【精品】 無縫線路技術(shù)畢業(yè)設(shè)計

1、湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計（ 2010屆）論文題目： 無縫線路技術(shù)畢業(yè)設(shè)計姓 名： 胡成功 系（院）： 交通工程系 專業(yè)名稱： 鐵道工程技術(shù) 指導(dǎo)老師： 李建平 2010 年 5 月 9 日目 錄1 無縫線路畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計要求和內(nèi)容1.2 設(shè)計資料1.3 主要參考書1.4 應(yīng)交資料2 無縫線路畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)書 2.1鎖定軌溫的確定2.2伸縮區(qū)長度的計算及防爬設(shè)備的布置2.3 緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算2.4設(shè)計焊接長鋼軌的布置2.5爬行觀測樁的布置2.6設(shè)計區(qū)段備用料的統(tǒng)計2.7撰寫畢業(yè)設(shè)計體會3 無縫線路畢業(yè)設(shè)計說明書 3.1鎖定軌溫的確定3.2伸縮區(qū)長度的計算及防爬設(shè)備的布置

2、3.3 緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算3.4設(shè)計焊接長鋼軌的布置3.5爬行觀測樁的布置3.6設(shè)計區(qū)段備用料的統(tǒng)計4焊接長鋼軌的布置圖5 爬行觀測樁的布置圖6備用料統(tǒng)計表 設(shè)計體會參考文獻致謝.湖南交通工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院鐵道工程專業(yè)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書、指導(dǎo)書設(shè)計題目：無縫線路技術(shù)設(shè)計 班級：鐵工0701鐵道工程教研室 李建平 編1.無 縫 線 路 設(shè) 計 任 務(wù) 書1.1 設(shè)計要求和內(nèi)容本設(shè)計是湘桂線K4+500 K8+550; K8+550K11+500; K11+500K16+900(分三個組)地段的溫度應(yīng)力式無縫線路軌道設(shè)計。本工號無縫線路換軌地段均已做過無縫線路前期工程，詳見大修縱斷面圖，設(shè)計里程是以復(fù)測

3、資料為依據(jù)，連續(xù)丈量左股鋼軌長度所得。說明書要求簡明確切，計算正確，字跡清晰，圖表清晰。本設(shè)計包括下列各項內(nèi)容：（一）鎖定軌溫的確定（1）按強度條件確定容許的軌溫變化幅度（2）按穩(wěn)定條件確定容許的軌溫變化幅度（二）伸縮區(qū)長度計算及防爬設(shè)備的布置（三）緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算 （四）設(shè)計焊接長鋼軌的布置 （五）爬行觀測樁的布置 (六) 按鐵路線路修理規(guī)則要求統(tǒng)計備用料1.2 設(shè)計資料設(shè)計鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路。（一）軌溫：最高軌溫：Tmax = 61.3 最低軌溫：Tmin = -7 （二）軌道特征： （1）鋼軌：60kg/m鋼軌，按預(yù)期磨耗6mm計算；緩沖區(qū)鋼軌采用每根25m的標準軌；（2）軌枕：S

4、2型鋼筋混凝土軌枕，每公里鋪設(shè)1840根；（3）接頭：10.9級24高強度螺栓，六孔夾板，接頭螺栓扭矩按900N.m設(shè)計，Rj采用460kN；（4）扣件：W型型彈條扣件；（5）墊板：橡膠墊板；（6）道床：碎石道碴，頂面寬3.4m。（三）機車類型東風(fēng)4型內(nèi)燃機車最高行駛速度：Vmax=120km/h輪重和軸距排列如下圖：115.00kN1.8m 1.8m 8.4m 1.8m 1.8m 輪重均為115.00kN（四）線路等級及最小曲線半徑 （1）線路等級：I級線路 （2）最小曲線半徑：Rmin=800m （五）線路大修穩(wěn)定后的線路縱斷面圖及相應(yīng)技術(shù)資料（見附件）。1.3 主要參考書（1）鐵路軌道與

5、修理 高職教材（2）鐵路設(shè)計 高職教材（3）鐵路線路修理規(guī)則 2006年版（4）鐵路線路設(shè)計規(guī)范 2006年版（5）鐵路無縫線路 廣鐘巖主編（6）線路大修 王其昌主編（7）鐵路工程設(shè)計技術(shù)手冊 線路 鐵道出版社（8）鐵路工程制圖圖形符號標準 tB/t10058-981.4 應(yīng)交資料 按畢業(yè)設(shè)計格式要求，主要為以下內(nèi)容： （1） 無縫線路設(shè)計說明書 （2） 焊接長鋼軌的布置圖 （3） 爬行觀測樁的布置圖 ( 4 ) 備用料統(tǒng)計表2.無 縫 線 路 設(shè) 計 指 導(dǎo) 書無縫線路設(shè)計是鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計一個重要內(nèi)容，是線路大修設(shè)計和新線一次鋪設(shè)無縫設(shè)計的重要組成部分。其目的在于使學(xué)生進一步鞏固理論知

