軌道強(qiáng)度檢算及普通無縫線路設(shè)計(jì)

1、目錄課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 _軌道強(qiáng)度檢算普通無縫線路設(shè)計(jì)_院（系）軟件學(xué)院專 業(yè) 軟件+道路與鐵道工程班級(jí)2_1姓名肖紅龍指導(dǎo)教師張鵬飛2014年1月目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 42.1、 設(shè)計(jì)題目 42.2、 設(shè)計(jì)資料 42.3、 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求 52.4、 參考文獻(xiàn) 52.5、 完成文件與要求 5二、軌道強(qiáng)度檢算 62.1、 分析軌道受力 62.1.1、 豎向力 62.1.2、 橫向水平力 62.1.3、 縱向水平力 62.2、 豎向受力分析和計(jì)算方法 72.2.1、 軌道靜力計(jì)算 72.2.2、 軌道動(dòng)力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算 82.2.3、 軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算 92.3、 強(qiáng)度檢算 92.3.1、 鋼

2、軌強(qiáng)度檢算 92.3.2、 軌枕承壓強(qiáng)度與彎矩檢算 102.3.3、 道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計(jì)算 102.4、 計(jì)算部分 112.4.1、 計(jì)算資料 112.4.2、 運(yùn)營(yíng)車輛為DF4型客運(yùn)機(jī)車時(shí)軌道各部件強(qiáng)度檢算 112.4.2.1、 機(jī)車通過曲線軌道的允許速度的確定 112.4.2.2、 鋼軌強(qiáng)度的檢算 112.4.2.3、 軌枕彎矩的檢算 132.4.2.4、 道床頂面應(yīng)力的檢算 152.4.2.5、 路基面道床應(yīng)力的檢算 162.4.3、 運(yùn)營(yíng)車輛為DF4B內(nèi)燃貨運(yùn)機(jī)車時(shí)軌道各個(gè)部件強(qiáng)度檢算162.4.3.1、 鋼軌強(qiáng)度的檢算 162.4.3.2、 軌枕彎矩的檢算 182.4.3.3、

3、道床頂面應(yīng)力的檢算 202.4.3.4、 路基面道床應(yīng)力的檢算 20三、普通無縫線路設(shè)計(jì) 203.1 、設(shè)計(jì)鎖定軌溫的確定 .203.1.1 溫度壓力的計(jì)算 203.1.2 軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力 .223.1.3 軌道穩(wěn)定性允許溫升 .233.1.5 設(shè)計(jì)鎖定軌溫計(jì)算 243.1.6 鋼軌溫度力 253.2 伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算 263.3 無縫線路緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計(jì)算 273.3.1 長(zhǎng)軌條一端伸縮量的計(jì)算273.3.2 緩沖軌一端伸縮量的計(jì)算273.3.3 預(yù)留軌縫的計(jì)算 .283.4 防爬設(shè)備的布置 .283.5 長(zhǎng)軌節(jié)的長(zhǎng)度，畫長(zhǎng)軌條布置圖 .29鐵路軌道課程設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1、 設(shè)計(jì)

4、題目軌道強(qiáng)度檢算普通無縫線路設(shè)計(jì)1.2、 設(shè)計(jì)資料線路鋪設(shè)無縫線路區(qū)段，南京地區(qū)歷年最高軌溫為63.0 C,最低軌溫為-14.0C； 60kg/m鋼軌無縫線路，鋼軌截面積F=77.45 cm3 ,鋼軌慣性矩I=1048cm,;曲線半徑R=1500m （一 班），R=1200m （二班），R=800m （三班）；軌枕：n型混凝土軌枕1760根/km （一班），II型混凝土軌枕 1840根/km （二班），出型混凝土軌枕1667根/km （三班）；道床：碎石道柞，厚度為 40 cm；路基：既有線路基；鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)D:檢算鋼軌強(qiáng)度時(shí)，取 30000 N/mm檢算軌下基礎(chǔ)時(shí)，取 70000N/mm

5、；現(xiàn)有機(jī)車類型機(jī)車組別（每組1人）123456789客機(jī)SS3SS1DF4SS3SS1DF4SS3DF4DF4B貨機(jī)DF4BDF4SS1DF4DF4BDF4SS1DF4BDF4鋼軌彈性模量E=2.1 X 105M治 ,軌道原始彈性彎曲半波長(zhǎng) % =720cm,原始彈性彎曲矢度，*=2.5mm,原始塑性彎曲矢度 "=2.5mm,軌道彎曲變形矢度 '=2mm ,軌道框架剛度系數(shù)#=1.0 ,等效道床阻力取 % =84.3N/cm。線路基本情況：該線路位于 XXX線，自K110+000至K123+000橋隧等建筑物位置如下表：起始里程或中心里程既有線橋、隧及道口描述K110+74.

