1、Ballasted Track Structure 有 砟 轨 道 结 构 任娟娟 博士、副教授Ren,juanjuan Ph.D.Associate professor School of Civil engineering,Southwest Jiaotong University2 24 4传统传统轨道结构的组成（轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 钢轨钢轨型型轨枕轨枕型扣件型扣件碎石道床碎石道床5 5传统传统轨道结构的组成（轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备钢轨、轨枕、道床、道
2、岔、联结零件及轨道加强设备 钢轨钢轨木枕木枕防爬器防爬器碎石道床碎石道床 道钉扣件道钉扣件轨排轨排石撑石撑6 6传统传统轨道结构的组成（轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 木枕线路加强木枕线路加强混凝土枕线路加强混凝土枕线路加强拉杆拉杆防脱防脱护轨护轨拉杆拉杆7 7传统传统轨道结构的组成（轨道结构的组成（*）钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备钢轨、轨枕、道床、道岔、联结零件及轨道加强设备 木枕道岔木枕道岔混凝土枕道岔混凝土枕道岔9 91010100m定长钢轨定长钢轨75、60、50、431111轨头轮轨接
3、触部位：轨头轮轨接触部位：压力大压力大抗压溃、抗压溃、耐磨（大而厚）耐磨（大而厚）磨耗均匀磨耗均匀宽、与宽、与车轮踏面配合具有不车轮踏面配合具有不同半径组合同半径组合轨腰：轨腰：承载能力承载能力足够厚足够厚抗弯能力抗弯能力足够高足够高连接要求连接要求侧曲线侧曲线轨底：轨底：稳定稳定足够宽、厚足够宽、厚钢轨断面的四个主要参数：钢轨断面的四个主要参数：H H、B B、b b、t t1212151516161717181820202222金属疲劳强度不足金属疲劳强度不足重载车轮反复作用重载车轮反复作用塑性区塑性区域形成域形成疲劳裂疲劳裂纹形成纹形成剪应力剪应力超限超限滑移累滑移累积聚集积聚集2323
4、2525282829293030313132323333343435353737383839394040414142424343预留预留轨缝轨缝计算计算 rail gaprail gap原则原则最高轨温时最高轨温时不形成瞎缝不形成瞎缝最低轨温时不超过构造轨缝最低轨温时不超过构造轨缝18mm计算公式计算公式g0z021)(attLa）（minmax21TTtz取值：取值：年轨温差小于年轨温差小于 8585 C C 的地区的地区 ，再减小，再减小1 12mm2mm算例：算例：成都地区，最高轨温成都地区，最高轨温60.160.1 C C，最低，最低轨温轨温-5.9-5.9 C C，钢轨长，钢轨长25
5、m25m，线膨胀系线膨胀系数数0.0110.011 8mm/8mm/C,C,铺设时轨温铺设时轨温2525 C。计算步骤：计算步骤：(1)(1)中间轨温中间轨温tztz=27.1=27.1 C C(2)(2)计算轨缝计算轨缝a0=9.6mma0=9.6mm(3)(3)设置轨缝设置轨缝a=8mma=8mm中间轨温时按构造轨缝一半中间轨温时按构造轨缝一半设置设置钢轨按自由伸缩考虑，两轨钢轨按自由伸缩考虑，两轨各取一半各取一半升温时钢轨伸长，轨缝减小升温时钢轨伸长，轨缝减小4444预留预留轨缝计算轨缝计算允许铺设的年轨温差允许铺设的年轨温差原则原则lT Tmaxmax时轨缝时轨缝a aminmin0
