無縫線路基本理論PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 無縫線路基本理論無縫線路基本理論 1基本概念 無縫線路也叫長鋼軌線路。就是把若干根標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌經(jīng)焊接成為10002000m而鋪設(shè)的鐵路線路。 通常是在焊軌廠將無孔標(biāo)準(zhǔn)軌焊接成200500m的軌條，再運到現(xiàn)場就地焊接后鋪設(shè)。 第一節(jié) 概述 第1頁/共103頁 2無縫線路涉及主要問題 1）接頭焊接質(zhì)量問題； 2）長軌在列車動力和溫度力共同作用下的強度和穩(wěn)定問題； 3）無縫線路設(shè)計 4）長軌運輸 5）鋪設(shè)施工 6）養(yǎng)護維修等 第2頁/共103頁 第3頁/共103頁 高寒地區(qū)無縫線路 曲線地段無縫線路 第4頁/共103頁 3無縫線路的基本特點及分類 (1)特點 與普通線路相比，無縫線路在其

2、長鋼軌段內(nèi)消滅了軌縫，從而消除了車輪對鋼軌接頭的沖擊，使得列車運行平穩(wěn)，旅客舒適，延長了線路設(shè)備和機車車輛的使用壽命，減少了線路養(yǎng)護維修工作量，并能適應(yīng)高速行車的要求，是軌道現(xiàn)代化的發(fā)展方向。 (2）分類 1) 無縫線路根據(jù)處理鋼軌內(nèi)部溫度應(yīng)力方式的不同，可分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩種類型。 第5頁/共103頁 溫度應(yīng)力式無縫線路是由一根焊接長鋼軌及其 兩端24根標(biāo)準(zhǔn)軌組成，并采用普通接頭的形式 。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路，又分為自動放散式 和定期放散式兩種，適用于年軌溫差較大的地區(qū)。 第6頁/共103頁 采用伸縮接頭 的放散溫度應(yīng) 力式無縫線路 第7頁/共103頁 2)無縫線路根據(jù)鋼軌

3、鋪設(shè)長度劃分為： 普通無縫線路 全區(qū)間無縫線路 跨區(qū)間無縫線路 第8頁/共103頁 第9頁/共103頁 施工中的無縫線路 連接車站的無縫線路 第10頁/共103頁 第二節(jié) 無縫線路縱向受力分析 線路阻力 縱向阻力 橫向阻力 豎向阻力 接頭阻力 扣件阻力 道床縱向阻力 道床橫向阻力 軌道框架水平剛度 道床豎向阻力 軌道框架垂直剛度 第11頁/共103頁 H P SnP H 一、無縫線路縱向阻力 無縫線路縱向阻力包括接頭阻力、扣件阻力及 道床縱向阻力。 1接頭阻力 鋼軌兩端接頭處由鋼軌夾板通過螺栓擰緊，產(chǎn) 生阻止鋼軌縱向位移的阻力，稱接頭阻力。接頭 阻力由鋼軌夾板間的摩阻力和螺栓的抗剪力提供 。為

4、了安全，我國接頭阻力僅考慮鋼軌與夾板間 的摩阻力。 第12頁/共103頁 第13頁/共103頁 夾板受力圖 接頭阻力： PH=nS 摩阻力的大小主要取決于螺栓擰緊后的張拉力和鋼軌與夾板之間的摩擦系數(shù)f。接頭螺栓擰緊后產(chǎn)生的拉力在夾板的上、下接觸面上將產(chǎn)生分力。圖中T為水平分力；N為法向分力，它垂直于夾板的接觸面；R為N與T的合 力，它與的夾角等于摩擦角， 其中T = P/2，則有： )sin(cos 22 PP R 第14頁/共103頁 )sin(cos 22 PP R 式中 P一枚螺栓擰緊后的拉力(kN)； 夾板接觸面的傾角，tani； i為軌底頂面接觸面斜率，50、75kg/m鋼軌： i

