土木工程畢業(yè)設(shè)計（論文）線路大修與鐵路無縫線路設(shè)計

1、石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)論文線路大修與鐵路無縫線路設(shè)計 2010 屆 土木工程 學(xué)院專 業(yè) 土木工程 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 2010年 月 日摘 要無縫線路是鐵路現(xiàn)代化標(biāo)志之一，它具有行車平穩(wěn)，旅客舒適，同時機車車輛和軌道的維修費用低，使用壽命長等優(yōu)點。隨著線路客貨運量和行車速度的不斷提高，列車軸重的增加，無縫線路已成為高速、重載鐵道的必選軌道結(jié)構(gòu)，也是我國鐵路線路的主要發(fā)展方向。線路經(jīng)過長期運營，線路平縱斷面會發(fā)生變化。因此，要對現(xiàn)有的平縱斷面進行勘測，并根據(jù)勘測資料，對線路平縱斷面進行改善設(shè)計。本設(shè)計利用auto cad及excel，對線路大修地段進行了平面、縱斷面改善設(shè)計，并繪

2、制了的線路大修縱斷面改善設(shè)計圖；通過對軌道結(jié)構(gòu)類型選擇、軌道強度及穩(wěn)定性檢算，進而對路基上無縫線路進行設(shè)計；通過計算橋上無縫線路鋼軌伸縮附加力和撓曲附加力，設(shè)計了一座中跨鋼橋上的無縫線路，并繪制了無縫線路長軌節(jié)布置圖。最后對線路大修工作作了專題研究。關(guān)鍵詞：線路大修 無縫線路 軌道強度 穩(wěn)定性目 錄第1章 緒論11.1 線路大修11.1.1 概述11.1.2 設(shè)計內(nèi)容11.2 鐵路無縫線路21.2.1 概述21.2.2 路基上無縫線路31.2.3 橋上無縫線路3第2章 線路大修平面設(shè)計42.1 概述42.2 既有曲線漸伸線長度計算62.3 設(shè)計曲線漸伸線長度計算72.4 撥距計算10第3章 線

3、路大修縱斷面設(shè)計173.1 縱斷面設(shè)計的特點及原則173.1.1 設(shè)計特點173.1.2 設(shè)計原則173.2 縱斷面設(shè)計技術(shù)條件173.3 縱斷面設(shè)計方法183.3.1 縱斷面設(shè)計步驟183.3.2 設(shè)計縱斷面193.4 原始資料203.5 設(shè)計數(shù)據(jù)及計算結(jié)果223.6 設(shè)計縱斷面圖24第4章 路基上無縫線路設(shè)計264.1 無縫線路基本技術(shù)條件264.1.1 無縫線路分類264.1.2 無縫線路鋪設(shè)地段和位置264.1.3 無縫線路結(jié)構(gòu)組成274.1.4 緩沖區(qū)和伸縮區(qū)的設(shè)置274.1.5 兩股長軌鎖定軌溫274.2 鋼軌強度檢算274.2.1 按客運機車韶山8計算284.2.2 按貨車韶山3

4、計算334.2.3 由鋼軌強度計算容許的溫降幅度374.3 穩(wěn)定性檢算394.3.1 長鋼軌軸向溫度壓力計算394.3.2 由穩(wěn)定條件計算容許的溫升幅度414.4 無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算414.4.1 確定鎖定軌溫414.4.2 伸縮區(qū)長度計算434.4.3 預(yù)留軌縫計算434.4.4 軌條布置454.4.5 位移觀測樁的布置46第5章 橋上無縫線路設(shè)計475.1 設(shè)計原則475.2 設(shè)計要點475.3 橋上伸縮力計算485.3.1 附加伸縮力計算原理485.3.2 計算伸縮力485.4 橋上附加撓曲力計算515.4.1 附加撓曲力計算原理515.4.2 計算撓曲力515.5 橋上強度與穩(wěn)定性

5、計算545.5.1 強度計算545.5.2 穩(wěn)定性計算545.6 確定鎖定軌溫555.7 斷縫檢算56第6章 鐵路線路大修工作576.1 線路變形與修理更新576.2 線路大修的性質(zhì)與目的586.3 線路大修的工作范圍586.3.1 工作分類586.3.2 工作內(nèi)容596.3.3 要求與規(guī)則626.4 線路大修的周期性626.4.1 影響因素626.4.2 現(xiàn)行規(guī)定636.4.3 如何確定大修周期63第7章 結(jié)論與展望647.1 結(jié)論647.1.1 線路平面設(shè)計647.1.2 線路縱斷面設(shè)計647.1.3 路基上無縫線路設(shè)計647.1.4 橋上無縫線路設(shè)計657.2 展望65參考文獻66致謝6

6、7附錄a 外文資料翻譯68a.1 英文68a.2 譯文75附錄b 圖紙83b.1 縱斷面設(shè)計圖(圖號：01)83b.2 長軌節(jié)布置圖(圖號：02)83石家莊鐵道大學(xué)畢業(yè)論文第1章 緒論1.1 線路大修1.1.1 概述鐵路線路是由路基、軌道和橋隧建筑物組成。它是一個整體工程結(jié)構(gòu)，共同發(fā)揮各自的功用，其任何組成部分的改變或損壞，都將影響整體功能。（略）1.1.2 設(shè)計內(nèi)容本設(shè)計中采取的方法及步驟如下：(1)根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給定的運營條件及線路測量資料，對既有線路平縱斷面進行改善。(2)線路大修平面設(shè)計14：線路大修平面改善設(shè)計，主要是矯正既有線路平面的位置，平面設(shè)計以原線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，并遵循一定