6、4k110+254.33潭口隧道K110+342.962-20.0 1-10.0混凝土拱橋K110+687.5平交道口K111+046.01-40.0 2-20.0混凝土拱橋K113+171.53k113+476.28古龍崗隧道K114+650.812-15.0 4-31.0 鋼橋K115+000平交道口K121 + 163.06平交道口K121+500.6平交道口K121+948.56k122+065.81楊子嶺隧道? 1.3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1、軌道強(qiáng)度檢算(1)論述軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算的基本原理；(2)靜力計(jì)算采用連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論，用準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力。檢算內(nèi)容有：鋼軌強(qiáng)度檢

7、算、道床頂面壓應(yīng)力檢算、路基表面壓應(yīng)力檢算等。2、普通無縫線路設(shè)計(jì)(1)設(shè)計(jì)鎖定軌溫的確定(2)伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算(3)預(yù)留軌縫設(shè)計(jì)(4)防爬設(shè)備的布置(5)長(zhǎng)軌節(jié)的長(zhǎng)度，畫長(zhǎng)軌條布置圖(6)無縫線路穩(wěn)定性檢算等。? 1.4、參考文獻(xiàn)1 .鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10082 2005 J448- 2005)2 .軌道工程3 1.5、完成文件與要求1 .設(shè)計(jì)計(jì)算書2 .長(zhǎng)軌條布置圖。設(shè)計(jì)計(jì)算書采用統(tǒng)一的封頁和計(jì)算紙張，按要求填寫好任務(wù)書， 裝訂后再和圖紙一起放入資料袋中。圖紙統(tǒng)一采用A3紙張，計(jì)算機(jī)繪圖或手工繪圖，要求布局合理，線形粗細(xì)必須分明，標(biāo)注的漢字和數(shù)字要字體統(tǒng)一、大小一致、詳細(xì)清晰，圖紙右下

8、方需有繪圖單位、 比例和其他說明文字。圖紙下方需標(biāo)明設(shè)計(jì)者和審核者、設(shè)計(jì)時(shí)間、圖名、圖號(hào)、班級(jí)和學(xué) 舁至 開考。指導(dǎo)教師：張鵬飛? 一、軌道強(qiáng)度檢算? 2.1、分析軌道受力要進(jìn)行軌道力學(xué)分析，首先要確定作用在軌道上的力，而行駛中的機(jī)車車輛 作用于軌道上的力非常復(fù)雜，而且有強(qiáng)烈的隨機(jī)性和重復(fù)性。這些力大體上可分 為垂直于軌面的豎向力、垂直于鋼軌的橫向水平力和平行于鋼軌的縱向水平力等 三種。? 2.1.1、豎向力豎向力的主要組成部分是車輪的輪載。 列車在行駛過程中，車輪實(shí)際作用于 軌道上的豎直力稱為車輪的動(dòng)輪載。具超出靜荷載的部分稱為靜荷載的動(dòng)力附加 值。動(dòng)輪載隨機(jī)車車輛和軌道的構(gòu)造及其狀態(tài)以及機(jī)

9、車車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化。靜輪載幾乎不受上述影響，而動(dòng)力附加值則與上述有密切關(guān)系。 總體來說，確定 豎直力的方法有三種：1）用概率總和法將各個(gè)豎直力組合起來，求得概率為最大的豎直力；2）用速度系數(shù)等求得最大的豎直力。例如，我國(guó)用速度系數(shù) 環(huán)口偏載系數(shù)再 來計(jì)算豎直動(dòng)輪載Pdo計(jì)算公式為?= ?（1+ ?+ ?）式中，P為靜輪載。3）用計(jì)算模型來確定豎直力。在這三種方法中，第二種較為簡(jiǎn)單，第三種隨計(jì)算復(fù)雜，但它可以計(jì)算各種 情況下的輪軌相互作用，特別是預(yù)測(cè)高速鐵路上輪軌間的動(dòng)力作用， 因此日益受 到大家的重視。? 2.1.2、橫向水平力在輪軌接觸點(diǎn)上，除作用著垂直于軌面的豎直力外，還存在著車輪輪緣

10、作用 于軌頭側(cè)面上的導(dǎo)向力和輪軌踏面上的橫向蠕動(dòng)滑力合成的輪軌橫向水平力。引起橫向水平力的原因有多種，而機(jī)車車輛通過曲線軌道時(shí)，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向，使車 輪輪緣作用于鋼軌側(cè)立面的導(dǎo)向力是產(chǎn)生橫向水平力的最主要原因。? 2.1.3、縱向水平力作用于鋼軌上的縱向水平力繁多復(fù)雜，大體包括以下幾種：1）鋼軌爬行力。軌道爬行的原因十分復(fù)雜，其中最基本和決定性的則是鋼 軌在動(dòng)荷載作用下的波浪形撓曲。當(dāng)中間扣件壓力不足，軌底將在墊板上順著行 車方向滑行；如扣件阻力大于道床阻力，則鋼軌帶動(dòng)軌枕一起移動(dòng)，產(chǎn)生與行車 方向一致的爬行；在長(zhǎng)大坡道上，由于列車的牽引和制動(dòng)，鋼軌向下坡方向爬行， 從而產(chǎn)生鋼軌縱向爬行力；2）

