軌道強度檢算及普通無縫線路設(shè)計

1、目錄課程設(shè)計設(shè)計題目 _軌道強度檢算普通無縫線路設(shè)計_院（系）軟件學院專 業(yè) 軟件+道路與鐵道工程班級2_1姓名肖紅龍指導教師張鵬飛2014年1月目錄一、設(shè)計任務(wù)書 42.1、 設(shè)計題目 42.2、 設(shè)計資料 42.3、 設(shè)計內(nèi)容及要求 52.4、 參考文獻 52.5、 完成文件與要求 5二、軌道強度檢算 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、 豎向受力分析和計算方法 72.2.1、 軌道靜力計算 72.2.2、 軌道動力響應(yīng)的準靜態(tài)計算 82.2.3、 軌道強度的準靜態(tài)計算 92.3、 強度檢算 92.3.1、 鋼

2、軌強度檢算 92.3.2、 軌枕承壓強度與彎矩檢算 102.3.3、 道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計算 102.4、 計算部分 112.4.1、 計算資料 112.4.2、 運營車輛為DF4型客運機車時軌道各部件強度檢算 112.4.2.1、 機車通過曲線軌道的允許速度的確定 112.4.2.2、 鋼軌強度的檢算 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、 運營車輛為DF4B內(nèi)燃貨運機車時軌道各個部件強度檢算162.4.3.1、 鋼軌強度的檢算 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 203.1 、設(shè)計鎖定軌溫的確定 .203.1.1 溫度壓力的計算 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)計鎖定軌溫計算 243.1.6 鋼軌溫度力 253.2 伸縮區(qū)長度計算 263.3 無縫線路緩沖區(qū)預留軌縫計算 273.3.1 長軌條一端伸縮量的計算273.3.2 緩沖軌一端伸縮量的計算273.3.3 預留軌縫的計算 .283.4 防爬設(shè)備的布置 .283.5 長軌節(jié)的長度，畫長軌條布置圖 .29鐵路軌道課程設(shè)計一、設(shè)計任務(wù)書1.1、 設(shè)計

4、題目軌道強度檢算普通無縫線路設(shè)計1.2、 設(shè)計資料線路鋪設(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；鋼軌支點彈性系數(shù)D:檢算鋼軌強度時，取 30000 N/mm檢算軌下基礎(chǔ)時，取 70000N/mm

5、；現(xiàn)有機車類型機車組別（每組1人）123456789客機SS3SS1DF4SS3SS1DF4SS3DF4DF4B貨機DF4BDF4SS1DF4DF4BDF4SS1DF4BDF4鋼軌彈性模量E=2.1 X 105M治 ,軌道原始彈性彎曲半波長 % =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)計內(nèi)容及要求1、軌道強度檢算(1)論述軌道強度、穩(wěn)定性計算的基本原理；(2)靜力計算采用連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論，用準靜態(tài)計算方法計算軌道結(jié)構(gòu)動力。檢算內(nèi)容有：鋼軌強度檢

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(1)設(shè)計鎖定軌溫的確定(2)伸縮區(qū)長度計算(3)預留軌縫設(shè)計(4)防爬設(shè)備的布置(5)長軌節(jié)的長度，畫長軌條布置圖(6)無縫線路穩(wěn)定性檢算等。? 1.4、參考文獻1 .鐵路軌道設(shè)計規(guī)范(TB10082 2005 J448- 2005)2 .軌道工程3 1.5、完成文件與要求1 .設(shè)計計算書2 .長軌條布置圖。設(shè)計計算書采用統(tǒng)一的封頁和計算紙張，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，計算機繪圖或手工繪圖，要求布局合理，線形粗細必須分明，標注的漢字和數(shù)字要字體統(tǒng)一、大小一致、詳細清晰，圖紙右下

8、方需有繪圖單位、 比例和其他說明文字。圖紙下方需標明設(shè)計者和審核者、設(shè)計時間、圖名、圖號、班級和學 舁至 開考。指導教師：張鵬飛? 一、軌道強度檢算? 2.1、分析軌道受力要進行軌道力學分析，首先要確定作用在軌道上的力，而行駛中的機車車輛 作用于軌道上的力非常復雜，而且有強烈的隨機性和重復性。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，車輪實際作用于 軌道上的豎直力稱為車輪的動輪載。具超出靜荷載的部分稱為靜荷載的動力附加 值。動輪載隨機車車輛和軌道的構(gòu)造及其狀態(tài)以及機