5、1/4；43、60kg/m鋼軌： i 1/3。 當(dāng)鋼軌發(fā)生位移時，夾板與鋼軌接觸面之間將產(chǎn)生摩阻力F， F將阻止鋼軌的位移。 f P fRNfF cos sin cos 2 第15頁/共103頁 一枚螺栓對應(yīng)有四個接觸面，其上所產(chǎn)生的摩阻力之和S為： 因為接頭一端有三枚螺栓，因此接頭阻力PH為： 鋼的摩擦系數(shù)一般為0.25，而f =tan，則有arctan0.25；又有arctani。 相應(yīng)值代入得到：70、50kg/m鋼軌：S1.03P；60、43kg/m鋼軌：S0.90P。 f P FS cos sin 2 4 P f SPH sin cos6 3 第16頁/共103頁 由以上分析表明：一

6、枚螺栓的拉力接近它所產(chǎn)生的接頭阻力。接頭阻力的表達式，可寫成： PH=nP 接頭阻力與螺栓材質(zhì)、直徑、擰緊程度和夾板孔數(shù)有關(guān)。在其他條件均相同的情況下，螺栓的擰緊程度就是保持接頭阻力的關(guān)鍵。扭力矩T與螺栓拉力P的關(guān)系可用經(jīng)驗公式表示：T = K D P 式中T 擰緊螺帽時的扭力矩(Nm)； K扭矩系數(shù)，K0.180.24； P螺栓拉力(kN)； D螺栓直徑(mm) 。 第17頁/共103頁 列車通過鋼軌接頭時產(chǎn)生的振動，會使扭力矩下降，接頭阻力值降低。據(jù)國內(nèi)外資料，可降低到靜力測定值的4050。所以，定期檢查扭力矩，重新擰緊螺帽，保證接頭阻力值在長期運營過程中保持不變，是一項十分重要的措施。修

7、理規(guī)則規(guī)定無縫線路鋼軌接頭必須采用10.9級螺栓，扭矩應(yīng)保持在700900Nm。表81所示為計算時采用的接頭阻力值。 第18頁/共103頁 2扣件阻力 中間扣件和防爬設(shè)備抵抗鋼軌沿軌枕面縱向位移的阻力，稱扣件阻力。為了防止鋼軌爬行，要求扣件阻力必須大于道床縱向阻力。 扣件阻力是由鋼軌與軌枕墊板面之間的摩阻力和扣壓件與軌底扣著面之間的 摩阻力所組成。摩阻力的 大小、取決于扣件扣壓力 和摩擦系數(shù)的大小。一組 扣件的阻力F為： F=2(1+2)P 。 第19頁/共103頁 扣板受力圖 據(jù)鐵道科學(xué)研究院試驗，如果混凝土軌枕下采用橡膠墊板，不論是扣板式扣件還是彈條式扣件，其摩擦系數(shù)為：1+2=0.8。

8、扣壓力P的大小與螺栓所受拉力的大小有關(guān)。以扣板式扣件為例： 式中P拉扣板螺栓拉力，與螺帽扭矩有關(guān)； a、b扣板著力點至螺栓中心的距離。 拉拉 P ba b P 第20頁/共103頁 扣件摩阻力F的表達式為： 實測資料指出，在一定的扭矩下，扣件阻力隨鋼軌位移的增加而增大。當(dāng)鋼軌位移達到某一定值之后，鋼軌產(chǎn)生滑移，阻力不再增加。 墊板壓縮和扣件局部磨損，將導(dǎo)致扣件阻力下降，通常墊板的壓縮與扣件的磨損按1mm估計。 此外，列車通過時的振動，會使螺帽松動，扭矩下降，導(dǎo)致扣件阻力下降。為此規(guī)定：扣板扣件扭矩應(yīng)保持在80120Nm；彈條扣件為100150Nm。 拉拉 P ba b F )( 21 2 第2

