鐵路軌道課設(shè)-區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)

1、華東交通大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書 軌道工程課程設(shè)計(jì)題目名稱 區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì) 院 （系） 軌道交通學(xué)院 專 業(yè) 鐵道工程技術(shù) 班 級(jí) 11鐵工-2班 姓 名 楊強(qiáng) 指導(dǎo)教師: 賴建英 第 23 頁(yè)目錄一、設(shè)計(jì)資料.3二、無縫線路軌道強(qiáng)度驗(yàn)算.43、 鎖定軌溫的計(jì)算.15四、伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算.19五、緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計(jì)算.19六、縮短軌配置設(shè)計(jì).23七、縮短軌配置設(shè)計(jì)圖.23一、設(shè)計(jì)資料：項(xiàng)目名稱：區(qū)間無縫線路設(shè)計(jì)最小曲線半徑及軌枕類型：最小曲線半徑軌枕類型1200m型混凝土枕1670根/km道床：碎石道砟，道床厚h=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3000N/mm：檢算

2、軌下基礎(chǔ)時(shí)取7000KN/mm。 鋼軌采用60Kg/m鋼軌，截面積F=77.45cm²，鋼軌慣性矩I=1048cm4 鋼軌彈飛性模量E=2.1 10MPa 軌道原始彈性彎曲半波長(zhǎng)l0=720mm原始彈性彎曲矢度f0e=2.5mm原始彎曲塑性矢度fop=2.5mm，軌道彎曲變形矢度f=2mm，軌道框架剛度系數(shù)=1.0 等效道床阻力0=84.3N/cm.地區(qū)歷年最高軌溫為64.5,最低軌溫為-19.4。曲線表： 曲線1曲線起點(diǎn)里程曲線半徑緩和曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)DK14+4502500460590 曲線2曲線起點(diǎn)里程曲線半徑緩和曲線長(zhǎng)曲線長(zhǎng)DK16+9005500290700設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求本設(shè)計(jì)

3、為無縫線路軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括：1、無縫線路軌道強(qiáng)度計(jì)算；2、根據(jù)強(qiáng)度條件和穩(wěn)定條件計(jì)算鎖定軌溫；3、伸縮區(qū)長(zhǎng)度計(jì)算；4、緩沖區(qū)預(yù)留軌縫的計(jì)算二、無縫線路軌道強(qiáng)度驗(yàn)算軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算機(jī)車一：DF9內(nèi)燃機(jī)車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115KN(軸重23KN），軸距1.8m機(jī)車構(gòu)造速度100Km/h。軌道各部件強(qiáng)度檢算（1）機(jī)車允許速度。對(duì)于新建線路，通過R=1200m曲線軌道時(shí)的機(jī)車允許速度可按來計(jì)算，得，按此速度來檢算各部件強(qiáng)度。 （2）鋼軌強(qiáng)度檢算。DF9內(nèi)燃機(jī)車兩轉(zhuǎn)向架之距較大，彼此影響很小，可任選一車輪作計(jì)算輪，此處選1輪和2輪位計(jì)算輪。 計(jì)算k值：計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D=30000N/mm,按無縫線路

4、要求，軌枕均與布置，軌枕間距a=1000000/1670=599mm，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa 計(jì)算值 式中，J為60Kg/m對(duì)水平軸的慣性矩，為 計(jì)算以1與2輪分別為計(jì)算輪來計(jì)算，并選取其中最大值來計(jì)算鋼軌的彎矩。由上表可知，計(jì)算輪1的為其中的最大值，用此計(jì)算靜彎矩。 的計(jì)算表 計(jì)算輪計(jì)算值輪位123 1P/N11500011500011500097432x/mm018003600x02.164.321-0.159960.00720P115000183968282P/N11500011500011500078208x/mm180001800x2.1602.16-0.

5、159961-0.15996P18396取表中最大的 計(jì)算靜彎矩 計(jì)算動(dòng)彎矩計(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，可算得速度系數(shù)為 由計(jì)算偏載系數(shù)的公式，式中的，則得由表可查時(shí)的橫向水平力系數(shù)。代入求 計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力和由表6-1可查得新軌的，則得軌底和軌頭應(yīng)力為：軌底 軌頭 由表6-5查的25mm長(zhǎng)的60kg/m鋼軌的溫度應(yīng)力，則得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底 軌頭 U71新軌的屈服極限，新軌安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為 上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌強(qiáng)度檢算條件。 （3）軌枕彎矩的檢算 計(jì)算k和值。計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D=70000N/mm,由此