9、車車輛的運動狀態(tài)而變化。靜輪載幾乎不受上述影響，而動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，我國用速度系數(shù) 環(huán)口偏載系數(shù)再 來計算豎直動輪載Pdo計算公式為?= ?（1+ ?+ ?）式中，P為靜輪載。3）用計算模型來確定豎直力。在這三種方法中，第二種較為簡單，第三種隨計算復雜，但它可以計算各種 情況下的輪軌相互作用，特別是預測高速鐵路上輪軌間的動力作用， 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)面上的導向力和輪軌踏面上的橫向蠕動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，而機車車輛通過曲線軌道時，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向，使車 輪輪緣作用于鋼軌側(cè)立面的導向力是產(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雜，其中最基本和決定性的則是鋼 軌在動荷載作用下的波浪形撓曲。當中間扣件壓力不足，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，則鋼軌帶動軌枕一起移動，產(chǎn)生與行車 方向一致的爬行；在長大坡道上，由于列車的牽引和制動，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）制動力。當列車停車或減速時，因操縱制動閘瓦對車輪施加強大壓力而 在輪軌接觸點上產(chǎn)生制止列車前進的力為制動力；4）摩擦縱向力。列車通過曲線軌道時，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、豎向受力分析和計算方法目前，最常用的檢算軌道強度的方法稱為準靜態(tài)計算方法。 準靜態(tài)計算方法 就是應(yīng)用靜力計算的基本原理，對軌道結(jié)構(gòu)靜力計算，然后根據(jù)輪軌系統(tǒng)的動力 特性，考慮為輪載、鋼軌撓度、彎矩和軌枕反力等的動力增值問題。軌道強度準 靜態(tài)計算包括三個內(nèi)

12、容：軌道結(jié)構(gòu)的靜力計算；軌道結(jié)構(gòu)強度的動力計算一一準 靜態(tài)計算；檢算軌道結(jié)構(gòu)各部件的強度。? 221、軌道靜力計算連續(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 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度計算中仍發(fā)揮著重要作用。利用這一模型進行豎向受力分析時，作一下假定：軌道和機車車輛均符合各項規(guī)定標準的要求； 鋼軌是一根 支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無限長梁。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)此模型計算，需要先確定諸多計算系數(shù)。?受鋼軌鋼的彈性模量和鋼軌截面對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)生單位下沉時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。?-鋼軌支點彈性系數(shù)，是使鋼軌支點頂面產(chǎn)生單位下沉時作必須施加于 支點頂面上的鋼軌壓力，單位為N/mm ,根據(jù)我國的測定數(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)生單位下沉時必須在單位

14、長度鋼軌 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 對作用下，必須考慮計算輪及其左右臨輪的影響，根據(jù)力的獨立作用原理，把輪群對計算截面的作用疊加起來，即得整個輪群對這個截面的作用，可得計算公式?= -E ?2?尸?= - E ?4?= ? ?2式中，P為輪群中各車輪的輪載。Z2P”和三P四分別稱為計算鋼軌撓度

15、（下沉）、32軌枕反力和計算鋼軌彎矩的當量荷載 其中q=e- 3 x(cos B x+ sin 0 x)以=e- 3 x (cos B x- sin 0 x)? 222、軌道動力響應(yīng)的準靜態(tài)計算準靜態(tài)計算，名義上是動力計算，而實質(zhì)上則是靜力計算，因為在計算過程 中不考慮質(zhì)體運動的慣性力。在軌道結(jié)構(gòu)的準靜態(tài)計算中，主要是確定鋼軌的撓 度、彎矩和軌枕動力增值。這些動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)，動輪載Pd與靜輪載P之差稱為輪載的動力增值，與靜輪載的 比值稱為輪載增值系數(shù)，這個系數(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，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 ?- ? =?推導完后，偏載系數(shù)表達式為?= 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、軌道強度的準靜態(tài)計算用準靜態(tài)計算方法計算鋼軌的動撓度yd、鋼軌動彎矩Md和鋼軌動壓力Rd

