軌道工程課程設(shè)計任務(wù)書、指導(dǎo)書及設(shè)計要求

1、軌道工程課程設(shè)計任務(wù)書一、出發(fā)資料1機(jī)車車輛條件：韶山（SS3）型電力機(jī)車；機(jī)車軸列式30-30，軸距布置為230+200+780+200+230 （cm），輪重112.8kN。2線路條件：（1）線路設(shè)計速度80km/h，最小曲線半徑500m（實設(shè)超高為100mm），規(guī)劃采用有砟軌道結(jié)構(gòu)。（2）線路鋪設(shè)成無縫線路，鋪設(shè)地區(qū)為福州，鋪設(shè)線路長度為10km。（3）道床頂面的容許應(yīng)力為0.5MPa，路基頂面的容許應(yīng)力為0.15MPa。二、設(shè)計任務(wù) （1）進(jìn)行有砟軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括鋼軌和扣件的選型，軌枕的類型及布置根數(shù)，道床的等級及尺寸，并檢算強(qiáng)度是否滿足使用要求。 （2）進(jìn)行無縫線路設(shè)計，包括設(shè)計鎖

2、定軌溫確定、緩沖區(qū)設(shè)計、預(yù)留軌縫確定、軌條布置。三、提交的成果（一）、設(shè)計計算說明書 （1）軌道結(jié)構(gòu)選型。（2）軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算。（3）無縫線路設(shè)計計算。（二）、設(shè)計圖圖紙（1）軌道結(jié)構(gòu)組裝圖及選型說明。（1張A3）（2）軌道結(jié)構(gòu)受力圖（3張A4：鋼軌彎矩和撓度1張，軌枕三個支承狀態(tài)的彎矩分布，道床頂面、路基頂面、路基第二區(qū)域、路基第三區(qū)域應(yīng)力）。（3）無縫線路設(shè)計圖（1張A4或A3，基本溫度力圖、軌條布置圖及相關(guān)說明）。設(shè)計指導(dǎo)書軌道結(jié)構(gòu)選型設(shè)計軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算無縫線路設(shè)計計算設(shè)計成果整理、提交一、 課程設(shè)計的基本步驟：課程設(shè)計的步驟如圖1所示： 圖1 課程設(shè)計步驟二、設(shè)計方法（一）、軌道結(jié)

3、構(gòu)選型設(shè)計根據(jù)機(jī)車車輛和線路條件，確定鋼軌、軌枕、扣件的類型及剛度、道床的等級及主要尺寸（厚度、頂寬和邊坡坡度）。鋼軌、軌枕及扣件的可選用類型從教材中選擇，道床的等級及主要尺寸也參考教材的內(nèi)容確定。以下兩點(diǎn)說明：1、 道床厚度的選擇道床厚度設(shè)計根據(jù)鐵路軌道設(shè)計規(guī)范（TB10082-2005）和地鐵設(shè)計規(guī)范（GB50157-2003）進(jìn)行，為方便可根據(jù)運(yùn)營條件從教材表1-1中選擇。我們的軌道類型可參考中型軌道結(jié)構(gòu)。2、 鋼軌支座剛度D鋼軌支座剛度D的意義是使鋼軌支點(diǎn)頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r所必須施加于支點(diǎn)頂面上的力，單位一般采用kN/mm表示。D值的計算：1/D=1/D1+1/D2 教材（7-3）式中

4、D1為扣件剛度，其值由設(shè)計確定；D2為道床支承剛度，計算公式為D2=Cbl/2，即教材中的公式（7-5）。公式（7-5）中的道床系數(shù)C取值為0.40.6MPa/mm。（教材上為0.040.06MPa/mm，少了一個數(shù)量級）。因D值隨材料的性質(zhì)、路基和道床密度及氣候的影響而變化，D值是一個在一定范圍內(nèi)變化的量而不是一個常量，因此存在一個問題：在軌道強(qiáng)度檢算時，如何對D值取值？因為D值越小，鋼軌承受的彎矩會越大，所以在檢算鋼軌強(qiáng)度和撓曲時，D值應(yīng)取下限值，本次設(shè)計可以根據(jù)扣件剛度和道床系數(shù)取下限值（0.4MPa/mm）計算所得，教材算例根據(jù)表7-2取的是30kN/mm，二者的意義是一樣的。同樣，因

