中和軌溫及預(yù)留軌縫的路基上無縫線路的設(shè)計書

軌道工程課程設(shè)計 王輝 0 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 中和軌溫及預(yù)留軌縫的路基上無縫線路的設(shè)計方案 一、基本內(nèi)容 1）收集資料，綜合分析。 通過專業(yè)書籍及相關(guān)學(xué)術(shù)期刊的學(xué)習(xí)，了解無縫線路鋪設(shè)的意義及國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀。并對路基上無縫線路設(shè)計的基本原理、方法及步驟有較清楚的了解。 2）通過計算，確定路基上無縫線路的允許降溫幅度。 3）通過計算，確定路基上無縫線路的允許升溫幅度。 4）通過計算，確定中和軌溫（即無縫線路設(shè)計鎖定軌溫）。 中和軌溫確定是無縫線路設(shè)計的關(guān)鍵問題，涉及鐵路軌道這門課的主要理論。該設(shè)計的目的是通過實際設(shè)計，更深入地掌握鐵路軌道的基本 理論（尤其是強度計算和溫度力計算理論）。 二、基本要求 對設(shè)計從全局上把握，思路清晰，將個人的獨立見解在設(shè)計說明書中完整地表達(dá)出來； 有關(guān)計算建議上機(jī)完成，語言不限，但程序要具有通用性，即對各種參數(shù)條件都適用；并將源程序及計算結(jié)果附在課程設(shè)計書中。 獨立完成，有自己的特色； 設(shè)計時間 1周。 設(shè)計書內(nèi)容主要包括： 設(shè)計任務(wù)、 設(shè)計目的和意義、設(shè)計理論依據(jù)、設(shè)計參數(shù)、計算過程、設(shè)計總結(jié)（設(shè)計方案的評述、收獲及建議） 、參考文獻(xiàn)。 課程設(shè)計報告的文字部分要求詳細(xì)完整、章節(jié)清晰、計算過程詳盡、結(jié)論合理可靠。同時要求字跡 工整、書面整潔。 軌道工程課程設(shè)計 王輝 1 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 三、設(shè)計思路 無縫線路 中和軌溫計算的 主要思路如圖： 圖中揭示了該設(shè)計的主要思路。 中和軌溫 應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐能墱貤l件（軌道允許的升溫幅度和降溫幅度來確定。 因此確定軌道允許的升溫幅度和降溫幅度是設(shè)計的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù) 無縫線路 的設(shè)計原則來確定。 主要計算如下： 1、 無縫線路鋼軌強度檢算（確定允許降溫幅度） 強度條件應(yīng)使作用在鋼軌上的各種應(yīng)力總合不超過鋼軌的允許應(yīng)力 ： d t f 式中：d 鋼軌動彎應(yīng)力（ 計算方法參見“軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析”一章； t 鋼軌溫度應(yīng)力（ f 鋼軌附加應(yīng)力（ 如橋上的伸縮應(yīng)力和撓曲應(yīng)力、無縫道岔基本軌附加應(yīng)力、列車制動等引起的附加應(yīng)力等。 軌溫圖Tm i n Tm a t d t 22m i nm a xt 5中 和 軌 溫 ：軌道工程課程設(shè)計 王輝 2 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 本設(shè)計只考慮路基上由制動引起的附加應(yīng)力，可取 10f M ； 鋼軌允許應(yīng)力。 因此允許的降溫幅度 由下式計算 （ 4-） 式中：d 鋼軌動彎應(yīng)力（ 取拉應(yīng)力計算值。 2、據(jù)穩(wěn)定性條件確定允許的升溫幅度 根據(jù)穩(wěn)定性計算求得的允許溫度壓力 P 后，可計算出允許的升溫幅度 22 （ 4-） 式中： 附加壓力，本設(shè)計可取為零（ N）。 P 軌道允許的最大溫度壓力；根據(jù)無縫線路穩(wěn)定性理論計算，采用“統(tǒng)一公式” 教材和參考文獻(xiàn) 1。 2、 中和軌溫確定 根據(jù)圖，中和軌溫 m a x m i n 22 t 四、設(shè)計參數(shù) （自己選取、組合） 主要技術(shù)指標(biāo)： 每個學(xué)生取家庭所在地區(qū)某段 提速線路鋪設(shè)無縫線路，設(shè)計其鎖定軌溫。 