鐵路軌道課程設(shè)計(jì)軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算.docx

鐵路軌道課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目_軌道強(qiáng)度，穩(wěn)定性計(jì)算_院 (系) _軟件學(xué)院_專(zhuān) 業(yè) _軟件+道路與鐵道工程_班 級(jí) _1班_姓 名 _翟天儼_指導(dǎo)教師 _張鵬飛_2011年12月22目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)42.1、設(shè)計(jì)題目42.2、設(shè)計(jì)資料42.3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求42.4、參考文獻(xiàn)42.5、完成文件與要求4二、概述6三、計(jì)算原理63.1、分析軌道受力63.1.1、豎向力63.1.2、橫向水平力63.1.3、縱向水平力63.2、豎向受力分析和計(jì)算方法73.2.1、軌道靜力計(jì)算73.2.2、軌道動(dòng)力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算83.2.3、軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算93.3、強(qiáng)度檢算93.3.1、鋼軌強(qiáng)度檢算93.3.2、軌枕承壓強(qiáng)度與彎矩檢算103.3.3、道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計(jì)算10四、計(jì)算部分114.1、計(jì)算資料114.2、運(yùn)營(yíng)車(chē)輛為SS1型電力機(jī)車(chē)時(shí)軌道各部件強(qiáng)度檢算114.2.1、機(jī)車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)軌道的允許速度的確定114.2.2、鋼軌強(qiáng)度的檢算114.2.3、軌枕彎矩的檢算134.2.4、道床頂面應(yīng)力的檢算154.2.5、路基面道床應(yīng)力的檢算164.3、運(yùn)營(yíng)車(chē)輛為DF4B內(nèi)燃機(jī)車(chē)時(shí)軌道各個(gè)部件強(qiáng)度檢算164.3.1、鋼軌強(qiáng)度的檢算164.3.2、軌枕彎矩的檢算184.3.3、道床頂面應(yīng)力的檢算204.3.4、路基面道床應(yīng)力的檢算20五、參考文獻(xiàn)21 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1.1、設(shè)計(jì)題目軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算 1.2、設(shè)計(jì)資料線(xiàn)路條件：曲線(xiàn)半徑R=1500m；鋼軌：60kg/m，U74鋼軌，25m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：型混凝土軌枕1760根/km；道床：碎石道碴，厚度為40cm；路基：既有線(xiàn)路基；鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)D：檢算鋼軌強(qiáng)度時(shí)，取30000 N/mm；檢算軌下基礎(chǔ)時(shí)，取70000N/mm；由于鋼軌長(zhǎng)度為25m，鋼軌類(lèi)型為60kg/m，故溫度應(yīng)力=51MPa，不計(jì)鋼軌附加應(yīng)力?，F(xiàn)有機(jī)車(chē)類(lèi)型 機(jī)車(chē)組 別（每組1人）123456789客機(jī)SS3SS1DF4SS3SS1DF4SS3DF4DF4B貨機(jī)DF4BDF4SS1DF4DF4BDF4SS1DF4BDF4注：每組1人 1.3、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求論述軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性計(jì)算的基本原理；靜力計(jì)算采用連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論，用準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力。檢算內(nèi)容有：鋼軌強(qiáng)度檢算、道床頂面壓應(yīng)力檢算、路基表面壓應(yīng)力檢算等。 1.4、參考文獻(xiàn)1.鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范（TB100822005 J4482005）2.軌道工程 1.5、完成文件與要求設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)采用統(tǒng)一的封頁(yè)和計(jì)算紙張，按要求填寫(xiě)好任務(wù)書(shū)，裝訂后再和圖紙一起放入資料袋中。