普通無(wú)縫線路設(shè)計(jì)1

1、華東交通大學(xué)畢業(yè)論文題 目：普通無(wú)縫線路設(shè)計(jì)學(xué) 院：專業(yè)班級(jí)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師： xxxx年xx月普通無(wú)縫線路設(shè)計(jì)華東交通大學(xué)成教學(xué)院07工程4班 甘泉摘 要：本文介紹了普通無(wú)縫線路的基本技術(shù)要求及設(shè)計(jì)過(guò)程，對(duì)軌道強(qiáng)度、無(wú)縫線路穩(wěn)定性檢算方法等進(jìn)行了較為詳細(xì)的描述。關(guān)鍵詞：無(wú)縫線路、設(shè)計(jì)、強(qiáng)度檢算、應(yīng)力1 背景資料1.1 將XXX線K110+000至K123+000地段換鋪普通無(wú)縫線路。1.2 既有線路的基本條件該大修地段屬于I級(jí)干線，限制坡度12，最小半徑為600 m； 線路上部建筑現(xiàn)狀見(jiàn)表。線路上部建筑現(xiàn)狀鋼 軌軌 枕道 床類型(kg/m)長(zhǎng)度(m)平均磨耗(mm)單根失效情況(%)類

2、型數(shù)量 (根/km)失效情況(%)種類不潔程度一般情況502565S 型砼枕176010碎石15%一般 大修地段的運(yùn)營(yíng)條件1）目前及今后的客貨運(yùn)量目前：20百萬(wàn)噸公里/公里； 第五年：25百萬(wàn)噸公里/公里； 第十年：30百萬(wàn)噸公里/公里。2）現(xiàn)有機(jī)車類型 客機(jī)DF4 構(gòu)造速度100Km/h；貨機(jī)DF4 構(gòu)造速度100Km/h XXX城市的最大、最小軌溫值分別為=61、=-10。2 軌道結(jié)構(gòu)類型的設(shè)計(jì)2.1鋼軌的選擇用于無(wú)縫線路的鋼軌，既承受因列車載荷作用而引起的動(dòng)彎應(yīng)力，還承受因軌溫變化而引起的溫度應(yīng)力的作用。因而，在選擇鋼軌類型時(shí)，首先必須滿足強(qiáng)度的要求，以防止鋼軌過(guò)早出現(xiàn)傷損或折斷，同時(shí)還

3、應(yīng)考慮能減少軌道維修工作量，延長(zhǎng)鋼軌使用壽命的要求。 根據(jù)XXX線K110+000至K123+000地段的運(yùn)營(yíng)條件、目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策及遠(yuǎn)期的客貨運(yùn)量，本次換鋪無(wú)縫線路選擇60kg/m的鋼軌。2.2 扣件的選擇用于無(wú)縫線路的中間扣件，應(yīng)具有扣壓力大、彈性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、零件少、便于裝卸等性能。能牢固、持久地把鋼軌扣壓在軌枕上，阻止鋼軌縱向移動(dòng)，保證扣件阻力大于道床縱向阻力。因此，本次換鋪無(wú)縫線路選擇彈條型扣件。鋼軌接頭扣件多用于無(wú)縫線路的緩沖區(qū)，它應(yīng)具有阻止鋼軌伸縮，保持軌縫正常的功能。因此，本次換鋪無(wú)縫線路選擇六孔雙頭式夾板、10.9級(jí)高強(qiáng)度螺栓、彈性墊圈及平墊圈，以保證有足夠的接頭阻力。2.

4、3 軌枕的選擇用于無(wú)縫線路的軌枕，除支承鋼軌，保持軌距和傳力于道床外，其外形及尺寸應(yīng)能增加軌枕框架沿道床頂面移動(dòng)的阻力，以有利于保持無(wú)縫線路的穩(wěn)定性。預(yù)應(yīng)力混凝土枕，采用了高強(qiáng)度材料，由于預(yù)應(yīng)力的作用使軌枕受拉區(qū)的混凝土未承受載荷以前，就預(yù)先受到壓應(yīng)力，因而提高了混凝土軌枕的抗裂能力。根據(jù)XXX線K110+000至K123+000地段的運(yùn)營(yíng)條件，本次換鋪無(wú)縫線路選擇J-2型預(yù)應(yīng)力混凝土軌枕，軌枕配置為1760根/km。2.4 道床的設(shè)計(jì)道床是軌枕的基礎(chǔ)，其主要功用在于直接承受軌枕傳來(lái)的壓力，并把這個(gè)壓力擴(kuò)散，均勻的傳布于路基面，對(duì)路基面起保護(hù)作用。其次它能阻止軌排的縱橫向位移，保持軌道的正確幾