11、坡道上列車重力的縱向分力，隨坡度的大小而異；3）制動(dòng)力。當(dāng)列車停車或減速時(shí)，因操縱制動(dòng)閘瓦對(duì)車輪施加強(qiáng)大壓力而 在輪軌接觸點(diǎn)上產(chǎn)生制止列車前進(jìn)的力為制動(dòng)力；4）摩擦縱向力。列車通過曲線軌道時(shí)，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向使車輪踏面產(chǎn)生作用 于鋼軌頂面上的摩擦力和縱向分力；5）溫度力。鋼軌受阻力約束，不能隨軌溫變化而自由伸縮，故在鋼軌內(nèi)產(chǎn) 生溫度力。? 2.2、豎向受力分析和計(jì)算方法目前，最常用的檢算軌道強(qiáng)度的方法稱為準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法。 準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法 就是應(yīng)用靜力計(jì)算的基本原理，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，然后根據(jù)輪軌系統(tǒng)的動(dòng)力 特性，考慮為輪載、鋼軌撓度、彎矩和軌枕反力等的動(dòng)力增值問題。軌道強(qiáng)度準(zhǔn) 靜態(tài)計(jì)算包括三個(gè)內(nèi)

12、容：軌道結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算；軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的動(dòng)力計(jì)算一一準(zhǔn) 靜態(tài)計(jì)算；檢算軌道結(jié)構(gòu)各部件的強(qiáng)度。? 221、軌道靜力計(jì)算連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁模型就是把鋼軌視為一根支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無限長(zhǎng) 梁，分析梁在受豎向力作用下所產(chǎn)生的撓度、 彎矩和基礎(chǔ)反力。該法所求得的解 析解是最嚴(yán)密的理論解，可將軌道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分布寫成函數(shù)形式，這一經(jīng) 典了理論在目前軌道強(qiáng)度計(jì)算中仍發(fā)揮著重要作用。利用這一模型進(jìn)行豎向受力分析時(shí)，作一下假定：軌道和機(jī)車車輛均符合各項(xiàng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的要求； 鋼軌是一根 支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無限長(zhǎng)梁。連續(xù)基礎(chǔ)由路基、道床、軌枕和扣件所組成。 作用于彈性基礎(chǔ)單位面積上的壓力和彈性下沉成正比；作用于鋼

13、軌的對(duì)稱面上， 兩股鋼軌上的荷載相等；不考慮軌道自重。依據(jù)此模型計(jì)算，需要先確定諸多計(jì)算系數(shù)。?受鋼軌鋼的彈性模量和鋼軌截面對(duì)其水平中性軸的慣性矩的乘積。?始一般可取為2.085 xi05Mpa。?根據(jù)不同的鋼軌類型及其相應(yīng)的垂直磨耗度從表中查得?-一道床系數(shù)，是使道床頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r所必須施加于道床頂面單位 面積上的壓力，單位為Mpa/mm ,它表示軌枕下道床和路基的彈性特征。?-鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)，是使鋼軌支點(diǎn)頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r作必須施加于 支點(diǎn)頂面上的鋼軌壓力，單位為N/mm ,根據(jù)我國(guó)的測(cè)定數(shù)據(jù)，混凝土軌枕軌道 的？?S可由表查的。?鋼軌基礎(chǔ)彈性系數(shù)，是要使鋼軌產(chǎn)生單位下沉?xí)r必須在單位

14、長(zhǎng)度鋼軌 上均勻施加的壓力，單位為N/mm或Mpa。？芍？勺關(guān)系為?=?式中，a為軌枕間距（mm）。C與D的關(guān)系為? ?=2式中，b為軌枕間距（mm） ; l為軌枕長(zhǎng)度（mm） ; a為軌枕撓度系數(shù)，由于混 凝土軌枕剛度較大，所以認(rèn)為其為1.0。由上述兩式，可得k與C的關(guān)系為?=2?y彈性曲線，M截面彎矩，R作用于軌枕上的鋼軌壓力。在多輪 對(duì)作用下，必須考慮計(jì)算輪及其左右臨輪的影響，根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，把輪群對(duì)計(jì)算截面的作用疊加起來，即得整個(gè)輪群對(duì)這個(gè)截面的作用，可得計(jì)算公式?= -E ?2?尸?= - E ?4?= ? ?2式中，P為輪群中各車輪的輪載。Z2P”和三P四分別稱為計(jì)算鋼軌撓度