7、的原則和基本的技術(shù)條件，根據(jù)線路勘測資料，對線路曲線部分各測點進行撥距計算。(3)線路大修縱斷面設(shè)計：線路大修縱斷面設(shè)計的目的是改善原有線路設(shè)備的技術(shù)狀態(tài)，本設(shè)計在既有路基面標(biāo)高、軌面標(biāo)高及既有道床厚度的基礎(chǔ)上，利用excel對計算軌面標(biāo)高、設(shè)計軌面標(biāo)高、設(shè)計道床厚度等進行計算，并繪制縱斷面設(shè)計改善圖4。1.2 鐵路無縫線路1.2.1 概述隨著高速、重載鐵路的發(fā)展，要求強化鐵路軌道結(jié)構(gòu)，提高線路的平順性和穩(wěn)定性，消除現(xiàn)有一般無縫線路的緩沖區(qū)和道岔區(qū)鋼軌接頭的影響，實現(xiàn)線路的無縫化。把焊接軌條長度延長達整個區(qū)間或跨區(qū)間并與道岔焊聯(lián)成一體，這種超長軌條的無縫線路稱為區(qū)間無縫線路或跨區(qū)間無縫線路。（

8、略）1.2.2 路基上無縫線路路基上無縫線路設(shè)計主要包括69：(1)無縫線路鋼軌強度計算，采用連續(xù)支承法；(2)無縫線路穩(wěn)定性計算，采用統(tǒng)一公式模型；(3)無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算。1.2.3 橋上無縫線路橋上無縫線路設(shè)計主要包括912：(1)鋼軌的伸縮附加力的計算。梁因溫度變化而產(chǎn)生的伸縮變形，通過梁軌相互作用，使鋼軌產(chǎn)生伸縮附加力。伸縮附加力與梁的日溫度差和扣件阻力的大小有關(guān)。(2)鋼軌撓曲附加力的計算。梁在荷載作用下產(chǎn)生撓曲變形，通過梁軌相互作用，使鋼軌產(chǎn)生撓曲附加力，與撓曲變形和扣件阻力的大小有關(guān)。（略）第2章 線路大修平面設(shè)計2.1 概述線路大修平面設(shè)計主要是校正線路的平面位置。平面設(shè)

9、計應(yīng)以原線路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，并應(yīng)遵循以下基本技術(shù)條件：(1)設(shè)計曲線時應(yīng)盡量采用單曲線，僅在困難條件下允許保留復(fù)曲線，但復(fù)曲線的兩個圓曲線間，應(yīng)設(shè)緩和曲線連接，其長度按計算決定，但不應(yīng)短于20m。（略）偏角法是應(yīng)用漸伸線原理，計算既有曲線各點和設(shè)計曲線各對應(yīng)點的漸伸線長度，其漸伸線長度之差即為各點計算撥量。如圖2-1所示，既有曲線b點的漸伸線長為，設(shè)計曲線上與b點相應(yīng)的點漸伸線長為，因此，撥距就是兩漸伸線長度之差： anin2n1b1b2bib0，曲線外挑，0，曲線內(nèi)壓。圖2-1 曲線的漸伸線（略）2.2 既有曲線漸伸線長度計算既有線雖已錯動，但基本線形仍保持原來的形狀，可分為按緩和曲線和圓曲

10、線的性質(zhì)計算。(1)當(dāng)置鏡點在曲線的始切線上時，圓曲線各測點的漸伸線長度為： 式中，l圓曲線上測點的曲線長；（略）2.3 設(shè)計曲線漸伸線長度計算(1)選擇曲線半徑與緩和曲線長度進行曲線計算與設(shè)計前，首先要根據(jù)既有技術(shù)資料和現(xiàn)場實測結(jié)果估算既有曲線半徑，既有曲線半徑可采用下列方法計算： 平均偏角法設(shè)l為測點間弦長(一般為20m)，在圓曲線范圍內(nèi)取n個點偏角、，可求得圓曲線內(nèi)l所對應(yīng)的偏角的平均值為： (2-7)（略）設(shè)計曲線半徑r可取估算的既有曲線半徑rj，并根據(jù)轉(zhuǎn)角的大小取整(參見表2-1)。表2-1 曲線半徑取整轉(zhuǎn)角度數(shù)1010202030306060半徑取整(m)501051具體選定（略）

11、(3)設(shè)計曲線漸伸線長度的計算設(shè)計曲線漸伸線的長度，可根據(jù)測點所在位置，分別按下列公式計算： zhhy第一緩和曲線上各測點： (2-13)（略）2.4 撥距計算 (2-17)撥距計算的步驟：(1) 計算既有曲線各測點的漸伸線長度；(2) 選擇曲線半徑及緩和曲線長，確定各主要點的里程；各條曲線撥距計算見表2-2表2-3。撥距計算 e=esej15+0.0310.0540.0660.0780.0780.0910.1050.1090.1060.102表2-2 既有曲線撥距計算表設(shè)計曲線漸伸線長度計算es140.0000.0400.2630.8291.8983.6306.1469.46113.5771