9、1頁/共103頁 第22頁/共103頁 道床縱向阻力 軌枕與道床之間的摩阻力 枕木盒內(nèi)道碴抗推力 3道床縱向阻力 道床縱向阻力系指道床抵抗軌道框架縱向位移的阻力。一般以每根軌枕的阻力值，或每延毫米分布阻力表示。它是抵抗鋼軌伸縮，防止線路爬行的重要參數(shù)。 道床縱向阻力受道碴材質(zhì)、顆粒大小及級配、道床斷面、搗固質(zhì)量、臟污程度、軌道框架重量等因素的影響。 第23頁/共103頁 注意： 只要鋼軌與軌枕間的扣件阻力大于道床抵抗軌枕縱向移動的阻力，則無縫線路長鋼軌的溫度應(yīng)力和溫度應(yīng)變的縱向分布規(guī)律將完全由接頭阻力和道床縱向阻力確定。 可以看出：道床縱向阻 力值隨位移的增大而增加， 當(dāng)位移達到一定值之后，

10、軌枕盒內(nèi)的道碴顆粒之間 的結(jié)合被破壞，在此情況 下，即使位移再增加，阻 道床縱向阻力與位移之間的關(guān)系 第24頁/共103頁 力也不再增大；在正常軌道條件下，鋼筋混凝土軌枕位移小于2mm，木枕位移小于1mm，道床縱向阻力呈斜線增長，鋼筋混凝土枕軌道道床縱向阻力大于木枕軌道。 在無縫線路設(shè)計中，采用軌枕位移為2 mm時相應(yīng)的道床縱向阻力值，見表83。 第25頁/共103頁 二、鋼軌溫度力與鎖定軌溫 無縫線路的特點是軌條長，當(dāng)軌溫變化時，鋼軌要發(fā)生伸縮，但由于有約束作用，不能自由伸縮，在鋼軌內(nèi)部要產(chǎn)生很大的軸向溫度力。為保證無縫線路的強度和穩(wěn)定，需要了解長軌條內(nèi)溫度力及其變化規(guī)律。為此首先要分析溫度

11、力、伸縮位移與軌溫變化及阻力之間的關(guān)系。 一根長度為可自由伸縮的鋼軌，當(dāng)軌溫變化t 時，其伸縮量為： 。 tll 第26頁/共103頁 如果鋼軌兩端完全被固定，不能隨軌溫變化而自由伸縮，則將在鋼軌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力。根據(jù)虎克定律，溫度應(yīng)力t 為： 式中 E鋼的彈性模量，E2.1l05MPa； 將E 、之值代入上式，則溫度應(yīng)力為： (MPa) 一根鋼軌所受的溫度力Pt 為： tE l l EE tt tt t 502108111012 65 . FtFP tt 502. (N) 第27頁/共103頁 以上為無縫線路溫度應(yīng)力和溫度力計算的基本公式。由此可得知： 1在兩端固定的鋼軌中所產(chǎn)生的溫度力，僅

12、與軌溫變化幅度有關(guān)，而與鋼軌本身長度無關(guān)。因此，從理論上講，鋼軌可焊成任意長，且對軌內(nèi)溫度力沒有影響?？刂茰囟攘Υ笮〉年P(guān)鍵是如何控制軌溫化幅度。 FtFP tt 502. tll tE l l EE tt 第28頁/共103頁 FtFP tt 502. tll tE l l EE tt 2對于不同類型的鋼軌，同一軌溫變化幅度產(chǎn)生的溫度力大小不同。對于75、60、50kg/m鋼軌，如軌溫變化1所產(chǎn)生的溫度力分別為23.6、19.2、16.3kN。 3無縫線路鋼軌伸長量與軌溫變化幅度，軌長有關(guān)，與鋼軌斷面積無關(guān)。 第29頁/共103頁 ： 鋪設(shè)無縫線路的關(guān)鍵是設(shè)法克服長鋼軌 因軌溫變化而產(chǎn)生的溫度