1、 軌道條件 鋼軌： 60kg/m，屈服強度 457s M p a ，鋼軌斷面對水平軸的慣性矩 43217xI ； 軌枕： 1667根 /枕間距 60a ； 軌道工程課程設(shè)計 王輝 3 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 道床：道碴為一級道碴，面碴厚 25碴厚 20 路基填料：沙粘土； 鋼軌支座剛度 D ：檢算鋼軌 D =301000（ N/ 檢算軌下基礎(chǔ) D =720000（ N/ 曲線最小半徑 曲線半徑 0+400) 營條件 機(jī)車： 東風(fēng) 11內(nèi)燃機(jī)車， 60km/h， （學(xué)號最后是單號的） 機(jī)車： 00km/h， （學(xué)號最后是雙號的） 輪重和軸距請查閱相關(guān)文獻(xiàn)。 其它參數(shù)按設(shè)計要求，參見有關(guān)規(guī)則和圖書資料合 理選取，并說明理由。 主要參考文獻(xiàn) ： 1、教材 2、鐵路軌道 谷愛軍主編 中國鐵道出版社 3、鐵路無縫線路 廣鐘巖等， 中國鐵道出版社。 4、鐵道工程，郝瀛主編，西南交通大學(xué)出版社。 計算相關(guān)的其他問題 附加速度系數(shù) 附加速度系數(shù)1和2速度范圍 km/h 電力 機(jī)車 1120V 160 2160V 200 軌道工程課程設(shè)計 王輝 4 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 混凝土枕線路的初始彎曲 初始彎曲 50kg/60kg/m 鋼軌 75kg/彈性初彎 性初彎 國常用機(jī)車類型的計算參數(shù) 機(jī)車種類 機(jī)車型號 輪軸名稱 輪重（ 輪距（ 構(gòu)造速度（ km/h） 內(nèi) 燃 機(jī) 車 一轉(zhuǎn)向架 I 106 255 118 06 180 06 820 第二轉(zhuǎn)向架 I 106 06 180 06 250 東風(fēng) 4 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 80 客 120 貨 100 80 40 第二轉(zhuǎn)向架 I I 80 80 東風(fēng) 11 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 00 客 160 00 二轉(zhuǎn)向架 I I 00 00 I 30 軌道工程課程設(shè)計 王輝 5 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 電 力 機(jī) 車 韶山 1 （ 第一轉(zhuǎn)向架 30 90 80 第二轉(zhuǎn)向架 I I 30 30 韶山 3 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 30 100 00 20 第二轉(zhuǎn)向架 I I 30 00 韶山 4 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 00 100 20 第二轉(zhuǎn)向架 I 00 20 第三轉(zhuǎn)向架 I I 00 第四轉(zhuǎn)向架 I 20 00 韶山 8 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 90 160 10 第二轉(zhuǎn)向架 I I 90 軌道工程課程設(shè)計 王輝 6 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 當(dāng) V 120km/ 0(1 )dM f M 當(dāng) 120km/h V 160km/h 時： 10 (1 ) (1 ) dM f M 當(dāng) 160km/h V 200km/h 時： 1 2 0 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) dM f M 軌道工程課程設(shè)計 王輝 7 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 路基上無縫線路課程設(shè)計 （說明書） 中和軌溫和預(yù)留軌縫的設(shè)計 一、 設(shè)計任務(wù) 軌溫（ 指 鋼軌的溫度。鋼軌溫度與氣溫不同。影響軌溫的因素相多，它與氣候變化、風(fēng)力大小、日照強度、鋼軌所處地段和測量部位有 關(guān)。根據(jù)長期大量的測量結(jié)果，最高軌溫一般要比當(dāng)?shù)刈罡邭鉁馗?20 攝氏度 左右，最低軌溫與當(dāng)?shù)刈畹蜌鉁卮笾孪嗤?。