1、第一章無縫線路基本知識第一節 溫度應力和溫度力一、鋼軌的自由伸縮量和限制伸縮量1、鋼軌的自由伸縮量鋼軌不受任何阻礙的伸縮叫自由伸縮。自由伸縮量同鋼軌的長度和軌溫變化度數成正比。鋼軌自由伸縮量的計算公式是：llt 式中： l鋼軌的自由伸縮量（mm）； 鋼軌的線膨脹系數（0.0118mm/m.）l鋼軌長度（m）； t軌溫變化度數（）。例11一根不受任何阻礙的鋼軌，在早晨軌溫為19時測定的長度是25.004m，中午軌溫升高到49，鋼軌的長度是多少？解 t 491930。 llt0.0118×25.004×308.89(mm)此時鋼軌的長度為: 25.004m+0.009m25.0

2、13m例12某無縫線路長軌條長1000m時的軌溫是45，在軌溫變化到12時，松開接頭扣件、中間扣件和防爬器，鋼軌應縮短多少毫米？解據題意，我們認為此時的長軌條處于自由縮短狀態。則長軌條縮短量 llt0.0118×1000×33389(mm)這個縮短量是十分驚人的，它將使無縫線路完全喪失行車條件。2、鋼軌的限制伸縮量無縫線路鋼軌在充分鎖定狀態下的伸縮叫限制伸縮，而鎖定，則指鋼軌扣件的鎖固狀態。由于已被強力鎖定，自由伸縮量的相當一部分不能實現，故無縫線路鋼軌的限制伸縮有如下特點： 只有當軌溫變化到相當程度才會產生限制伸縮。 限制伸縮量比自由伸縮量小的多。 限制伸縮量同長軌條的長

3、度無關，即任何長度的長軌條的限制伸縮量，在軌溫變化相同度數時都是一致的。無縫線路未充分鎖定或道床抵抗軌枕沿線路方向移動的阻力不夠，鋼軌的限制伸縮量將會增大，甚至接近自由伸縮量，這將對無縫線路產生巨大的破壞性影響。（無縫線路長軌條和標準軌的一端限制伸縮量見附表）二、溫度應力和溫度力無縫線路鎖定之后，較大的自由伸縮量變成了較小的限制伸縮量。鋼軌未實現的伸縮量，以溫度應力的形式積蓄于鋼軌內部。很明顯，軌溫變化越大，應力就越大。因此，我們把在無縫線路上，由于軌溫變化引起的鋼軌伸縮因受到限制而轉化到鋼軌內部的力叫溫度應力。夏天軌溫上升，鋼軌欲伸長時受到的溫度應力是壓應力。冬天軌溫下降，鋼軌欲縮短時受到的

4、溫度應力是拉應力。溫度應力的計算公式是：t=2.48t式中： t溫度應力（KN） t軌溫變化度數（）。溫度應力只表示每平方厘米鋼軌斷面上受到的力。60kg/m鋼軌的全斷面為77.45cm2。我們把無縫線路鋼軌全斷面上受到的溫度應力叫溫度力。溫度力的大小和鋼軌長度無關。溫度力的計算公式是： Pt=F×t248×t248×t×F式中： F鋼軌斷面積（cm2） Pt -溫度力（N）。就P60軌而言，其軌溫變化1所受的溫度力為：Pt77.45×248×119207.6（N）19.2(KN)例13某無縫線路鋪設60kg/m鋼軌，設其鋼軌斷面在2

5、5時受到的溫度力為0（此時鋼軌不產生伸縮），試求當軌溫升高60時鋼軌斷面受到的溫度力。解軌溫升高到60時，升高了602535，故鋼軌斷面受到的鋼軌溫度壓力Pt=F×t19.2×35672（KN）無縫線路的鋼軌，隨軌溫的變化要承受巨大的溫度力，這是無縫線路區別了普通線路的一個非常重要的特點，也是無縫線路維修養護工作中必須考慮的一個特殊問題。在長度固定的鋼軌內產生的鋼軌溫度力，僅與軌溫變化幅度t有關，而與鋼軌本身長度無關；溫度力隨軌溫變化而變化，但鎖定軌溫（一般是一個常量）是決定鋼軌溫度力的基準，因此，在無縫線路管理中，正確掌握鎖定軌溫是關鍵。第二節 軌溫、鎖定軌溫和軌溫變化度

6、數一、軌溫：軌溫就是鋼軌溫度。軌溫必須使用專用儀器（如數字式鋼軌測溫計）測量確定，切忌靠氣溫表隨意臆測，以免給施工帶來不良影響。（三明地區：最高軌溫59.8、中間軌溫28.7、最低軌溫-2.5 ）二、鎖定軌溫1、無縫線路鎖定時的軌溫叫鎖定軌溫。在長軌條鋪設過程中取其“始終端落槽時的平均軌溫為鎖定軌溫”。2、鎖定軌溫的性質 鎖定軌溫是“零應力軌溫”。 鎖定軌溫是軌溫變化度依據。離開了鎖定軌溫這個基數，軌溫變化度數就無從談起，溫度力和鋼軌限制伸縮量也就無從算起。 鎖定軌溫和鋼軌長度是相關統一的。設計無縫線路時，鎖定軌溫定下來了，鋼軌長度也就隨之定下來了。無縫線路鋪設鎖定之后，要想保持鎖定軌溫不變，

7、就必須保持鋼軌長度不變。如果鋼軌伸長了，就意味著鎖定軌溫升高了；鋼軌縮短了，則意味著鎖定軌溫降低了。一旦鎖定軌溫偏離了設計范圍，就會給無縫線路的受力狀況帶來不良影響。據測算，每100m長的無縫線路鋼軌，每伸1.2mm，相當于鎖定軌溫升了1；縮短1.2mm，相當于鎖定軌溫降低了1。第三節 軌道框架剛度和線路阻力一、軌道框架剛度1、軌道框架的受力特點在線路上，用中間扣件把鋼軌與軌枕聯接起來的架體叫軌道框架。軌道框架的受力特點是鋼軌、軌枕和道床群體受力。在溫度力的作用下，鋼軌要發生伸縮，但是密集的扣件把它緊扣在軌枕上，在扣件作用正常的情況下，鋼軌的伸縮必然帶動軌枕的位移。而軌枕是置埋于道碴層中的，自