5、何狀態(tài)，并能對(duì)機(jī)車車輛的沖擊震動(dòng)起到緩沖和減震作用。另外，道床透水性好，便于保持軌枕和路基面的干燥。無(wú)縫線路的道床，應(yīng)具有較大的縱橫向阻力，以阻止軌道的縱橫向移動(dòng)，保持軌道框架經(jīng)常處于穩(wěn)固狀態(tài)。 根據(jù)本大修地段的運(yùn)營(yíng)條件和線路狀況，設(shè)計(jì)采用硬質(zhì)碎石道砟，道床厚度450mm（其中面砟250mm，底砟200mm），頂面寬度3.3m，曲線外側(cè)道床加寬0.05m，肩寬40cm，曲線外側(cè)加寬5cm，邊坡采用1：1.75。其斷面示意圖如下：0.60.60.40.41:1.751:1.75直線斷面示意圖0.61:1.751:1.750.40.450.65曲線斷面示意圖3 軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算3.1 計(jì)算鋼軌靜彎

6、矩M0、靜擾度y0和枕上靜壓力R03.1.1 計(jì)算剛度相對(duì)比值K當(dāng)D = 30000N/mm時(shí)（查表可知鋼軌鋼的彈性模量E=2.1×105 Mpa，60kg/m鋼軌，垂直磨耗為6mm時(shí)，鋼軌對(duì)水平軸的慣性距Jx=2879cm4）uD/a30000/57052.63MpaK= = 0.0012146mm-1當(dāng)D = 70000N/mm時(shí)，（查表可知鋼軌鋼的彈性模量E=2.1×105 Mpa，60kg/m鋼軌，垂直磨耗為6mm時(shí)，鋼軌對(duì)水平軸的慣性距Jx=2879cm4）uD/a70000/570122.807MpaK= = 0.0015012 mm-13.1.2 計(jì)算M0、y

7、0、R0M0 = 1÷（4×0.012146）×9601519762679N·mmy0 = 0.0015012÷（2×122.81）×1091900.6674mmR0 = 0.0015012×570÷2×10919046716 N3.2 軌道強(qiáng)度檢算3.2.1計(jì)算Md、yd、Rd內(nèi)燃機(jī)車V=80Km/h時(shí)檢算鋼軌 0.4V/1000.32檢算軌枕、道床等0.3V/1000.24取h75mm （查表可知機(jī)車最大重心高度H2300mm，內(nèi)外鋼軌中心距S11500mm）則偏載系數(shù)為 = 2×

8、75×2300÷15002 = 0.15MdM0(1+) =19762679×(1+0.32+0.15)=29051138 N·mmydy0(1+) =0.6674×(1+0.24+0.15)= 0.9722mmRdR0(1+) =46716×(1+0.24+0.15)=64935N3.2.2 鋼軌強(qiáng)度檢算計(jì)算軌底外側(cè)邊緣的動(dòng)彎拉應(yīng)力gd及軌頭動(dòng)彎拉應(yīng)力jd查表可知當(dāng)曲線半徑R=600m時(shí)，f=1.60，60kg/m鋼軌，垂直磨耗為6mm時(shí)，截面模量Wg375cm3，Wj291cm3，所以gd 29051138÷375000

