轨道普通无缝线路设计计算书
无缝线路设计计算书_《铁道工程》课程设计
1、 设计锁定轨温： 设计锁定轨温范围： 2、 温度压力峰检算：
能满足的条件，最大压力峰值不致引起跑道危险。
四、伸缩区长度的计算
计算参数：
设计锁定轨温
钢轨接头阻力
（扭矩整为缓冲轨长度的整倍数得 五、施工预留轨缝
在的曲线上，横向水平力系数， ∴ B、在直线地段上，横向水平力系数， ∴ （5）计算动弯应力 新轨截面模量 A、曲线轨底动弯拉应力
轨头动弯压应力
B、直线轨底动弯拉应力
轨头动弯压应力
（6）钢轨强度检算 已知无缝线路钢轨的温度应力；对于U74钢轨，屈服极限，安全系
数，因此，允许应力
A、曲 线 轨 底 轨头
项目
P(N) x(mm)
kx μ Pμ(N) P(N) x(mm) kx μ Pμ(N)
动1 112815
0 0 1 112815 112815 1800 2.124 -0.1645 -18558.1
动2 112815 1800 2.106 -0.1645 -18558.1 112815
0 0 1 112815
当时，，，， ，， 换算曲率 ]
∴ 计算得到与原假定不符。设，重新计算；
以再次试算，求得
则
该与第二次设的不符，再设，计算；
，再求得到，则 ，基本上与原来的
相接近，因此取： 作为变
形曲线长度，作为原始弹性初弯矢度。
（2）求PN、[P] （3）试算直线地段值
当时，，，，
，，
换算曲率
]
∴
计算得到与原假定不符。设，重新计算；
动3 112815 3600 4.212 0.0063 710.7345 112815 1800 2.124 -0.1645 -18558.1
无缝线路结构计算.
表7.3 扣件阻力（kN）
扣件类型 螺母扭矩为80 N· m I型弹条 9.0 Ⅱ型弹条 9.3 Ⅲ型弹条 16.0 防爬器 15.0 K型 7.5
螺母扭矩为150 N· m
12.0
15.0
表7.4 道床纵向阻力
线路特征 单枕的道床纵向阻力/kN 一股钢轨下单位道床纵向阻力/N· cm-1 1 667根/ km 1 760根/ km 1 840根/ km
MPa，制动应力取为10 MPa，根据稳定条件求得允许温度压力
为1335.8 kN，断缝容许值为90 mm，线路纵向阻力160 N/cm， 钢轨弹性模量2.1×105 MPa，截面积77.45 cm2。 问能否在250 m曲线上铺设无缝线路？
问Hale Waihona Puke 思考：1、无缝线路维修作业是否有时间限制及作业条件限制？ 道床扰动阻力下降，须有作业轨温条件限制，一般在锁定轨温15℃范围作业。 2、钢轨不平顺对无缝线路稳定性的影响如何？ 钢轨方向不平顺会引起胀轨。 3、竖向上是否也会胀轨？
木轨线路
混凝土 轨线路 Ⅰ型 Ⅱ型 Ⅲ型
7.0
10.0 12.5 18.3
—
— — 152
61
87 109 160
64
91 115 —
穿销式防爬器
研究实例：某地区最高年轨温为65 ℃，最低年轨温-35 ℃，
Ⅲ型混凝土轨枕，等效道床阻力为115 N/cm，钢轨容许强度为 351 MPa，计算得轨底拉应力为161 MPa，轨头压应力为208
四、普通无缝线路设计
（二）无缝线路结构计算
1.轨条长度
• 轨条长度应考虑线路平、纵面条件、道岔、道口、桥梁、隧道所在位置， 原则上按闭塞区间长度设计，一般长度为1 000～2 000 m。轨节长度最短 一般为200 m，特殊情况下不短于150 m。在长轨之间、道岔与长轨之间、 绝缘接头处需设置缓冲区，缓冲区一般设置2～4根同类型25 m标准轨。
无缝线路课程设计之中和轨温及预留轨缝设计
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。
无缝线路设计
设计无缝线路的已知条件铺设地点学号20087182，根据分组表可知，十位数序号是1，个位数序号是8，则由表知铺设地点在厦门。