8、身還有相當的重量，它要實現位移，又必須克服其底部、側面和端部與道碴產生的巨大的摩擦阻力，從而反過來抵消了溫度力的作用。這樣軌道框架就抵制了溫度力導致的鋼軌縱向位移。當鋼軌的縱向位移受阻時，未被抵消掉的溫度力將尋找線路薄弱環節釋放出來，使軌道發生橫向的彎曲變形。這時，軌道框架又發揮其群體作用，阻止這種彎曲變形。我們把軌道框架抵抗彎曲變形的能力叫軌道框架剛度。2、軌道剛度的決定因素 鋼軌剛度。鋼軌本身具有抵抗彎曲的能力。越是重型的鋼軌，橫截面積越大，剛度也就越大，形成的軌道框架的剛度也就越大。 中間扣件的強度和擰緊狀態。中間扣件的強度越大，擰得越緊，對鋼軌的扣壓力就越，大軌道框架的整體性就越強，軌

9、道框架剛度就越大。據測算，扣件擰緊產生的軌道框架剛度，比兩股鋼軌本身的剛度之和還要大50%以上。所以，提高軌道框架剛度的有效措施這定，就是按規定的扭力矩擰緊中間扣件。二、線路阻力1、溫度力和線路阻力的關系線路阻止鋼軌和軌道框架縱、橫向移動的力叫線路阻力。在無縫線路上，溫度力和線路阻力是矛盾的統一體。無縫線路因為鎖定才產生溫度力，反過來，溫度力又必須靠強有力的鎖定產生的阻力來克服。溫度力和線路阻力的大小相等，方向相反。也就是說，溫度力一經產生，就必須有相等的線路阻力去平衡、克服它。線路阻力小于溫度力，就會導致軌道的橫向變形和縱向爬行。所以，無縫線路“儲備”的線路阻力，必須在最高、最低軌溫等最不利

10、條件下都大于、至少等于溫度力。無縫線路的全部養護維修工作，都必須為了達到這個要求。2、線路阻力的分類分析 縱向阻力：無縫線路阻止鋼軌及軌道框架縱向移動的阻力叫縱向阻力。縱向阻力包括接頭阻力、道床縱向阻力和扣件阻力。接頭阻力：鋼軌或軌道要發生縱向位移，首當其沖的是接頭。接頭阻力可近似看成是鋼軌與夾板之間的摩阻力。在允許范圍內，接頭螺栓擰得越緊，鋼軌與夾板之間的摩阻力就越大。道床縱向阻力：當全部接頭阻力都不足克服溫度力時，道床縱向阻力就開始發揮作用了。道床抵抗軌枕沿線路方向移動的阻力叫道床縱向阻力。道床縱向阻力有如下特點：第一：道床縱向阻力的大小同線路狀況有直接關系。道碴材料的優劣、道碴粒徑及級配

11、的合理與否、道床斷面的大小、道碴的搗實程度、軌道框架的重量、道床的臟污程度等因素，都直接影響道床縱向阻力的大小。不同線路的道床縱向阻力值互不一樣。第二，道床縱向阻力隨著軌枕位移的增加而增長，但位移達到一定值時，阻力就不再增加。通常采用軌枕位移2mm時的道床縱向阻力作為計算常量。第三，只有當扣件阻力大于道床縱向阻力時，鋼軌才能帶動軌枕作縱向位移而產生道床縱向阻力。反之，扣件阻力小于道床縱向阻力，鋼軌就不能帶動軌枕作縱向位移，道床縱向阻力將不發揮作用。此時，隨著軌溫的進一步變化，鋼軌本身將沿墊板作縱向位移，造成鋼軌爬行。所以，無縫線路的中間扣件一定要擰緊。第四，道床縱向阻力的作用順序是軌端向無縫線

12、路的中部漸次延伸，到最高、最低軌溫、最大溫度力為止。扣件阻力：中間扣件和防爬設備抵抗鋼軌縱向位移的阻力叫扣件阻力。 橫向阻力：線路橫向阻力包括軌道框架剛度和道床橫向阻力。道床抵抗軌道框架橫向位移的阻力叫道床橫向阻力。道床橫向阻力是防止脹軌跑道、保持線路穩定的重要因素。道床橫向阻力與下列因素有關：道床縱向阻力、道床斷面的大小、軌枕端部道碴的多少、軌枕盒內道碴的飽滿和夯實程度、軌枕重量和底部粗糙度等。增大道床肩寬是提高道床橫向阻力的一個重要手段。第四節 基本溫度力圖和伸縮區長度計算一、基本溫度力圖溫度力與線路阻力平衡關系的示意圖叫基本溫度力圖。通過讀懂基本溫度力圖，我們可以加深對無縫線路的認識。

13、基本溫度力圖1、圖例縱坐標：表示軌溫和溫度力。它是一個線段而不是射線，原點T鎖即鎖定軌溫，終點maxt和maxPt表示最高軌溫和最大溫度力。橫坐標：表示長軌條全長。原點在橫坐標上又表示長軌條左端。a、b、c、d：為敘述方便作為圖中各線段的代號。基本溫度力圖對于中軸對稱。當軌溫下降到鎖定軌溫以下至最低軌溫時，基本溫度力圖在橫坐標下側。2、分析 當軌溫t等于鎖定軌溫t鎖時，鋼軌斷面受到的溫度力Pt等于0，鋼軌不伸縮。 當軌溫高于t鎖，但軌溫變化度數又未達到接頭阻力PH折算成的軌溫變化度數tH時，因接頭被鎖定，鋼軌伸長受阻，從而在鋼軌全長范圍內產生溫度力。該溫度力Pt248tF，并沿a線 隨t的上升

14、而增加，隨時與接頭阻力PH達成平衡。 軌溫繼續上升，當軌溫變化度數等tH時，最大接頭阻力maxPH與溫度力持平，即PtmaxPH，接頭阻力已全部被溫度力克服。 軌溫進一步升高，鋼軌在實現限制伸長的過程中帶動軌枕作縱向位移，道床縱向阻力開始克服溫度力。軌溫升得愈高，溫度力愈大，道床縱向阻力就愈大，產生縱向阻力的道床長度就愈長，并從軌端處開始向無縫線路中部延伸。已知單位道床縱向阻力為P，道床長度為x，則該長度道床產生的縱向阻力為Px，被平穩的溫度力Pt則等Px。隨著t的逐步升高，Pt隨之逐步增大，Px亦隨之逐步增大，以同Pt平衡。這樣， 就在圖中構成了斜線c，其斜率因線路狀況的不同而不同。 軌溫升