15、（下沉）、32軌枕反力和計(jì)算鋼軌彎矩的當(dāng)量荷載 其中q=e- 3 x(cos B x+ sin 0 x)以=e- 3 x (cos B x- sin 0 x)? 222、軌道動(dòng)力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算，名義上是動(dòng)力計(jì)算，而實(shí)質(zhì)上則是靜力計(jì)算，因?yàn)樵谟?jì)算過程 中不考慮質(zhì)體運(yùn)動(dòng)的慣性力。在軌道結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算中，主要是確定鋼軌的撓 度、彎矩和軌枕動(dòng)力增值。這些動(dòng)力增值的主要因素是行車速度、 鋼軌偏載和列 車通過曲線軌道時(shí)的橫向水平力，分別用速度系數(shù)、偏載系數(shù)和橫向水平力系數(shù)加以考慮。a速度系數(shù)，動(dòng)輪載Pd與靜輪載P之差稱為輪載的動(dòng)力增值，與靜輪載的 比值稱為輪載增值系數(shù)，這個(gè)系數(shù)隨行車速度的增

16、加而增大， 因此，通常稱為速 度系數(shù)，用 漾示，a= (Pd - P)/P。%偏載系數(shù)，列車通過曲線軌道時(shí)，由于未被平衡超高的存在，從而引起外軌或內(nèi)軌的偏載，車體重力與離心慣性力的合力就會(huì)偏離軌道的中心線。外軌偏載與靜載之比稱為軌道的偏載系數(shù)，其值為”一 ?- ? =?推導(dǎo)完后，偏載系數(shù)表達(dá)式為?= 0.002?h為未被平衡的超高。f橫向水平力系數(shù)，為軌底外緣彎曲應(yīng)力與軌底中心彎曲應(yīng)力的比值”?=：Z-：L?+?22式中，為軌底外緣彎曲應(yīng)力；9為軌底內(nèi)緣彎曲應(yīng)力；橫向水平力建議值 可以查表獲得。? 223、軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算用準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算鋼軌的動(dòng)撓度yd、鋼軌動(dòng)彎矩Md和鋼軌動(dòng)壓力Rd

17、的 計(jì)算公式為?= ?附 + ?+ ?)?0 120時(shí)，?= ?1 + ?+ ?矽？?= ?(1 + ?+ ?)? 2.3、強(qiáng)度檢算? 2.3.1、鋼軌強(qiáng)度檢算基本應(yīng)力計(jì)算，鋼軌承受列車動(dòng)載后，產(chǎn)生了軌底外緣動(dòng)拉應(yīng)力Old和軌頭外緣動(dòng)壓應(yīng)力02d ,可按公式計(jì)算軌底動(dòng)拉應(yīng)力：？?=詈，軌頭動(dòng)應(yīng)力：？?= ? ? 1?2式中，Md為鋼軌所受的動(dòng)彎矩(N ?mm) ; Wi, W2可從查表得。對(duì)于25m長(zhǎng)鋼軌的普通線路，由軌溫變化而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可查表得，基本應(yīng)力=od + a(Mpa),故鋼軌的基本應(yīng)力應(yīng)符合以下強(qiáng)度條件?軌底：？?+ ?=-,軌頭：？?+ ? ?=捻式中，氏為鋼軌的溫度壓應(yīng)力；

18、q為鋼軌溫度拉應(yīng)力；同為允許應(yīng)力(Mpa);際為鋼軌的屈服極限(Mpa) ; K為安全系數(shù)，新軌取1.3,再用軌取1.35。? 2.3.2、軌枕承壓強(qiáng)度與彎矩檢算軌枕頂面承壓應(yīng)力%可按公式計(jì)算 = Rd, A為軌枕與軌底的接觸面積。 JA A軌下截面和中間截面的正彎矩公式為?&= I ?) ?附(N ?mm)2? 82?- ?%=(2-) ?&?>?(N ?mm)中間截面負(fù)彎矩的公式為?=-4?+ 3?- 12? 8?4(3?+ 2?<?(N ?mm)對(duì)于重型和特重型軌道，軌枕中間截面的負(fù)彎矩按軌枕全長(zhǎng)上支承反力均勻分布計(jì)算，公式為? 4?= - () ?&

19、?(N ?mm)4式中，L為鋼軌長(zhǎng)度(mm) ；a1為鋼軌中心線至枕端距離(mm) , a = " (mm);e為道床支承長(zhǎng)度；Rd為鋼軌動(dòng)壓力；Mg為軌下截面允許彎矩；Mc為軌枕中 問截面允許彎矩。? 2.3.3、道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計(jì)算道床頂面應(yīng)力，即軌枕底部接觸面上的應(yīng)力，隨著道磴顆粒與軌枕底部接觸 的情況而分布不均勻。道床頂面平均應(yīng)力由下式計(jì)算?= ?Mpa)式中，Rd為鋼軌動(dòng)壓力(N) ； b為軌枕底面的寬度；e為軌枕有效支承長(zhǎng)度 (mm) o? 2.4、計(jì)算部分? 2.4.1、計(jì)算資料線路條件：曲線半徑R= 1200m；鋼軌：60kg/m , U74鋼軌，25m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)