厦门地区最高轨温为58.5℃，最低温度为-2.0℃，中间轨温为28.3℃，最大轨温差为60.5℃。
钢轨类型第二组选择60轨，为60 kg/m。
钢轨采用U71Mn材料的钢轨。
轨枕类型第二组选择Ⅱ型轨枕。
轨枕间距第二组选择1840根/Km。
扣件类型第二组选择Ⅱ型扣件。
道床类型及肩宽第二组选择肩宽40cm，厚度45cm。
钢轨接头螺栓扭矩值第二组为800mN道床纵向阻力对于轨枕间距为1840根/Km的轨道，一股钢轨下单位道床纵向阻力值为9.1 N/mm，单根轨枕的道床纵向阻力为10000N。
设计区段最小半径第二组为900m。
轨下各结构层刚度（应将胶垫、道床、路基刚度按照串联弹簧方式进行换算）1.计算钢轨位移及弯矩时扣件垫板：650KN/cm道床（半宽度）：300 KN/cm2.路基K指标30K：130MPa/m303.计算轨枕反力时换算后的总的支承刚度（胶垫+道床+路基）总刚度：750KN/cm设计最高行车速度第二组为160KM/h荷载组合（1机车+1车辆）轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定 静力计算计算参数：弹性模量52.05810E M Pa =⨯60轨新轨的惯性矩432170000Jm m =31396000W m m= 32339400W m m=重型的钢轨强度30000/D N mm =重型的轨枕、道床、基床强度70000/D N mm = 轨枕间距10000005451840a m m==静力计算 钢轨：3000055.05545D k M P a a===10.0012()m mβ-===计算钢轨最大弯矩P μ∑，分别计算各轮，取最大值。
列下表计算：取最大值为P μ∑=100198N轨枕：70000128.44545D k M Paa===10.00148()m mβ-===计算轨枕P η∑，分别计算各轮，取最大值，列下表计算：取最大值P η∑=106927N 。
铁路轨道课设区间无缝线路设计
《轨道工程》课程设计题目名称区间无缝线路设计院（系）轨道交通学院专业铁道工程技术班级11铁工-2班姓名杨强指导教师: 赖建英目录一、设计资料 (3)二、无缝线路轨道强度验算 (4)三、锁定轨温的计算 (15)四、伸缩区长度计算 (19)五、缓冲区预留轨缝计算 (19)六、缩短轨配置设计 (23)七、缩短轨配置设计图 (23)一、设计资料：项目名称：区间无缝线路设计最小曲线半径及轨枕类型：道床：碎石道砟，道床厚h=40cm；路基：既有线路基。
钢轨支点弹性系数：D：检算钢轨强度时取3000N/mm：检算轨下基础时取7000KN/mm。
钢轨采用60Kg/m钢轨，截面积F=77.45cm²，钢轨惯性矩I=1048cm4 钢轨弹飞性模量E=2.1 10MPa 轨道原始弹性弯曲半波长l0=720mm原始弹性弯曲矢度f0e=2.5mm原始弯曲塑性矢度f op=2.5mm，轨道弯曲变形矢度f=2mm，轨道框架刚度系数β=1.0 等效道床阻力γ0=84.3N/cm.地区历年最高轨温为64.5℃,最低轨温为-19.4℃。
曲线表：曲线1曲线2设计内容及要求本设计为无缝线路轨道结构设计，包括：1、无缝线路轨道强度计算；2、根据强度条件和稳定条件计算锁定轨温；3、伸缩区长度计算；4、缓冲区预留轨缝的计算二、无缝线路轨道强度验算轨道结构强度检算机车一：DF9内燃机车，三轴转向架，轮载115KN(轴重23KN ），轴距1.8m 机车构造速度100Km/h 。
轨道各部件强度检算（1）机车允许速度。
对于新建线路，通过R=1200m 曲线轨道时的机车允许速度可按R V 3.4max =来计算，得h /m 100h /m 96.148max K K V 〉=，按此速度来检算各部件强度。
（2）钢轨强度检算。