17、的 計算公式為?= ?附 + ?+ ?)?0 120時，?= ?1 + ?+ ?矽？?= ?(1 + ?+ ?)? 2.3、強度檢算? 2.3.1、鋼軌強度檢算基本應(yīng)力計算，鋼軌承受列車動載后，產(chǎn)生了軌底外緣動拉應(yīng)力Old和軌頭外緣動壓應(yīng)力02d ,可按公式計算軌底動拉應(yīng)力：？?=詈，軌頭動應(yīng)力：？?= ? ? 1?2式中，Md為鋼軌所受的動彎矩(N ?mm) ; Wi, W2可從查表得。對于25m長鋼軌的普通線路，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、軌枕承壓強度與彎矩檢算軌枕頂面承壓應(yīng)力%可按公式計算 = 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)中間截面負彎矩的公式為?=-4?+ 3?- 12? 8?4(3?+ 2?<?(N ?mm)對于重型和特重型軌道，軌枕中間截面的負彎矩按軌枕全長上支承反力均勻分布計算，公式為? 4?= - () ?&

19、?(N ?mm)4式中，L為鋼軌長度(mm) ；a1為鋼軌中心線至枕端距離(mm) , a = " (mm);e為道床支承長度；Rd為鋼軌動壓力；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)力由下式計算?= ?Mpa)式中，Rd為鋼軌動壓力(N) ； b為軌枕底面的寬度；e為軌枕有效支承長度 (mm) o? 2.4、計算部分? 2.4.1、計算資料線路條件：曲線半徑R= 1200m；鋼軌：60kg/m , U74鋼軌，25m長的標準

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；鋼軌支點彈性系數(shù) D:檢算鋼軌強度時，取30000N/mm ;檢算軌 下基礎(chǔ)時，取70000N/mm ;由于鋼軌長度為25m,鋼軌類型為60kg/m ,故溫度 應(yīng)力q = 51Mpa,不計鋼軌附加應(yīng)力。機車：DF4型客運內(nèi)燃機車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN,軸距1.8m,機車構(gòu) 造速度120km/h ；DF4B內(nèi)燃機車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN,軸距1.8m,機車構(gòu)造速度貨運 100km/h 。? 2.4.2、運營車輛為DF4型內(nèi)燃機車時軌道各部件強度檢算? 2.4.2.1、機車通過曲線軌道的允

21、許速度的確定所檢算機車構(gòu)造速度均小于最壞情況下的最大速度Vmax = 4.3vR = 148.96km/h ,故可按機車構(gòu)造速度檢算部件強度。? 2.422、鋼軌強度的檢算DF4型電力機車的兩個轉(zhuǎn)向架之間距離比較大， 彼此影響甚小，可任選一個 轉(zhuǎn)向架的車輪作為計算輪，同時由于三個車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對 稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計算輪來計算彎矩的當量荷載 E?計算步驟如下：計算k值計算鋼軌強度的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箱可計算出 砥計算輪計算值輪位£ ?1231?/N11500011500011500097432.6?/mm018003600?02.164.32?1-0160.00724?115000-18400832.162?/N11500011500011500078200?/mm180001800?2.1602.16?-0.161-0.16?18400計算EP

23、>以1和2輪分別為計算輪來計算12PM并選取其中最大值來計算鋼軌的彎矩。 計算輪1的三Pp= 97432.6為其中的最大值，用此值來計算靜彎矩。計算靜彎矩MX97432.6 = 20298458.33(N ?mm)?= ? 14?尸 4 X0.0012計算動彎矩Md計算電力機車運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)計算鋼軌的動彎應(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度檢算條件。?2.4.2.3、軌枕彎矩的檢算計算k值和的計算軌枕彎矩時，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計算nfi?= ?-?(?+? ?根據(jù)不同的B箱

26、可計算出 砥計算軌枕反力的當量荷載Z2P”計算輪計算值輪位£ ?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計算軌枕上的動壓力Rd計算電力機車運行條件下速度系數(shù)公式為”囁，可算得速度系數(shù)為0.360.3? 0.3 X120?=100100由計