5、為D值越大，鋼軌承受的彎矩會越小，但是下部基礎(chǔ)的受力（即R）會越大，因此在檢算軌枕、道床及路基時，D值應(yīng)取上限值，本次設(shè)計可以根據(jù)扣件剛度和道床系數(shù)取下限值（0.6MPa/mm）計算所得，教材算例根據(jù)表7-2取的是70kN/mm，二者的意義是一樣的。（二）軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算1、應(yīng)用連續(xù)支承梁理論計算鋼軌最大下沉靜位移、最大靜彎矩及枕上最大靜壓力，詳細(xì)方法見教材。2用準(zhǔn)靜態(tài)方法計算軌道正常情況下的動位移、動彎矩及動壓力（計算中車速按機(jī)車通過速度取值，未被平衡超高通過計算取得），并用CAD畫出鋼軌受力圖（包括動位移和動彎矩分布）；3計算及檢算軌道各部應(yīng)力，并判斷其能否滿足使用要求：進(jìn)行正常軌道的計算

6、和檢算。（1）考慮溫度應(yīng)力（先不考慮無縫線路的影響，暫按100MPa考慮）和牽引制動引起的附加應(yīng)力（按10MPa考慮），計算及檢算鋼軌強(qiáng)度；（2）計算及檢算軌枕彎矩；分別計算軌枕軌下截面和中間截面的彎矩并檢算，并用CAD畫出軌枕三種支承狀態(tài)下的彎矩分布圖，這三種支承狀態(tài)是全支承狀態(tài)、中間部分支承狀態(tài)、中間完全不支承狀態(tài)（詳細(xì)支承狀態(tài)參考教材）。（3）計算及檢算道床表面應(yīng)力強(qiáng)度。按教材上的方法進(jìn)行。（4）計算及檢算路基表面應(yīng)力強(qiáng)度。按教材上的方法進(jìn)行。（三）無縫線路設(shè)計1根據(jù)鋼軌強(qiáng)度條件確定容許溫降。計算鋼軌在列車荷載作用下的動彎應(yīng)力，采用前面的計算結(jié)果，未被平衡超過根據(jù)計算確定。2根據(jù)穩(wěn)定性條

7、件確定允許溫升。按教材的不等波長公式確定。3中和軌溫（設(shè)計鎖定軌溫）的確定依據(jù)鋪設(shè)地區(qū)一年內(nèi)最高、最低軌溫及容許的最大溫升和溫降畫圖確定設(shè)計鎖定軌溫的可選范圍，并計算確定中和溫度。4計算伸縮區(qū)長度及檢算溫度壓力峰計算出伸縮區(qū)長度后取整為25m的整數(shù)倍。計算溫度壓力峰出現(xiàn)的位置、長度及壓力峰值，并檢算壓力峰處的軌道穩(wěn)定性。5計算預(yù)留軌縫分別計算長軌條與緩沖軌間、緩沖軌之間鋪設(shè)時的預(yù)留軌縫，構(gòu)造軌縫取為14mm。6防爬設(shè)備確定本段線路是否需要布置防爬設(shè)備，如需要，則進(jìn)行布置。7配軌計算計算長軌條長度并進(jìn)行配軌。焊軌廠內(nèi)采用氣壓焊將25m軌焊成200m長軌條，運(yùn)至現(xiàn)場后，采用小型移動式氣壓焊焊成設(shè)計長度，工廠氣壓焊預(yù)頂鍛量為15mm，現(xiàn)場氣壓焊預(yù)頂鍛量為10mm。配軌要求比設(shè)計長度長1.5m，以備在鋪設(shè)時調(diào)整。編制該段鋪設(shè)無縫線路的材料清單。三、設(shè)計要求（1）設(shè)計說明書手寫或打印均可（采用A4白紙，不要用作業(yè)紙，另外計算時先寫出公式，然后代入數(shù)據(jù)得到結(jié)果），圖紙打印。（2）說明書和圖紙統(tǒng)一用訂書釘裝訂在一起。（3）裝訂時要求有封面、目錄、說明書。福建工程學(xué)院軌道工程課程設(shè)計普速鐵路軌道結(jié)構(gòu)及無縫線路設(shè)計姓 名：學(xué) 號：班 級指導(dǎo)教師：福建工程學(xué)院土木工程系二