20、軌；軌枕：II型混凝土軌枕1840根/km ;道床：碎石道磴，厚度為40cm；路基： 既有線路基；鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù) D:檢算鋼軌強(qiáng)度時(shí)，取30000N/mm ;檢算軌 下基礎(chǔ)時(shí)，取70000N/mm ;由于鋼軌長(zhǎng)度為25m,鋼軌類型為60kg/m ,故溫度 應(yīng)力q = 51Mpa,不計(jì)鋼軌附加應(yīng)力。機(jī)車：DF4型客運(yùn)內(nèi)燃機(jī)車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN,軸距1.8m,機(jī)車構(gòu) 造速度120km/h ；DF4B內(nèi)燃機(jī)車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN,軸距1.8m,機(jī)車構(gòu)造速度貨運(yùn) 100km/h 。? 2.4.2、運(yùn)營(yíng)車輛為DF4型內(nèi)燃機(jī)車時(shí)軌道各部件強(qiáng)度檢算? 2.4.2.1、機(jī)車通過曲線軌道的允

21、許速度的確定所檢算機(jī)車構(gòu)造速度均小于最壞情況下的最大速度Vmax = 4.3vR = 148.96km/h ,故可按機(jī)車構(gòu)造速度檢算部件強(qiáng)度。? 2.422、鋼軌強(qiáng)度的檢算DF4型電力機(jī)車的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間距離比較大， 彼此影響甚小，可任選一個(gè) 轉(zhuǎn)向架的車輪作為計(jì)算輪，同時(shí)由于三個(gè)車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對(duì) 稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計(jì)算輪來計(jì)算彎矩的當(dāng)量荷載 E?計(jì)算步驟如下：計(jì)算k值計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D= 30000N/mm ,軌枕均勻布置，軌枕間距?= 30 = 543.48mm1840由此可得?=? 30000=55.20Mpa? 543.48H計(jì)算B值E值一般可取 2.05

22、8 Xl05Mpa,岫表可得 32170000mm 4=0.0012mm-14 / ?4 /55.20?= "r_= M74? 4 X2.1 X105 X 32170000?= ?(? ?根據(jù)不同的B箱可計(jì)算出 砥計(jì)算輪計(jì)算值輪位£ ?1231?/N11500011500011500097432.6?/mm018003600?02.164.32?1-0160.00724?115000-18400832.162?/N11500011500011500078200?/mm180001800?2.1602.16?-0.161-0.16?18400計(jì)算EP

23、>以1和2輪分別為計(jì)算輪來計(jì)算12PM并選取其中最大值來計(jì)算鋼軌的彎矩。 計(jì)算輪1的三Pp= 97432.6為其中的最大值，用此值來計(jì)算靜彎矩。計(jì)算靜彎矩MX97432.6 = 20298458.33(N ?mm)?= ? 14?尸 4 X0.0012計(jì)算動(dòng)彎矩Md計(jì)算電力機(jī)車運(yùn)行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度系數(shù)公式為0.4va =,100 '速度系數(shù)為0.480.4? 0.4X120?=100100由計(jì)算偏載系數(shù)%的公式，式中？h = 75mm ,得?= 0.002? = 0.002 X75 = 0.15由表可查得R= 1200m時(shí)的橫向水平力系數(shù)f = 1.45將上述系數(shù)代入Md

24、 = M (1 + a+%)f得?= ? (1 + ?+ ?%?= 20298458.33 X(1 + 0.48 + 0.15) X1.45=47975406.19(N ?mm)計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力外和02d可查得鋼軌的 W( = 396000mm 3, W2 = 339400mm 3,則得軌底和軌頭應(yīng)力 為?47975406.19軌底：?=詬=396000= 121.15MPa?47975406.19軌頭：？3?= ?2 =339400= 141.35MPa溫度應(yīng)力q = 51Mpa,得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：？?+ ?= 121.15 + 51 = 172.15 Mpa軌頭：?+ ? = 16

25、0.82 + 51 = 192.35MpaU74鋼軌的屈服極限os = 405(Mpa),新軌的安全系數(shù)K= 1.3,允許應(yīng)力為?=養(yǎng)箸=312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于也符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。?2.4.2.3、軌枕彎矩的檢算計(jì)算k值和的計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D = 70000N/mm ,軌枕均勻布置，軌枕間距?=1000000=543.48mm1840由此可得?=-= ?7000054348 = 128-80MPa=0.001478mm -14/?4 /128.80?=娟="F4? 4 X2.1 X105 X 32170000計(jì)算nfi?= ?-?(?+? ?根據(jù)不同的B箱

