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第二节 无缝线路纵向受力分析
线路阻力
纵向阻力 横向阻力 竖向阻力
接头阻力 扣件阻力 道床纵向阻力 道床横向阻力 轨道框架水平刚度 道床竖向阻力 轨道框架垂直刚度
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一、无缝线路纵向阻力
无缝线路纵向阻力包括接头阻力、扣件阻力及 道床纵向阻力。
1．接头阻力
钢轨两端接头处由钢轨夹板通过螺栓拧紧，产PH 生阻止钢轨纵向位移的阻力，称接头阻力。接头 阻力由钢轨夹板间的摩阻力和螺栓的抗剪力提供。
钢的摩擦系数一般为0.25，而f =tanφ，则有φ＝ arctan0.25；又有α＝arctani。
相应值代入得到：70、50kg/m钢轨：S＝1.03P； 60、43kg/m钢轨：S＝0.90P。
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由以上分析表明：一枚螺栓的拉力接近它所产生的接 头阻力。接头阻力的表达式，可写成： PH=n·P
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3．无缝线路的基本特点及分类
(1)特点
与普通线路相比，无缝线路在其长钢轨段内消灭了 轨缝，从而消除了车轮对钢轨接头的冲击，使得列车 运行平稳，旅客舒适，延长了线路设备和机车车辆的 使用寿命，减少了线路养护维修工作量，并能适应高 速行车的要求，是轨道现代化的发展方向。
(2）分类
1) 无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同， 可分为温度应力式和放散温钢轨及其两 端2～4根标准轨组成，并采用普通接头的形式。
放散温度应力式无缝线路，又分为自动放散式和 定期放散式两种，适用于年轨温差较大的地区。
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采用伸缩接头 的放散温度应 力式无缝线路
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2)无缝线路根据钢轨铺设长度划分为：
普通无缝线路 全区间无缝线路 跨区间无缝线路
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2．扣件阻力
中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的 阻力，称扣件阻力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻 力必须大于道床纵向阻力。
扣件阻力是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣 压件与轨底扣着面之间的 摩阻力所组成。摩阻力的 大小、取决于扣件扣压力 和摩擦系数的大小。一组 扣件的阻力F为： F=2(μ1+μ2)P 。
力，它与的夹角等于摩擦角φ，
R
P
P
其中T = P/2，则有：
2cos 2sin( )
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R P
P
2cos 2sin( )
式中 P——一枚螺栓拧紧后的拉力(kN)； α——夹板接触面的倾角，tanα＝i； i为轨底顶
面接触面斜率，50、75kg/m钢轨： i ＝1/4；43、 60kg/m钢轨： i ＝1/3。
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据铁道科学研究院试验，如果混凝土轨枕下采用橡 胶垫板，不论是扣板式扣件还是弹条式扣件，其摩擦 系数为：μ1+μ2=0.8。
扣压力P的大小与螺栓所 受拉力的大小有关。以扣板
第八章 无缝线路
本章重点
• 1．无缝线路概述 • 2．无缝线路纵向受力分析
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第一节
1．基本概念
概述
无缝线路也叫长钢轨 线路。就是把若干根标 准长度的钢轨经焊接成 为1000～2000m而铺设 的铁路线路。
通常是在焊轨厂将无
孔标准轨焊接成200～ 500m的轨条，再运到现 场就地焊接后铺设。
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2．无缝线路发展历程
随着无缝线路一系列理论和技术问题的解决，无缝 线路于五十年代得以迅速发展。德国是无缝线路发展 最早的国家，1926年就开始试铺，到50年代，已将无 缝线路作为国家的标准线路。到60年代已开始试验把 无缝线路和道岔焊连在一起，至今大部分道岔已焊成 无缝道岔。美国虽然从30年代开始铺设无缝线路，但 进展较缓慢，直到70年代才得以迅速发展，以年平均 铺设7590km的速度增长，最多时年铺设达到1万km。 到1979年底无缝线路已超过12万km，是目前全世界铺 设无缝线路最多的国家。
接头阻力与螺栓材质、直径、拧紧程度和夹板孔数有 关。在其他条件均相同的情况下，螺栓的拧紧程度就是 保持接头阻力的关键。扭力矩T与螺栓拉力P的关系可用 经验公式表示：T = K ·D ·P
式中T ——拧紧螺帽时的扭力矩(N·m)； K——扭矩系数，K＝0.18～0.24； P——螺栓拉力(kN)； D——螺栓直径(mm) 。
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列车通过钢轨接头时产生的振动，会使扭力矩下降， 接头阻力值降低。据国内外资料，可降低到静力测定值 的40％～50％。所以，定期检查扭力矩，重新拧紧螺 帽，保证接头阻力值在长期运营过程中保持不变，是一 项十分重要的措施。修理规则规定无缝线路钢轨接头必 须采用10.9级螺栓，扭矩应保持在700～900N·m。表 8—1所示为计算时采用的接头阻力值。
为了安全，我P国H接头阻n 力 S仅考虑钢轨与夹板间的
摩阻力。
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接头阻力： PH=n·S
摩阻力的大小主要取决于螺栓
夹板受力图
拧紧后的张拉力和钢轨与夹板之 间的摩擦系数f。接头螺栓拧紧 后产生的拉力在夹板的上、下接 触面上将产生分力。图中T为水 平分力；N为法向分力，它垂直 于夹板的接触面；R为N与T的合
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后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将 钢轨焊成250～500m的长轨条，然后运至铺设地 点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计 长度。一般情况下，一段无缝线路长度为1000～ 2000m。每段之间铺设2～4根调节轨，接头采用 高强度螺栓连接。
目前主要干线均已铺设无缝线路。90年代开始 又开始了对跨区间无缝线路的研究和试铺工作， 至今无缝线路已铺设约35336.1km。
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日本于50年开始铺设无缝线路，现已铺设5000 余公里。近年来日本在新干线上采用了一次性铺 设无缝线路技术。
前苏联由于大部分地区温度变化幅度较大，对 无缝线路的发展有所影响，直到1956年才正式开 始铺设。近十年发展较快，无缝线路已达5000余 公里。
我国无缝线路从1957年开始试铺，开始时采用 电弧焊法，分别在北京、上海各试铺了1km，以
当钢轨发生位移时，夹板与钢轨接触面之间将产生 摩阻力F， F将阻止钢轨的位移。
F
Nf
R cos
f
2
P
sin
cos
f
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一枚螺栓对应有四个接触面，其上所产生的摩阻力
之和S为：
S
4
F
2P
sin
cos
f
因为接头一端有三枚螺栓，因此接头阻力PH为：
6 f cos
PH 3 S sin P