13、力問題。為此，無縫線 路上長鋼軌的兩端是用鋼軌聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備 加以強制性固定的，其他部分也是采用強度大的 中間聯(lián)結(jié)零件和防爬設(shè)備使之緊扣于鋼筋混凝土 軌枕之上，稱為鎖定線路。 鎖定時(即鋪設(shè)或維修時)的鋼軌溫度稱為鎖定 軌溫。 第30頁/共103頁 為降低長軌條內(nèi)的溫度力，需選擇一 個適宜的鎖定軌溫，又稱零應(yīng)力狀態(tài)的軌溫 。在鋪無縫線路中，將長軌條始終端落槽就 位時的平均軌溫稱為施工鎖定軌溫。施工鎖 定軌溫應(yīng)在設(shè)計鎖定軌溫允許變化范圍之內(nèi) 。鎖定軌溫是決定鋼軌溫度力水平的基準(zhǔn)， 因此根據(jù)強度、穩(wěn)定條件確定鎖定軌溫是無 縫線路設(shè)計的主要內(nèi)容。 第31頁/共103頁 7溫度力圖面積與鋼軌伸縮量

14、 1)溫度力圖面積與被約束伸縮量 任何溫度力圖都是對應(yīng)于一定的t?，F(xiàn)在任取一段鋼軌的溫度力圖進行分析，如圖所示。此處溫度力圖為曲線，代表了道床縱向阻力梯度取為變量的更一般的情況。 由于受有縱向力，則該段鋼軌L必存在有受到約束的，或說未能實現(xiàn)的伸縮量Lr 。 第32頁/共103頁 而對于單位長度的鋼軌來說，必然存在相應(yīng)的受到約束而未能實現(xiàn)的應(yīng)變t(x)。對于長度為dx的鋼軌，其受約束的伸縮量應(yīng)為t(x) dx，因此，該L段鋼軌被約束的總伸縮量為： 文字表述： L段鋼軌被約束的伸縮量等于該段鋼軌溫度力圖面積除以EF。 EF xP E x x t t )()( )( L t L t dxxP EF

15、dxxL 00 )( 1 )( EF t L t dxxL 0 )( 第33頁/共103頁 2）標(biāo)準(zhǔn)溫度力圖面積與全約束伸縮量 如一段鋼軌自其被鋇定之后未曾產(chǎn)生過任何伸縮位移，則其 溫度力圖為矩形，如圖所示： tEFPt 第34頁/共103頁 此時，該L段鋼軌被約束的總伸縮量為Lt，即： 0 L tt tt P L Ldxt L EFEF 全約束伸縮量Lt的意思是：該段鋼軌自鎖定后，被完全約束住，未產(chǎn)生任何伸縮變形，在溫度變化幅度為t時的伸縮量，它僅是t的函數(shù)。 tEFPt 溫度力為： 相應(yīng)的應(yīng)變?yōu)椋?EF P t t t 第35頁/共103頁 3）溫度力圖面積差及實現(xiàn)的伸縮量 任何一段鋼軌的

16、兩個溫度力圖面積差都反映了該段鋼軌在兩種工況下被約束伸縮量的變化量，亦即實現(xiàn)了的伸縮量。 冬季斷軌時的溫度力圖 第36頁/共103頁 三、溫度力圖 溫度力沿長鋼軌的縱向分布，常用溫度力圖來表示，溫度力圖實質(zhì)是鋼軌內(nèi)力圖。溫度力圖的橫坐標(biāo)軸表示鋼軌長度，縱坐標(biāo)軸表示鋼軌的溫度力(拉力為正，壓力為負(fù))。鋼軌內(nèi)部溫度力和鋼軌外部阻力隨時保持平衡是溫度力縱向分布的基本條件。一根焊接長鋼軌沿其縱向的溫度力分布并不是均勻的，它不僅與阻力和軌溫變化幅度等因素有關(guān)，而且還與軌溫變化的過程有關(guān)。 第37頁/共103頁 (一) 約束條件 1接頭阻力的約束 為簡化計算，通常假定接頭阻力PH為常量。無縫線路長軌條鎖定

17、后，當(dāng)軌溫發(fā)生變化，由于有接頭的約束，長軌條不產(chǎn)生伸縮，只在鋼軌全長范圍內(nèi)產(chǎn)生溫度力，這時有多大溫度力作用于接頭上，接頭就提供相等的阻力與之平衡。當(dāng)溫度力大于接頭阻力時，鋼軌才能開始伸縮。因此在克服接頭阻力階段，溫度力的大小等于接頭阻力，即：Pt = 2.5tHF = PH (N) 第38頁/共103頁 Pt = 2.5tHF = PH (N) 則： 式中tH 接頭阻力能阻止鋼軌伸縮的軌溫變化幅 度()； PH 接頭阻力(N)； F 鋼軌斷面面積(mm2)。 例如：60kg/m鋼軌， F = 77.45cm2、 PH =490kN(接頭扭矩T =800Nm)。 則： () F P t H H