6、可得和k的值 計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載。與計(jì)算一樣，列表計(jì)算。計(jì)算輪計(jì)算值輪位1231P/N115000115000115000110262x/mm018003600x3.0786.1561-0.043030.001833P115000-4948.637210.9782P/N115000115000115000105103x/mm180001800x3.07803.078-0.043031-0.04303P-4948.637115000-4948.637注：此表有計(jì)算錯(cuò)誤，誤用計(jì)算取表中最大的 計(jì)算軌枕上的的動(dòng)壓力速度系數(shù)：；偏載系數(shù)： 對(duì)于型軌枕=2600mm，=550mm，=1000mm，6

7、0kg/m，軌枕底面端部寬度c=314mm，軌枕底面中央寬度d=280mm，代入計(jì)算軌下截面正彎矩，得 計(jì)算中間截面彎矩 1）假設(shè)中間部分支承，采用下圖計(jì)算圖式。 2）假設(shè)中間全部支承，采用下圖計(jì)算圖式。枕下支承長(zhǎng)度。 3）中間截面正彎矩，采用中間掏空最不利狀態(tài)，采用上圖圖式計(jì)算。 （4）道床及路基頂面應(yīng)力檢算道床頂面應(yīng)力的檢算，采用中間掏空最不利狀態(tài)按圖式2計(jì)算。 路基基面應(yīng)力； 路基面道床壓應(yīng)力檢算通過。機(jī)車二：DF11內(nèi)燃機(jī)車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115KN(軸重23KN），軸距2m，機(jī)車構(gòu)造速度170Km/h。軌道各部件強(qiáng)度檢算（1）機(jī)車允許速度。對(duì)于新建線路，通過R=1200m曲線軌道時(shí)

8、的機(jī)車允許速度可按來計(jì)算，得，按來檢算各部件強(qiáng)度。 （2）鋼軌強(qiáng)度檢算。DF9內(nèi)燃機(jī)車兩轉(zhuǎn)向架之距較大，彼此影響很小，可任選一車輪作計(jì)算輪，此處選1輪和2輪位計(jì)算輪。 計(jì)算k值：計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D=30000N/mm,按無縫線路要求，軌枕均與布置，軌枕間距a=1000000/1670=599mm，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa計(jì)算值 式中，J為60Kg/m對(duì)水平軸的慣性矩，為 計(jì)算以1與2輪分別為計(jì)算輪來計(jì)算，并選取其中最大值來計(jì)算鋼軌的彎矩。由上表可知，計(jì)算輪1的為其中的最大值，用此計(jì)算靜彎矩。 的計(jì)算表 計(jì)算輪計(jì)算值輪位1231P/N1150001150001150001

9、01286x/mm020004000x02.44.81-0.12820.0089P115000-1474010262P/N11500011500011500085520x/mm200002000x2.402.4-0.12821-0.1282P14740取表中最大的計(jì)算靜彎矩 計(jì)算動(dòng)彎矩計(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，可算得速度系數(shù)為 由計(jì)算偏載系數(shù)的公式，式中的，則得由表可查時(shí)的橫向水平力系數(shù)。代入求 計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力和由表6-1可查得新軌的，則得軌底和軌頭應(yīng)力為：軌底 軌頭 由表6-5查的25mm長(zhǎng)的60kg/m鋼軌的溫度應(yīng)力，則得鋼軌的基本應(yīng)

10、力為軌底 軌頭 U71新軌的屈服極限，新軌安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為 上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌強(qiáng)度檢算條件。（3）軌枕彎矩的檢算 計(jì)算k和值。計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D=70000N/mm,由此可得和k的值 計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載。與計(jì)算一樣，列表計(jì)算。計(jì)算輪計(jì)算值輪位1231P/N115000115000115000110519x/mm020004000x3.426.841-0.04040.0015P115000-46511702P/N115000115000115000105698x/mm200002000x3.4203.42-0.04041-0.0404P-46511150

11、00-4651注：此表有計(jì)算錯(cuò)誤，誤用計(jì)算取表中最大的 計(jì)算軌枕上的的動(dòng)壓力速度系數(shù)：；偏載系數(shù)： 約為靜輪載的以此計(jì)算軌枕彎矩。 對(duì)于型軌枕=2600mm，=550mm，=1000mm，60kg/m軌底寬=150mm，代入計(jì)算軌下截面正彎矩，得 計(jì)算中間截面彎矩 1）假設(shè)中間部分支承，采用下圖計(jì)算圖式。 2）假設(shè)中間全部支承，采用下圖計(jì)算圖式。枕下支承長(zhǎng)度。 3）中間截面正彎矩，采用中間掏空最不利狀態(tài)，采用上圖圖式計(jì)算。 （4）道床及路基頂面應(yīng)力檢算道床頂面應(yīng)力的檢算，采用中間掏空最不利狀態(tài)按圖式2計(jì)算。 路基基面應(yīng)力； 路基面道床壓應(yīng)力檢算通過。 三、計(jì)算鎖定軌溫 溫度壓力的計(jì)算 ； 其中