12、8.492l36rl0130.0000.0400.2630.8291.898l122.88922.88942.88962.88982.889l02/24r110.8330.8330.8330.8330.833l2/2r與xa102.7975.3138.62812.74417.659l或x952.88972.88992.889112.889132.889設(shè)計曲線主要設(shè)計點里程8zh：k115+457.111zy：k115+507.111hy：k115+557.111既有曲線角面積計算ej70-0.031-0.0140.1970.7511.8203.5396.0419.35213.47118.39

13、020bf60-0.0310.0170.2110.5541.0691.7192.5023.3114.1194.919±f500.3950.3470.153-0.19-0.7051.5950.8120.003-0.805-1.605曲線既有曲線測量資料f400.3950.7420.8950.70501.5952.4072.412.395020b(弧度)30.3643.3147.319a( ' ")21-02-308-27-051-28-25測點里程1k115+440+460+480+500+520+540+560+580+600+620+640續(xù)表2-2撥距計算 e=

14、esej15+0.1140.1060.0870.1110.0850.0870.0900.1050.1070.1180.127設(shè)計曲線漸伸線長度計算es1424.20830.72438/.03946.15555.07064.78675.30186.61798.733111.648125.364l36rl013l12l02/24r110.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.8330.833l2/2r與xa1023.37529.89137.20645.32254.23763.95374.46885.78497.900110.815124.531l

15、或x9152.889172.889192.889212.889232.889252.889272.889292.889312.889332.889352.889設(shè)計曲線主要設(shè)計點里程8qz：k115+845.542既有曲線角面積計算ej724.09430.61837.95246.04454.98564.69975.21186.51298.626111.530125.23720bf65.7046.5247.3348.0928.9419.71410.51211.30112.11412.90413.707±f51.6150.795-0.015-0.773-1.6221.5950.7970.

16、008-0.805-1.5951.617既有曲線測量資料f41.6152.412.3951.62201.5952.3922.41.59501.61720b(弧度)311.30915.324a( ' ")21-25-501-30-10測點里程1+660+680+700+720+740+760+780+800+820+840+860第3章 線路大修縱斷面設(shè)計3.1 縱斷面設(shè)計的特點及原則3.1.1 設(shè)計特點線路大修的縱斷面設(shè)計是在原有建筑設(shè)備的基礎(chǔ)上進行，并在保持原有限制坡度的條件下，修正和改善原有縱斷面上不符合技術(shù)要求的部分。因此，縱斷面的改善設(shè)計，必然會受到原有建筑物的嚴(yán)格限

17、制。例如拉坡設(shè)計，會受到車站內(nèi)的天橋、地道、站臺及區(qū)間的跨線橋、架空橋、橋梁和隧道等建筑凈空的限制，一般說是不能隨意抬道或落道的。（略）3.1.2 設(shè)計原則線路大修的縱斷面設(shè)計是一項復(fù)雜而費事的工作，而線路大修施工又是在營業(yè)線上列車間隙內(nèi)或“天窗”中進行的。這些特點決定了大修設(shè)計的特殊性。因而設(shè)計時必須充分了解掌握線路上設(shè)施物的技術(shù)狀態(tài)，結(jié)合提高線路質(zhì)量和改善技術(shù)設(shè)備的要求，充分考慮設(shè)計斷面與原有設(shè)備間的協(xié)調(diào)性與適應(yīng)性，并應(yīng)特別注意以下幾項原則：(1)從確保行車安全出發(fā)，消除線路縱斷面上不符合技術(shù)要求的地段。（略）3.2 縱斷面設(shè)計技術(shù)條件線路大修縱斷面設(shè)計，須符合下列各項基本技術(shù)條件：(1)

18、盡可能改善原有線路坡度，如原有線路超過限制坡度且改善有困難時，允許保留。(2)盡可能設(shè)計長的坡段，每段坡長一般不短于該區(qū)段到發(fā)線有效長的一半，個別困難地段，應(yīng)不短于200m。(3)相鄰坡段的連接，應(yīng)按原線路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計為拋物線形或圓曲線形的豎曲線：凡相鄰坡段的坡度代數(shù)差大于2時，須用拋物線形豎曲線連接。每20m豎曲線長度的變坡率，凸形縱斷面地段不得大于1，凹形地段不得大于0.5。（略）3.3 縱斷面設(shè)計方法3.3.1 縱斷面設(shè)計步驟縱斷面改善設(shè)計按下列順序進行：(1)熟悉和整理縱斷面外業(yè)測量資料及有關(guān)現(xiàn)場調(diào)查資料；(2)根據(jù)測量和調(diào)查資料繪制原始平縱面圖，其比例分別為：縱向1：50；橫向1：500