9、×1.60123.95Mpajd 29051138÷291000×1.60159.73Mpa制動(dòng)附加應(yīng)力f10 Mpa，查表可知，溫度應(yīng)力t51 Mpa，允許應(yīng)力352 Mpa，則軌底 ggdtf123.955110184.95<，滿足要求。軌頭 jjdtf159.735110220.73<，滿足要求。3.2.3 混凝土枕彎距檢算（1）軌下斷面正彎距檢算查表可知鋼軌中心至軌枕端部的距離a1500mm，軌枕設(shè)計(jì)系數(shù)Ks1.5，一股軌下軌枕滿支承長(zhǎng)e950mm，鋼軌底寬bg1500mm，混凝土枕軌下斷面未開(kāi)裂極限彎矩Mgx2.36×107 N&#

10、183;mm，混凝土枕軌下斷面正彎矩安全系數(shù)Kgs1.70，軌枕長(zhǎng)度l2500mm，則MgdKsRd（a12/2ebg/8） 1.5×64935×5002/（2×950）150/8 10989821 N·mmMgxMgx/Kgs2.36×107/1.701.3882×107 N·mmMgdMgx，滿足要求。（2）中間斷面負(fù)彎距檢算查表可知枕中斷面負(fù)彎矩安全系數(shù)Kzz=1.50，枕中斷面未開(kāi)裂極限彎矩Mzz1.65×107 N·mm，則Mz- KsRd (8e2+6l224la116ea1)/ 8(3l+2

11、e)-1.5×64935 (8×9502+6×25002-24×2500×500-16×950×500)/ 8×(3×25002×950)-2461000MzzMzz/Kzz1.65×107/1.50=1.1×107 N·mmMzMzz，滿足要求。3.2.4 道床頂面壓應(yīng)力檢算查表可知碎石道床頂面允許壓應(yīng)力z=0.5 Mpa，枕底寬度道床反力分布不均勻系數(shù)m1.6，平均底寬bp275mm，則zdRdm/（bpe）64935×1.6/（275×11

12、75）0.3215 Mpazd<z ，滿足要求。3.2.5 路基基床表面壓應(yīng)力檢算查表可知道床壓力擴(kuò)散角35°，既有線L= 0. 15 Mpa，則h1bpctg/2275×ctg35°/2196.4mmh2ectg/21175×ctg35°/2839 mm現(xiàn)有道床厚度h450mm，h1<h <h2，則LdRd/（2 ehtg）64935/（2×1175×450×tg35°）0.0877 MpaLd<L ，滿足要求。4 軌道穩(wěn)定性檢算4.1 軌道穩(wěn)定性計(jì)算通過(guò)查表可知有原始塑性彎曲矢

13、度f(wàn)0p=2mm，原始彈性彎曲矢度f(wàn)0e=2mm，允許軌道變形矢度f(wàn)=2mm，一根鋼軌對(duì)垂直軸的慣性矩Jy=524×104mm4，軌道框架剛度換算系數(shù)=2，等效道床橫向阻力Q=6.68N/mm，安全系數(shù)K=1.25，則換算曲率1/R=1/R+1/R0p=1/60000+（8×2）/40002=2.67×10-6mm-1EJy2=2×2.1×105×524×104×2=2.172×1013 N·mm-2l2 = = =21954974mm4l=4685.6mm計(jì)算得到的l與原假定l0=4000mm

14、不符，可設(shè)l0=4685.6mm，根據(jù)現(xiàn)有l(wèi)0，重新計(jì)算f0e=2.74 mm，并按上述公式再次計(jì)算l，得l=4758.5mm，與第二次假設(shè)的l0=4685.6mm仍然不符。再設(shè)l0=4758.5mm，計(jì)算f0e=2.83 mm，代入公式計(jì)算l=4766mm，滿足要求。PN = = = 1911899NP = PN/K=1911899/1.25=1529519N4.2計(jì)算允許軌溫升高twtw=P/2EF=1529519/（2×2.5×7745）=39.55 確定無(wú)縫線路類型5.1 確定強(qiáng)度條件允許的從鎖定軌溫算起的軌溫下降tL和允許軌溫升高tEtL=（- gd）/E =（3

15、12-123.95）/（2.1×105×0.0000118）=75.9tE=（- gj）/E =（312-159.72）/（2.1×105×0.0000118）=61.55.2 判斷能否鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無(wú)縫線路根據(jù)計(jì)算tw= 39.5、tE= 61.5、tL =75.9則ts= tL+ tw- T=75.9+39.5-（61+10）=44.4因ts =44.4>10，因此可以鋪設(shè)溫度應(yīng)力式無(wú)縫線路。6 確定設(shè)計(jì)鎖定軌溫6.1 確定允許的鋪軌軌溫上、下限t上=tL+Tmin =75.9-10 = 65.9t下= Tmax-tw=61- 39.5=21.

