无缝线路课程设计

路基上无缝线路课程设计

——中和轨温及预留轨缝设计

姓名：张小冬

学号：09231123

班级：土木0904

学院：土木建筑工程学院

时间：2012年6月9日

目录

一、简介————————————（1）

二、设计参数——————————（2）

三、设计内容——————————（5）

四、设计总结—————————（13）

五、参考文献—————————（14）

六、程序设计—————————（14）

一、简介

（一）、无缝线路锁定轨温及预留轨缝简介

无缝线路是当今轨道结构的一项重要新技术，是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路。它是当今轨道结构的一项重要技术，是与重载、高速铁路相适应的新型轨道结构。无缝线路是当今轨道结构的最佳选择，世界各国竞相发展。我国铁路无缝线路的发展，近年来在技术上有很大的进步，在数量上有较快增长。

无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著，在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。这些优点在行车速度提高时尤为显著。然而铺设无缝线路是有条件的，主要是考虑气候温度的影响，因为万物都有热胀冷缩的特点，对于无缝钢轨，温度的影响更为明显，只有选择适当的温度（我们称为锁定轨温），才能尽可能的避免这方面的伤害。锁定轨温一般采用高于本地区的中间轨温。

（二）、设计的目的与意义

中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）是无缝线路设计的关键问题，涉及《轨道工程》这门课的主要理论。该设计目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论，自主练习，将所学知识用于实际的设计中，学以致用。

完成该课程设计的意义在于让所学的知识形成一个系统的体系，加固对知识的理解与应用，逐渐熟悉使用规范，设计手册和查阅参考资料，培养自身分析问题、解决问题和独立工作的能力。

（三）、设计任务

（1）收集资料，综合分析。

通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。

（2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。

（3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。

（4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。

中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。

（四）、本课程设计自选参数及自选计算软件

自选参数：施工地点：深圳地区最小曲线半径：800m

机车：韶山8(SS8)电力机车，Vmax=120 Km/h

计算软件：microsoft visual c++ 6.0

二、设计参数

主要技术指标：深圳地区某段线路铺设无缝线路。

（一）、基本参数选取如下：

表（1）

（二）、具体参数如下各表：

1、取正线轨道类型如下：

表（2）2、钢轨断面尺寸特征如下：

表（3）3、混凝土枕尺寸如下：

表（4）4、轨枕扣件技术性能如下:

表（5）

5、附加速度系数如下：

表（6）

6、横向水平力系数f如下：

表（7）

7、深圳地区最高最、低及中间轨温如下：

表（8）

8、混凝土枕线路的初始弯曲如下：

表（9）

9、机车类型为: 韶山8(SS8)电力机车，设计速度取：Vmax=160km/h，

机车参数如下：

表（10）

三、设计内容

（一）、设计思路

无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：

图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（max,min T T ）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。

因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。

主要计算如下：

1. 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）

强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力[σ]：

[]d t f σσσσ++≤

式中：d σ——钢轨动弯应力（Mpa ），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；

t σ——钢轨温度应力（Mpa ）；

f σ——钢轨附加应力（Mpa ），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加

应力、列车制动等引起的附加应力等。

本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取10f Mpa σ=；

[]σ——钢轨允许应力。

因此允许的降温幅度[]d t ∆可由下式计算

[][]d f

d t E σσσα

--∆=

轨温图

T min

T max

T av ∆t d

∆t c

允许温升

允许温降

k

c d e t t t T T t ∆+∆-∆++=2

][][2min max t e

5 5中和轨温：

式中：d σ——钢轨动弯应力（Mpa ），取拉应力计算值。 2. 据稳定性条件确定允许的升温幅度

根据稳定性计算求得的允许温度压力[]P 后，可计算出允许的升温幅度[]c t ∆：

[]2[]2f c P P t EF α

-∆=

式中：f P —— 附加压力，本设计可取为零（N ）。

[]P ——轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”[教

材和参考文献1]。

3. 中和轨温确定

根据图，中和轨温e t 计算如下：

max min [][]

22

d c

e k T T t t t t +∆-∆=

+±∆ 4. 预留轨缝的计算 根据预留轨缝的原则，

①冬季轨缝不应超过构造轨缝可得预留轨缝上限：

()短长上λλ+-=g a a

②夏季轨缝不顶紧可得预留轨缝下限：

短长

下λλ'+'=a 式中

长λ、短λ——从锁定轨温至当地最低轨温时，长轨、短轨一端的缩短量

长

λ'、短λ'——从锁定轨温至当地最高轨温时，长轨、短轨一端的伸长量 ③无缝线路预留轨缝：

2

a a a 0下

上+=