指導(dǎo)教師：張鵬飛附錄：機(jī)車(chē)參數(shù)1、SS3電力機(jī)車(chē)，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度100km/h，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距 2.3+2.0 。SS3的軸距2、DF4（貨）內(nèi)燃機(jī)車(chē)，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距1.8m，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度100km/h。3、貨車(chē)DF4B內(nèi)燃機(jī)車(chē)，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN（軸重230kN），軸距1.8m，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度120km/h。4、客車(chē)DF4（客）內(nèi)燃機(jī)車(chē)，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距1.8m，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度120km/h。 二、概述鐵路軌道是有別于橋梁、房屋等土建工程結(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)。首先，它的基礎(chǔ)是由松散的介質(zhì)（道碴）所組成，其次是它所承受的來(lái)自機(jī)車(chē)車(chē)輛的荷載具有隨機(jī)性和重復(fù)性。因而在軌道結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件中產(chǎn)生了非常復(fù)雜的應(yīng)力、變形和其他的動(dòng)力響應(yīng)（震動(dòng)加速度等）。此外，軌道（特別是道床）還會(huì)不可避免地產(chǎn)生不均勻下沉和殘余變形積累，使軌道幾何形位發(fā)生偏差，形成各種軌面及方向上的不平順，增大了輪軌之間的相互動(dòng)力作用，軌道破壞的發(fā)展速度加快，這就需要依靠加強(qiáng)對(duì)軌道的養(yǎng)護(hù)維修來(lái)加以消除。因此，鐵路軌道是一種邊工作邊維修的工程結(jié)構(gòu)物；并且必須根據(jù)速度、軸重和運(yùn)量的運(yùn)營(yíng)條件的要求，不斷地加強(qiáng)和完善軌道結(jié)構(gòu)，而軌道力學(xué)分析則是達(dá)到這一目的的不可或缺的手段。軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，就是應(yīng)用力學(xué)的基本原理，結(jié)合輪軌相互作用理論，用各種計(jì)算模型來(lái)分析軌道及其各個(gè)部件在機(jī)車(chē)車(chē)輛荷載作用下產(chǎn)生的應(yīng)力、變形及其他動(dòng)力影響，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)的主要部件進(jìn)行強(qiáng)度檢算。在提速、重載和高速列車(chē)運(yùn)行的條件下，通過(guò)對(duì)軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析、軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析，行車(chē)的平穩(wěn)性和安全性等進(jìn)行評(píng)估，確定線(xiàn)路允許的最高運(yùn)行速度和軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度儲(chǔ)備。 三、計(jì)算原理 3.1、分析軌道受力要進(jìn)行軌道力學(xué)分析，首先要確定作用在軌道上的力，而行駛中的機(jī)車(chē)車(chē)輛作用于軌道上的力非常復(fù)雜，而且有強(qiáng)烈的隨機(jī)性和重復(fù)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。 3.1.1、豎向力豎向力的主要組成部分是車(chē)輪的輪載。列車(chē)在行駛過(guò)程中，車(chē)輪實(shí)際作用于軌道上的豎直力稱(chēng)為車(chē)輪的動(dòng)輪載。其超出靜荷載的部分稱(chēng)為靜荷載的動(dòng)力附加值。動(dòng)輪載隨機(jī)車(chē)車(chē)輛和軌道的構(gòu)造及其狀態(tài)以及機(jī)車(chē)車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而變化。靜輪載幾乎不受上述影響，而動(dòng)力附加值則與上述有密切關(guān)系。總體來(lái)說(shuō)，確定豎直力的方法有三種：1）用概率總和法將各個(gè)豎直力組合起來(lái)，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(guó)用速度系數(shù)和偏載系數(shù)p來(lái)計(jì)算豎直動(dòng)輪載Pd。