16、5因此，可以在21.565.9范圍內(nèi)軌鎖定。6.2 選擇設(shè)計(jì)鎖定軌溫中間軌溫tZ=0.5（Tmax+ Tmin）=0.5×（61-10）=25.5選擇設(shè)計(jì)鎖定軌溫ts：ts=tZ+5=25.5+5=30.5選擇鎖定軌溫范圍為10，可得設(shè)計(jì)鎖定軌溫上限t上和下限t下：設(shè)計(jì)鎖定軌溫上限 t上= ts+5=30.5+5=35.5設(shè)計(jì)鎖定軌溫下限 t下= ts-5 =30.5-5 =25.5設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍 25.535.57 溫度力峰檢查因?yàn)閠Z=0.5（Tmax- Tmin）=0.5×（61+10）=35.5tw= 39.5所以tZ<tw，滿足要求。8 伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算及防

17、爬設(shè)備確定8.1 伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算maxPt=2.5F（t上- Tmin）=2.5×7745×（35.5+10）=880993.75Nls=（maxPt-R）/r = （880993.75-400000）/8.7 = 55286.63mm取一根標(biāo)準(zhǔn)軌的整數(shù)倍75m作為伸縮區(qū)長(zhǎng)度。8.2 防爬設(shè)備確定當(dāng)一根軌枕下道床縱向阻力P枕小于一根軌枕上的扣件阻力時(shí)，才需要布置防爬設(shè)備，查表可知，P枕=10kN，P扣=11.5kN，P扣> P枕，故不要安裝防爬設(shè)備。9 預(yù)留軌縫計(jì)算9.1 以冬季軌縫不超過(guò)最大允許軌縫為條件計(jì)算預(yù)留軌縫： -（jd），式中為允許最大軌縫或構(gòu)造軌縫，60

18、kg/m的鋼軌構(gòu)造軌縫為18mm，j、d為長(zhǎng)、短軌節(jié)一端縮短量。9.2 夏季最高軌溫時(shí)，軌縫不得擠嚴(yán)，要求滿足>jd9.3 對(duì)鎖定軌溫的上、下限進(jìn)行預(yù)留軌縫計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)下表ts()t()j（mm）d（mm）jd（mm）（mm） -（jd）（mm）允許（mm）35.525.50.350.250.6181645.58.23.311.5186.525.535.52.91.84.71851335.52.91.84.71813.310 無(wú)縫線路長(zhǎng)軌節(jié)長(zhǎng)度及布置現(xiàn)有無(wú)縫線路長(zhǎng)軌節(jié)長(zhǎng)度原則上按一個(gè)自動(dòng)閉塞區(qū)間長(zhǎng)度10002000m，來(lái)考慮，長(zhǎng)軌節(jié)不宜太短，一般不得小于2個(gè)伸縮區(qū)長(zhǎng)度，即不得短于200mm，特殊情況下不得短于150m。長(zhǎng)軌之間，或長(zhǎng)軌與道岔之間，或長(zhǎng)軌與絕緣接頭之間，或長(zhǎng)軌與其它標(biāo)準(zhǔn)軌之間，均不能直接連接，而必須設(shè)置由24根標(biāo)準(zhǔn)軌組成的緩沖區(qū)。緩沖區(qū)和伸縮區(qū)不得設(shè)在寬度等于或大于4.5m的道口及不做單獨(dú)設(shè)計(jì)的無(wú)砟橋上，盡量避免在圓曲線和緩和曲線上設(shè)置伸縮區(qū)和緩和區(qū)，一般要求長(zhǎng)軌節(jié)與緩沖軌接頭設(shè)在距緩和曲線外50m的直線上。長(zhǎng)隧道內(nèi)無(wú)縫線路的緩沖區(qū)應(yīng)設(shè)在隧