無縫線路 的鋼軌溫度力大小和分布與軌溫變化幅度有直接的關(guān)系，而它又是影響無縫線路的強度和穩(wěn)定性的主要因素，所以鋼軌的溫度變化幅度就成為無縫線路設(shè)計、鋪設(shè)和維修養(yǎng)護(hù)的重要資料。在無縫線路設(shè)計時，一般取當(dāng)?shù)貧v年最高氣溫 20地歷年最低氣溫作為最低軌溫。在工 作中還經(jīng)常使用的鋼軌溫度名詞還有中間軌溫、鎖定軌溫、設(shè)計鎖定軌溫范圍。 鎖定軌溫在無縫線路設(shè)計時按照強度和穩(wěn)定條件并考慮施工、養(yǎng)護(hù)、管理等因素來選擇一個鋪設(shè)長軌的軌溫范圍，叫做設(shè)計鎖定軌溫范圍。在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)上緊鋼軌接頭扣件和擰緊中間扣件，把鋼軌鎖定，此時的軌溫叫做鎖定軌溫。鎖定軌溫下，鋼軌溫度力為零。這樣可以保證焊接長鋼軌在最低軌溫時各種應(yīng)力共同作用下不破壞，在最高軌溫時線路不脹軌跑道，使線路能正常運行。這個鎖定軌溫非常重要，它是管理和維修保養(yǎng)無縫線路的依據(jù)。如果不在設(shè)計鎖定軌溫范圍進(jìn)行鋪軌，則必須 按照設(shè)計要求進(jìn)行調(diào)整鋼軌內(nèi)力或放散溫度力后重新鎖定。 因此鎖定軌溫確定是無縫線路設(shè)計的關(guān)鍵問題，涉及軌道工程這門課的主要理論。該設(shè)計的任務(wù)是通過實際設(shè)計，更深入地掌握軌道工程的基本理論（尤其是強度計算和溫度力計算理論），通過專業(yè)書籍及相關(guān)學(xué)術(shù)期刊的學(xué)習(xí)，了解無縫線路鋪設(shè)的意義及國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀。并對路基上無縫線路設(shè)計的基本原理、方法及步驟有較清楚的了解。 1）通過計算，確定路基上無縫線路的允許降溫幅度。 2）通過計算，確定路基上無縫線路的允許升溫幅度。 3）通過計算，確定中和軌溫（即無縫線路設(shè)計鎖定 軌溫）。 4）通過計算，確定 長軌條與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫值 5）通過計算，確定 標(biāo)準(zhǔn)軌與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫值 軌道工程課程設(shè)計 王輝 8 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 重點、難點： 1無縫線路強度及穩(wěn)定性計算 2設(shè)計鎖定軌溫范圍的合理確定 3. 確定 長軌條與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫值 4. 確定 長軌條與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫值 軌道工程課程設(shè)計 王輝 9 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 二、 設(shè)計目的和意義 一：無縫線路的優(yōu)點 無縫線路的類型分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩類，溫度應(yīng)力式為無縫線路的基本結(jié)構(gòu)型式。 溫度應(yīng)力式無縫線路包括伸縮區(qū)、固定區(qū)和緩沖區(qū)三部分。放散溫度應(yīng)力式無縫線路分自動放 散式和定期放散式兩種 。 無縫線路由于消滅了大量鋼軌接頭，因而具有行車平衡，機(jī)車車輛及軌道維修費用低，使用 壽命 長等優(yōu)點，是鐵路軌道現(xiàn)代化的主要內(nèi)容之一。但要充分發(fā)揮它的優(yōu)越性，必須同時滿足強度和穩(wěn)定性方面的設(shè)計要求 。 跨區(qū)間無縫線路的優(yōu)點非常突出，長軌條貫通整個區(qū)間，并與車站的無縫道岔焊聯(lián)，取消了緩沖區(qū)，徹底實現(xiàn)了線路的無縫化，全面提高了線路的平順性與整體強度，充分發(fā)揮了無縫線 路的優(yōu)越性；取消了緩沖區(qū)，軌道部件的損耗和養(yǎng)護(hù)工作量進(jìn)一步減少；消滅了鋼軌接頭，進(jìn)一步改善列車的運行條件；伸縮區(qū)與固定區(qū)交界處因溫度循環(huán)而產(chǎn)生的溫度力峰，以及伸縮區(qū)過度伸縮不能復(fù)位產(chǎn)生的溫度力峰，都由于伸縮區(qū)的消失而消失，有利于軌道的穩(wěn)定和維修管理；防爬能力較強，縱向力分布比較均勻，鎖定軌溫容易保持，線路的安全性和可靠性得到提高；長軌條溫度力升降平起平落，不會形成溫度力峰，可適度提高鎖定軌溫，從而提高軌道的穩(wěn)定性！ 