19、0。圖中：原有線路平面根據(jù)原有平面資料進行繪制，注明里程，曲線起訖點位置，曲線半徑，圓曲線長度及緩和曲線長度；（略）3.3.2 設(shè)計縱斷面線路大修縱斷面設(shè)計是在現(xiàn)有縱斷面圖上按下列步驟進行：(1)確定計算軌面標(biāo)高根據(jù)采用的新軌道總厚度及現(xiàn)有路基面標(biāo)高，定出各百米標(biāo)的“計算軌面標(biāo)高”：=+ (3-3)式中，現(xiàn)有路基面標(biāo)高；設(shè)計采用的新軌高度；新軌下墊層厚度；新軌枕高度；規(guī)定的道床允許最小厚度，根據(jù)正線軌道類型表選用。(2)初步設(shè)計縱斷面設(shè)計縱斷面是從固定建筑物(該點不能起道，作為控制點)開始，參考“計算軌面標(biāo)高線”及設(shè)計技術(shù)條件，定出變坡點的位置及標(biāo)高，初步確定設(shè)計坡度。（略）3.4 原始資料大

20、修地段位置：××線k114+000k119+100，全長5km?，F(xiàn)有線路條件：該大修地段屬于i級干線，正線數(shù)目單線，限制坡度12，最小曲線半徑為500m，到發(fā)線有效長度850m。原有線路縱斷面測量資料見表3-1。表3-1 線路縱斷面測量資料里程道床厚度(cm)現(xiàn)有軌面標(biāo)高(m)附注k114+00029186.54××站出站信號機+10024185.68+20018184.75+30026184.13+40025183.35+50027182.73+600182.62+650.81182.612-15m，4-32m鋼橋+700182.63+80025182

21、.65+90027182.79k115+00023182.84+10018182.86+100.5018182.86道口、寬1m+20024182.91+30016183.01+40020183.03+50020183.02+60022183.07+70021183.13+80020183.09+90023182.59k116+00025181.69+10022180.62+20020179.64+30020178.68+40024177.70+50011176.86+60014176.03+70018175.15+80019174.29+90024173.44k117+00024172.48

22、+10024171.46+20020170.52+30021169.78+40020169.22+50016168.74+60017168.61+70018168.68續(xù)表3-1里程道床厚度(cm)現(xiàn)有軌面標(biāo)高(m)附注+80019168.49+90021168.56k118+00019169.21+10016169.87+20023170.08+30023170.28+40023170.45+50015170.65+60016170.85+70020171.01+80021171.09+90020171.10k119+00016171.14+10020171.21××站進

23、站信號機3.5 設(shè)計數(shù)據(jù)及計算結(jié)果經(jīng)計算得出數(shù)據(jù)如表3-2所示：（略）3.6 設(shè)計縱斷面圖設(shè)計線起點里程為k114+000，終點里程為k119+100，全長5000m。線路含有一個道口，道口寬1m；一座鋼梁橋。坡段最長為900m，最短為200m。含有兩個平曲線，曲線半徑為500m，曲線半徑為600m。上坡坡度最大為5.1，下坡坡度最大為9.1。當(dāng)相鄰兩坡段坡度差大于3.0時，應(yīng)設(shè)豎曲線，所以共設(shè)置6條豎曲線。現(xiàn)有道床最厚為29cm，設(shè)計道床最厚為67cm，挖路基最深為24cm?；痉峡v斷面設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。在挖路基時比較集中，基本符合經(jīng)濟合理的要求?？v斷面設(shè)計圖見附錄b(圖號：01)。第4章 路基上

24、無縫線路設(shè)計無縫線路是用標(biāo)準(zhǔn)長度的鋼軌焊接而成的長鋼軌線路，又稱為焊接長鋼軌線路。無縫線路是軌道結(jié)構(gòu)技術(shù)進步的重要標(biāo)志。4.1 無縫線路基本技術(shù)條件4.1.1 無縫線路分類無縫線路按鋼軌內(nèi)部的溫度應(yīng)力處理方式的不同，可分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩種類型。（略）4.1.2 無縫線路鋪設(shè)地段和位置無縫線路鋪設(shè)地段和位置，應(yīng)符合下列條件：(1)軌下基礎(chǔ)穩(wěn)定，線路沒有翻漿冒泥、下沉擠出和大于15mm的凍害。（略）4.1.3 無縫線路結(jié)構(gòu)組成溫度應(yīng)力式無縫線路包括固定區(qū)、伸縮區(qū)和緩沖區(qū)。(1)伸縮區(qū)長度根據(jù)計算確定。(2)固定區(qū)為長軌減去兩端伸縮區(qū)的長度。每段長軌的長度，應(yīng)根據(jù)線路情況和施工條件決定

25、，原則上應(yīng)與自動閉塞區(qū)段的長度一致。若受條件限制，固定區(qū)也不應(yīng)短于50m。(3)緩沖區(qū)一般由24節(jié)標(biāo)準(zhǔn)軌或廠制縮短軌組成，有絕緣接頭時為4節(jié)(膠接絕緣接頭為35節(jié))。4.1.4 緩沖區(qū)和伸縮區(qū)的設(shè)置緩沖區(qū)應(yīng)設(shè)在下列地點：(1)兩段長軌之間；（略）4.1.5 兩股長軌鎖定軌溫鋪設(shè)無縫線路時，左右兩股長軌的鎖定軌溫應(yīng)基本相同，如不同，不得超過5。4.2 鋼軌強度檢算設(shè)計所需資料：(1)線路條件：某線路k114+000至k119+100區(qū)段，包括直線和曲線，曲線段最小半徑為500m；鋼軌類型：60kg/m，=457mpa，25m長的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：型混凝土軌枕，1760根/km；道床：碎石道床，=0.