6、識，并結(jié)合生產(chǎn)實際，掌握運用理論知識解決實際問題的能力。在設(shè)計時，大家應(yīng)獨立思考，進行創(chuàng)造性的設(shè)計。設(shè)計前，要求學(xué)生系統(tǒng)地、透徹地掌握“軌道強度計算”及“無縫線路”等章節(jié)所講授的有關(guān)內(nèi)容，并在老師的指導(dǎo)下完成本設(shè)計任務(wù)。設(shè)計方法和步驟：21鎖定軌溫的確定 211按強度條件確定容許的軌溫的變化幅度主要是計算鋼軌在機車動力、溫度力及制動力的作用下，所產(chǎn)生的應(yīng)力，在滿足鋼軌強度要求的條件下，計算出鋼軌容許的溫度拉、壓應(yīng)力，并進一步轉(zhuǎn)換為容許的軌溫變化幅度加以控制，保證鋼軌的強度條件。（1）計算鋼軌靜彎矩確定最不利輪位：經(jīng)試算確定最不利輪位，計算時用鋼軌彎矩影響線系數(shù)值表，按迭加原理計算：M0=a（2

7、）計算鋼軌動彎矩考慮各種動載系數(shù)將鋼軌靜荷換算成動荷載，從而計算出鋼軌動彎矩。速度系數(shù)： =0.4V/100偏載系數(shù)： =0.002h h取90mm橫向水平力系數(shù)f： f查有關(guān)資料而得。Md=(1+) f a（3）計算鋼軌動彎應(yīng)力 d頭、d底d頭= （MPa）d底= （MPa）（4）制動應(yīng)力=1000104(Pa)=10(MPa)（5）計算滿足鋼軌強度條件的容許軌溫變化幅度壓-d頭-f拉-d底-f （0C） （0C）式中=212 按穩(wěn)定條件確定容許的軌溫的變化幅度無縫線路穩(wěn)定性計算，首先求出使線路產(chǎn)生橫向位移2mm的溫度力，考慮一定的安全系數(shù)后，進一步計算容許的溫度壓力，并把這個壓力轉(zhuǎn)換為容許

8、的軌溫增溫幅度加以控制，保證線路的穩(wěn)定條件。121計算溫度壓力（1） 線路條件：軌道原始彈性彎曲矢度：f0e=3mm軌道原始塑性彎曲矢度：f0p=3mm軌道容許橫向變形量： f =2mm道床等效阻力Q：按道床肩寬40cm查取P60鋼軌的慣性矩IY=524cm4軌道原始不平衡長度：l0=4m有塑性原始彎曲的圓曲線的合成曲率：（2）檢算原始不平順長度若計算出的l與l0相接近，就不必再修正。若計算出的l與l0相差較大，則再假設(shè)l0=l，重新計算。將代入計算的式中，求。以此類推，直到與l0相接近時為止。（3） 計算溫度壓力以f0e，l代入下式，求出PNPN=122計算容許溫度壓力P=PN/K K=1.

9、25 （安全系數(shù)）213 計算穩(wěn)定條件容許的最大增溫軌變化幅度按式計算出容許升溫幅度。214 鎖定軌溫的確定（1）根據(jù)強度條件和穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫容許鎖定軌溫的的上下限t上=Tmint拉t下=Tmaxt穩(wěn)（或t壓）（2）由使軌頭、軌底應(yīng)力相等條件確定鎖定軌溫T鎖=（3）確定鋪設(shè)鎖定軌溫范圍T上=T鎖50CT下=T鎖50C由接頭、軌底應(yīng)力相等條件確定的鎖定軌溫，必須在由強度和穩(wěn)定條件所確定的軌溫范圍之內(nèi)，以滿足強度和穩(wěn)定條件。2.2伸縮區(qū)長度的計算及防爬設(shè)備的布置（1）伸縮區(qū)長度的計算（2）防爬設(shè)備的布置線路防爬設(shè)備。在伸縮區(qū)應(yīng)保證鋼軌與軌枕間的縱向阻力大于軌枕與道床間的道床縱向阻力。2.3