15、至最高軌溫maxt，產生最大溫度力maxPt,此時產生 最大縱向阻力的道床達到最長l，最終完成了線路阻力與溫度力平衡。我們把這一段叫伸縮區。 長軌條兩端l范圍之間的部分d，隨著軌溫的升降，始終承受著 最大而且均衡的溫度力。我們把d這一段叫固定區。 從理論上講，當maxt和maxPt呈單純下降趨勢時，d隨之向下平行推移并逐步延長， 表示固定區增長，伸縮區變短。當maxt和maxPt下降至maxPH點時，基本溫度力圖呈一矩形，此時已無實際意義上的伸縮區。當maxt和maxPt降至原點t鎖時，全長范圍內長軌條的溫度力都等于0，此時基本溫度力圖成一直線，可以像普通線路一樣對待。二、伸縮區和固定區從溫度

16、力圖可知，伸縮區鋼從軌端向里承受的溫度力越來越大，到和固定區的交界處，承受最大的溫度力。既然克服了全部接頭阻力，在伸縮區，溫度力必須迫使鋼軌帶動軌枕發生縱向位移，從而產生與之等同的道床縱向阻力。但是道床縱向阻力的產生有一個過程，就是說，要待軌枕移動相當距離時，道床縱向阻力值才能達到最大。換句話說，道床縱向阻力的產生是以軌枕軌道框架的微小縱向位移為代價的。這種位移由里向外逐根軌枕積累起來而形成長軌一端的限制伸縮。也正因為如此，我們才把這一段叫伸縮區。無縫線路長軌條兩側，在溫度力作用下發生限制伸縮的區段叫伸縮區。伸縮區長度根據年軌溫差幅值、道床縱向阻力、鋼軌接頭阻力等參數計算確定，一般為50100

17、m。而在無縫線路長軌條中部，因為不存在道床縱向阻力克服溫度力的問題，最大溫度力只是均衡地積存在鋼軌內部，所以軌道框架并不發生縱向位移。也正應為如此，我們才把這一段叫做固定區。無縫線路長軌條中部均衡承受最大溫度力，但軌道框架不發生縱向位移的區面叫固定區。固定區長度不得短于50m。無縫線路長軌條兩端以外，用來調節鋼軌和軌道框架限制伸縮的24根標準軌叫緩沖區。三、伸縮區長度的計算從基本溫度力圖上可以看出：伸縮區的任一長度x乘以單位道床縱向阻力P，即為該長度上的道床縱向阻力值Px，而Px則等于相應縱坐標上的溫度力Pt減接頭阻力PH。于是得出一個關系式：Px= Pt-PH將此式變換一下，并用l表示伸縮區

18、長度 l=（Pt-PH）/p式中l伸縮區長度（cm）Pt軌溫變化產生的溫度力（KN）PH接頭阻力（KN）（10.9級接頭阻力為600KN）P單位道床縱向阻力（1840配置砼枕P為0.091KN/cm）據此，我們就可以進行伸縮區長度計算了。例15鷹廈線無縫線路，采用60kg/m鋼軌、直徑24mm一級螺栓、6孔夾板、1840根/km鋼筋混凝土枕。鎖定軌溫34， 求軌溫等于59.8（外福線最高軌溫）時的伸縮區長度l。l=（Pt-PH）/p（19.2*25.8-600）/0.091-1149.9（cm）上例說明接頭阻力足以克服溫度力，實際沒有伸縮區。這種根據具體線路狀況和現場軌溫變化計算出來的伸縮區長

19、度叫實際伸縮區長度。我們可以算出任何一條無縫線路在任何軌溫條件下有無實際伸縮區以及實際伸縮區的長度。與實際伸縮區長度這個概念相對概念，是設計伸縮區長度。設計伸縮區長度的計算依據是最高、最低軌溫。很明顯，實際伸縮區長度是一個變量，它隨軌溫和線路條件的變化而變化，實際伸縮區和固定區之間，是沒有一個固定分界點的。但是，養護維修工作又要求我們把伸縮區和固定區明確、固定地區分開來，以便針對不同線路特點采取不同的養護維修措施，同時也便利于觀測、檢查；另外，為了給伸縮區長度留出相當的余地，以保適當最不利的情況，同時考慮到現場的線路阻力難免要打一定的折扣現場無縫線路標定的伸縮區長度，總要比用最高、最低軌溫計算

20、出來的伸縮區長度長一些，一般為50100m,鋼筋混凝土枕地段多為5075m。我們把這種現場標定的伸縮區長度叫設計伸縮區長度。第五節 緩沖區軌縫的設置一、緩沖區軌縫設置1、緩沖軌縫設置的要求無縫線路緩沖區的軌縫預留不能像普通線路一樣，更不可隨意為之。否則，軌縫過小又沒有太多的回旋余地，可能造成連續瞎縫而導致脹軌跑道；軌縫過大拉斷接頭螺栓，可能影響行車安全。無縫線路緩沖區的軌縫預留，必須照顧到兩個的需要。一是在夏天最高軌溫時，長、短軌的限制伸長量達到最大值，但軌縫不致頂嚴；二是在冬天最低軌溫時，長、短軌的限制縮短量達到最大值，但軌縫不致超過構造軌縫18mm。預留軌縫應通過計算確定。2、預留軌縫計算

21、（1）以冬天最低軌溫時軌縫不超過構造軌縫18mm為條件計算：冬天最低軌溫時，長軌縮短量短軌縮短量預留軌縫18mm。1+2+18mm 式中1長軌一端縮短量；2短軌一端縮短量；預留軌縫。（2）以夏天最高軌溫時軌縫不頂嚴為條件計算：夏天最高軌溫時，長軌伸長量短軌伸長量預留軌縫。1+2< 式中：1長軌一端伸長量； 2短軌一端伸長量； 預留軌縫。在上述兩式中，長、短軌一端伸縮量均可從無縫線路鋼軌限制伸縮量表中查取。（3）將上述兩式的計算結果作為預留軌縫的上、下限，然后根據當地氣溫的總體情況，選取中間一個合適的數值作為預留軌縫值。絕緣接頭的軌縫不得小于6mm。例21三明地區某無縫線路采用1840鋼筋