26、5mpa，道床厚度45cm；路基：砂黏土，=0.15mpa；最高軌溫：58.0，最低軌溫30.5。(2)運營條件客運機車韶山8：vmax=160km/h；貨車韶山3：vmax=100km/h。(3)軌道強度計算資料表4-1 60kg/m鋼軌計算資料鋼軌鋼軌支座剛度d(n/cm)斷面面積f(cm2)慣性矩ix(cm4)底部斷面系數(shù)w1(cm3)頭部斷面系數(shù)w2(cm3)屈服強度(mpa)鋼軌底寬(mm)計算鋼軌計算軌下基礎(chǔ)77.453217396339457150300000700000表4-2 型混凝土軌枕計算資料配置(根/km)軌枕間距a(cm)長度l(m)枕端至軌中距離a1(cm)軌枕支承

27、長度e(cm)有效支承長度(cm)平均底寬b(cm)17605682.55095117.527.54.2.1 按客運機車韶山8計算4.2.1.1 鋼軌強度檢算2×107.8kn2.9m6.1m2.9m圖4-1 客運ss8機車軸重及軸距(1)計算剛比系數(shù)k值（略）4.2.1.2 混凝土軌枕計算(1)計算值（略）4.2.1.3 道床頂面應(yīng)力計算道床頂面的應(yīng)力，無論是沿軌枕縱向還是橫向，分布都是不均勻的，道床頂面上的平均壓力可近似取為： (4-1)式中，b=27.5cm，。直線上： mpa曲線上： mpa碎石道床允許應(yīng)力，因此道床強度滿足要求。4.2.1.4 路基面應(yīng)力計算道床應(yīng)力計算的基

28、本假設(shè)：(1)道床上的擴散角按直線擴散規(guī)律從道床頂面?zhèn)鬟f到路基頂面；（略）4.2.2 按貨車韶山3計算4.2.2.1 鋼軌強度計算(1)計算剛比系數(shù)k值3×112.8kn2.30mm2.00m7.20m2.00m2.30m15.80m圖4-2 貨車ss3機車軸重及軸距（略）4.2.2.2 混凝土軌枕計算(1)計算值（略）4.2.2.3 道床頂面應(yīng)力的計算直線上： mpa曲線上： mpa碎石道床允許應(yīng)力，因此道床強度滿足要求。4.2.2.4 路基面應(yīng)力的檢算 （略）4.2.3 由鋼軌強度計算容許的溫降幅度無縫線路鋼軌應(yīng)有足夠的強度，以保證在動彎應(yīng)力、溫度應(yīng)力及其他附加應(yīng)力共同作用下不被

29、破壞，仍能正常工作。此時，要求鋼軌所承受的各種應(yīng)力的總和不超過規(guī)定的容許值，并據(jù)此鋼軌強度條件確定容許的軌溫變化幅度。(1)普通地段無縫線路的鋼軌強度，按受拉和受壓條件分別為： (4-3) (4-4)式中，鋼軌軌底最大動彎應(yīng)力；鋼軌軌頭最大動彎應(yīng)力；鋼軌溫度應(yīng)力。 (4-5)（略）該區(qū)段直線和曲線上的鋼軌動彎應(yīng)力已經(jīng)計算所得，見表4-7。表4-7 鋼軌動彎應(yīng)力值計算條件客 運貨 車鋼軌動彎應(yīng)力直線曲線直線曲線(mpa)135.4165.4110.9163.2(mpa)158.2193.2129.6190.6由于客運機車的動彎應(yīng)力值均大于貨車的動彎應(yīng)力值，所以只按客運機車計算。直線上：曲線上：4

30、.3 穩(wěn)定性檢算通過前面鋼軌強度計算結(jié)果，對該線路路基上的無縫線路進行設(shè)計。該線路屬于大同地區(qū)，已知大同地區(qū)最高軌溫為58.0，最低軌溫-30.5。4.3.1 長鋼軌軸向溫度壓力計算無縫線路穩(wěn)定性的計算，不在于求出臨界溫度壓力，因為在這之前脹軌已很明顯，不能確保行車安全，而是在于對具有一定原始彎曲的軌道，求出它產(chǎn)生橫向位移時的溫度壓力值。根據(jù)能量法原理和定曲率法，可推導(dǎo)出變形曲線弦長l及溫度壓力分別為： (4-9) (4-10)式中，f 變形曲線矢度，取f =0.2cm；彈性原始彎曲矢度(cm)；軌道框架水平剛度換算系數(shù)，其值取2；鋼軌對豎直軸的慣性矩(cm4)；變形曲線長度；鋼軌彈性模量，取