10、緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算（1）計算長軌一端伸縮量（2）計算短軌的一端伸縮量（3） 計算長軌與短軌間預(yù)留軌縫a1:滿足夏季軌縫不頂嚴格，冬季不超過構(gòu)造軌縫條件：（4）計算短軌與短軌間預(yù)留軌縫辦理，即：2a2也可按普通線路預(yù)留軌縫辦理，即：a2=aL(T中-t0)+ag/2（5） 檢算溫度壓力峰實際鎖定軌溫高于中間軌溫時，經(jīng)溫度往復(fù)循環(huán)變化，伸縮區(qū)將出現(xiàn)溫度壓力峰。（注意在計算maxPt應(yīng)考慮鋪設(shè)鎖定軌溫的上下限）最大的溫度壓力峰maxPt壓峰應(yīng)不超過溫度壓力的容許值，即maxPt壓峰P/22.4設(shè)計焊接長鋼軌的布置41普通無縫線路長軌條布置原則和要求 長軌條的布置，除應(yīng)遵循鋪設(shè)無縫線路的基本技術(shù)條件外

11、，還應(yīng)注意下列原則和要求。 （1）普通無縫線路采用的長鋼軌的長度為10002000m，布置有困難時，可適當(dāng)減少，但固定區(qū)不得短于50m。 （2）長軌之間，或長軌與道岔之間，或長軌與絕緣接頭之間，或長軌與其它標準軌之間，均不能直接連接，而必須設(shè)置由24根標準軌（亦稱緩沖軌）組成的緩沖區(qū)。 （3）緩沖區(qū)和伸縮區(qū)均不得位于道口和橋梁上；也應(yīng)盡量避免設(shè)在曲線上，并要求長鋼軌與緩沖軌接頭設(shè)在緩和曲線以外50m的直線上。 （4）在隧道內(nèi)（1000m）宜單獨鋪設(shè)一段長軌，且伸縮區(qū)應(yīng)設(shè)于洞口內(nèi)方，緩沖區(qū)盡量設(shè)在洞口外方。對于隧道群地段，可用一段長軌通過，但應(yīng)在每座隧道洞口以內(nèi)50m，按伸縮區(qū)布置防爬設(shè)備，加強

12、鎖定，個別長隧道應(yīng)單獨設(shè)計。 （5）長鋼軌與緩沖區(qū)的接頭應(yīng)距有碴橋端10m以外。對于橋長200m及以下、單孔梁跨24m及以下、墩臺身高10m及以下的無碴橋，應(yīng)位于無縫線路的固定區(qū)，而且橋頭的兩端按伸縮區(qū)鎖定。通過上述條件的無碴橋鋪設(shè)無縫線路時，應(yīng)做個別設(shè)計。 （6）信號機的鋼軌絕緣，一般應(yīng)設(shè)在與信號機同一坐標處。對于進站、接車進路、調(diào)車和單線雙向自動閉塞區(qū)間并置的通過信號機處的鋼軌絕緣，可設(shè)置在信號機前方或后方各1m范圍內(nèi)。對于出站和自動閉塞區(qū)間單置的通過信號機處的鋼軌絕緣，可設(shè)置在信號機前方1m或后方6.5m范圍內(nèi)。 42 長軌布置圖 43 長軌配置表 長軌布置圖、長軌配置表格式參見附件（二

13、）。2.5爬行觀測樁的布置 按鐵路線路修理規(guī)則要求布置爬行觀測樁2.6設(shè)計區(qū)段備用料的統(tǒng)計按鐵路線路修理規(guī)則要求統(tǒng)計備用料.2.7撰寫畢業(yè)設(shè)計體會。3.無縫線路軌道設(shè)計說明書3.1無縫線路鎖定軌溫的計算本設(shè)計地段為湘桂線，計劃鋪設(shè)普通無縫線路。3.1.1 有關(guān)資料3.1.2軌溫最高軌溫：Tmax=61.30C最低軌溫：Tmin= -4.00C3.1.3 軌道特征鋼軌：為60kg/m的鋼軌按預(yù)期磨耗6mm計算；緩沖區(qū)鋼軌每根長25m的標準鋼軌；軌枕：混凝土軌枕，每公里鋪設(shè)1840根：扣件：接頭扣件為24 mm、10.9級螺栓，六孔夾板；中間扣件為W彈條式，橡膠墊板；道床：碎石道碴，頂寬3.3 m