計(jì)算公式為Pd=P(1+p)式中，P為靜輪載。3）用計(jì)算模型來(lái)確定豎直力。在這三種方法中，第二種較為簡(jiǎn)單，第三種隨計(jì)算復(fù)雜，但它可以計(jì)算各種情況下的輪軌相互作用，特別是預(yù)測(cè)高速鐵路上輪軌間的動(dòng)力作用，因此日益受到大家的重視。 3.1.2、橫向水平力在輪軌接觸點(diǎn)上，除作用著垂直于軌面的豎直力外，還存在著車(chē)輪輪緣作用于軌頭側(cè)面上的導(dǎo)向力和輪軌踏面上的橫向蠕動(dòng)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(jī)車(chē)車(chē)輛通過(guò)曲線(xiàn)軌道時(shí)，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向，使車(chē)輪輪緣作用于鋼軌側(cè)立面的導(dǎo)向力是產(chǎn)生橫向水平力的最主要原因。 3.1.3、縱向水平力作用于鋼軌上的縱向水平力繁多復(fù)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(fù)雜，其中最基本和決定性的則是鋼軌在動(dòng)荷載作用下的波浪形撓曲。當(dāng)中間扣件壓力不足，軌底將在墊板上順著行車(chē)方向滑行；如扣件阻力大于道床阻力，則鋼軌帶動(dòng)軌枕一起移動(dòng)，產(chǎn)生與行車(chē)方向一致的爬行；在長(zhǎng)大坡道上，由于列車(chē)的牽引和制動(dòng)，鋼軌向下坡方向爬行，從而產(chǎn)生鋼軌縱向爬行力；2）坡道上列車(chē)重力的縱向分力，隨坡度的大小而異；3）制動(dòng)力。當(dāng)列車(chē)停車(chē)或減速時(shí)，因操縱制動(dòng)閘瓦對(duì)車(chē)輪施加強(qiáng)大壓力而在輪軌接觸點(diǎn)上產(chǎn)生制止列車(chē)前進(jìn)的力為制動(dòng)力；4）摩擦縱向力。列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)軌道時(shí)，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向使車(chē)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。 3.2、豎向受力分析和計(jì)算方法目前，最常用的檢算軌道強(qiáng)度的方法稱(chēng)為準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法。準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法就是應(yīng)用靜力計(jì)算的基本原理，對(duì)軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算，然后根據(jù)輪軌系統(tǒng)的動(dòng)力特性，考慮為輪載、鋼軌撓度、彎矩和軌枕反力等的動(dòng)力增值問(wèn)題。軌道強(qiáng)度準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算包括三個(gè)內(nèi)容：軌道結(jié)構(gòu)的靜力計(jì)算；軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的動(dòng)力計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算；檢算軌道結(jié)構(gòu)各部件的強(qiáng)度。 3.2.1、軌道靜力計(jì)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(wú)限長(zhǎng)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(yán)密的理論解，可將軌道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分布寫(xiě)成函數(shù)形式，這一經(jīng)典了理論在目前軌道強(qiáng)度計(jì)算中仍發(fā)揮著重要作用。利用這一模型進(jìn)行豎向受力分析時(shí)，作一下假定：軌道和機(jī)車(chē)車(chē)輛均符合各項(xiàng)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的要求；鋼軌是一根支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無(wú)限長(zhǎng)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；作用于鋼軌的對(duì)稱(chēng)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(jì)算，需要先確定諸多計(jì)算系數(shù)。EJ鋼軌鋼的彈性模量和鋼軌截面對(duì)其水平中性軸的慣性矩的乘積。