22、混凝土枕，60kg/m鋼軌，緩沖區采用12.5m標準軌，1.09一級螺栓。鎖定軌溫32。求長、短軌間和短軌間的預留軌縫。解查表得，三明地區最高軌溫59.8，取60，最低軌溫2.5，取-3。則夏天最高軌溫和冬天最低軌溫時，軌溫變化度數分別是603228 32（3）35查無縫線路長短軌一端限制伸縮量得：夏天最高軌溫時，長軌一端伸長量1=0.7mm，短軌一端伸長量2=0.4mm。冬天最低軌溫時，長軌一端短量1=2.6mm，短軌一端縮短量2=1.0mm。則夏天最高軌溫時，預留軌縫應滿足：長短軌間： 1+2<>0.7+0.4 >1.1mm（取2mm）短軌間： 2+2<>0.

23、4+0.4 >0.8mm（取1mm）則冬天最低軌溫時，預留軌縫應滿足：長短軌間： 1+2+18mm2.6+1.0+18mm14.4 mm（取14mm）短軌間： 2+2+18mm1.0+1.0+18mm16 mm故長、短軌間預留軌縫的上、下限為142mm，短軌間預留軌縫上、下限為161mm，考慮到三明為溫暖地區，可一律取為68mm。第六節 無縫線路位移觀測一、無縫線路位移觀測樁的設置按上鐵工線2000039號文關于無縫線路位移觀測樁埋設標準補充規定的通知要求設置。二、日常觀測以領工區為單位負責進行，爬行觀測以同一單元軌條為一個觀測單位，觀測數據及時通知工區并記錄在冊。三、觀測周期原則上定為

24、1年4遍，即防脹始、終日期，一年最熱、最冷日期，也可根據設備狀態需要適當增加觀測次數。四、利用觀測樁的觀測資料分析鎖定軌溫的變化計算方法1、 計算公式： t鎖（84.7×l）/l式中 t鎖 鎖定軌溫改變值（升降值） l 長軌條長度變化值（mm） l - 軌條設計長度（m） 對單線線路，觀測樁點編號順里程增加方向，依次編號。順上行方向（即里程減少方向）爬行為負，反之（即順里程，里程增加方向）為正。兩樁間爬行量差l，用前方樁的爬行量減后方樁的爬行量（均帶符號計算），若差值為正則兩樁間鋼軌伸長，為負則兩樁間鋼軌縮短，相應表明其鎖定軌溫上升、下降。2、（例）如圖，鷹廈線無縫線路，一股鋼軌各點

25、觀測到的爬行量如下，各樁號在上側記錄，樁距180m，試計算3-4樁間和4-5樁間的鎖定軌溫變化度數。下行 1 2 3 4 5 6 7 +3 +3 -3 +6 -4 +3 +3【解】3-4樁間l+6-（-3）+9（）t鎖（84.7×l）/l84.7*9/1804.2（）說明鎖定軌溫上升了4.2。 4-5樁間l-4-（+6）-10（）t鎖（84.7×l）/l84.7*-10/180-4.6（）說明鎖定軌溫下降了4.6。第二章 脹軌、跑道和鋼軌折斷確保無縫線路的行車安全、防止脹軌、跑道和鋼軌折斷是無縫線路養護維修工作的重點。第一節 脹軌和跑道一、脹軌、跑道的定義我們已經知道，當軌

26、溫高于鎖定軌溫時，無縫線路鋼軌斷面上要承受溫度壓力。溫度壓力和軌溫的正向變化度數成正比。當軌溫升到最高值maxt時，溫度壓力達到最大值maxPt。我們還知道，因為有接頭阻力和道床縱向阻力的存在，溫度壓力絕大部分被“憋”在鋼軌斷面上，只有極小部分通過限制伸縮在伸縮區被釋放掉。這股“憋”在鋼軌斷面上的溫度壓力，總要遵循自然規律尋機放散出去，以求徹底平衡。當它達到一定值，在縱向上仍找不到出路時，就會到橫向上去謀求出路，可惜的是，無縫線路的曲線正好給它提供了這種機會，即縱向溫度壓力合成的徑向分力Pr正好指向曲線外側的方向，使曲線順勢向上股方向臌曲。而直線線路也不可能絕對直，一旦某處有些彎曲，縱向溫度壓

27、力也會順彎曲的方向合成徑向分力Pr，造成直線軌道彎曲的方向變形。這樣，只要溫度壓力達到了一定值，無縫線路軌道出現橫向變形就不可避免。大量試驗表明，這一變形的發生與發展過程中是有一定規定規律的，基本上可分為三個階段：持穩階段、脹軌階段和跑道階段。1、持穩階段持穩階段是無縫線路承受溫度壓力的初始階段。在這個階段，溫度壓力雖因軌溫升高而增大，但軌道并不發生變形，仍保持初始狀態，溫度力完全以彈性狀態“貯存”于鋼軌斷面上。鋼軌的初始彎曲越小，對應這一狀態的溫度壓力值越高。如果鋼軌為理想的幾何直線，此狀態可能 一直持續到溫度壓力達一個相當大的值，才會在外力的干擾下發生突然臌曲；然而由于種種原因，鋼軌不可能

28、是理想的幾何直線，總會有某種程度的彎曲；因此，持穩階段的鋼軌溫度壓力不可能達到前述的“相當大的值”，相反，線路阻力越小、軌道幾何狀態尤其是方向越差，造成軌道臌曲變形的溫度壓力就越低。無縫線路的軌道是 否“持穩”，要看溫度壓力是否達到了一個臨界值，亦即軌溫是否達到了一個臨界軌溫。臨界溫度壓力或臨界軌溫隨線路狀態的不同而有高有低。對于同一條無縫線路而言，只要溫度超過了臨界值，軌道就由持穩狀態進入脹軌狀態。我們把使無縫線路由持穩狀態進入脹軌狀態的溫度壓力叫做第一臨界溫度壓力。在持穩階段，無縫線路是相對安全的。2、脹軌階段當軌溫繼續升高，溫度壓力越過第一臨界值時，脹軌階段就開始了。在這一階段，不斷增大

