兗石線沭埠嶺站（GLC（09）04）無縫道岔設(shè)計方案研究

周廣勇

摘要：針對將既有有縫道岔無縫化，結(jié)合兗石線沭埠嶺站更換道岔工程實例，闡述了其對軌道結(jié)構(gòu)、軌道穩(wěn)定性檢算過程。檢算結(jié)果表明：此道岔可以無縫化，道岔強度度、位移、穩(wěn)定性、斷縫滿足設(shè)計要求等。

關(guān)鍵詞：無縫道岔；鎖定軌溫；位移；檢算

1 引言

跨區(qū)間無縫線路可以提高道岔區(qū)鋼軌接頭的連續(xù)性， 降低輪軌間的動力作用， 提高列車運行的平穩(wěn)性和舒適性， 已經(jīng)成為現(xiàn)代鐵路軌道結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢。而無縫道岔是發(fā)展跨區(qū)間無縫線路的一項關(guān)鍵技術(shù)。本文就鋪設(shè)無縫道岔的可行性進(jìn)行探討。

2 線橋概況

沭埠嶺站GLC（09）04型道岔允許直向過岔速度最高為120km/h、側(cè)向為60km/h。沭埠嶺站既有設(shè)備狀況如下：（1）鋼軌：本次更換道岔地段兗石線下行、兗石線上行為60kg/m鋼軌普通無縫線路，臨沭大北聯(lián)線路為60kg/m標(biāo)準(zhǔn)軌線路。（2）軌枕、扣件及道床：本次更換道岔地段兗石線下行線路為Ⅱ型鋼筋混凝土枕，1760根/km配置，Ⅱ型彈條扣件；兗石線上行股線路為Ⅲ型鋼筋混凝土枕，1667根/km配置，Ⅱ型彈條扣件；臨沭大北聯(lián)線路為Ⅱ型鋼筋混凝土枕，1760根/km配置，Ⅱ型彈條扣件。

3各項檢算

3.1限位器螺栓強度檢算

限位器采用4對M27高強螺栓副。根據(jù)《無縫線路設(shè)計規(guī)范》螺栓剪力計算如下：τ=4T/πd2。其中取T=143.7kN/2=71.85kN，d =27mm，則τ=125.5MPa。10.9s高強螺栓允許剪應(yīng)力[τ]=415MPa，<[τ]，因此，限位器螺栓強度滿足要求。

3.2尖軌尖端縱向位移檢算

根據(jù)《無縫線路設(shè)計規(guī)范》，尖軌尖端縱向位移f按下式計算：f=f？+f？-f？。

式中，f？-尖軌跟端間隔鐵處最大縱向位移，取f？=7.4mm。f？-尖軌自由伸縮量，f？=α×△T×L，取線脹系數(shù)α=1.18×10-5/℃，最大溫差△T =45℃，尖軌長度L=17.27m，則f？=9.2mm。f？-基本軌在尖軌尖端處的位移，f？=0。

因此，尖軌尖端最大縱向位移△L=16.6mm。18號道岔尖軌尖端處的允許縱向位移[△L] =±40mm，△L<[△L]，檢算合格。

3.3 心軌尖端縱向位移檢算

根據(jù)《無縫線路設(shè)計規(guī)范》，要求檢算心軌尖端縱向位移，上面計算得到心軌縱向位移△f =3.5mm，18號道岔心軌尖端處的允許縱向位移[△f]=±20mm，△f<[△f]，檢算合格。

3.4 鎖定軌溫檢算

1.允許溫降計算

（1）采用60kg/m鋼軌，鋼軌允許應(yīng)力[σ]=363.0MPa。軌枕布置：1667根/km，直線，支承剛度D=33kN/mm。速度系數(shù)α=0.72，偏載系數(shù)β=0.0，橫向水平力系數(shù)f=1.25。（2）計算結(jié)果。采用TDS計算得到：綜合動載系數(shù)Kd=（1+α+β）f=2.15，軌底動彎應(yīng)力σd=141.1 MPa。鋼軌允許溫降[ΔTd]=81.3℃。

2.允許溫升計算

采用不等變形波長理論，計算中考慮了無縫道岔鋼軌縱向力不均勻性的影響，相當(dāng)于8℃溫度力。用不同的變形矢度f值進(jìn)行疊代，計算得到：1股鋼軌允許壓力 [P]=1974.0 kN；允許溫升 [ΔTu]=102.9 ℃；臨界溫升ΔTk=166.7 ℃

安全系數(shù)K=1.6。

3.鎖定軌溫檢算

最高軌溫Tmax=60℃，最低軌溫Tmin=-16℃，允許溫升[ΔTu]=102.9℃，允許溫降[ΔTd]=81.3℃。設(shè)計鎖定軌溫范圍：26±3℃。校驗結(jié)果：最大溫升ΔTum=37.0 ℃ ≤ [ΔTu] 富余：65.9℃。最大溫降ΔTdm=45.0 ℃ ≤ [ΔTd] 富余：36.3℃。校驗結(jié)果：合格。

4.斷縫檢算

鋼軌類型：60kg/m，鋼軌溫降△Td=45℃，有砟軌道，斷縫允許值[λ]=8cm。計算結(jié)果為：左側(cè)斷縫λ1=1.6cm，右側(cè)斷縫λ2=1.6cm。斷縫λ=λ1+λ2 =3.2cm ≤ [λ]合格。

4 結(jié)論

（1）沭埠嶺站更換GLC（09）04型無縫道岔按《鐵路無縫線路設(shè)計規(guī)范》進(jìn)行無縫道岔檢算，各項檢算結(jié)果均合格。（2）換鋪18號（GLC（09）04）無縫道岔后，當(dāng)軌溫達(dá)到最大溫降幅度45℃時，兩組間隔鐵傳遞至基本軌的附加力為143.7kN，縱向力作用范圍為10.1m，該作用力起點至基本軌始端還有6.992m，不影響到道岔外的結(jié)構(gòu)。因此，沭埠嶺站鋪設(shè)無縫道岔時，在考慮按相關(guān)規(guī)定在道岔間插入短軌后，無需考慮道岔之間的布置方式對無縫道岔的受力和位移影響。

參考文獻(xiàn)：

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[2]鐵運[2006]146號 鐵路線路修理規(guī)則.北京：中國鐵道出版社.2013