31、值為；合成半徑。 (4-11)（略）4.3.2 由穩(wěn)定條件計算容許的溫升幅度穩(wěn)定條件容許最大軌溫升高幅度 (4-13)式中，對于路基地段無縫線路=0；橋梁地段無縫線路為橋上無縫線路鋼軌伸縮壓力和撓曲壓力中的較大者。長鋼軌軌道穩(wěn)定條件： (4-14)由式(4-12)得：直線上： 曲線上： 4.4 無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算4.4.1 確定鎖定軌溫?zé)o縫線路設(shè)計鎖定軌溫應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料，無縫線路軌道的容許溫升、容許降溫，并考慮一定的修正量計算確定。(1) 中和軌溫確定 (4-15)式中，中和軌溫；當(dāng)?shù)貧v年最高軌溫；當(dāng)?shù)貧v年最低軌溫；設(shè)計鎖定軌溫修正值，一般可取05。本設(shè)計取。（略）4.4.2 伸縮區(qū)長

32、度計算直線上： 曲線上： 根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計中伸縮區(qū)的長度宜按100m計。4.4.3 預(yù)留軌縫計算直線上：長軌一端伸長量（略）(1)普通線路或無縫線路緩沖區(qū)標(biāo)準(zhǔn)軌之間的預(yù)留軌縫值直線上：（略）4.4.4 軌條布置跨區(qū)間無縫線路和區(qū)間無縫線路的軌條布置應(yīng)滿足下列要求：(1)跨區(qū)間無縫線路長軌條長度不受限制，區(qū)間無縫線路的長軌條長度應(yīng)以車站最外道岔間的距離減去兩個緩沖區(qū)長度計算；（略）4.4.5 位移觀測樁的布置位移觀測樁是分析研究無縫線路長鋼軌鎖定軌溫變化的重要依據(jù)，也是安排線路作業(yè)軌溫范圍的重要依據(jù)。因此，正確設(shè)置位移觀測樁是跨區(qū)間無縫線路設(shè)計和施工的重要內(nèi)容。無縫線路位移觀測樁的設(shè)置應(yīng)符合

33、下列規(guī)定：(1)線路應(yīng)按單元軌節(jié)設(shè)置位移觀測樁，其設(shè)置規(guī)定見圖4-3。(2)位移觀測樁必須預(yù)先埋設(shè)牢固，在單元軌節(jié)兩端就位后立即進行標(biāo)記，標(biāo)記應(yīng)明顯、耐久、可靠。·100·······××(l-200)/2(l-200)/2100單元軌節(jié)長度l·· 圖4-3 單元軌節(jié)位移觀測樁的設(shè)置(單位：m)第5章 橋上無縫線路設(shè)計5.1 設(shè)計原則在橋上鋪設(shè)無縫線路，可以減小列車動力作用，改善橋梁運營條件，減少軌道維修工作量，延長軌道部件和橋梁的使用壽命。在跨度大于24m的橋梁上鋪設(shè)無縫線

34、路時，都必須做單獨設(shè)計。本設(shè)計含有兩座橋梁，一座單跨15m，不作單獨設(shè)計；一座雙跨32m，要進行單獨設(shè)計。橋上無縫線路設(shè)計分為跨度為24m40m的中跨度橋及跨度超過40m的大跨度兩種。本設(shè)計只涉及中跨度。橋上無縫線路的設(shè)計應(yīng)遵循以下原則：(1)無縫線路設(shè)計要最大限度地減小軌道和橋梁所承受的附加縱向力，使橋上線路具有廣泛鋪設(shè)無縫線路的可能性。(2)無縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既要滿足軌道強度和穩(wěn)定的要求，又要使橋梁受力合理，以保證橋梁和軌道運營安全。(3)盡可能增加焊接軌條的長度，減少橋梁及其附近的鋼軌接頭，提高軌道的整體性和平順性，以適應(yīng)高速和重載運輸?shù)男枰?4)無縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要考慮便于線路的

35、養(yǎng)護維修。5.2 設(shè)計要點橋上無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計要點：(1)一般中、小跨度橋，應(yīng)將橋上無縫線路設(shè)計為固定區(qū)。伸縮區(qū)設(shè)在橋上時，長軌條之間應(yīng)設(shè)緩沖區(qū)或鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。（略）5.3 橋上伸縮力計算5.3.1 附加伸縮力計算原理橋梁位于無縫線路固定區(qū)，固定區(qū)鋼軌是不動的，而梁卻因溫度變化而伸縮，這樣要帶動鋼軌，給鋼軌一個縱向力，把這附加力稱為附加伸縮力。為了簡化計算，做如下假設(shè)：(1)梁的伸縮不受軌道的約束，而且伸縮變形不是累積的。(2)橋上和路基上縱向阻力為常量。根據(jù)第一項假設(shè)，梁的自由伸縮，只考慮梁的當(dāng)天最大溫差引起的伸縮，即梁的某截面的位移為： (5-1)式中，鋼梁的線膨脹系數(shù)，取/；梁的固定端

36、至計算截面的距離；一天內(nèi)梁的最大溫差，對于鋼梁取25，混凝土梁取15。無碴橋上線路縱向阻力即扣件阻力。橋上鋼軌，根據(jù)設(shè)計要求，不是全部扣緊，而是采用“緊松緊”的形式。表5-1 橋上線路縱向阻力(kn/m/軌)擰緊情況全緊1-2-11-3-11-4-11-6-11-9-1全松無碴橋22.508.606.805.804.603.601.505.3.2 計算伸縮力(1)計算條件2×32m上承式鋼板梁，橋上扣件采用1-4-1，橋上線路縱向阻力r =58n/cm，路基上線路縱向阻力n/cm，60kg/m鋼軌。(2)計算步驟計算附圖如下：32m32m圖5-1 雙跨梁示意圖（略）5.4 橋上附加撓