18、52. 3 .25 77455 . 2 490000 5 . 2 F P t H H 第39頁/共103頁 2道床縱向阻力的約束 接頭阻力被克服后，當(dāng)軌溫繼續(xù)變化時，道床縱向阻力開始阻止鋼軌伸縮。但道床縱向阻力的產(chǎn)生是體現(xiàn)在道床對軌枕的位移阻力，隨著軌枕位移的根數(shù)的增加，相應(yīng)的阻力也增加。為計算方便，常將單根軌枕的阻力R換算為鋼軌單位長度上的阻力r，并取為常量，由上述特征可見，道床縱向阻力是以阻力梯度的形式分布。故在克服道床縱向阻力階段，鋼軌有少量伸縮，鋼軌內(nèi)部分溫度力以位移的形式得到部 第40頁/共103頁 分放散，因而發(fā)生位移的鋼軌各截面的溫度力并不相等，以斜率分布。 (二)基本溫度力圖

19、無縫線路鎖定以后，軌溫單向變化時，溫度力沿鋼軌縱向分布的規(guī)律，稱為基本溫度力圖。現(xiàn)以降溫為例說明。 當(dāng)軌溫 t 等于鎖定軌溫 t0 時，鋼軌內(nèi)部無溫度力，即Pt =0，如下圖中AA線。 第41頁/共103頁 A A l Pt 1當(dāng)t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。 第42頁/共103頁 A A l Pt 1當(dāng)t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。 Pt = 2.5Ft 2當(dāng)t =tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = PH ，圖中BB線。 第43頁

20、/共103頁 A A l Pt 1當(dāng)t = t0 - t tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = 2.5Ft。 2當(dāng)t =tH 時，軌端無位移，溫度拉力在整個長軌條內(nèi)均勻分布，Pt = PH ，圖中BB線。 B B PH 第44頁/共103頁 A A l Pt 3當(dāng)t tH 時，道床縱向阻力開始發(fā)揮作用，軌端開始產(chǎn)生收縮位移，在鋼軌發(fā)生縱向位移的長度范圍內(nèi)放散部分溫度力，圖中BC， 范圍內(nèi)任意截面的溫度力為： Pt = PH + r x (N) B B PH CB r x x C C 式中：x 為軌端至發(fā)生縱向位移的鋼軌 任一斷面之間的距離(mm)。 Pt = 2.5F

21、t 第45頁/共103頁 A A l Pt 4當(dāng) t 降到最低軌溫Tmin時，鋼軌內(nèi)產(chǎn)生最大溫度拉力Pt 拉max，如圖中 線。這時發(fā)生縱向位移的鋼軌長度達到最大值 ls ， ls 稱為伸縮區(qū)長度。 B B D D ls C C D D Pt 拉max 伸縮區(qū)伸縮區(qū)固定區(qū) 第46頁/共103頁 A A l Pt B B ls D D Pt 拉max 伸縮區(qū)伸縮區(qū)固定區(qū) 此時Pt 拉max 和 ls 可按下式計算： Pt 拉max= 2.5Ft 降max=2.5F ( t0 -Tmin) (N) r PP l Ht s max拉拉 (mm) 第47頁/共103頁 上面分析了軌溫從下降到Tmin時

