钢轨被切割成一段一段的主要是为了应对热胀冷缩、分散应力、便于维修和更换等需求。以下是详细的原因和工艺说明:
1. 热胀冷缩的应对
钢轨在温度变化时会发生热胀冷缩。如果钢轨是连续铺设的,温度升高时钢轨会膨胀,可能导致轨道变形甚至脱轨;温度降低时钢轨会收缩,可能产生过大的拉应力,导致钢轨断裂。
通过将钢轨切割成一定长度的段,并在每段之间留出适当的缝隙(称为“轨缝”),可以允许钢轨在温度变化时自由伸缩,避免因热胀冷缩引起的应力集中。
2. 分散应力
列车在行驶时会对钢轨产生巨大的动态载荷和冲击力。如果钢轨是连续的,这些应力会集中在某些区域,容易导致钢轨疲劳、裂纹甚至断裂。
分段设计可以将应力分散到多个截面上,减少局部应力集中,延长钢轨的使用寿命。
3. 便于维修和更换
分段钢轨的设计使得维修和更换更加方便。如果某一段钢轨出现损坏,只需更换该段即可,而不需要更换整条轨道,大大降低了维护成本和时间。