26、可計(jì)算出 砥計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載Z2P”計(jì)算輪計(jì)算值輪位£ ?1231?/N115000115000115000111443?/mm018003600?02.6605.320?1-0.029720.00126?115000-3418-1392?/N115000115000115000108164?/mm180001800?2.66002.660?-0.029721-0.02972?-3418115000-3418取表中最大的EPt = 111443N計(jì)算軌枕上的動(dòng)壓力Rd計(jì)算電力機(jī)車運(yùn)行條件下速度系數(shù)公式為”囁，可算得速度系數(shù)為0.360.3? 0.3 X120?=100100由計(jì)

27、算偏載系數(shù)%的公式，式中？h = 75mm ,得?= 0.002? = 0.002 X75 = 0.15?= ? (1 +?+?) = (1 + 0.36 + 0.15) X?E ?=1.51 X0.0012 X 543.82X111443 = 57874(N)II型混凝土軌枕，軌枕長(zhǎng)度L= 2500mm ,鋼軌中心線至枕端距離a1二500mm ,道床支承長(zhǎng)度e = 950mm , 60kg/m軌底范度b = 150mm，代入公式， 計(jì)算軌下截面正彎矩?= - J；?) ?= (2500 44 X 500) X 54874 = -6859250(N ?mm)II型混凝土軌枕，允許彎矩?= 10

28、500000N 7mm計(jì)算數(shù)值Mc <Mc? 2.424、道床頂面應(yīng)力的檢算對(duì)于II型混凝土軌枕，?= 0.50Mpa,中部600mm不支承在道床上時(shí)，?=950mm,中部支承在道床上時(shí)，按照下式計(jì)算?=3?一+8?_ 3 X 25009504 = -8+ =1175mm?= 275mm?=?_? ?=54874275 X950X1.6= 0.332(Mpa)?=?-? ? ?554874275 X 1175X1.6= 0.272(Mpa)?0?旬=0.50Mpa滿足強(qiáng)度條件?2.425、路基面道床應(yīng)力的檢算根據(jù)路基填料的允許應(yīng)力反算所需的厚度9 _?54874 = 2? ? 2 X11

29、75 X0.13 Xtan35° = 257mm道床的厚度計(jì)算值小于實(shí)際的道床厚度 400 mm,滿足要求，并采用實(shí)際的 道床厚度，檢算通過。? 2.4.3、運(yùn)營(yíng)車輛為？?由燃機(jī)車時(shí)軌道各個(gè)部件強(qiáng)度檢算? 2.4.3.1、鋼軌強(qiáng)度的檢算?機(jī)電力機(jī)車的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間距離比較大，彼此影響甚小，可任選一個(gè)轉(zhuǎn)向架的車輪作為計(jì)算輪，同時(shí)由于三個(gè)車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對(duì)稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計(jì)算輪來計(jì)算彎矩的當(dāng)量荷載 E?計(jì)算步驟如下：計(jì)算k值計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D= 30000N/mm ,軌枕均勻布置，軌枕間距?= 1000000 = 543.48mm184030000=55.

30、20Mpa543.48H由此可得? ?=-= ?計(jì)算的岫表可得32170000mm 4E值一般可取 2.058 xl05Mpa4 ?455.20?= 7三二，-4? 4 X2.1 X105 X 32170000=0.0012mm-1?= ?-?(? ?根據(jù)不同的B箱可計(jì)算出 砥計(jì)算輪計(jì)算值輪位£ ?1231?/N11500115001150097432.6?/mm018003600?02.164.32?1-0160.0072?11500-1840832.162?/N11500115001150078200?/mm180001800?2.1602.16?-0.161-0.16?-184

31、011500-1840計(jì)算EP>以1和2輪分別為計(jì)算輪來計(jì)算12PM并選取其中最大值來計(jì)算鋼軌的彎矩。計(jì)算輪1的三Pp= 97432.6為其中的最大值，用此值來計(jì)算靜彎矩。計(jì)算靜彎矩MX 97432.6 = 20298458.33(N?mm)?= ? 14?尸 4 X 0.0012計(jì)算動(dòng)彎矩Md計(jì)算內(nèi)燃機(jī)車運(yùn)行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度系數(shù)公式為0.4v100 '可算得速度系數(shù)為0.4? 0.4X100?=1001000.40由計(jì)算偏載系數(shù)務(wù)的公式，式中？h = 75mm ,得?= 0.002? = 0.002 X75 = 0.15由表可查得R= 1500m時(shí)的橫向水平力系數(shù)f =