22、，溫度力縱向變化的情況。同理，當(dāng)軌溫從鎖定軌溫變化到最高軌溫時，長軌內(nèi)溫度力的分布與圖84相仿，不同的是軌溫升高時，鋼軌內(nèi)將產(chǎn)生溫度壓力，其最大值為： Pt 壓max= 2.5Ft 升max=2.5F (Tmax - t0 ) (N) 伸縮區(qū)長度 ls 按式(89)計算。伸縮區(qū)長度一般取50100m，宜取為標(biāo)準(zhǔn)軌長度的整倍數(shù)。 第48頁/共103頁 算例：某地區(qū)鋪設(shè)無縫線路，已知該地區(qū)年最高軌溫為65.2，最低軌溫為-20.6，道床阻力梯度為9.1N/mm，接頭阻力為490KN，60kg/m鋼軌斷面面積為7745mm2，當(dāng)鎖定軌溫為當(dāng)?shù)刂虚g軌溫加5時，試計算： (1)克服接頭阻力所需升降的軌溫

23、； (2)固定區(qū)最大拉、壓溫度力； (3)伸縮區(qū)長度； (4)繪制軌溫從鎖定軌溫單向變化到最高、最低溫度時的溫度力圖，并標(biāo)注有關(guān)數(shù)據(jù)。 第49頁/共103頁 3 .25 77455 . 2 1000490 5 . 2 F P t H H 解：(1) (2) Pt拉max=2.5Ft降max=2.5F(t0Tmin)=2.57745 (27.3+20.6)=927464 N =927.464 kN Pt壓max=2.5Ft升max=2.5F(Tmax t0)=2.57745 (65.227.3)=733839 N =733.839 kN 3 .2753 .225 2 6 .202 .65 52/

24、 minmax0 TTt 第50頁/共103頁 (3) =48073mm 即ls1=48.073m =26795mm 即ls2=26.795m 即 ls=50m 1 . 9 1000)490464.927( max 1 r PP l Ht s 拉拉 1 . 9 1000)490839.733( max 2 r PP l Ht s 壓壓 第51頁/共103頁 P l A B C 490KN 48.073m 927.464KN 48.073m r =9.1N/mm 固定區(qū) Tmax B A C =9.1N/mm r B 490KN 26.795m A P C B 733.839KN 26.795m

25、 固定區(qū) l A C Tmin 第52頁/共103頁 進行計算，因此需對長軌及進行計算，因此需對長軌及 標(biāo)準(zhǔn)軌端的伸縮量進行計算。標(biāo)準(zhǔn)軌端的伸縮量進行計算。 由溫度力圖由溫度力圖86可見，其中陰可見，其中陰 影線部分為克服道床縱向阻影線部分為克服道床縱向阻 力階段釋放的溫度力，從而力階段釋放的溫度力，從而 實現(xiàn)了鋼軌伸縮。由材料力實現(xiàn)了鋼軌伸縮。由材料力 學(xué)可知，軌端伸縮量長與陰學(xué)可知，軌端伸縮量長與陰 影線部分面積的關(guān)系為：影線部分面積的關(guān)系為： EFr PP EF lr EF ABC Hts 2 )( 2 2 max 2 長 第53頁/共103頁 EFr PP EF lr EF ABC H

26、ts 2 )( 2 2 max 2 長 EF rl EF lPP EF BKC EF Ht 82 )(BKGH 2 max 短 第54頁/共103頁 第三節(jié) 無縫線路穩(wěn)定性分析 一、穩(wěn)定性基本概念 無縫線路作為一種新型軌道結(jié)構(gòu)，其最大特點是在 夏季高溫季節(jié)在鋼軌內(nèi)部存在巨大的溫度壓力，容易引 起軌道橫向變形。在列車動力或人工作業(yè)等干擾下，軌 道彎曲變形有時會突然增大，這一現(xiàn)象常稱為脹軌跑道 ，在理論上稱為喪失穩(wěn)定。這將嚴(yán)重危及行車安全。 無縫線路穩(wěn)定性計算的主要目的是研究軌道脹軌跑 道的發(fā)生規(guī)律，分析其產(chǎn)生的力學(xué)條件及主要影響因素 的作用，計算出保證線路穩(wěn)定的允許溫度壓力。 第55頁/共103