37、曲力計算5.4.1 附加撓曲力計算原理在計算附加撓曲力時，做如下假設(shè)：(1)列車荷載分階段進入梁跨，當(dāng)它進入第二跨后，對第一跨反向位移可略不計；（略）5.4.2 計算撓曲力(1)計算條件2×32m上承式鋼板梁，低墩，梁高h=257.8m，中性軸位于梁的中部，梁的換算慣性矩ix=892.8×104cm4。（略）(2)計算梁上翼緣位移 (5-4)機車荷載作用的橋跨(1跨)：32m32m12cbaq1q2圖5-4 雙跨梁荷載示意圖（略）5.5 橋上強度與穩(wěn)定性計算由圖5-2可知最大的伸縮拉力為kn，壓力為kn；由圖5-5可知最大的撓曲拉力為kn，壓力為kn。5.5.1 強度計算

38、(5-7)（略）將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式(5-7)、(5-8)，其計算結(jié)果詳見表5-2。表5-2 計算結(jié)果列表計算項目季節(jié)夏季冬季t拉()69.270.5t壓()60.161.55.5.2 穩(wěn)定性計算 (5-9)式中，軌道允許臨界壓力，取值與路基穩(wěn)定性計算值相同；一股軌道出現(xiàn)的最大附加伸縮壓力。（略）5.6 確定鎖定軌溫(1)計算容許鋪軌軌溫的上下限（略）5.7 斷縫檢算鋼軌在低溫折斷后，由于折斷處兩側(cè)的鋼軌產(chǎn)生收縮，從而形成較大的斷縫，為了保證行車安全，要求可能產(chǎn)生的最大斷縫值不超過容許斷縫值。由于橋上縱向阻力低于路基上阻力，而且又有附加拉力，因此，必須重新檢查斷縫值。冬季鋼軌折斷時斷縫由最大溫

39、度拉力產(chǎn)生的斷縫斷縫值為： (5-10)式中，最大溫度拉力造成的斷縫；線路縱向阻力。cm但 (合格)。第6章 鐵路線路大修工作6.1 線路變形與修理更新傳統(tǒng)的鐵道線路結(jié)構(gòu)是采用力學(xué)性能不同的材料組成的。它是把鋼軌與軌枕組成的軌排浮裝在堆放于土質(zhì)路基上的由松散顆粒做成的道床之上而構(gòu)成的長大帶狀工程結(jié)構(gòu)物。組合性和散體性是這種結(jié)構(gòu)的一個工作特征；而線路又是專供列車以一定速度行駛于其上的工程建筑物。其所承受的機車車輛荷載的隨機性和重復(fù)性則是它的另一工作特征。認識到這些特征，就不難理解線路產(chǎn)生殘余變形的不可避免性，以及進行線路維修和定期修理的必要性了（略）6.2 線路大修的性質(zhì)與目的鐵道線路是鐵路的主

40、要技術(shù)裝備之一，是工務(wù)部門固定資產(chǎn)的主要部分，是行車的基礎(chǔ)。目前，我國鐵路擔(dān)負著全國60%以上的運輸任務(wù)。同時，這些線路設(shè)備在經(jīng)常不斷的運輸過程中，或者說在輪軌相互作用過程中在逐漸損耗。為了保證鐵道線路的安全、平穩(wěn)和不間斷地運輸，保持線路設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，根據(jù)運輸需要及線路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性地、有計劃地對損耗部分加以修理和更新，使之恢復(fù)到原來的形態(tài)或更新成新的形態(tài)，是線路設(shè)備大修的根本任務(wù)。線路大修工作規(guī)模龐大，每公里需要投入大量的人力、物力和財力。目前全路支付線路設(shè)備大修的費用為數(shù)巨大，而且這種支出隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展而呈現(xiàn)迅速增長趨勢。這是因為線路大修費用往往超過固定資產(chǎn)的最初價值，提

41、高設(shè)備的最初價值用以擴大再生產(chǎn)。為此，必須積累足夠恢復(fù)全部固定資產(chǎn)的資金。定期的支付大修費用是補償固定資產(chǎn)的主要來源。（略）6.3 線路大修的工作范圍6.3.1 工作分類我國鐵路將線路設(shè)備大修分為如下幾類：(1)線路大修(以公里計)。線路上原鋪鋼軌疲勞損傷，輕型不符合要求，已不能適應(yīng)當(dāng)前或近期運輸發(fā)展需要，必須全面更換鋼軌，加強線路時，可進行大修。（略）6.3.2 工作內(nèi)容6.3.2.1 線路換枕大修線路換枕大修必須成段進行，并按設(shè)計施工，主要包括以下內(nèi)容：(1)按設(shè)計校正、改善線路縱斷面和平面；（略）6.3.2.2 鋪設(shè)無縫線路前期工程主要工作內(nèi)容有：(1)按設(shè)計校正、改善線路縱斷面和平面；