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，軌枕長度L= 2500mm ,鋼軌中心線至枕端距離a1二500mm ,道床支承長度e = 950mm , 60kg/m軌底范度b = 150mm，代入公式， 計算軌下截面正彎矩?= - 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計算數(shù)值Mc <Mc? 2.424、道床頂面應(yīng)力的檢算對于II型混凝土軌枕，?= 0.50Mpa,中部600mm不支承在道床上時，?=950mm,中部支承在道床上時，按照下式計算?=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道床的厚度計算值小于實際的道床厚度 400 mm,滿足要求，并采用實際的 道床厚度，檢算通過。? 2.4.3、運營車輛為？?由燃機車時軌道各個部件強度檢算? 2.4.3.1、鋼軌強度的檢算?機電力機車的兩個轉(zhuǎn)向架之間距離比較大，彼此影響甚小，可任選一個轉(zhuǎn)向架的車輪作為計算輪，同時由于三個車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計算輪來計算彎矩的當量荷載 E?計算步驟如下：計算k值計算鋼軌強度的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箱可計算出 砥計算輪計算值輪位£ ?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計算EP>以1和2輪分別為計算輪來計算12PM并選取其中最大值來計算鋼軌的彎矩。計算輪1的三Pp= 97432.6為其中的最大值，用此值來計算靜彎矩。計算靜彎矩MX 97432.6 = 20298458.33(N?mm)?= ? 14?尸 4 X 0.0012計算動彎矩Md計算內(nèi)燃機車運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)計算鋼軌的動彎應(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度檢算條件。? 2.4.32 軌枕彎矩的檢算計算k值和的計算軌枕彎矩時，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計算nfi?= ?-?(? ?根據(jù)不同的B箱可計算出

34、 砥計算軌枕反力的當量荷載Z2P”計算輪計算值輪位£ ?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計算軌枕上的動壓力Rd計算電力機車運行條件下速度系數(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，軌枕長度L= 2500mm ,鋼軌中心線至枕端距離a1二500mm ,道床支承長度e = 950mm , 60kg/m軌底范度b = 150mm，代入公式， 計算軌下截面正彎矩? 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,計算數(shù) 值Mc <Mc2.433、道床頂面應(yīng)力的檢算對于II型混凝土軌枕，ob = 0.50Mpa ,中部600mm不支承在道床上時,' . , 一 一e = 950mm,中部支承在道床上時，按照下式計算?=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道床的厚度計算值小于實際的道床厚度，滿足要求，并采用實際的道床厚度, 檢算通過。?三、普通無縫線路設(shè)計3.1 設(shè)計鎖定軌溫的確定3.1.1 溫度壓力的計算根據(jù)軌道設(shè)計規(guī)范(TB10082-2005 J448 2005)的公式計算溫度壓計算公式根據(jù)假設(shè)，用勢能駐值原理導出如下基本公式：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（cmj）;1o一軌道原始彈性彎曲半波長（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曲率矢度（cm ）, t為常量，其值根據(jù)無縫線路現(xiàn)場調(diào)查資料統(tǒng)計分析確定;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)定性計算溫度壓力（N）,按式（6-4）計算。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對于路基上無縫線路T

40、c2546817.5462E F22. 11051. 1810 577. 4566.351C1.1.4根據(jù)強度條件確定允許溫降Td鋼軌的強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度除以一定的安全系數(shù)所得出的容許應(yīng)力。其表達式如下: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)標準拉伸試驗所得出的鋼軌鋼屈服強度，根據(jù)國家鋼軌鋼試驗資料統(tǒng)計分析結(jié)果，按極限強度b的不同等級，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

41、準拉伸試驗所得出的鋼軌鋼屈服強度，根據(jù)國家鋼軌鋼試驗資料統(tǒng)計分析結(jié)果，按極限強度b的不同等級，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計算式為：式中d鋼軌動彎應(yīng)力，取軌底的應(yīng)力，本設(shè)計中取值為 128145MPaf一鋼軌附加應(yīng)力，取10Mpa ；Td309.16128101.182. 175. 061 C3.1.5設(shè)計鎖定軌溫計算TeTmaxTminTd工Tk式中五一設(shè)計鎖定軌溫，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)計鎖定軌溫范圍宜為10 C o橋上無縫線路或寒冷地區(qū)，當1Tc（Tmax Tmin） 10 c時，鎖定軌溫范圍不應(yīng)小于 6C0設(shè)計鎖定軌溫上限Tm 28. 855533. 855 C設(shè)計鎖定軌溫下限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)長度計算無縫線路鎖定后，長軌條的兩端將隨軌溫的升降而伸縮，其伸縮范圍的長度 即為伸縮區(qū)長度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）計算；Pj 一接頭阻力（N）;取490kNr一 股軌下道床縱向阻力取 115cm