二：無縫線路的關(guān)鍵在于鎖定軌溫的設(shè)計 鎖定軌溫確定是無縫線路設(shè)計的關(guān)鍵問題。 為防止鋼軌斷裂， 無縫線路應(yīng)具有足夠的強度。無縫線路強度計算的要求是：在列車動力作用下，焊接長鋼軌所受的彎曲應(yīng)力、溫度應(yīng)力及制動力的總和，不超過鋼軌鋼料的容許應(yīng)力。 無縫線路除滿足 強度 要求外，還必須滿足穩(wěn)定性要求。實踐和理論表明，無縫線路在垂直面上臌曲的可能性是很小的，脹軌跑道總是在水平面上發(fā)生，首先在軌道的原始彎曲處開始。當(dāng)軌溫不高 ,溫度壓力不大時 ,軌道的臌曲變形極小 ;隨著軌溫及溫度壓力的繼 續(xù)增大 ,軌道變形將隨之逐漸 增加，但不會引起突然破壞；一旦溫度壓力升高到某一臨界值后 ,如壓力稍有增大或受外力干擾時，軌道變形就會突然急劇增加，終于導(dǎo)致穩(wěn)定性的完全喪失。軌道臌曲的漸變階段稱為脹軌。突變階段稱為 跑道 。 無縫線路的穩(wěn)定問題是一個力學(xué)平衡問題。平衡因素以溫度壓力和軌道原始彎曲為一方，軌道框架剛度和道床橫向阻力為另一方。前者為破壞穩(wěn)定的因素，后者為保持穩(wěn)定的因素 ,無軌道工程課程設(shè)計 王輝 10 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 縫線路的穩(wěn)定與否 ,就是雙方消長變化的結(jié)果。保證無縫線路穩(wěn)定的基本要求在于盡可能地增加其保持穩(wěn)定的因素，減少其破壞穩(wěn)定的因素。主要措施有：提高無縫線路的軌道框架剛度，即采用重型鋼軌、混凝土軌枕及強力扣件；提高道床橫向阻力；保持線路方向良好；消滅鋼軌硬彎，力求焊縫平直；保證路基無翻漿下沉等病害。 三：設(shè)計的意義 綜上所述，無縫線路的優(yōu)點卓越，而設(shè)計鎖定軌溫就是其中的關(guān)鍵問題，本課程設(shè)計基于軌道工程專業(yè)課，從實際出發(fā)布置設(shè)計題目，讓我們學(xué)生掌握無縫線路的核心問題，掌握鋼軌的強度、剛度、穩(wěn)定性以及受力特征，進(jìn)而 根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H條件來確定鎖定軌溫、確定軌條之間的預(yù)留軌縫。這些都具有很實在的意義，可以進(jìn)一步加深對軌道核心內(nèi)容的理解！另外，C 語言編程的實現(xiàn)，可以進(jìn)一步提高我們的動手能力，也可以使問題變得更加簡單！ 鎖定軌溫在無縫線路設(shè)計時按照強度和穩(wěn)定條件并考慮施工、養(yǎng)護(hù)、管理等因素來選擇一個鋪設(shè)長軌的軌溫范圍，叫做設(shè)計鎖定軌溫范圍。在設(shè)計鎖定軌溫范圍內(nèi)上緊鋼軌接頭扣件和擰緊中間扣件，把鋼軌鎖定，此時的軌溫叫做鎖定軌溫。鎖定軌溫下，鋼軌溫度力為零。這樣可以保證焊接長鋼軌在最低軌溫時各種應(yīng)力共同作用下不破壞，在最高軌溫時線路 不脹軌跑道，使線路能正常運行。這個鎖定軌溫非常重要，它是管理和維修保養(yǎng)無縫線路的依據(jù)。如果不在設(shè)計鎖定軌溫范圍進(jìn)行鋪軌，則必須按照設(shè)計要求進(jìn)行調(diào)整鋼軌內(nèi)力或放散溫度力后重新鎖定。 軌道工程課程設(shè)計 王輝 11 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 三 、 設(shè)計理論依據(jù) 無縫線路中和軌溫計算的主要思路如 右 圖 。 圖中揭示了該設(shè)計的主要思路。中和軌溫應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐能墱貤l件（ 軌道允許的升溫幅度和降溫幅度來確定。因此確定軌道允許的升溫幅度和降溫幅度是設(shè)計的關(guān)鍵。應(yīng)根據(jù)無縫線路的設(shè)計原則來確定。主要計算如下： 1、 無縫線路鋼軌強度檢算（確定允許降溫幅度） 強度條件應(yīng)使作用在鋼軌上的各種應(yīng)力總合不超過鋼軌的允許應(yīng)力 ： d t f 式中： d 鋼軌動彎應(yīng)力（ 計算方法參見 “ 軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析 ” 一章； t 鋼軌溫度應(yīng)力（ f 鋼軌附加應(yīng)力（ 如橋上 的伸縮應(yīng)力和撓曲應(yīng)力、無縫道岔基本軌附加應(yīng)力、列車制動等引起的附加應(yīng)力等。 本設(shè)計只考慮路基上由制動引起的附加應(yīng)力，可取 10f M ； 鋼軌允許應(yīng)力。 