專利名稱：無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法。
本發(fā)明為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，該方法包括以下步驟(a)、將被測(cè)試段鋼軌扣件拆去或松開(kāi)，撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空；(b)、標(biāo)定被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，在鋼軌一側(cè)垂直于鋼軌施加一個(gè)定量的水平作用力，且在鋼軌另一側(cè)測(cè)量其橫向位移；(c)、區(qū)別不同軌型，將所測(cè)的橫向力與橫向位移數(shù)據(jù)，代入鋼軌橫向位移公式中，經(jīng)計(jì)算即可得知鋼軌此時(shí)的軸向力，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，N＝E.αΔt.F得知鋼軌的鎖定溫度，式中N-鋼軌溫度力，E-鋼軌鋼的彈性模量，α-鋼軌的線膨脹系數(shù)，Δt-軌溫變化度數(shù)，F(xiàn)-鋼軌橫截面積。
所述的鋼軌橫向位移公式為δ＝M(cosβ-1)/N+(P/2KN-M/KH)sinβ-PL/4N，式中δ-測(cè)點(diǎn)撓度，N-鋼軌軸向力，P-測(cè)點(diǎn)水平側(cè)向作用力，L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，H-支座抗彎剛度，M-在P和N作用下支座固端彎距，K2＝N/EI，EI-鋼軌抗彎剛度，β＝KL/2；(a)步驟為將被測(cè)試段鋼軌兩端固定，并將兩固定端間的鋼軌扣件拆去或松開(kāi)，撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空；同時(shí)所述的鋼軌橫向位移公式為δ＝P[2tg(KL/4)-KL/2]/2KN；式中δ-跨中撓度；P-跨中點(diǎn)水平側(cè)向作用力；L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度；N-鋼軌軸向力；其中K2＝N/EI；EI-鋼軌抗彎剛度；該方法還包括以下步驟(d)、將被測(cè)試段鋼軌固定端兩側(cè)的各扣件復(fù)緊至符合無(wú)縫線路經(jīng)常保養(yǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的基本測(cè)試原理為當(dāng)桿件的剛度較小，彎曲變形彈性較大時(shí)，桿件在分別受到軸向零作用力、軸向拉力和軸向壓力時(shí)，其抗橫向撓曲的能力明顯不同。受軸向拉力時(shí)，抗橫向撓曲的能力提高；受軸向壓力時(shí)，抗橫向撓曲的能力降低。桿件受軸向力、橫向力和產(chǎn)生橫向彎曲的函數(shù)關(guān)系可由下述公式表述δ＝M(cosβ-1)/N+(P/2KN-M/KH)sinβ-PL/4N式中δ-測(cè)點(diǎn)撓度，N-鋼軌軸向力，P-測(cè)點(diǎn)水平側(cè)向作用力，L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，H-支座抗彎剛度，M-在P和N作用下支座固端彎距，K2＝N/EI，EI-鋼軌抗彎剛度，β＝KL/2，根據(jù)無(wú)縫線路鋼軌鎖定時(shí)的實(shí)際情況，將被測(cè)試段鋼軌簡(jiǎn)化為一中間自由，兩端約束，剛度很大，接近于兩端固定的鋼構(gòu)梁，即設(shè)梁的兩端為固定支座，則上述公式可表述為δ＝P[2tg(KL/4)-KL/2]/2KN；式中δ-跨中撓度；P-跨中點(diǎn)水平側(cè)向作用力；L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度；N-鋼軌軸向力；其中K2＝N/EI；EI-鋼軌抗彎剛度，近似式為δ＝2PL3/л2(4EIл2-NL2)通過(guò)對(duì)解的討論分析，得出在P、L一定的情況下δ與N是密切相關(guān)的同時(shí)可通過(guò)上式計(jì)算出梁的失穩(wěn)條件。我們?cè)诹翰皇Х€(wěn)的前提下，選取合理的參數(shù)，即可用來(lái)進(jìn)行無(wú)縫線路的內(nèi)應(yīng)力測(cè)量。在無(wú)縫線路應(yīng)用上述原理測(cè)試，可松動(dòng)一根鋼軌一定長(zhǎng)度的扣件，在兩端做成固定端，中間加力，并測(cè)量矢度變化。