E值一般可取為2.085105Mpa。J可根據(jù)不同的鋼軌類(lèi)型及其相應(yīng)的垂直磨耗度從表中查得。C道床系數(shù)，是使道床頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r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。D鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)，是使鋼軌支點(diǎn)頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r作必須施加于支點(diǎn)頂面上的鋼軌壓力，單位為N/mm，根據(jù)我國(guó)的測(cè)定數(shù)據(jù)，混凝土軌枕軌道的D值可由表查的。k鋼軌基礎(chǔ)彈性系數(shù)，是要使鋼軌產(chǎn)生單位下沉?xí)r必須在單位長(zhǎng)度鋼軌上均勻施加的壓力，單位為N/mm或Mpa。k與D的關(guān)系為k=Da式中，a為軌枕間距(mm)。C與D的關(guān)系為D=Cbl2式中，b為軌枕間距(mm)；l為軌枕長(zhǎng)度(mm)；為軌枕?yè)隙认禂?shù)，由于混凝土軌枕剛度較大，所以認(rèn)為其為1.0。由上述兩式，可得k與C的關(guān)系為k=Cbl2ay彈性曲線(xiàn)，M截面彎矩，R作用于軌枕上的鋼軌壓力。在多輪對(duì)作用下，必須考慮計(jì)算輪及其左右臨輪的影響，根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，把輪群對(duì)計(jì)算截面的作用疊加起來(lái)，即得整個(gè)輪群對(duì)這個(gè)截面的作用，可得計(jì)算公式y(tǒng)=2kPM=14PR=a2P式中，P為輪群中各車(chē)輪的輪載。P和P分別稱(chēng)為計(jì)算鋼軌撓度（下沉）、軌枕反力和計(jì)算鋼軌彎矩的當(dāng)量荷載。其中=e-x(cosx+sinx)，=e-x(cosx-sinx)。 3.2.2、軌道動(dòng)力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算，名義上是動(dòng)力計(jì)算，而實(shí)質(zhì)上則是靜力計(jì)算，因?yàn)樵谟?jì)算過(guò)程中不考慮質(zhì)體運(yùn)動(dòng)的慣性力。在軌道結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算中，主要是確定鋼軌的撓度、彎矩和軌枕動(dòng)力增值。這些動(dòng)力增值的主要因素是行車(chē)速度、鋼軌偏載和列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)軌道時(shí)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。速度系數(shù)，動(dòng)輪載Pd與靜輪載P之差稱(chēng)為輪載的動(dòng)力增值，與靜輪載的比值稱(chēng)為輪載增值系數(shù)，這個(gè)系數(shù)隨行車(chē)速度的增加而增大，因此，通常稱(chēng)為速度系數(shù)，用表示，=(Pd-P)/P。p偏載系數(shù)，列車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)軌道時(shí)，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(chē)體重力與離心慣性力的合力就會(huì)偏離軌道的中心線(xiàn)。外軌偏載與靜載之比稱(chēng)為軌道的偏載系數(shù)，其值為p=P1-P0P0推導(dǎo)完后，偏載系數(shù)表達(dá)式為p=0.002hh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f=00+i2式中，0為軌底外緣彎曲應(yīng)力；i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。 3.2.3、軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算用準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算方法計(jì)算鋼軌的動(dòng)撓度yd、鋼軌動(dòng)彎矩Md和鋼軌動(dòng)壓力Rd的計(jì)算公式為v120時(shí)，yd=yi1+pMd=Mi1+pfRd=Ri1+p 3.3、強(qiáng)度檢算 3.3.1、鋼軌強(qiáng)度檢算基本應(yīng)力計(jì)算，鋼軌承受列車(chē)動(dòng)載后，產(chǎn)生了軌底外緣動(dòng)拉應(yīng)力1d和軌頭外緣動(dòng)壓應(yīng)力2d，可按公式計(jì)算軌底動(dòng)拉應(yīng)力：1d=MdW1，軌頭動(dòng)應(yīng)力：2d=MdW2式中，Md為鋼軌所受的動(dòng)彎矩(Nmm)；W1，W2可從查表得。