12、： 計(jì)算兩根鋼軌溫度壓力（N）； E鋼軌彈性模量，為2.1×10； 兩根鋼軌對(duì)豎直中和軸線的慣性矩；取2879 軌道框架剛度系數(shù)，采用1.0； 軌道彎曲半波長(zhǎng)（cm）； 軌道原始彈性彎曲半波長(zhǎng)（cm）； 軌道原始彈性彎曲矢度（cm）； 軌道原始彈性彎曲的相對(duì)曲率矢度（）， 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； 軌道原始塑性彎曲曲率（）；= 軌道彎曲變形矢度，采用0.2cm；曲線軌道半徑（cm）；等效道床橫向阻力取84.3KN 軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力 式中 安全系數(shù)，取=1.3。3 軌道穩(wěn)定性允許溫升對(duì)于路基上無縫線路 式中 F鋼軌斷面面積, 60kg/m鋼軌 cm4 根

13、據(jù)強(qiáng)度條件確定允許溫降鋼軌的強(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 軌底 式中 軌頭邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值； 軌底邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值； 無縫線路鋼軌溫度應(yīng)力； 鋼軌附加應(yīng)力，取10； 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)度的不同等級(jí)，的取值不同； 安全系數(shù)，取1.3。計(jì)算式為： 設(shè)計(jì)鎖定軌溫計(jì)算 故取設(shè)計(jì)鎖定軌溫為22.5。 式中 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；蚌埠歷年最高軌溫（）；蚌埠歷年最低軌溫（）； 修正

14、值，這里取5。設(shè)計(jì)鎖定軌溫范圍宜為10。橋上無縫線路或寒冷地區(qū)，當(dāng)時(shí)，鎖定軌溫范圍不應(yīng)小于6。設(shè)計(jì)鎖定軌溫上限 設(shè)計(jì)鎖定軌溫下限 鋼軌溫度力可按下式計(jì)算： 式中 E鋼軌鋼彈性模量； 鋼軌鋼線膨脹系數(shù)（1/）； F鋼軌截面面積（mm）； 鋼軌溫差（）。鋼軌最大溫度拉力 鋼軌最大溫度壓力 四、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。 式中 鋼軌最大溫度拉力或壓力（N），按式（6-14）和式（6-15）計(jì)算； 接頭阻力（N）； r 一股軌下道床縱向阻力。五、緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計(jì)算長(zhǎng)軌條一端伸縮量的計(jì)算 此處有計(jì)算失誤，結(jié)果應(yīng)在5mm左右，計(jì)算過程正

15、確，原因未知。 式中 鋼軌最大溫度拉力或壓力（N），按式（6-14）和式（6-15）計(jì)算； 接頭阻力（N）； r 一股軌下道床縱向阻力。緩沖軌一端伸縮量的計(jì)算 式中 L緩沖軌長(zhǎng)度（m）； 其他符號(hào)意義同前。 預(yù)留軌縫的計(jì)算冬季軌縫不應(yīng)超過構(gòu)造軌縫的條件： 夏季軌縫不頂緊的條件： 前面計(jì)算失誤，此處不符合要求. 式中 長(zhǎng)軌條與緩沖軌之間預(yù)留軌縫值（mm）； 相鄰緩沖軌間預(yù)留軌縫值（mm）； 鋼軌接頭構(gòu)造軌縫，取18mm； 長(zhǎng)軌條一端的收縮量或伸長(zhǎng)量（mm）； 緩沖軌一端的收縮量或伸長(zhǎng)量（mm）。六、縮短軌的配置計(jì)算曲線內(nèi)股軌線的總縮短量：計(jì)算縮短軌的根數(shù)，你選用縮短量為80mm的縮短軌，即采用8根。外軌標(biāo)準(zhǔn)軌根數(shù)（軌縫為8mm）上述選用縮短貴滿足要求。配置縮短軌曲線縮短軌配置計(jì)算表曲線里程DK14+450.縮短軌長(zhǎng)度/m24.92圓曲線半徑R/mm2500曲線總縮短量630圓曲線長(zhǎng)度/m590使用縮短軌根數(shù)8緩和曲線長(zhǎng)度/m460ZH離第一個(gè)接頭距離5.