14、，曲線外側(cè)加寬0.05m。3.1.4 線路等級及最小曲線半徑(1) 線路等級：級單線鐵路；(2) 最小曲線半徑：Rmin=500m。3.1.5 行駛機車東風(fēng)4型內(nèi)燃機車：最高行駛速度：Vmax=120km/h；輪軸和軸距排列如圖1-1所示。3.1.6 設(shè)計步驟和方法3.1.7 強度計算 (1) 軌道有關(guān)資料鋼的彈性模量：E=21106Mpa;鋼軌的線膨脹系數(shù)：a=0.0118/C；鋼軌容許應(yīng)力：S=36500104Pa ；鋼軌對水平軸的慣性矩：Jx=2879cm4；軌底斷面系數(shù)：W1=375cm3；軌頭斷面系數(shù)：W2=219cm3；支座彈性系數(shù)：D=300kN/cm；軌枕間距：a=54.4cm

15、。 (2) 鋼軌靜彎矩計算 將鋼軌視為點支座無限長梁進行計算。經(jīng)過計算，最不利荷載一般發(fā)生在或輪位處，以輪為計算輪位如下： 軌道剛比系數(shù)k：鋼軌靜彎矩MJ；而式中P0計算見表11。表11 P0計算表 計算值項目輪 位P0P0(N)X(cm)=/P0(N)1150000038492442661150001803.3-0.055506383115003606.6-0.045795266115000120022.00032617Mj=54.432617102=17744Nm以輪為計算輪位如下：表1-2 P0計算表 計算值項目輪 位P0P0(N)X(cm)=/P0(N)11500003.3115000

16、1800115003603.31150001200 (3)鋼軌動彎矩計算鋼軌動彎矩Md:Md=(1+)f Mj速度系數(shù)a:偏載系數(shù):采取未被平衡欠超高h=70mm=0.002h=0.00270=0.14橫向水平力系數(shù)f:Md=(1+0.48+0.14) 1.45 17744=41681 Nm(4)鋼軌動彎應(yīng)力計算軌底動彎拉應(yīng)力:軌頭動彎壓應(yīng)力:(5)鋼軌制動應(yīng)力列車制動時,在列車前面的鋼軌受壓,后面的鋼軌受拉。采取鋼軌制動應(yīng)力f=1000104Pa(6)容許的軌溫變化幅度計算根據(jù)強度條件，計算容許的軌溫變化幅度，其條件式為：d+t+fs而t250104t所以，軌底容許的降溫變化幅度為：軌頭容許

17、的增溫變化幅度為：65.90C3.1.8穩(wěn)定性計算(1) 線路條件原始彈性彎曲矢度: foe=0.3cm;原始塑性彎曲矢度: fop=0.3cm;線路容許彎曲矢度: f=0.2cm;原始彎曲半波長: 0=400cm;等效道床陰力: Q=87N/cm;鋼軌對豎直軸的慣性矩: Jx=524cm4;軌道框架換算系數(shù): =2。(2) 溫度壓力計算有塑性原始彎曲圓曲線的合成曲率為:有關(guān)數(shù)據(jù)計算：2EJy=29.8721106524=21.721010Ncm2驗算變形曲線長度:=468.0cm因計算得=468.0cm，與400cm相差較大，再設(shè)0=468cm，重新計算 foe：將foe=0.411 cm代

18、入，驗算變形曲線長度:=476cm因計算得=476cm與468cm相近，將=21.22104cm，foe=0.411 cm代入下式，求溫度壓力PN。 (3)容許溫度壓力計算采取安全系數(shù):K=1.25容許溫度壓力P：(4)容許的軌溫變化幅度計算根據(jù)穩(wěn)定性條件，計算容許的軌溫變化幅度。鋼軌斷面積77.45cm2容許的增溫變化幅度為:3.1.9 鎖定軌溫計算(1) 由強度和穩(wěn)定條件確定的鎖定軌溫鋪軌下限鎖定軌溫:受穩(wěn)定條件限制。鋪軌上限鎖定軌溫:受強度條件限制。(2) 由鋼軌軌頭、軌底應(yīng)力相等條件確定的鎖定軌溫由鋼軌軌頭、軌底應(yīng)力相等條件計算所得的鎖定軌溫，是最合理的鎖定軌溫，而且在由強度和穩(wěn)定條件

19、計算所得的鎖定軌溫范圍之內(nèi)，所以，最后選定鎖定軌溫為:設(shè)計鎖定軌溫tsf(3) 確定鋪軌鎖定軌溫的范圍tsf=30(偏高值1)鋪軌鎖定軌溫范圍：tsf(上)= tsf5=305=35tsf(下)= tsf5=305=25故鎖定軌溫范圍為2535，如圖1-2所示。3.2伸縮區(qū)長度與防爬設(shè)備的布置3.2.1伸縮區(qū)長度計算 接頭阻力Rj=570kN；道床縱向阻力p=91N/cm；最大降溫幅度maxt： maxt= tsf(上)Tmin=35+439最大增溫幅度maxt：maxt= Tmintsf(下)=61.32536.3最大溫度拉力maxPt：maxPt=250Fmaxt25077.4539=75