因此允許的降溫幅度 可由下式計算 式中： d 鋼軌動彎應(yīng)力（ 取拉應(yīng)力計算值。 軌道工程課程設(shè)計 王輝 12 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 2、據(jù)穩(wěn)定 性條件確定允許的升溫幅度 根據(jù)穩(wěn)定性計算求得的允許溫度壓力 P 后，可計算出允許的升溫幅度 ： 22 （ 4-） 式中： 附加壓力，本設(shè)計可取為零（ N）。 P 軌道允許的最大溫度壓力；根據(jù)無縫線路穩(wěn)定性理論計算，采用 “ 統(tǒng)一公式 ” 教材和參考文獻(xiàn) 1。 中和軌溫確定 根據(jù)圖，中和軌溫 算如下： m a x m i n 22 t 3、預(yù)留軌縫的計算 （ 1）符號約定如下： 長軌條與標(biāo)準(zhǔn)軌之間預(yù)留軌縫值 （ 相鄰緩沖軌間預(yù)留縫值 (鋼軌接頭構(gòu)造軌縫，取 18mm r 每股鋼軌單位長度線路縱向阻力 N/cm 每枕縱向阻力 (a 軌枕間距 (接頭阻力 (N) 最大溫度力 (N) L 緩沖軌長度（ m） E 鋼軌彈性模量， 取 210 鋼軌斷面面積 ( 長 長軌條一端伸縮量（ 軌道工程課程設(shè)計 王輝 13 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 緩 緩沖軌一端伸縮量 (（ 2）長軌條一端伸縮量 長 由以下公式計算： （ 3）緩沖軌一端伸縮量 緩 由以下公式計算： （ 4）根據(jù)預(yù)留軌縫的原則 冬季軌縫不應(yīng)超過構(gòu)造軌縫可得： 夏季軌縫不頂緊可得： （ 5）伸縮區(qū)長度可按下式計算： （ 6）鋼軌溫度力可按下式計算： 軌道工程課程設(shè)計 王輝 14 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 四 、 設(shè)計參數(shù) 選取 主要技術(shù)指標(biāo)： 黃岡 地區(qū)某段提速線路鋪設(shè)無縫線路 。 一、 基本參數(shù)選取如下： 鋼軌 屈服強度 s 457準(zhǔn)軌長度取 25m 鋼軌允許應(yīng)力 352加壓力 本設(shè)計可取為 0（ N） 軌枕間距 60a 鋼軌附加應(yīng)力（ f 10基填料 沙粘土 設(shè)計鎖定軌溫修正值 鋼軌支座剛度D 檢算鋼軌 301000（ N/ 變形曲線弦長 L 4m 檢算軌下基礎(chǔ) 720000（ N/ 允許未被平衡超高 h 75線最小半徑 R 720m 鋼的彈性模量 E 105車 類型 東風(fēng) 11內(nèi)燃機(jī)車 鋼軌的線膨脹系數(shù) 10 設(shè)計最大速度 60km/h. 接頭阻力 90鄰標(biāo)準(zhǔn)軌間預(yù)留軌縫 8、具體參數(shù)如下各表： 軌道工程課程設(shè)計 王輝 15 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 1、取正線軌道類型如下：（見軌道工程 項目 單位 重型 運營 條件 年通過總質(zhì)量 5 50 列車設(shè)計最高速度 km/h 160 軌 道 結(jié) 構(gòu) 鋼軌 Kg/m 60 混凝 土枕 型號 鋪枕根數(shù) 根 /667 沙粘土路基 雙 層 表層道砟 5 底層道砟 20 2、鋼軌斷面尺寸特征如下： （見軌道 - 表 鋼軌類型 kg/m 60 鋼軌類型 kg/m 60 每米質(zhì)量 M/頭所占面積 面積 A/腰所占面積 心距軌底距離 y1/1 軌底所占面積 水平軸的慣性矩 Ix/217 鋼軌高度 H/76 對豎直軸的慣性矩 Iy/24 鋼軌寬度 B/50 下部截面系數(shù) W1/96 軌頭高度 h/部截面系數(shù) W2/39 軌頭寬度 b/3 軌底橫向撓曲斷面系數(shù) Wy/0 軌腰厚度 t/、鋼軌頭部磨耗輕傷標(biāo)準(zhǔn)如下（ V=160km/h）：（見軌道 - 表 38） 鋼軌 kg/m 總磨耗 /直磨耗 /面磨耗 /0 12 9 12 軌道工程課程設(shè)計 王輝 16 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 4、混凝土枕尺寸如下：（見軌道 - 表 45） 軌枕 類型 主筋 數(shù)量 混凝土 等級 截面高度 /面寬度 /面積 /量 /度 /下 中間 端部 軌下 中間 7720 320 260 10 7 8 5、軌枕扣件技術(shù)性能如下 : （見軌道 - 表 65） 扣件性能 彈條型 扣件性能 彈條型 每個彈條初始扣壓力 / 10 彈條變形量 /0 扣壓節(jié)點垂直靜剛度 /KN/m 60軌距量 /8 12 縱向防爬阻力 /6 調(diào)高量 / 10 6、附加速度系數(shù)如下：（見軌道 - 表 157） 附加速度系數(shù) 1 和2 速度范圍 km/h 內(nèi)燃機(jī)車 1 V 120 V 2 120V 160 V 軌道工程課程設(shè)計 王輝 17 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 7、橫向水平力系數(shù) 最小曲線半徑 R=720）：（見軌道 - 表 線路平面 曲線半徑 /m 720 橫向水平力系數(shù) f 、黃州最高最、低及中間軌溫如下：（見軌道 - 表 235） 地區(qū) 最高軌溫 最低軌溫 中間軌溫 南寧 、等效道床阻力 路容許彎曲矢度 f=（見軌道 - 表 線路條件 每 千米軌枕根數(shù) 碎石道床、混凝土枕 混凝土軌枕肩寬 40667 Q=84N/0、混凝土枕線路的初始彎曲如下：（見軌道結(jié)構(gòu)課程設(shè)計資料附表） 初始彎曲 60kg/彈性初彎 性初彎 （ 11） 軌道工程課程設(shè)計 王輝 18 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 11、機(jī)車類型為 : 東風(fēng) 11內(nèi)燃機(jī)車，設(shè)計速度?。?60km/h， 機(jī)車參數(shù)如下：（見軌道結(jié)構(gòu)課程設(shè)計資料附表） 機(jī)車型號 輪軸名稱 輪重 距 造速度 km/h 東風(fēng) 11 （ 第一轉(zhuǎn)向架 I 00 客 160 00 二轉(zhuǎn)向架 I I 00 00 12、道床狀態(tài)參數(shù)指標(biāo)如下：（見軌道設(shè)計規(guī)范規(guī)） 指標(biāo) 軌枕類型 速度 km/h 道床橫向阻力 q( ) 道床縱向阻力q( ) 道床支承剛度 (KN/道床密度(g/60 10 12 100 道工程課程設(shè)計 王輝 19 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 路基上無縫線路課程設(shè)計 （計算書） 中和軌溫和預(yù)留軌縫的設(shè)計 五、 計算過程 1、計算動彎矩 （ 1）無縫線路鋼軌強度檢算 東風(fēng) 11輪軸重示意圖如右圖所示 車輪荷載采用當(dāng)量靜荷載最大可能值。考慮速度及偏載的因素，車輛垂直當(dāng)量荷載的最大可能值為： 120km/h v 160km/h 1+ )( 1+ 1)+ 因為鋼軌彎矩 0成正比，因此，在垂直當(dāng)量靜荷載的最大可 能值 120km/h v 160km/h 1+ + )( 1+ 1) （ 2）計算鋼軌最大靜彎矩。 輪載群作用下 y,M,R 的計算： 彈性位移曲線： ()2 x 當(dāng)量荷載： () 彎矩： 1 ()4M P 軌枕反力： ()2 x 其中影響線函數(shù)：( ) ( c o s s i n )( ) ( c o s s i n )x e k x k xk x e k x k x 剛比系數(shù)： 4 4 則最大動彎矩為： 1+ + )( 1+ 1) 速度系數(shù)： 內(nèi)燃機(jī)車 0 . 4 V / 1 0 0 = 0 . 4 1 2 0 / 1 0 0 = 0 . 4 8 軌道工程課程設(shè)計 王輝 20 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 偏載系數(shù)： =h ， h 采用 75慮最不利情況）； 附加速度系數(shù)：1 V曲線半徑： R=720m 曲線上橫向水平力系數(shù)： f=法一：直接計算 由 )s c 由于 5，輪載影響很小，可以忽略，故可以考慮兩種情況：（設(shè)軸距為 1x ） 1：考慮截面處作用輪載，同側(cè)同時作用兩個輪載 則： )2()()0()( 11 2：考慮截面處作用輪載，兩側(cè)分別作用一個輪載 則： )(2)0()( 1 代 入 )(表達(dá)式中，即可得到兩組靜彎矩，取兩種情況的較大者 數(shù)據(jù) 30100D 600a 210000E 112800P 3217000020001 x 160V 75計算得到的結(jié)果 4 4 1 2 3 1 0 8 軌道工程課程設(shè)計 王輝 21 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 方法二：編程計算 用程序計算動彎矩 ,a,u,k,E,Ix,0,02,0i,xi,請輸入鋼軌支座剛度 D:n); %&D); 請輸入 鋼軌軌枕間距 