通過(guò)計(jì)算和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，我們選取60kg/m鋼軌無(wú)縫線路的測(cè)量參數(shù)如下(1)、測(cè)量?jī)?nèi)應(yīng)力的范圍拉應(yīng)力331.2KN、壓應(yīng)力量331.2KN，相當(dāng)于軌溫相對(duì)于鎖定軌溫變化-18℃-+18℃所產(chǎn)生溫度力，可滿足現(xiàn)場(chǎng)春季、秋季和冬季使用，(2)、橫向力P取1KN，(3)、長(zhǎng)度L取為10m，(4)測(cè)量得出鋼軌中部的矢度變化范圍為2.6-19.6毫米，滿足鋼軌與螺栓間最小距離的限制。經(jīng)計(jì)算，鋼軌內(nèi)應(yīng)力N(KN)相對(duì)于鎖定軌溫的變化值Δt(℃)、矢度δ(mm)三者間的關(guān)系如下表

測(cè)量結(jié)果與計(jì)算結(jié)果基本一致，同時(shí)計(jì)算表明，Δt由-18℃變?yōu)?16℃時(shí)，δ變化量Δδmin為0.13mm；而在Δt由16℃變?yōu)?8℃時(shí)，δ變化量Δδmax為5.16mm。即使Δδ為最小值時(shí)，每度的變化量Δδ/Δt≈0.065mm，我們?nèi)∥灰朴?jì)精確為0.01mm，就足夠精確了。其精度誤差最大值為1℃。
本發(fā)明的有益效果是，提供了一種可在實(shí)際中應(yīng)用的比較精確的無(wú)縫線路內(nèi)應(yīng)力的測(cè)量方法，這種方法克服了無(wú)縫線路鋼軌塑性變形對(duì)測(cè)量結(jié)果的較大影響，它不需要很高精度的測(cè)量?jī)x器，造價(jià)低廉，操作方法簡(jiǎn)便易行?？杀苊鈹嘬?、脹軌的發(fā)生，保證行車安全，減少事故損失，并可減少不必要的無(wú)縫線路應(yīng)力放散或調(diào)整，從而減少大量的工費(fèi)和材料費(fèi)消耗，同時(shí)可應(yīng)用于無(wú)縫線路內(nèi)應(yīng)力變化規(guī)律，并據(jù)此修改觀測(cè)分析制度，可節(jié)省大量的觀測(cè)費(fèi)用，適應(yīng)提速的客觀需要。
實(shí)施例1取60kg/m軌作為被測(cè)試段鋼軌，將其兩端固定，并將兩固定端間的鋼軌扣件拆去，撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空；(b)、將被測(cè)試段鋼軌固定端兩側(cè)的各扣件復(fù)緊至符合無(wú)縫線路經(jīng)常保養(yǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；(c)、標(biāo)定被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度為10m，測(cè)得當(dāng)時(shí)的軌溫為25℃，在其中間位置點(diǎn)的一側(cè)垂直于鋼軌用液壓計(jì)施加一個(gè)1KN的水平作用力，且在鋼軌該點(diǎn)的另一側(cè)用位移計(jì)測(cè)量該點(diǎn)的橫向位移22次，取平均值為4.714mm；(d)、將所測(cè)的橫向力與橫向位移數(shù)據(jù)，代入鋼軌橫向位移公式中δ＝P[2tg(KL/4)-KL/2]/2KN；式中δ-跨中撓度；P-跨中點(diǎn)水平側(cè)向作用力；L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度；N-鋼軌軸向力；其中K2＝N/EI；EI-鋼軌抗彎剛度，經(jīng)計(jì)算可得知即鋼軌此時(shí)的軸向力為0，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，N＝19.2Δt得知鋼軌的鎖定軌溫為25℃，式中N-60kg/m鋼軌的溫度力，Δt-軌溫度變化度數(shù)。
實(shí)施例2與實(shí)施例1方法相同，選取鋼軌長(zhǎng)度為10m，測(cè)得當(dāng)時(shí)軌溫為25℃，施加側(cè)向力為1KN，測(cè)量橫向位移7次取平均值為7.22mm，將橫向力與橫向位移數(shù)值代入公式中，計(jì)算得出鋼軌軸向力為壓應(yīng)力153.6KN，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，N＝19.2Δt得知鋼軌的鎖定軌溫為17℃。