對(duì)于25m長(zhǎng)鋼軌的普通線(xiàn)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=d+t(Mpa)，故鋼軌的基本應(yīng)力應(yīng)符合以下強(qiáng)度條件軌底：1d+t=sK，軌頭：2d+t=sK式中，t為鋼軌的溫度壓應(yīng)力；t為鋼軌溫度拉應(yīng)力；為允許應(yīng)力(Mpa)；s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。 3.3.2、軌枕承壓強(qiáng)度與彎矩檢算軌枕頂面承壓應(yīng)力z可按公式計(jì)算z=RdA，A為軌枕與軌底的接觸面積。軌下截面和中間截面的正彎矩公式為Mg=a122e-b8RdMg(Nmm)Mc=2a1-e2RdMc(Nmm)中間截面負(fù)彎矩的公式為Mc=-4e2+3L2-12La1-8ea143L+2eRdMc(Nmm)對(duì)于重型和特重型軌道，軌枕中間截面的負(fù)彎矩按軌枕全長(zhǎng)上支承反力均勻分布計(jì)算，公式為Mc=-L-4a14RdMc(Nmm)式中，L為鋼軌長(zhǎng)度(mm)；a1為鋼軌中心線(xiàn)至枕端距離(mm)，a1=L-s12(mm)；e為道床支承長(zhǎng)度；Rd為鋼軌動(dòng)壓力；Mg為軌下截面允許彎矩；Mc為軌枕中間截面允許彎矩。 3.3.3、道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計(jì)算道床頂面應(yīng)力，即軌枕底部接觸面上的應(yīng)力，隨著道碴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(jì)算b=Rdbe(Mpa)式中，Rd為鋼軌動(dòng)壓力(N)；b為軌枕底面的寬度；e為軌枕有效支承長(zhǎng)度(mm)。 四、計(jì)算部分 4.1、計(jì)算資料線(xiàn)路條件：曲線(xiàn)半徑R=1500m；鋼軌：60kg/m，U74鋼軌，25m長(zhǎng)的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：型混凝土軌枕1760根/km；道床：碎石道碴，厚度為40cm；路基：既有線(xiàn)路基；鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù)D：檢算鋼軌強(qiáng)度時(shí)，取30000N/mm；檢算軌下基礎(chǔ)時(shí)，取70000N/mm；由于鋼軌長(zhǎng)度為25m，鋼軌類(lèi)型為60kg/m，故溫度應(yīng)力t=51Mpa，不計(jì)鋼軌附加應(yīng)力。機(jī)車(chē)：SS1型電力機(jī)車(chē)，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距2.3m，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度90km/h；DF4B內(nèi)燃機(jī)車(chē)，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距1.8m，機(jī)車(chē)構(gòu)造速度客運(yùn)120km/h，貨運(yùn)100km/h。 4.2、運(yùn)營(yíng)車(chē)輛為SS1型電力機(jī)車(chē)時(shí)軌道各部件強(qiáng)度檢算 4.2.1、機(jī)車(chē)通過(guò)曲線(xiàn)軌道的允許速度的確定所檢算機(jī)車(chē)構(gòu)造速度均小于最壞情況下的最大速度vmax=4.0R=154.92km/h，故可按機(jī)車(chē)構(gòu)造速度檢算部件強(qiáng)度。 4.2.2、鋼軌強(qiáng)度的檢算SS1型電力機(jī)車(chē)的兩個(gè)轉(zhuǎn)向架之間距離比較大，彼此影響甚小，可任選一個(gè)轉(zhuǎn)向架的車(chē)輪作為計(jì)算輪，同時(shí)由于三個(gè)車(chē)輪的輪重和輪距相同，兩端的車(chē)輪對(duì)稱(chēng)，只要任選1與2輪或2與3輪作為計(jì)算輪來(lái)計(jì)算彎矩的當(dāng)量荷載P計(jì)算步驟如下：計(jì)算k值計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D=30000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001760=568.2mm由此可得k=Da=30000568.2=52.8Mpa計(jì)算值E值一般可取2.058105Mpa，J查表可得32170000mm4=4k4EJ=452.842.05810532170000=0.001188mm-1計(jì)算值=e-xcosx-sinx根據(jù)不同的x值可計(jì)算出值計(jì)算輪計(jì)算值輪位P1231P/N115000115000115000105847x/mm023004600x02.73245.46481-0.085580.00598P115000-98416882P/N11500011500011500095318x/mm230002300x2.732402.7324-0.085581-0.08558P-9841115000-9841計(jì)算P以1和2輪分別為計(jì)算輪來(lái)計(jì)算P，并選取其中最大值來(lái)計(jì)算鋼軌的彎矩。