29、的溫度壓力使軌道產生由小到大、由少到多的橫向變形，有時憑肉眼都能清晰地覺察出來彎曲的線形越來越明顯，變形矢度越來越大，軌道方向顯著不良。但是軌溫不可能無限制地升高。當它升到一定程度（只要在軌道的承受范圍之內）后開始下降時，隨著溫度壓力的逐步解除，我們可能看見，軌道的變形彎曲也跟著縮小，直至恢復到初始狀態。也就是說，在脹軌階段， 軌道的變形是彈性變形。無縫線路軌道在溫度壓力作用下產生的彈性變形叫脹軌。在脹軌階段，在溫度壓力解除之后，能夠恢復到初始狀態的軌道彈性變形只有2mm。從理論上講，超過2mm的軌道彈變形，在溫度壓力解除之后是不能完全恢復的，總要留下一些殘余變形。軌溫反復變化，這種殘余變形將

30、積累起來造成方向嚴重不良。因此，我們必須及時地對脹軌量加以限制，對矢度達到2mm以上的脹軌，切不可等閑視之，留下后患。3、跑道階段在脹軌階段，溫度壓力沒有超過無縫線路的承受能力，但有可能達到能力的極限。此時，無縫線路的相對穩定已是在勉強維持，安全岌岌可危。當軌溫再稍微升高，溫度壓力繼續增大；若軌道稍受外力干擾（如列車制動、施工影響、錘擊鋼軌等），積聚在鋼軌斷面上的過量溫度壓力將軌道幾何狀態突然發生惡性變化脹軌階段的變形矢度突然顯著加大，有時可達數百毫米，軌道在一瞬間發出巨大的聲響嚴重臌曲，軌排脫離并拉爛道床，或鋼軌與軌枕脫離行車條件完全喪失。通過嚴重扭曲變形的鋼軌可以看出，它的變形已超出它的彈

31、性限度，成為塑性變形；鋼軌斷面上的溫度力已全部釋放出來；鋼軌在自然狀態處于“零應力”狀態，溫度壓力與線路阻力同時消除線路已嚴重破壞了。無縫線路軌道在溫度壓力作用下發生的破壞性變形叫跑道。我們把使無縫線路從脹軌突變為跑道的極限溫度壓力叫做第二臨界溫度壓力。第二臨界溫度壓力通常用Pk表示。把與第二臨界溫度壓力相應的極限軌溫叫第二臨界軌溫，第二臨界軌溫用tk表示，與它們相應的鋼軌變形矢度則用fk表示。第一臨界溫度壓力和第一臨界軌溫并不常用，所以通常所說的臨界溫度壓力和臨界軌溫系指第二臨界壓力和第二臨界軌溫。顯然，隨著溫度壓力的升高，持穩階段、脹軌階段和跑道階段的關系是順次的因果關系，前兩階段是量變階

32、段，后一階段是質變階段。第一，脹軌和跑道是兩種性質完全不同的概念，不能混為一談。脹軌并未使軌道破壞。只要采取一定措施，是能維持行車的，而跑道則使軌道發生嚴重破壞，完全喪失了行車條件。第二，脹軌和跑道的發生有其客觀規律，切不可因為它們不經常發生而放松警惕，造成不必要的損失。第二節 無縫的穩定性一、無縫線路穩定性的概念無縫線路的穩定性，系指無縫線路在溫度壓力作用下不致發生脹軌、跑道的性能。它是一個和脹軌、跑道相對的概念。無縫線路一旦進入脹軌階段，就開始喪失穩定，而跑道之時，就是穩定性徹底喪失之時，我們通常把軌道在溫度壓力作用下，橫向變形2mm作為無縫線路穩定與否的分界點。超過2mm的橫向彈性變形，

33、恢復后要留下殘余變形，更重要的是，它還將使線路阻力隨變形量的增大而急劇下降，相應地就使臨界溫度壓力和臨界軌溫急劇降低，加速無縫線路的失穩進程。二、穩定性的影響因素無縫線路的穩定性，與很多因素有關。很明顯，在條件相同的情況下直線無縫線路的穩定性強于小半徑曲線無縫線路；養護質量越高，無縫線路的穩定性越強，幾何狀態越好，無縫線路的穩定性越強。無縫線路發生脹軌、跑道，誘發因素是溫度壓力，這是不容置疑的。但是，在鋪設無縫線路的地區，最高軌溫下的最大溫度壓力并不是很大，從理論上講，無縫線路的穩定性抵抗脹軌、跑道是綽綽有余有的。溫度壓力并不是發生脹軌、跑道的根本原因，至多也只能是原因之一。那么，根本原因是什

34、么呢？是無縫線路的穩定性未達到設計標準，線路阻力不足，導致臨界溫度壓力或臨界軌溫降低。溫度壓力是誘發脹軌、跑道的原因，線路質量不高、穩定性不強則是脹軌、跑道的內因。，在影響無縫線路穩定性的諸多因素中，軌道方向的初始不平順是一個非常重要的因素。軌道初始彎曲讓溫度壓力有隙可乘，是無縫線路不可忽視的薄弱環節。軌道初 始彎曲有兩種。一種是鋼軌在軋制和緩冷過程中形成的硬彎，其特點是范圍小，難以矯直，或矯直后彈性恢復較嚴重。另一種是在列車動力作用下形成的軌道方向不良，其特點是容易整治，也容易再度出現。初始彎曲越小，軌道所能承受的臨界溫度壓力Pk的值就越高，反之就越低。所以，無縫線路的鋼軌，用1m直尺測量，

35、不得有0.5mm以上的硬彎，直線無縫線路的方向誤差不得超過4mm。三、無縫線路“失穩”的表現無縫線路“失穩”就是脹軌。無縫線路的“失穩”脹軌主要表現為：1、碎彎增多，矢度增大。此時的直觀反映是方向反常的“不好看”，并呈現一種無規律的混亂現象，有的地段軌距反常擴大。2、空吊連續增多。應注意區別不成段的空吊板，多半是搗固質量不良所致，成段的空吊板，則多半是溫度壓力作用于高低不良地段所致。3、起道省力，搗固不易搗實。如果確認成段空吊是脹軌形成，就應在該段停止起道、搗固作業。如果此時起道，溫度壓力會成為起道機的附加力，起道自然過分輕松。如果此時搗固，軌道框架會乘勢抬高，在溫度壓力沒有釋放完之前，是不可