27、頁 從大量的室內(nèi)模型軌道和現(xiàn)場實際軌道的穩(wěn)定試驗以及現(xiàn)場事故觀察分析，軌道脹軌跑道的發(fā)展過程基本上可分為三個階段，即持穩(wěn)階段、脹軌階段和跑道階段,如下圖所示。 無縫線路脹軌跑道過程示意圖 第56頁/共103頁 二、影響無縫線路穩(wěn)定性的因素 無縫線路失穩(wěn)是各種因素綜合作用的結(jié)果，這些影響因素歸納為兩大類： 促進穩(wěn)定因素； 促使失穩(wěn)因素。 第57頁/共103頁 )( 0 yf a Q q n yCyCqq 210 Q0 O y 第58頁/共103頁 第59頁/共103頁 opoeo fff f x y o 第60頁/共103頁 l0fop對應(yīng)的弦長 o oeoe l x fy sin o o op

28、 R xxl y 2 )( o o op R l f 8 2 op o o f l R 8 2 第61頁/共103頁 圖8-9 無縫線路穩(wěn)定分區(qū) f y x pp 穩(wěn)定區(qū)鄰區(qū)脹軌變形區(qū)鄰區(qū)穩(wěn)定區(qū) 第62頁/共103頁 鋼軌受到軸向壓力引起的 形變能A1；軌道框架受彎曲產(chǎn)生 的形變能A2；道床橫向阻力 抵抗軌道橫向位移做的功A3；扣 件抵抗鋼軌轉(zhuǎn)動做的功A4。 則軌道的總勢能A為 根據(jù)勢能駐值原理及邊值條件即 可求得軌道平衡的微分方 程。 4321 AAAAA 第63頁/共103頁 圖8-10 統(tǒng)一穩(wěn)定性計算圖示 yT y0 yR yRyOPyOy y x R R BAx fR fOPfOf f

29、0 fT fR 第64頁/共103頁 并采用下列公式 式中 fop 塑性初彎矢度 (mm)； RO 塑性初彎的曲率半 徑(mm), ,sin 0 l x fy oeoe , 2 0 0 R xxl yop op o o f l R 8 2 第65頁/共103頁 總的初始形變?yōu)椋?總的變形曲線 為。 l x fy f sin R xxl yR 2 0 111 RRR opoe yyy 0 ofT yyy 第66頁/共103頁 即 由可以解出P和的關(guān)系式。 因不同初彎長度 值對應(yīng)不同的P值，其中必存在 一個使P為最小的值。為 0 dl l A df f A dA 0 df f A 0 321 f

30、A f A f A f A 0 A f 第67頁/共103頁 。 承受溫度力P之前的原始彎曲造 成的鋼軌弧線差： 0 dl dP 0 321 f A f A f A f A 1 A 1 Alp l l T l 0 l 0 l ll dxdsldl 00 0 dxydxdxy lll 2 0 0 0 2 1 0 2 0 1 第68頁/共103頁 矩 對軌道彎曲變形轉(zhuǎn)角 所做 的功。即 當(dāng)做功 dxyl l TT 2 0 2 1 PA 1 )()( 2 0 02 1 2 0 2 1 01 dxydxypllpl ll TT 22 4 2 2 R lf oel fffp 4 2 1 2 R l ff

31、 lf oe 2 A oe M f f M f f M 第69頁/共103頁 (8-3) oe M 2 A f l oef l f dMdMA 00 2 2 1 f d f M xTf dyyd 0 0 yyJM Tyf 00pyoe yyJM xTop l yxT l y dyyyyJdyyJA 2 1 00 0 2 0 0 2 oe y ff f l J 22 2 3 4 oe y ff l J f A 3 4 2 2 第70頁/共103頁 (8-4) 3 A q 3 A 3 A 00 f ly xf qdyd n ff yCyCqq 210 3 A 14 2 1 221 03 n lfC

32、C lf C flqA n n lfCCf C q f n n 2 1 0 3 2 2 第71頁/共103頁 （8-5） n C n C n C n C n C 3 2 4 3 2 1 5 . 2 1 0 f A 4 24 4 3 2 2 2 1 0 32 2 R l ff lfccf c q l ff J p oe n n oe y n n fccf c qQ 2 1 0 22 3 2 4 3 2 4 2 2 R l o l l e o ff y eff QEJ p 第72頁/共103頁 式中 Q-統(tǒng)稱為等效道床橫向 阻力（Nmm）。 不同條件下的值見表8-1、8-2。 0 dl dp l