實(shí)施例3與實(shí)施例1和2方法相同，選取鋼軌長(zhǎng)度為10m，測(cè)得當(dāng)時(shí)軌溫為25℃，施加側(cè)向力為1KN，測(cè)量橫向位移7次取平均值為9.98mm，將橫向力與橫向位移數(shù)值代入公式中，計(jì)算得出鋼軌軸向力為壓應(yīng)力219.8KN，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，N＝19.2Δt得知鋼軌的鎖定軌溫13℃。
多次的試驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值相比較，得出的鎖定軌溫誤差小于1℃，完全符合鐵路無(wú)縫線路技術(shù)要求。
權(quán)利要求
1.無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，其特征在于該方法包括以下步驟(a)、將被測(cè)試段鋼軌扣件拆去或松開(kāi)，撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空；(b)、標(biāo)定被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，在鋼軌一側(cè)垂直于鋼軌施加一個(gè)定量的水平作用力，且在鋼軌另一側(cè)測(cè)量其橫向位移；(c)、區(qū)別不同軌型，將所測(cè)的橫向力與橫向位移數(shù)據(jù)，代入鋼軌橫向位移公式中，經(jīng)計(jì)算即可得知鋼軌此時(shí)的軸向力，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，N＝E.αΔt.F得知鋼軌的鎖定溫度，式中N-鋼軌溫度力，E-鋼軌鋼的彈性模量，α-鋼軌的線膨脹系數(shù)，Δt-軌溫變化度數(shù)，F(xiàn)-鋼軌橫截面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，其特征在于所述的鋼軌橫向位移公式為δ＝M(cosβ-1)/N+(P/2KN-M/KH)sinβ-PL/4N，式中δ-測(cè)點(diǎn)撓度，N-鋼軌軸向力，P-測(cè)點(diǎn)水平側(cè)向作用力，L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，H-支座抗彎剛度，M-在P和N作用下支座固端彎距，K2＝N/EI，EI-鋼軌抗彎剛度，β＝KL/2
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，其特征在于(a)步驟為將被測(cè)試段鋼軌兩端固定，并將兩固定端間的鋼軌扣件拆去或松開(kāi)，撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空；同時(shí)所述的鋼軌橫向位移公式為δ＝P[2tg(KL/4)-KL/2]/2KN；式中δ-跨中撓度；P-跨中點(diǎn)水平側(cè)向作用力；L-被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度；N-鋼軌軸向力；其中K2＝N/EI；EI-鋼軌抗彎剛度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，其特征在于該方法還包括以下步驟(d)、將被測(cè)試段鋼軌固定端兩側(cè)的各扣件復(fù)緊至符合無(wú)縫線路經(jīng)常保養(yǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無(wú)縫線路鋼軌溫度力及鎖定軌溫的測(cè)試方法，該方法將被測(cè)試段鋼軌扣件拆去或松開(kāi)后撤去軌下膠墊，使該段鋼軌懸空，然后標(biāo)定被測(cè)試段鋼軌長(zhǎng)度，在鋼軌一側(cè)垂直于鋼軌施加一個(gè)定量的水平作用力，且在鋼軌另一側(cè)測(cè)量其橫向位移，區(qū)別不同軌型，將所測(cè)的橫向力與橫向位移數(shù)據(jù)，代入鋼軌橫向位移公式中，計(jì)算得出鋼軌此時(shí)的軸向力，再由軸向力與溫度的函數(shù)關(guān)系，得出鋼軌的鎖定軌溫。該方法克服了無(wú)縫線路鋼軌塑性變形對(duì)測(cè)量結(jié)果的較大影響，可較精確地測(cè)量無(wú)縫線路內(nèi)應(yīng)力，且方法簡(jiǎn)單易行。
文檔編號(hào)G01L1/00GK1442679SQ0210489
公開(kāi)日2003年9月17日 申請(qǐng)日期2002年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月5日
發(fā)明者王建文, 張會(huì)銀, 李紹明, 敦志增, 王樹(shù)芝, 閻志強(qiáng), 陳保生, 于浩, 張明聚 申請(qǐng)人:王建文