20、5138N最大溫度壓力maxPt；maxPt=250maxt=25077.4536.3=702859N溫度拉力引起的伸縮區(qū)長度1：溫度壓力引起的伸縮區(qū)長度：為安全起見，伸縮區(qū)長度采用b50m。3.2.2 防爬器的布置一根軌枕上中間扣件的阻力Pc =16kN；一根軌枕的道床阻力Rs =10kN；(要通過計算確定是否需要安置防爬器)從上述可看出，中間扣件阻力大于道床縱向阻力，可不需要在伸縮區(qū)布置防爬器，但中間扣件扭力矩應(yīng)經(jīng)常保持在80120Nm范圍內(nèi)，中間扣件阻力才能達到上述要求。3.3 緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算3.3.1長軌一端的伸縮量長軌的伸長量1：長軌的縮短量1：3.3.2標準軌一端的伸縮量標準軌

21、的伸長量2：標準軌一端的縮短量2：3.3.3長軌與標準軌之間的預(yù)留軌縫1最高軌溫時，保證軌縫不頂嚴的預(yù)留軌縫值11=0.6+0.6=1.2mm最低軌溫時，保證螺栓不受力的預(yù)留軌縫值1 10(1+)=18(2.0+1.0)=15mm所以長軌與標準軌之間的預(yù)留軌縫1：111即 1.2115采用16mm3.3.4 標準軌與標準軌之間的預(yù)留軌縫2最高軌溫時，保證軌縫不頂嚴的預(yù)留軌縫值2=20.6=1.2mm最低軌溫時，保證螺栓不受力的預(yù)留軌縫值 02=1821.0=16.0mm所以標準軌與標準軌之間的預(yù)留軌縫：即 1.216.0采用2mm3.3.5 壓力峰檢算 （說明溫度壓力峰產(chǎn)生的原因）（1）溫度壓

22、力峰距軌端的最大距離1：（2）最大壓力峰maxP0:maxP0=Rj+ p=570000+912066=758006N通過檢算，求得最大壓峰maxP0=758006N（3）最大壓力峰值小于按穩(wěn)定條件求得的容許溫度壓力P=1531748N，所以線路是安全的。3.4設(shè)計焊接長鋼軌的布置普通無縫線路長軌條布置原則和要求 長軌條的布置，除應(yīng)遵循鋪設(shè)無縫線路的基本技術(shù)條件外，還應(yīng)注意下列原則和要求。 （1）普通無縫線路采用的長鋼軌的長度為10002000m，布置有困難時，可適當(dāng)減少，但固定區(qū)不得短于50m。 （2）長軌之間，或長軌與道岔之間，或長軌與絕緣接頭之間，或長軌與其它標準軌之間，均不能直接連接，

23、而必須設(shè)置由24根標準軌（亦稱緩沖軌）組成的緩沖區(qū)。 （3）緩沖區(qū)和伸縮區(qū)均不得位于道口和橋梁上；也應(yīng)盡量避免設(shè)在曲線上，并要求長鋼軌與緩沖軌接頭設(shè)在緩和曲線以外50m的直線上。 （4）在隧道內(nèi)（1000m）宜單獨鋪設(shè)一段長軌，且伸縮區(qū)應(yīng)設(shè)于洞口內(nèi)方，緩沖區(qū)盡量設(shè)在洞口外方。對于隧道群地段，可用一段長軌通過，但應(yīng)在每座隧道洞口以內(nèi)50m，按伸縮區(qū)布置防爬設(shè)備，加強鎖定，個別長隧道應(yīng)單獨設(shè)計。 （5）長鋼軌與緩沖區(qū)的接頭應(yīng)距有碴橋端10m以外。對于橋長200m及以下、單孔梁跨24m及以下、墩臺身高10m及以下的無碴橋，應(yīng)位于無縫線路的固定區(qū)，而且橋頭的兩端按伸縮區(qū)鎖定。通過上述條件的無碴橋鋪設(shè)無縫線路時，應(yīng)做個別設(shè)計。 （6）信號機的鋼軌絕緣，一般應(yīng)設(shè)在與信號機同一坐標處。對于進站、接車進路、調(diào)車和單線雙向自動閉塞區(qū)間并置的通過信號機處的鋼軌絕緣，可設(shè)置在信號機前方或后方各1m范圍內(nèi)。對于出站和自動閉塞區(qū)間單置的通過信號機處的鋼軌絕緣，可設(shè)置在信號機前方1m或后方6.5m范圍內(nèi)。3.5爬行