36、能搗實的。在有脹軌跡象的地段起道、搗固，將使無縫線路的穩定性迅速喪失，甚至有可能導致跑道，所以應絕對禁止。4、逆向撥道吃力或回彈量大。因為溫度壓力的徑向力始終向彎曲方向的，所以逆向撥道會倍感吃力。即使勉強撥回，撥力取消后，徑向力依然會使軌道向彎曲方向彈，回彈量超乎常規，接近、等于甚至超出撥出量。5、軌枕頭脹軌一側道碴散落，另一側離縫。上述跡象都足以表明無縫線路正在脹軌、穩定性正在喪失。發現這些跡象，應嚴密監視并加以及時處理，停止作業，否則，跑道就有可能接踵而至，無縫線路的穩定性將徹底喪失。第二節 脹軌、跑道的原因及其防止措施一、產生脹軌、跑道的原因有：、溫度壓力大絕對溫度壓力，就是軌溫從實際鎖

37、定軌溫上升到最高軌溫所產生的溫度壓力。無縫線路的現場鎖定軌溫，叫實際鎖定軌溫。從理論上講，實際鎖定軌溫應在設計鎖定軌溫范圍內。但由于種種原因，無縫線路的實際鎖定軌溫卻往往高于或低于設計鎖定軌溫范圍。低于設計鎖定軌溫范圍，當軌溫從實際鎖定軌溫上升到最高軌溫時，產生的絕對溫度壓力就可能大于容許壓力，從而導致脹軌、跑道。也就是說，實際鎖定軌溫偏低，是導致溫度壓力大的主要原因。實際鎖定軌溫偏低，通過由以下幾方面的原因造成。1、鋪設進度的影響，造成實際鎖定軌溫偏低。2、低溫焊復鋼軌造成鎖定軌溫偏低3、冬季線路不均勻爬行，造成局部鎖定軌溫偏低。線路質量、條件不均衡，使無縫線路的線路阻力不均衡。在線路阻力較

38、低的地段，冬季鋼軌的收縮爬行量將大于其他地段，亦即鎖定軌溫低于其他地段。來年軌溫升高時，這些地段的絕對 溫度壓力將較大，從而隱伏著脹軌、跑道的危機。4、冬季超溫超長作業，造成局部鎖定軌溫偏低。冬季低溫，當軌溫低于鎖定軌溫一定數值時，有些作業禁止進行，有些作業只能在一定長度上進行，如接頭夾板、螺栓涂油，成段中間扣件涂油，成段更換軌枕，成段扒道床，成段清篩道床等。如果超溫、超長作業，必然大大降低接頭阻力和道床縱向阻力。在巨大的溫度拉力作用下，上述作業地段及其附近受溫度拉力影響地段的鋼軌或軌道框架將產生收縮爬行，同樣局部地降低了鎖定軌溫，留下來年脹軌、跑道的隱患。、線路阻力小導致無縫線路穩定性差或線

39、路阻力小的原因有：1、線路設備狀態不良線路設備不良的表現很多，如扣件螺栓松動、扣件零件缺損、道床疏松、道碴不飽滿、道床肩寬不足、空吊板多、鋼軌硬彎、膠墊損壞等等。如中間扣件螺栓松動，連續松動數個，將使鋼軌與軌枕“分家”，軌道框架剛度就只剩下鋼軌剛度，該段線路的橫向阻力就大大降低，脹軌、跑道便可乘虛而入。再如道床肩寬不足，以至于軌枕頭暴露，道床邊坡坍塌。這樣，道床橫向阻力就大大降低，穩定性嚴重削弱，溫度壓力就有了突破口。2、線路幾何狀態不良誘發脹軌、跑道的溫度壓力的對立面是線路阻力，而線路阻力的大小除由設備狀態決定外，還由線路幾何狀態決定。無縫線路的穩定性要求軌道具有良好的幾何狀態，而良好的幾何

40、狀態則簡言為直線的“直順”和曲線“圓順”。決定直順和圓順的主要因素是方向和水平，但軌距和高低卻對方方向和水平產生直接的影響，所以線路幾何狀態實際上是由軌距、水平、方向、高低四個因素決定的。在這四大因素中，方向不良是導致脹軌、跑道的一個重要因素，曲線方向不良即正矢誤差超限是不允許的，因為曲線不圓順地段要產生附加徑向力。總之，溫度壓力的作用，在直、圓、順的幾何狀態良好的地段是難以體現出來的；而在不直、圓、順的地段，溫度壓力通過對這些地段線路的“脹軌、跑道”以求徹底的平衡。所以，整治方向不良是保持無縫線路幾何狀態良好的關鍵。3、線路維修作業的影響維修作業可使線路狀態改善，卻暫時破壞了線路狀態，降低了

41、線路的縱、橫向阻力。特別是違章作業、超溫、超長作業，會使縱、橫向阻力大幅度降低。二、脹軌、跑道防止措施：1、正確掌握鋪軌的鎖定軌溫，不使其偏低。如不得不偏低，應來年進行應力放散，重新鎖定，使鎖定軌溫符合設計值。2、低溫焊復鋼軌，應在焊復前將鋼軌拉伸至原有長度。否則，來年也要放散應力，重新鎖定，使鎖定軌溫符合設計值。3、提高線路維修質量，做到阻力均衡，以避免冬季的不均勻爬行。4、禁止超溫、超長作業，根據軌溫合理安排作業項目。5、保持線路幾何狀態良好不超限，尤其是方向。6、保持線路設備狀態全面、經常良好。7、加強線路監視和位移觀測，發現脹軌跡象，及時處理。同時，認識、跑道的規律，也有助于對脹軌、跑

42、道的防止。一般說，脹軌、跑道具有如下規律：1、因為穩定性不強、臨界溫度壓力低是脹軌、跑道的決定性因素，所以多數脹軌、跑道并非發生在高溫季節，而是發生在春、夏之交，氣溫變化較大、乍暖還寒的日子里。這是因為：線路質量本來就差，經過冬季的寒冷，線路的穩定性受到了影響；到了氣溫回升的季節，已經受不住氣溫的突然、劇烈、反復的變化。只要春、夏之交這一關挺過去了，進入高溫季節，氣溫相對穩定，反而不容易發生脹軌、跑道。所以，春、夏之交是防止脹軌、跑道的重點季節；此時，要抓緊時機對鎖定軌溫偏低的無縫線路進行應力放散或調整，不留后患。2、按維規規定的作業軌溫條件作業，把維修作業對線路造成的擾動降到最低限度。 3、

