计检算。结合小半径曲线范围内更换无缝线路等线路设备现场实际，为确保小半径曲线无缝线路的运营安全，提出施工、养护维修注意事项。 关键词：小半径曲线无缝线路检算 中图分类号：U215 文献标识码： A 无缝线路是铁路发展的趋势，由于取消了钢轨接头，改善了轨道结构，从而提高了列车运行的平稳性，减缓了线路病害的发生，延长了维修周期，提高了设备质量。但小半径曲线铺设无缝线路，对线路的稳定性是极大的挑战。 胶济上行线 K1+200K21+

2、000 铺设无缝线路，无缝线路地段内各包含 4 条半径小于 400m 的曲线，根据铁路线路修理规则 （铁运2006146 号）的有关规定，应对小半径曲线地段铺设无缝线路作单独设计检算。本文对小半径曲线地段铺设无缝线路作单独设计检算。结合小半径曲线范围内更换无缝线路等线路设备现场实际，为确保小半径曲线无缝线路的运营安全，提出施工、养护维修注意事项。 1 检算内容及计算资料 1.1 检算内容 2本文对胶济线检算半径 R-300m 曲线地段的轨道强度、无缝线路稳定性、及确定锁定轨温和断缝。 1.2 计算资料 （1）轨温采用青岛地区历年最高轨温为 57、最低轨温为-19。 （2）计算轨道强度采用 SS

3、8 电力机车，如图 1 所示。 图 1SS8 机车轮重 （3）小半径曲线地段采用 60kg/m 钢轨，要求小半径曲线范围内不得存在工地焊接接头，因此，钢轨强度取=318MPa。 （4）轨排横向阻力如图 2 所示，曲线地段采用有砟道床、型砼枕（1840 根/km 布置） 、弹条型扣件的轨排横向阻力为：轨枕横移 2mm 的单枕阻力 R=4.1kN/枕，分布阻力 r=7.6kN/m。 图 2 2 无缝线路结构 胶济线小半径曲线地段均铺设 60kg/m 钢轨无缝线路，长钢轨与曲线外长钢轨焊联。轨枕采用型砼枕，按 1840 根/km 布置。 扣件采用弹条型扣件，扣件扭矩 120150N.m。道床采用级碎

4、石道砟，级配良好。3要求线间的道砟沟填满道砟，线路两侧砟肩宽 45cm、且砟肩堆高 15cm。 3 检算 3.1 轨道强度 3.1.1 计算参数 荷载类型：SS8 电力机车，速度 50km/h。钢轨类型：60kg/m，截面参数考虑轨头垂直磨耗 6mm，钢轨允许应力=318.0MPa。轨枕布置：1840 根/km，曲线半径 R=300m，支承刚度 D=30kN/mm。速度系数0.300，偏载系数 =0.180，横向水平力系数 f=2.000，桥上钢轨附加纵向力 P=0kN。 3.1.2 计算结果 采用 TDS 计算得到轨底动弯应力分布如图 3 所示，动载系数Kd=1+=1.480，综合动载系数

5、Zd=(1+)f=2.960。钢轨允许温降Td=55.8。 图 3 3.1.3 小结 上述计算可知，SS8 机车作用下轨道允许温降较不利，因此，R-300m曲线地段轨道允许温降Td=55.8。 3.2 无缝线路稳定性 （1）计算参数 4曲线半径为 300m。轨枕布置为 1840 根/km。钢轨附加纵向压力：0kN/轨。钢轨类型为 60kg/m 钢轨。轨道横向阻力：型枕（1840） 、曲线半径 R800m。轨道初始变形：初始弯曲波长 L0=7.2m，初始弯曲矢度f0=7.2mm，允许横向变形f=0.2mm。 （2）计算结果 采用不等变形波长理论，计算中考虑了无缝线路钢轨纵向力不均匀性的影响，相当

6、于 8温度力。其计算模型及计算公式如图 4 所示。 图 4 稳定性计算模型 图 4 中，P钢轨温度力； E钢轨材料弹性模量； J钢轨截面对竖轴的惯性矩； f弹性变形矢度； l弹性变形波长； d弹性初始弯曲率； i0初始弯曲矢长比； l0初始弯曲波长；、G、积分系数； Q0、B、C、K、Z、N道床横向阻力系数； S、扣件阻矩系数； R曲线半径。 用不同的变形矢度 f 值进行叠代，TDS3.5 计算得到： 1 股钢轨允许压力P=1061.7kN/轨。允许温升 Tu=27.7。临界温升Tk=52.7。安全系数 K=1.9。 3.3 锁定轨温 （1）计算参数 胶济线小半径曲线 R-300m 无缝线路，

7、最高轨温 Tmax=57，最低轨5温 Tmin=-19，允许温升Tu=27.7，允许温降Td=55.8，锁定轨温上下限幅度 Ts=3。 （2）计算结果 中和轨温 Te 按下式计算： Te=（Tmax+Tmin）/2+（Td-Tc）/2+Tk =33.1+ Tk 计算得到，中和轨温 Te=33，设计锁定轨温范围 Ts=333，即：3036。 最大温升幅度 Tumax=27.0 Tu，最大温降幅度Tdmax55.0 Td。 3.4 轨缝检算 （1）计算参数 钢轨类型：60kg/m，钢轨温降Td=55，有砟轨道，断缝允许值=8cm 。 （2）计算结果 左侧断缝 13.9cm，右侧断缝 2=3.9cm

8、。断缝=1+2=7.8cm 。轨缝检算合格。 4 设计总结 胶济线小半径无缝线路设计通过相应的检算，结果如表 1 所示。具体如下： 表 1 B1 线 R-300m 小半径曲线地段无缝线路检算结果 65 注意事项 施工部门及线路养护部门应以无缝线路的防爬、防胀做为工作重点，并注意以下几点： （1）小半径曲线无缝线路施工中，严格按照设计锁定轨温范围锁定线路，与曲线外长轨条在施工时应满足铁路线路修理规则锁定轨温差的规定；严格按照设计要求布置扣件。 （2）小半径曲线无缝线路铺设施工和工程竣工验收，应遵照设计参数进行施工和验收。 （3）在小半径曲线地段范围内，不得存在工地焊接接头，并要求加强钢轨焊接接头及钢轨母材的探伤，及时消除钢轨强度不足的缺陷。 （4）小半径曲线无缝线路应按规定设置位移观测标志，及时观测，作好记录，并在施工养护维修过程中严格执行相应的无缝线路施工养护维修技术条件。 参考文献： 1中华人民共和国铁道部.TB 10082-2005 铁路轨道设计规范.北京：中国铁道出版社，2008 2无缝线路研究与应用.北京：中国铁道出版社，2004 3中华人民共和国铁道部.铁运2006146 号文 铁路线路修理规则.北京：中国铁道出版社，2006