6、0 lT Tminmin时轨缝时轨缝a amaxmaxa ag g l考虑接头阻力对钢轨伸缩考虑接头阻力对钢轨伸缩的限制的限制值值C C，2 26mm6mm计算公式计算公式LCaT2g公式推导：公式推导：（1）Tmax时时（2）Tmin时时（3 3）两式相减，而得）两式相减，而得021)(gmaxzaCttLggminz21)(aaCttL12.5m12.5m钢轨，钢轨，T=149.1T=149.125m25m钢轨：钢轨：年轨温差大于年轨温差大于85,T=101.785,T=101.7年轨温差小于年轨温差小于85,T=88.185,T=88.1 不是所有地区均可铺设，年轨不是所有地区均可铺设，
7、年轨温差大于温差大于100100地区地区，需单独设计，需单独设计4545预留预留轨缝计算轨缝计算容许铺轨温度范围容许铺轨温度范围原则原则l避免避免TmaxTmax时轨缝时轨缝为为0 0l避免避免T Tminmin时轨缝时轨缝为为a ag g l不考虑接头阻力对钢轨伸缩的限制不考虑接头阻力对钢轨伸缩的限制计算公式计算公式LattLatt2 2 gzx0gzs0容许铺轨轨温下限容许铺轨轨温上限公式推导：公式推导：（1）t0s时时（2）t0 x时时021)(g0zattLsgg0z21)(aattLx计算中按最不利情况考虑计算中按最不利情况考虑铺设与轨缝调整作业相同铺设与轨缝调整作业相同对于对于25
8、m钢轨，上下限为钢轨，上下限为中间轨温中间轨温30474749495050生物作用过程生物作用过程列车作用列车作用+干湿变化干湿变化5252535354545555有利的偏心矩，有利的偏心矩，防止受拉开裂防止受拉开裂585860606262636364646565666669697070Compromise splint 异型异型夹板夹板Compromise rail 异型异型钢轨钢轨Compromise joint717172727373747474导电接头：连通导电接头：连通轨道电路轨道电路7575Welded joints 7676钢轨钢轨焊接焊接*闪光接触焊闪光接触焊根据电流的热效应原
9、理根据电流的热效应原理，把，把钢轨加热到塑性状态钢轨加热到塑性状态，然，然后以极后以极快的速度予以挤压快的速度予以挤压而成而成优点：优点：焊接速度快，焊接质量稳定，有现场大型移动式焊机焊接速度快，焊接质量稳定，有现场大型移动式焊机缺点：缺点：焊机投资大，所需电源功率也较大焊机投资大，所需电源功率也较大 7777钢轨钢轨焊接焊接*气压焊气压焊用气体（乙炔用气体（乙炔氧）燃烧的火焰加热钢轨端头至塑性状态，氧）燃烧的火焰加热钢轨端头至塑性状态，施加压力使两根钢轨挤压在一起施加压力使两根钢轨挤压在一起优点：优点：一次性投资小，无需大功率电源，焊接时间短，焊一次性投资小，无需大功率电源，焊接时间短，焊接
10、质量好接质量好 缺点：缺点：对接头断面的处理要求严格，无法纵移钢轨对接头断面的处理要求严格，无法纵移钢轨=7878钢轨钢轨焊接焊接*铝热焊铝热焊利用铝热焊剂剧烈化学反应产生利用铝热焊剂剧烈化学反应产生的的热量热量，把高温铁水浇铸把高温铁水浇铸于固定在轨缝于固定在轨缝处处砂型内砂型内，将两根钢轨铸焊在一起将两根钢轨铸焊在一起优点：优点：方法较为简单，对操作人员的要求相对较低，焊接方法较为简单，对操作人员的要求相对较低，焊接时间短，可在钢轨固定的情况下进行焊接时间短，可在钢轨固定的情况下进行焊接 缺点：缺点：焊接质量不如接触焊和气压焊焊接质量不如接触焊和气压焊=7979828283838585上爬
11、上爬868687878888898990904 4、无砟轨道扣件、无砟轨道扣件 91914 4、无砟轨道扣件、无砟轨道扣件9292玄武岩道砟玄武岩道砟法国高速铁路道砟法国高速铁路道砟Ballast bed section in straight location直线直线地段道床断面地段道床断面PagePage 99道床下沉曲线道床下沉曲线颗粒位置重排、棱角破碎等：道砟材质、粒径、级配、捣固及夯拍密实状况、轴重枕底道砟挤入枕盒、头、道砟磨损及破碎、边坡溜塌：运量100100101101Ballast protection pad 道砟道砟防护垫防护垫102102103103104104105105Thank you！