DF9内燃机车两转向架之距较大，彼此影响很小，可任选一车轮作计算轮，此处选1轮和2轮位计算轮。
①计算k 值：计算钢轨强度的D=30000N/mm,按无缝线路要求，轨枕均与布置，轨枕间距a=1000000/1670=599mm ，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa②计算β值14454mm 0012.010*******.2450.14k-=⨯⨯⨯⨯==EJβ式中，J 为60Kg/m 对水平轴的惯性矩，为44mm 102879⨯ ③计算∑μP以1与2轮分别为计算轮来计算∑μP ，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。
兰州交大无缝线路设计算例
参 考 算 例（一）有关资料图1北京地区铺设无缝线路，其机车荷载为： 1.轨温：最高轨温：T max =62.6℃ 最低轨温：T min =－22.8℃ 2.轨道特征⑴钢轨：为60kg/m 的钢轨、按预期磨耗6mm 计算；缓冲区钢轨采用每根长25m 的标准轨；⑵轨枕：混凝土Ⅰ轨枕，每公里铺设1840根；(3)扣件：接头扣件为ф24mm 、10.9级螺栓，六孔夹钣；中间扣件为w 弹条式，橡胶垫板；(4)道床：碎石道碴，顶宽3.3m ，曲线外侧加宽0.05m 。
3．线路等级及最小曲线半径 (1)线路等级：I 级线路； (2)最小曲线半径：R min ＝600m 。
4．行驶机车东风4型内燃机车；最高行驶速度： V max =120km/h; 轮重和轴距排列如图1所示。
ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ115000180 180840180180(二)设计步骤和方法1．强度计算轨道有关资料钢的弹性模量：E＝21×104Mpa；钢轨的线膨胀系数：α＝0.0000118／℃;轨钢容许应力：[σs]＝365Mpa；钢轨对水平轴的惯性矩：J x＝2879cm4；钢轨对竖直轴的惯性矩：J y＝498cm4；轨底断面系数：w1＝375cm3；轨头断面系数：w2＝291c m3；支座弹性系数：D＝300kN／cm/cm支座弹性系数：D＝700kN／cm/cm轨枕间距：a＝54.5cm。
表一、已知条件(式中Rj大家取为570KN，道床纵向阻力r=115 N/cm)表二、以第一轮位作为计算轮∑P0μ计算表表三、以第二轮位作为计算轮∑P0μ计算表∑P0μ取较大的为98290N∑P 0μ取较大的为111004N(2)钢轨静弯矩计算（见课本P73例题）00011198290.8(cos sin )=20006444*0.012283in kx i i ii M P e kx kx p k kμ-==-==∑∑ N ·m （3）轨枕的的静压力计算(为检算轨下基础做准备)00010.0153*54.5*111004(cos sin )=46244N 222in kx i i ii ka ka R P e kx kx p μ-==+==∑∑ (4)轨枕上的动压力计算R d =(1＋α＋β)R 0=（1+0.36+0.15）*46244=69829N (5)钢轨动弯矩计算 钢轨动弯矩M d ：M d =(1＋α＋β)f·M 0速度系数α： 48.01001204.01004.0=⨯==V α 偏载系数β：采取未被平衡欠超高Δh=75mmβ=0.002·Δh=0.002×75=0.15横向水平力系数f ： f ＝1.6所以M d ＝(1十0.48十0.15)×1.6×20006=52175N·m(6)钢轨动弯应力计算 轨底动弯应力σ1： 1152175139.1375d M W σ===MPa 轨头动弯应力σ2: 2252175179.3291d M W σ=== MPa （7）钢轨制动应力列车制动时，在列车前面的钢轨受压，后面的钢轨受拉。
《轨道工程》课程设计任务书及算例