計(jì)算輪1的P=105847為其中的最大值，用此值來(lái)計(jì)算靜彎矩。計(jì)算靜彎矩MM=14P=140.001188105847=22274200.34(Nmm)計(jì)算動(dòng)彎矩Md計(jì)算電力機(jī)車(chē)運(yùn)行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度系數(shù)公式為=0.6v100，可算得速度系數(shù)為=0.6v100=0.690100=0.54由計(jì)算偏載系數(shù)p的公式，式中h=75mm,得p=0.002h=0.00275=0.15由表可查得R=1500m時(shí)的橫向水平力系數(shù)f=1.45將上述系數(shù)代入Md=M1+pf得Md=M1+pf=22274200.341+0.54+0.151.45=54582927.93(Nmm)計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力1d和2d可查得鋼軌的W1=396000mm3，W2=339400mm3，則得軌底和軌頭應(yīng)力為軌底：1d=MdW1=54582927.93396000=137.83Mpa軌頭：2d=MdW2=54582927.93339400=160.82Mpa溫度應(yīng)力t=51Mpa，得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：1d+t=137.83+51=188.83軌頭：2d+t=160.82+51=211.82U74鋼軌的屈服極限s=405(Mpa)，新軌的安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為=sK=4051.3=312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。 4.2.3、軌枕彎矩的檢算計(jì)算k值和值計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D=70000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001760=568.2mm由此可得k=Da=70000568.2=123.20Mpa=4k4EJ=4123.2042.05810532170000=0.001469mm-1計(jì)算值=e-xcosx+sinx根據(jù)不同的x值可計(jì)算出值計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載P計(jì)算輪計(jì)算值輪位P1231P/N115000115000115000110448x/mm023004600x03.37876.75741-0.041150.00156P115000-47321802P/N115000115000115000105536x/mm230002300x3.378703.3787-0.041151-0.04115P-4732115000-4732取表中最大的P=110448N計(jì)算軌枕上的動(dòng)壓力Rd計(jì)算電力機(jī)車(chē)運(yùn)行條件下速度系數(shù)公式為=0.45v100，可算得速度系數(shù)為=0.45v100=0.4590100=0.405由計(jì)算偏載系數(shù)p的公式，式中h=75mm,得p=0.002h=0.00275=0.15Rd=R1+p=1+0.405+0.15a2P=1.5550.001469568.22110448=71677.24(N)型混凝土軌枕，軌枕長(zhǎng)度L=2500mm，鋼軌中心線(xiàn)至枕端距離a1=500mm，道床支承長(zhǎng)度e=950mm，60kg/m軌底寬度b=150mm，代入公式，計(jì)算軌下截面正彎矩Mg=a122e-b8Rd=50022950-150871677.24=8087267.539(Nmm)型混凝土軌枕，軌下截面允許彎矩Mg=13300000Nmm，計(jì)算正彎矩MgMg在計(jì)算軌枕中間截面彎矩時(shí)，可按兩種不同支承方式的公式分別計(jì)算結(jié)果，進(jìn)行比較公式一Mc=-4e2+3L2-12La1-8ea143L+2eRd=-49502+325002-122500500-8950500432500+295071677.24=-6786462.085(Nmm)公式二Mc=-L-4a14Rd=-2500-4500471677.24=-8959655Nmm型混凝土軌枕，軌枕中間截面允許彎矩Mc=10500000Nmm，計(jì)算數(shù)值McMc 4.2.4、道床頂面應(yīng)力的檢算對(duì)于型混凝土軌枕，b=0.50Mpa，中部600mm不支承在道床上時(shí)，e=950mm，中部支承在道床上時(shí)，按照下式計(jì)算e=3L8+e4=325008+9504=1175mmb=275mmb=Rdbe=71677.24275950=0.274(Mpa)或b=Rdbe=71677.242751175=0.222(Mpa)bb=0.50Mpa滿(mǎn)足強(qiáng)度條件 4.2.5、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h=Rd2ertan=71677.24211750.13tan35=335.08mm道床的厚度計(jì)算值小于實(shí)際的道床厚度，滿(mǎn)足要求，并采用實(shí)際的道床厚度，檢算通過(guò)。 