a:n); %&a); 請輸入鋼軌彈性模量 E:n); %&E); 請輸入鋼軌截面慣性矩 n); %& 請輸入機(jī)車的輪重 n); %& 請輸入機(jī)車的軸距 n); %& u=D/a; x1=u/(4*E* k=; (4*k)*1+k*(k*k*+k*2*(k*2*k*2*); (4*k)*1+2*k*(k*k*); 02) 01; 軌道工程課程設(shè)計 王輝 22 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 02; 鋼軌基礎(chǔ)彈性模量 u=%n,u); 剛比系數(shù) k=%n,k); 靜彎矩 n, ho,d; 請輸入軌道允許的最高速度 n); %& 請輸入軌道的未被平衡超高值 n); %& 20/100; 100; 0*(1+(1+ 鋼軌上的動彎矩為 lfn, 運行結(jié)果如下 : 請輸入鋼軌支座剛度 D: 30100 請輸入鋼軌軌枕間距 a: 600 請輸入鋼軌彈性模量 E: 210000 請輸入鋼軌截面慣性矩 32170000 請輸入機(jī)車的輪重 112800 請輸入機(jī)車的軸距 軌道工程課程設(shè)計 王輝 23 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 2000 鋼軌基礎(chǔ)彈性模量 u= 比系數(shù) k=彎矩 輸入軌道允許的最高速度 160 請輸入軌道的未被平衡超 高值 75 鋼軌上的動彎矩為 to 下圖 軌道工程課程設(shè)計 王輝 24 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 2、根據(jù)穩(wěn)定性計算允許溫度壓力 由線路條件有： 原始彈性彎曲矢度： 原始塑性彎曲矢度： 路容許彎曲矢度： f=2 原始彎曲半波長： 000效道床阻力： 84N/ 5432()2 ()() 14y o f 22 2 522/221 ( ) ( )2y y E I E Il f f Q m R 方法一：直接計算 1：換算曲率 其中 000 720R 25.0 15 2： 21162 y 3： 4： 22軌道工程課程設(shè)計 王輝 25 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 5當(dāng) f=由式 22 2 522/221 ( ) ( )2y y E I E Il f f Q m R 求的變形曲線的弦長 L，如果 L與 0 有較大出入，則再假設(shè) 0，并在彈性初始彎曲曲率不變的條件下，按下式重新計算其矢度： 22 ，將 入上式計算 l ，如果與 l 與 0 相差不多，就可以將 相應(yīng)的 l 值代入5432()2 ()() 14y o f ，則 ,其中， 6 ： 5,1 7 2 8 7 6 22 7： 再設(shè) ，重新計算 8： 再設(shè) ，重新計算 ， 9： 將 代入公式，得 10: 最后 1 9 7 0 8 1 軌道工程課程設(shè)計 王輝 26 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 方法二：編程計算 用程序計算允許溫度壓力 P # 00,r0,r1,r,p,e,f=0.2,q,c,d,l2,l,b,a, a1,d= if(d=2) a*a*b)/(400*400); a1=1/q)* (c/r1+c/(c/*(f+q); 重新計算后的 l=%lfn, b=a1,a); i,j; 請輸入彈性初始彎矩矢度 n); %& 請輸入塑性初始彎矩矢度 n); %& 請輸入鋼軌彈性模量 e:n); 軌道工程課程設(shè)計 王輝 27 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 %&e); 請輸入鋼軌截面慣性矩 n); %& 請輸入等效道床阻力 q:n); %&q); r=100000; e*); l0*(8* (1/); c=2*e* 1/q)* (c/r1+c/(c/*(f+q); l= l0*l0*(400*400); b=重新計算后的 l=%lfn,l); l, i=(f+(2*l2*q; j=(f+()/(4*+(1/ p=i/j; p/K; 鋼軌允許溫度壓力 p=%lfn, 計算誤差為 d=%lfn,d); ; 運行結(jié)果如下 : 請 輸入彈性初始彎矩矢度 輸入塑性初始彎矩矢度 道工程課程設(shè)計 王輝 28 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 請輸入鋼軌彈性模量 e: 21000000 請輸入鋼軌截面慣性矩 524 請輸入等效道床阻力 q: 84 重新計算后的 l=新計算后的 l=軌允許溫度壓力 p=算誤差為 d=to 果如下圖 軌道工程課程設(shè)計 王輝 29 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 3：計算中和軌溫 （ 1）計算 d頭 、 d底 M P 10396 1 2 3 1 0 8 N 3 頭頭； 此即為軌底最大拉應(yīng)力，則鋼軌最大動彎拉應(yīng)力為： M （ 2）計算根據(jù)強度條件允許的降溫幅度 縫線路固定區(qū)的溫度應(yīng)力為 : t 動而引起的附加應(yīng)力： =10 安全系數(shù)： K 鋼軌容許應(yīng)力 / 4 5 7 / 1 . 