32、 1.45將上述系數(shù)代入Md = M (1 + a+,)f得?= ? (1 + ?+ ?)?= 20298458.33 X(1 + 0.40 + 0.15) X1.45=45620785.1(N ?mm)計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力md和02d可查得鋼軌的W| = 396000mm 3, W2 = 339400mm 3 ,則得軌底和軌頭應(yīng)力軌底：？?45620785.1396000=115.2Mpa軌頭：？?=釜?45620785.1339400= 1344MPa溫度應(yīng)力a = 51Mpa,得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：?+ ?= 115.2 + 51 = 166.2Mpa軌頭：？2?+ ? = 134.4

33、+ 51 = 184.4MpaU74鋼軌的屈服極限os = 405(Mpa),新軌的安全系數(shù)K= 1.3,允許應(yīng)力為?=錄 405= 312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于也符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。? 2.4.32 軌枕彎矩的檢算計(jì)算k值和的計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D = 70000N/mm ,軌枕均勻布置，軌枕間距?="鬻0 = 543.48mm1840由此可得? ?=-=?70000=128.80Mpa543.48H=0.001478mm -1L?4 /128.80?= V-=娟工4? 4 X2.1 X105 X 32170000計(jì)算nfi?= ?-?(? ?根據(jù)不同的B箱可計(jì)算出

34、 砥計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載Z2P”計(jì)算輪計(jì)算值輪位£ ?1231?/N115000115000115000111443?/mm018003600?02.6605.320?1-0.029720.00126?115000-3418-1392?/N115000115000115000108164?/mm180001800?2.66002.660?-0.029721-0.02972?-3418115000-3418取表中最大的EP>T = 111443N計(jì)算軌枕上的動(dòng)壓力Rd計(jì)算電力機(jī)車運(yùn)行條件下速度系數(shù)公式為產(chǎn)黑，可算得速度系數(shù)為?=0.30.3? 0.3 X100700 = -10

35、0-由計(jì)算偏載系數(shù)%的公式，式中？h = 75mm ,得?= 0.002? = 0.002 X75 = 0.15? _?= ? (1 + ?+ ?狗=(1 + 0.3+ 0.15) X-2 XE ?=1.45 XX111443 = 52693(N)0.0012 X 543.48II型混凝土軌枕，軌枕長(zhǎng)度L= 2500mm ,鋼軌中心線至枕端距離a1二500mm ,道床支承長(zhǎng)度e = 950mm , 60kg/m軌底范度b = 150mm，代入公式， 計(jì)算軌下截面正彎矩? 4?2500 - 4 X500?= - (4) ?= - (4) X52693 = -6586625 (N ?mm)II型混

36、凝土軌枕，軌枕中間截面允許彎矩Mc = 10500000N ?mm,計(jì)算數(shù) 值Mc <Mc2.433、道床頂面應(yīng)力的檢算對(duì)于II型混凝土軌枕，ob = 0.50Mpa ,中部600mm不支承在道床上時(shí),' . , 一 一e = 950mm,中部支承在道床上時(shí)，按照下式計(jì)算?=3? ?T+ 4 =3 X 2500950 _8 "V =?= 275mm?=?= ? ?52693275 X950X1.6= 0.333(Mpa)?=?=52693275 X 1175X1.6= 0.261(Mpa)?&?為=0.50Mpa滿足強(qiáng)度條件?2.434、路基面道床應(yīng)力的檢算根據(jù)

37、路基填料的允許應(yīng)力反算所需的厚度=246mm?52693=2? ? 2 X 1175 X0.13 x tan 35道床的厚度計(jì)算值小于實(shí)際的道床厚度，滿足要求，并采用實(shí)際的道床厚度, 檢算通過。?三、普通無縫線路設(shè)計(jì)3.1 設(shè)計(jì)鎖定軌溫的確定3.1.1 溫度壓力的計(jì)算根據(jù)軌道設(shè)計(jì)規(guī)范(TB10082-2005 J448 2005)的公式計(jì)算溫度壓計(jì)算公式根據(jù)假設(shè)，用勢(shì)能駐值原理導(dǎo)出如下基本公式：2 f foe 4l 2IP 7r°12f f A(oe 3 、Ro2 / 4r° wt2w(一3- -p f EI4r0-3wtT式中PW 一計(jì)算兩根鋼軌溫度壓力（N)；E鋼軌彈性

38、模量，為2.1 X105Mpa；I兩根鋼軌對(duì)豎直中和軸線的慣性矩,460kg/m 鋼軌 I =1048cm軌道框架剛度系數(shù)，采用1.0;l一軌道彎曲半波長(zhǎng)（cmj）;1o一軌道原始彈性彎曲半波長(zhǎng)（cm）； 720cm0elofoe一軌道原始彈性彎曲矢度（cm）； 0.25cmt. 1t一軌道原始彈性彎曲的相對(duì)曲率矢度（cm ）, t為常量，其值根據(jù)無縫線路現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料統(tǒng)計(jì)分析確定;8 fop1R0 軌道原始塑性彎曲曲率（cm 1）;1 R0 =f 一軌道彎曲變形矢度，采用0.2cm；R曲線軌道半徑（cm）; 55000cm等效道床橫向阻力;84.3N/cm3.1.28f°e2 080