42、（略）6.3.2.3 鋪設(shè)無縫線路主要工作內(nèi)容有：(1)焊接鋪設(shè)鋼軌，更換扣件，并按設(shè)計鎖定軌溫范圍鎖定線路，埋設(shè)鋼軌縱向位移觀測樁；(2)整修線路，安裝軌道加強設(shè)備；(3)整修道口；(4)回收舊料，清理場地，設(shè)置常備材料。6.3.2.4 成段更換再用軌主要工作內(nèi)容有：(1)更換再用軌及配件，恢復(fù)絕緣接頭及鋼軌接續(xù)線；(2)修理軌枕、更換失效的軌枕及扣件；（略）6.3.2.5 成組更換新道岔或岔枕主要工作內(nèi)容有：(1)成組更換新道岔或新岔枕；(2)清篩道床，做好排水工作；(3)整修道岔及道岔前后影響范圍內(nèi)的線路；(4)回收舊料，清理場地。6.3.2.6 成段更換新混凝土枕或再用混凝土枕主要工作

43、內(nèi)容有：(1)全面更換混凝土枕及其扣件；(2)清篩不潔道床，補充道碴，整修線路；（略）6.3.2.7 成段鋪設(shè)混凝土寬枕主要工作內(nèi)容有：(1)全面清篩道床，補充道碴，處理基床病害；(2)修補路肩，改善排水設(shè)施；（略）6.3.2.8 成段更換混凝土枕扣件工作內(nèi)容包括全面更換新型扣件，回收舊料，清理場地。6.3.2.9 道口大修主要工作內(nèi)容有：(1)根據(jù)需要，改善道口條件和受其影響的兩側(cè)進路；(2)改善或更換道口鋪面板、護輪軌；（略）6.3.2.10 線路中修主要工作內(nèi)容有：(1)校正線路縱斷面，恢復(fù)線路平面；(2)清篩道床、補充道碴，改善道床斷面，原砂子或天然級配卵石道床改鋪為碎石道床；對基床翻

44、漿冒泥地段進行整治；（略）6.3.3 要求與規(guī)則鐵路線路設(shè)備大修必須有正常的工作條件，應(yīng)設(shè)置大修設(shè)計和施工專業(yè)隊伍，裝備必要的施工機械和工程運輸車輛，在列車運行圖中，安排施工“天窗”，同時應(yīng)密切各有關(guān)部門的協(xié)作配合，為大修的正常進行創(chuàng)造條件。（略）6.4 線路大修的周期性6.4.1 影響因素如前所述，線路大修是為了補償固定資產(chǎn)的正常損耗，為了及時地、適當(dāng)超前地進行所規(guī)定的線路修理工作，需要有科學(xué)根據(jù)地確定它們的實施周期，以便據(jù)此來制訂線路修理的計劃。（略）6.4.2 現(xiàn)行規(guī)定我國鐵路線路大中修周期，按線路通過總質(zhì)量(mtkmkm)確定。一般情況下，現(xiàn)行是按表6-1規(guī)定執(zhí)行。表6-1 我國鐵路線

45、路大中修周期軌道條件周 期(通過總質(zhì)量)(mt·km/km)軌型軌枕道床中修大修75kg/m無縫線路混凝土枕碎石待定待定60kg/m無縫線路混凝土枕碎石30040070060kg/m普通線路混凝土枕或木枕碎石30035060050kg/m無縫線路混凝土枕碎石30055050kg/m普通線路混凝土枕或木枕碎石25045043kg/m普通線路混凝土枕或木枕碎石160250但在小半徑曲線、大坡道或隧道等集中地段、軌型與所承擔(dān)運營條件不匹配的地段、煤、砂、礦碴等散裝貨物運輸集中地段，以及風(fēng)沙為害地段等，鐵路局可根據(jù)特殊情況，做適當(dāng)調(diào)整。6.4.3 如何確定大修周期鐵道線路大修的主要工作內(nèi)容為

46、鋼軌的全面更換，所以它的周期應(yīng)由鋼軌的使用壽命決定。鋼軌的使用壽命通常以其鋪入后至更換前累計通過的總質(zhì)量表示。把這一累計通過的總質(zhì)量除以平均通過的總質(zhì)量即為鋼軌使用年限。由于鋼軌磨耗程度及疲勞傷損發(fā)生率極不一致，所以在達到平均使用壽命以前，將會有部分鋼軌先期磨耗逾限或發(fā)生疲勞傷損，因而必須進行大量的抽換，而增大無縫線路地段更換鋼軌的期限，應(yīng)該短于鋼軌的平均使用壽命。（略）第7章 結(jié)論與展望7.1 結(jié)論7.1.1 線路平面設(shè)計平面曲線設(shè)計主要是針對已經(jīng)變形的既有曲線設(shè)計出合理的半徑，并根據(jù)漸伸線原理計算出撥距，使曲線平滑圓順，滿足運營安全和舒適要求。曲線：a=7733'45"，r=500m，l0=100m，l=776.862m，t=452.411m，曲線：a=2511'10"，r=600m，l0=140m，l=403.748m，t=204.344m。撥距為正，說明所選半徑過大；撥距為負，則說明半徑過小