3 3 5 2 M P a 由鋼軌的強度條件得：軌底 從強度條件出發(fā)，要求無縫線路鋼軌冬季最低軌溫 ，軌底總拉應(yīng)力不超過允許應(yīng)力 ，夏季最高軌溫 ，軌頭產(chǎn)生的總壓應(yīng)力也不 超過 ； 故強度條件允許的軌溫變化幅度為： Et 故 65 即：允許的軌降溫幅度為 Ct （ 3）根據(jù)穩(wěn)定條件計算允許的升溫幅度： t 002 197 0 8152 6 （ 4）鎖定軌溫的確定： 12 2 m i nm a x 則鎖定軌溫上限為： a x 軌道工程課程設(shè)計 王輝 30 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 則鎖定軌溫下限為 ： 軌道工程課程設(shè)計 王輝 31 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 4 計算長軌和緩沖軌間預(yù)留縫 1a 和緩沖軌與緩沖軌間的預(yù)留縫 2a （如下圖） （ 1）長軌條一端伸縮量 長 由以下公式計算： （ 2）緩沖軌一端伸縮量 緩 由以下公式計算： （ 3）根據(jù)預(yù)留軌縫的原則 冬季軌縫不應(yīng)超過構(gòu)造軌縫可得： 夏季軌縫不頂緊可得： （ 4）伸縮區(qū)長度可按下式計算： （ 5）鋼軌溫度力可按 下式計算： 軌道工程課程設(shè)計 王輝 32 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 方法一 ：直接計算 由 )( m a x 其中 接頭阻力，取 490枕間距每枕縱向阻力 2r)(m a xm a x t 再由 )(1 緩長 1軌和緩沖軌間預(yù)留縫 11 方法二：程序計算 用程序計算長軌和 緩沖軌間預(yù)留縫 1a # 11= a,r,F,w,pH,l1,l2,l,L; i; 請輸入鋼軌截面面積 F:n); %&F); 請輸入鋼軌軌枕間距 a:n); %&a); 請輸入鋼軌彈性模量 E:n); 軌道工程課程設(shè)計 王輝 33 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 %&E); 請輸入鋼軌每枕縱向阻力 n); %& 請輸入鋼軌的線膨脹系數(shù) w:n); %&w); 請輸入相鄰標(biāo)準(zhǔn)軌間預(yù)留軌縫 n); %& 請輸入鋼軌接頭阻力 n); %& 請輸入最高軌溫 n); %& 請輸入最低軌溫 n); %& 請輸入標(biāo)準(zhǔn)軌的長度 L:n); %&L); r=2*a); i=0;i # 11= a,r,F,w,pH,l1,l2,l,L; 軌道工程課程設(shè)計 王輝 36 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 i; 請輸入鋼軌截面面積 F:n); %&F); 請輸入鋼軌軌枕間距 a:n); %&a); 請輸入鋼軌彈性模量 E:n); %&E); 請輸入鋼軌每枕縱向阻力 n); %& 請輸入鋼軌的線膨脹系數(shù) w:n); %&w); 請輸入相鄰標(biāo)準(zhǔn)軌間預(yù)留軌縫 n); %& 請輸入鋼軌接頭阻力 n); %& 請輸入最高軌溫 n); %& 請輸入最低軌溫 n); %& 請輸入 標(biāo)準(zhǔn)軌的長度 L:n); %&L); r=2*a); i=0;i11;i+) *E*w*(Ti (*L/4)/(2*E*F); (*L/4)/(2*E*F); *E*w*(i); (*L/4)/(2*E*F); (*L/4)/(2*E*F); 軌道工程課程設(shè)計 王輝 37 土木 0802 08231051 土建學(xué)院 05. 27 l1=l2=l=(l1+2; 當(dāng)溫度為 %lfn,Ti,l); 請輸入鋼軌截面面積 F: 7745 請輸入鋼軌軌枕間距 a: 600 請輸入鋼軌彈性模量 E: 210000 請輸入鋼軌每枕縱向阻力 12000 請輸入鋼軌的線膨脹系數(shù) w: 輸