39、00080.25l 1. 219720210 5f0e 201.00.2572024.82310 7-) R2.1 10724463420532/4r0W(3EIPwf f1048(4.82310745、-1.219 105)wt2)f EI 2 fwtT2 ff oel 2oe3 R04l3 Tt126223. 895r。Bl-3310862.812軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力PPvK式中PW 一軌道穩(wěn)定性計(jì)算溫度壓力（N）,按式（6-4）計(jì)算。K1安全系數(shù)，一般取K1 =1.251.3。Ki3310862.81 2546817. 546N1.33.1.3軌道穩(wěn)定性允許溫升Tc對(duì)于路基上無縫線路T

40、c2546817.5462E F22. 11051. 1810 577. 4566.351C1.1.4根據(jù)強(qiáng)度條件確定允許溫降Td鋼軌的強(qiáng)度條件是要求軌頭急軌底的邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值，不超過鋼軌的屈服強(qiáng)度除以一定的安全系數(shù)所得出的容許應(yīng)力。其表達(dá)式如下:軌頭K2軌底K2式中頭d 一軌頭邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值;底d 一軌底邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值;t 無縫線路鋼軌溫度應(yīng)力;f一鋼軌附加應(yīng)力，取10Mpa ;s一經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)所得出的鋼軌鋼屈服強(qiáng)度，根據(jù)國(guó)家鋼軌鋼試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，按極限強(qiáng)度b的不同等級(jí)，s的取值不同；K2一安全系數(shù)，新鋼軌，鋁熱焊及再用軌K21.3-1.35式中s一經(jīng)標(biāo)

41、準(zhǔn)拉伸試驗(yàn)所得出的鋼軌鋼屈服強(qiáng)度，根據(jù)國(guó)家鋼軌鋼試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，按極限強(qiáng)度b的不同等級(jí)，s的取值不同;K2安全系數(shù)，新鋼軌K2 1.25,鋁熱焊及再用軌K2 1.31.35405s取405MPa K2取 1.31,所以 - 324K21.25計(jì)算式為：式中d鋼軌動(dòng)彎應(yīng)力，取軌底的應(yīng)力，本設(shè)計(jì)中取值為 128145MPaf一鋼軌附加應(yīng)力，取10Mpa ；Td309.16128101.182. 175. 061 C3.1.5設(shè)計(jì)鎖定軌溫計(jì)算TeTmaxTminTd工Tk式中五一設(shè)計(jì)鎖定軌溫，在小半徑曲線上宜取偏高值，在年軌溫幅度較大的地區(qū)宜取偏低值；Tmax 南京歷年最高軌溫（c），取63.

42、0 C ;Tmin南京歷年最低軌溫（C）,取-14.0 C； Tc軌道穩(wěn)定性允許溫差（C）； Td一軌道強(qiáng)度允許溫降（C）；Tk一修正值，一般為05C。Te75. 06166. 351- 0263. 0(- 14. 0)228. 855 C3.1.6鋼軌溫度力設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍宜為10 C o橋上無縫線路或寒冷地區(qū)，當(dāng)1Tc（Tmax Tmin） 10 c時(shí)，鎖定軌溫范圍不應(yīng)小于 6C0設(shè)計(jì)鎖定軌溫上限Tm 28. 855533. 855 C設(shè)計(jì)鎖定軌溫下限Tn28. 855523. 855 C南京最高溫度63.0 C ,最低溫度-14.0 C ,設(shè)計(jì)鎖定軌溫上、下限應(yīng)滿足下式條件:Tm Tmi

43、n 33. 855 - (- 14)47. 855 CTd75. 061 CTmaxTn63 - 28. 85539.145 C66. 351 C鋼軌最大溫度拉力:Pt max拉EF (Tm Tmin)2. 177. 451.1847.855100918438424N鋼軌最大溫度壓力：146NPt max壓EF （Tmax Tn）2.1 77.451.18 39.145 100751275.3.2 伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算無縫線路鎖定后，長(zhǎng)軌條的兩端將隨軌溫的升降而伸縮，其伸縮范圍的長(zhǎng)度 即為伸縮區(qū)長(zhǎng)度l伸。P P t max j l伸 r式中Ptmax一鋼軌最大溫度拉力或壓力（N）, Ptmax按式（6-14）和式（6-15）計(jì)算；Pj 一接頭阻力（N）;取490kNr一 股軌下道床縱向阻力取 115cm