43、在脹軌、跑道事故中，很少有走行列車第一位機車脫線或顛覆的事例，多數是中、后部車輛脫軌。這是因為無縫線路本已失穩，又反復迭加上運行列車的動彎力、縱向力、推擠力、沖擊力，且軌溫有所升高，使無縫線路“雪上加霜”，越往列車后部，失穩狀態越嚴重，最終喪失了行車條件。一旦出現這種情況，要想補救是困難的。要使這種情況不致發生，唯一的辦法就是平時嚴密監視線路，發現有危及行車安全的失穩跡象，要么立即采取措施增強其穩定性，要么攔停列車。未進入失穩狀態的無縫線路，是不會猝然發生脹軌、跑道的。4、以下地段容易發生脹軌、跑道：陡長下坡終端（線路爬行造成鋼軌壓力增大），列車制動地段（制動力迭加溫度壓力），平交道口、橋頭及

44、曲線頭附近（溫度壓力大）。故這些地段不但平時應加強養護，同時應嚴密監視。5、曲線比直線容易跑道。曲線跑道常為向外的單波，跑道量較小；直線跑道通常為S波，跑道量較大。6、同一段無縫線路，固定區及固定區與伸縮區的交界處容易發生脹軌、跑道。這是因為固定區承受的溫度壓力大，而固定區與伸縮區的交界處，在軌溫反復變化的情況下容易產生溫度壓力的積累，形成“應力峰”。所以，這兩個地段應采取同其他地段不同的養護方法，以增強其穩定性。三、脹軌、跑道處理辦法。有兩條原則必須堅持： 一是決不冒險放行列車。二是盡一切努力恢復行車。維規第條規定的脹軌、跑道的防治和處理如下：1、當發現線路出現35mm連續的碎彎時，必須加強

45、巡道查或派專人監視，觀測軌溫和線路方向的變化。若碎彎繼續膨脹擴大，應設慢行信號，并通知工區緊急處理。線路穩定后，恢復正常行車速度。2、養護維修作業過程中，發現軌向、高低不良，起道、撥道省力，枕端道碴離縫，必須停止作業，及時采取防止脹軌、跑道措施。3、無論作業中或作業后，發現線路軌向不良，用10m長弦測量兩股鋼軌的軌向偏差。當平均值達到10mm時，必須設置慢行信號，并采取夯拍道床，填滿枕盒道碴和堆高碴肩的措施。當兩股鋼軌的軌向偏差平均值達到12mm時，在軌溫不變的情況下，過車后線路彎曲變形突然擴大，必須立即設置停車信號，及時通知車站，采取鋼軌降溫等緊急措施，消除故障后放行列車。4、發生脹軌、跑道

46、后，可以采取澆水或噴灑液態二氧化碳的辦法降低鋼軌溫度。軌溫降溫后方可撥后。曲線地段撥道只能上挑，不宜下壓。撥道后必須夯拍道床。限速放行列車，并派專人看守，待軌溫降至接近鎖定軌溫時，再恢復線路和正常行車速度。無縫線路發生脹軌、跑道時，應對脹軌、跑道情況作好登記。第三節 鋼軌折斷及其防止措施一、鋼軌折斷的危害無縫線路的鋼軌折斷，除鋼軌母材的嚴重傷損處外，幾乎都發生在焊縫處及焊縫附近的熱影響范圍內。焊縫裂斷多在冬季；由于溫度拉力的存在，斷縫兩端鋼軌必然收縮，將斷縫拉大，直到溫度拉力和線路阻力平衡為止。嚴重時，可形成100200mm的大斷口。由于斷口處并無夾板夾持，還容易形成鋼軌的上下錯牙和左右錯牙。

47、大斷口和鋼軌錯牙，都直接威脅行車安全。二、鋁熱焊縫折斷的原因無縫線路鋼軌折斷的根本原因是溫度拉力大，線路阻力小。而造成溫度拉力大的主要原因則是鎖定溫度偏高。焊縫強度低則直接導致鋼軌折斷。鋁熱焊接頭的折斷原因有：1、焊縫缺陷造成強度降低2、焊縫疲勞強度及斷裂韌性低鋁熱焊縫的屈服強度和冷彎強度只有母材的70%左右，疲勞強度則只有母材的60%左右，所以鋁熱焊縫容易斷裂。3、焊縫低凹加大列車沖擊焊縫的強度本來低于母材，焊縫及其熱影響區的強度又不一致，因此，隨列車碾壓時間的延長，在焊縫前后4060mm范圍內，就逐漸出現低凹。焊縫的低凹增加了車輪的附加沖擊力，附加沖擊力又加速焊縫的低凹，使鋼軌受力狀況更加

48、惡化。形成類似于普通線路低扣接頭那樣的惡性循環。這種惡性循環不但造成石碴坍塌，軌枕斷裂、扣件折損，增加了維修工作量，同時也加速了焊縫的斷裂。要求工區加強對焊縫接頭的搗固，防止焊縫低凹的產生、發展。4、鎖定軌溫偏高，冬季溫度拉力大，超過了焊縫的抗拉強度，加上列車動彎拉應力的影響，使焊縫斷裂。5、線路幾何狀態不良，加大列車的附加沖擊力，增加了焊縫的強度負擔，造成焊縫斷裂。三、預防焊縫斷裂的措施1、提高焊接質量加強驗收制度和探傷檢查，冬季要適當增加探傷檢查次數。認真鑒別傷痕類型，做好標記，嚴密監視。對已確認的暗傷焊縫，要及時上好特制拱型夾板和急救器，必要時可鉆孔上夾板，然后盡快選擇時機重新焊接。2、