4.3、運(yùn)營(yíng)車(chē)輛為DF4B內(nèi)燃機(jī)車(chē)時(shí)軌道各個(gè)部件強(qiáng)度檢算 4.3.1、鋼軌強(qiáng)度的檢算同SS1型電力機(jī)車(chē)一樣，可任選一個(gè)轉(zhuǎn)向架的車(chē)輪作為計(jì)算輪，同時(shí)由于三個(gè)車(chē)輪的輪重和輪距相同，兩端的車(chē)輪對(duì)稱(chēng)，只要任選1與2輪或2與3輪作為計(jì)算輪來(lái)計(jì)算彎矩的當(dāng)量荷載P計(jì)算k值計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的D=30000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001760=568.2mm由此可得k=Da=30000568.2=52.8Mpa計(jì)算值E值一般可取2.058105Mpa，J查表可得32170000mm4=4k4EJ=452.842.05810532170000=0.001188mm-1計(jì)算值=e-xcosx-sinx根據(jù)不同的x值可計(jì)算出值計(jì)算輪計(jì)算值輪位P1231P/N11500011500011500097061x/mm018003600x02.13844.27681-0.162720.00673P115000-187137742P/N11500011500011500077574x/mm180001800x2.138402.1384-0.162721-0.16272P18713選取其中最大值來(lái)計(jì)算鋼軌的彎矩。計(jì)算輪1的P=97061為其中的最大值，用此值來(lái)計(jì)算靜彎矩。計(jì)算靜彎矩MM=14P=140.00118897061=20425294.61(Nmm)計(jì)算動(dòng)彎矩Md計(jì)算內(nèi)燃機(jī)車(chē)運(yùn)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=0.4v100=0.4120100=0.48由計(jì)算偏載系數(shù)p的公式，式中h=75mm,得p=0.002h=0.00275=0.15由表可查得R=1500m時(shí)的橫向水平力系數(shù)f=1.45將上述系數(shù)代入Md=M1+pf得Md=M1+pf=20425294.611+0.48+0.151.45=48275183.81(Nmm)計(jì)算鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力1d和2d可查得鋼軌的W1=396000mm3，W2=339400mm3，則得軌底和軌頭應(yīng)力為軌底：1d=MdW1=48275183.81396000=121.91Mpa軌頭：2d=MdW2=48275183.81339400=142.24Mpa溫度應(yīng)力t=51Mpa，得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：1d+t=121.91+51=172.91軌頭：2d+t=142.24+51=193.24U74鋼軌的屈服極限s=405(Mpa)，新軌的安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為=sK=4051.3=312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。 4.3.2、軌枕彎矩的檢算計(jì)算k值和值計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，用D=70000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001760=568.2mm由此可得k=Da=70000568.2=123.20Mpa=4k4EJ=4123.2042.05810532170000=0.001469mm-1計(jì)算值=e-xcosx+sinx根據(jù)不同的x值可計(jì)算出值計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載P計(jì)算輪計(jì)算值輪位P1231P/N115000115000115000111547x/mm018003600x02.64425.28841-0.02855-0.00148P115000-3282-1712P/N115000115000115000108436x/mm180001800x2.644202.6442-0.028551-0.02855P-3282115000-3282取表中最大的P=111547N計(jì)算軌枕上的動(dòng)壓力Rd計(jì)算電力機(jī)車(chē)運(yùn)行條件下速度系數(shù)公式為=0.3v100，可