33、QeffEJyl R EJ R EJ Q yy 04 2 2 1 2 3 22 nfc fccqQ 21240 1 第73頁/共103頁 第74頁/共103頁 第75頁/共103頁 度： （8-7） 將得到的 再代入式8-6，重 新計算 ,得到的 ，這個 如果與第二次假定 相接近,則以 和相應(yīng)的 代入式8-7求 。如果 不符,則重復(fù)上述步 驟計算，直至符合。 0 l 0 ll e f0 0 l 0 4000lmm 0 ll l 2 0 4000 2 0 0 e f elf ef0 l ll lll ef0 l N p 第76頁/共103頁 考慮到在脹軌階段，使軌道 橫向變形f控制在彈性 變形范

34、圍內(nèi)，統(tǒng)一公式建議次 用 =2mm，即以 =2mm， 代入式8-5，求得P作為計算溫 度壓，再除以安全 系數(shù)K=1.25，得到容許溫度壓 力值P： l EIy Qff RR Q oe p 4 )( ) 1 ( 1 2 2 ff N p 第77頁/共103頁 K N P p N p 第78頁/共103頁 4）由式（8-6）計算 得， 5）再設(shè)，重新計算 ef0 op f 15 100 . 2 111 cm RRR op 211622 101721. 2524100 .2122cmNEI y 1290. 0 4 3 22 0 .171953cmlcml7 .414 cml7 .414 0 ,322

35、4. 0 cmfoe cml1 .417 第79頁/共103頁 cml 1 . 417 0 ,3262. 0 cmfoe cml5 .417 ,3262. 0 cmfoecml5 .417 kNPN3 .2491 第80頁/共103頁 第81頁/共103頁 線上時，初始狀態(tài)曲線 可用函數(shù) 表示。 0 2 00 sin l x fy xx 0 l0 y 0 y s y 第82頁/共103頁 應(yīng)改寫為： 0 f 0 l K y sK yyy 0 y ) 2 2 2 1 (sin) 2 (sin 0 2 0 0 0 2 00 l lx fx ll l fy 2 00 0 ) 2 2 sin( 2 c

36、os) 2 2 cos( 2 sin l lx l lx f 0 2 0 2 )2( cos l lx f 第83頁/共103頁 彈性勢能駐值原理推導(dǎo)公式如 下： 1）梁壓縮形變能 0 y K y 1 A 第84頁/共103頁 初彎曲范圍內(nèi)存在著分布初彎 矩。從而梁的彎曲 形變能為： l K s s s dx 2 A p y0 e y0 p f0 e f0 )( 0 xM e 第85頁/共103頁 道床形變能的表達式則為 3 A N z CyByqq 1 0 第86頁/共103頁 第87頁/共103頁 的總勢能A為 4 A M 1 HM 4 A 4321 AAAAA 第88頁/共103頁 總初

37、彎矢度 的比例為，于 是得。 代入上式得： l f 0 df dA 0 0 0 i l f e f0 0 f 0 0 f f d e di l f e 0 0 0 第89頁/共103頁 第90頁/共103頁 力代替。 P 第91頁/共103頁 定性時，一般先給 定 值，然后輸入不同的 進 行計算，以求出對應(yīng) 一定 值的溫度力極小值和 相應(yīng)的 值。給定不 0 F 0 a b P f i l f min Pl 第92頁/共103頁 f Pf K f K l K P K t 第93頁/共103頁 第四節(jié) 無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計 一、無縫線結(jié)構(gòu)類型的選擇 1、結(jié)構(gòu)類型的選擇 某一地區(qū)能否鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無縫線路，主要取決于軌道的 必須大于該地區(qū)的年軌溫變化幅度，并留有一定的富裕量，以滿足鋪軌時所必須的鎖定軌溫范圍，即： 穩(wěn)拉 tt 鎖穩(wěn)拉 tTtt 第94頁/共103頁 2、鎖定軌