49、提高設備質量加強線路養護維修，提高設備質量，也是保持焊縫質量的關鍵。線路上存在吊板、暗坑、三角坑、扣件松動、軌枕失效、線路爬行、焊縫緊靠軌枕等，都會增加焊縫的附加應力，促使焊縫斷裂。起道、撥道作業時，壓機應放在鋁熱焊縫1m以外，嚴禁用壓機直接頂撞鋁熱接頭。保持線路幾何狀態良好，使行車平穩，方正軌枕位置，使焊縫受力均勻，這樣會對焊縫起保護作用。防止軌道爬行，保持縱向阻力，是防止鋼軌斷裂和斷縫拉大的根本措施。為此，必須經常保持接頭扣件和中間扣件的扣壓力。為減少列車運行的運附加沖擊力，必須對不平順的焊縫進行打磨、焊補。焊縫的上下不平順、左右錯牙和經過運行產生的磨耗不平順，用1m直尺測量不得超過0.5

50、mm。軌面和作用邊要平順光滑。缺陷嚴重者，應鋸掉重焊。3、加強焊縫管理造成焊縫斷裂的因素很復雜。要減少焊縫斷裂，必須掌握斷裂規律，加強對焊縫的科學管理。要建立焊縫技術卡片，從焊接、鋪設、鎖定、平順狀態、傷損程度到養護維修情況，都要作好翔實的原始記錄。發生斷裂后，要分析原因，積累資料，總結經驗，制定改進措施。四、鋼軌折斷的處理無縫線路鋼軌折斷危及行車安全時，應首選設置停車信號防護，及時通知車站，并按下述辦法進行處理。維規第條1、緊急處理當斷縫小于50mm時，立即在斷縫處上好普通夾板或特制拱型夾板，用急救器加固，在焊縫兩端各50m范圍內加強防爬鎖定，擰緊扣件，防止斷縫進一步拉大。并派人看守，限速5

51、km/h放行列車。如斷軌小于30mm時，限速1525km/h放行列車。經過緊急處理開通線路后，如果設備條件許可，應在原位焊復，否則在應在軌端鉆孔，上好普通夾板或特制拱型夾板，擰緊接頭螺栓，然后可適當提高行車速度。同時在斷縫兩側約3.8m處的軌頭非工作邊上作出標記，并準確丈量兩標記間的距離和軌頭非工作邊一側的斷縫值，作好記錄，以便觀測斷縫是否擴大和永久處理后檢測是否恢復原位。原位焊復前，切除斷口折損部位的長度不超過60mm，以滿足鋁熱焊的最大焊縫寬度。原位焊復后，無縫線路實際鎖定溫度保持不變。原位焊復時，應松開接頭兩側200250m范圍內的鋼軌扣件，并在此范圍內每隔50m設立1處位移觀測，用鋼軌

52、拉伸器張拉鋼軌，輔以撞軌，觀測鋼軌位移情況，位移到位后即進行焊接。2、臨時處理鋼軌折損嚴重或斷縫大于50mm，以及緊急處理后，不能立即焊接修復，斷縫仍繼續擴大，應封鎖線路進行臨時處理。臨時處理時，在斷縫兩側約3.8m處軌頭非工作邊上作出標記，并準確丈量兩標記間的距離和軌頭非工作邊一側的斷縫值，作好記錄，以便觀測斷縫是否擴大和永久處理作好準備。然后，沿斷縫兩側對稱切除傷損部位，兩鋸口間插入6m的同型鋼軌，軌端鉆孔，上好接頭夾板，用螺栓擰緊。在短軌前后各50m范圍內擰緊扣件后，按正常速度放行列車。3、永久處理鋼軌斷縫處緊急處理或臨時處理后，在接近或低于實際鎖定軌溫時，插入短軌重新焊接修復。采用鋁熱

53、焊時，插入短軌長度等于切除鋼軌長度減去兩倍預留焊縫值。先焊好一端，另一端張拉到位后焊接。插入短軌長度應大于6m，短于6.5m。焊后長軌條基本上恢復原有狀態，保持原鎖定軌溫不變。焊接時的軌溫不應于0。放行列車時，焊縫時軌溫應降至300以下。第三章 無縫線路養護維修第一節 基本原則和要求無縫線路養護維修的特殊性，主要反映在鎖定軌溫和線路阻力兩個方面。無縫線路的養護維修，都應以保持合理的鎖定軌溫、充分提高線路阻力為提前，以“夏防脹冬防斷”為中心。一、無縫線路養護維修的基本原則1、不使合理的鎖定軌溫發生變化，必須在設計鎖定軌溫范圍內牢固鎖定。2、道床橫斷面必須按設計標準經常保持完好。因清篩或其它施工等

54、原因導致缺碴時，應按設計標準補足、夯實、整形。（外福線無縫線路道床斷面標準：軌枕端石碴肩寬400mm，R400m小半徑曲線地段上股外側肩寬不小于450mm，碴肩堆高150mm，邊坡按1：1.75）。3、線路應經常保持平整圓順，其幾何偏差要經常控制在養護標準的超限值內。無三角坑、暗坑、吊板。4、要根據季節性特點、鎖定軌溫情況和線路狀態，制定維修計劃和組織線路作業。5、嚴格按無縫線路作業軌溫標準安排各作業項目和作業量。6、在無縫線路伸縮區與固定區交界處、道口前后、橋頭、曲線頭尾、變坡點、制動地段等容易出現溫度力峰值的處所，尤其應注意加強線路結構，對有關作業規定從嚴掌握，對線路狀態加強檢測。7、要注

55、意伸縮區和緩沖區的養護工作。8、備料齊全。（備料標準見維規附錄七）為滿足上述要求，養護維修時必須做到：1、緩沖區接頭螺栓必須使用10.9級螺栓，扭力矩要達到900N.m，并經常保持在700N.m以上。2、扣件應經常保持緊、密、靠、正，達到三點接觸，扭力矩保持在80150 N.m（一般情況扭力矩達到100 N.m，半徑不大于650m曲線應達到150 N.m），扣件不良率不得超過8，防止長軌節爬行及過量伸縮。3、道床要經常保持豐滿、密實、整齊、排水良好。4、線路方向要經常保持順直。鋼軌硬彎或焊縫工作邊矢度用1m直尺測量，超過0.5mm時要及時整修。5、嚴格控制軌道結合尺寸偏差。6、焊接接頭軌頂面凸凹面不平必須打磨、焊補。整治后用1m直尺測量不超過0.5mm。線上鋼軌無重傷。7、翻漿等影響線路穩定的病害應及時整治。8、位移觀測樁，要保持齊全、牢固、標記明顯準確，并定期對線路進行觀測分析，發現不正