《轨道工程》课程设计普通无缝线路结构设计任务书一、课程设计性质、任务与目的《轨道工程课程设计》是土木工程专业的一门实践性课程；本课程设计主要训练学生综合运用所学基础知识的能力，培养学生用定性分析方法对问题进行综合分析和评价。
本课程设计是在学过《轨道》的基础知识后，对“轨道强度计算”、“无缝线路轨道设计”、“轨道结构组成”等知识的拓宽与综合应用。
通过作业，使学生在巩固所学轨道结构组成、轨道强度计算的基本方法，熟悉并运用课堂所学内容，从而加深对所学内容的理解，提高综合分析和解决问题的能力。
熟练掌握普通无缝线路设计步骤，了解无缝线路的特点及受力特征。
通过对普通无缝线路的设计，达到对整个轨道体系的全面的认识。
二、设计要求1．独立完成，有独特见解。
2．文字清晰，条理清楚，步骤完整。
3．文面、图面整洁，装订整齐。
三、设计资料1.轨温：(0)兰州地区;(1)石家庄地区;(2)西宁地区;(3)西安地区(4)合肥地区;(5)郑州地区;(6)长沙地区。
按自己对应的学号的倒数第二位选取相应地区的轨温。
2.轨道条件（1）钢轨：为60kg/m的钢轨、按预期垂磨6mm计算；缓冲区钢轨采用每根长25m的标准轨；轨钢容许应力：[σs]＝36500×104Pa；（2）轨枕：混凝土Ⅱ型轨枕，每公里铺设1840根, a=544mm；（3）扣件：接头扣件为ф24mm、10.9级螺栓，六孔夹板；中间扣件为弹条Ⅱ型扣件，橡胶垫板；(4)道床：碎石道碴，顶宽3.3m，曲线外侧加宽0.05m。
道碴为一级道碴，道碴厚30cm，底碴厚20cm，道床厚度3020/240h=+=cm。
3．线路等级及最小曲线半径(1)线路等级：I级线路；(2)最小曲线半径：R＝600m。
min4．行驶机车最高行驶速度： Vmax=120km/h；钢轨支座弹性刚度：检算钢轨D＝300kN/cm/cm检算轨下基础D＝720kN/cm/cm轮重和轴距排列如表1所示。
轨道工程课程设计计算书
第一部分设计资料一、轨道条件钢轨50kg/m，标准长度L=12.5m，区间线路轨枕根数为1760根/公里，道岔类型为木枕I-甲，标准轨枕长度250cm，钢轨接头处的轨枕间距为440mm，转辙机械拉杆处轨枕间距为615mm。
二、道岔型式（1）转辙器直线尖轨，跟端支距y g=144mm，跟端结构为间隔铁夹板连接，钢轨接头夹板长度l p=820mm，基本轨前端长度q=2646mm。
（2）辙叉及护轨直线辙叉，道岔号码N=9，辙叉角α=6°20′25″，结构形式为钢轨组合式，辙叉前端长度n=1538mm，辙叉后端长度m=2050mm。
（3）导曲线圆曲线形，不设超高。
（4）辙叉跟端至末根岔枕的距离辙叉跟端至末根岔枕的距离L′=6225mm。
三、物理参数ω'≤9km2/h2。
列车侧向过岔动能损失允许值ω0≤0.65km2/h2，直向过岔动能损失允许值0未被平衡的离心加速度容许值α0≤0.65m/s2。
未被平衡的离心加速度增量容许值φ0≤0.5m/s3。
四、过岔速度直向过岔允许速度V z=90km/h。
侧向过岔允许速度V s=35km/h。
五、道岔中的轨缝值尖轨跟端及辙叉趾端轨缝δ2=6mm，共余轨缝δ1=8mm。
六、其它参数标准轨距S=1435mm，轮轨之间的游间δ=8mm，车辆全轴距l=18m，尖轨尖端轨距S0=1450mm，轨头宽度b0=70mm，叉心实际尖端宽度b1=10mm。
第二部分 设计计算一、确定转辙器的几何尺寸1、计算尖轨长度l 0对于直线尖轨，转辙角β等于轮缘冲击角β'，即："'︒==⎪⎪⎭⎫⎝⎛≤'=12191)3565.0arcsin(arcsin 0s V ωββ 根据设计资料可知，尖轨跟端支距y g =144mm 。
则尖轨长度l 0为：mm y l g 6251sin 144sin 0===ββ根据尖轨长度的取值原则，取标准长度12.5m 的整分数，以充分利用材料，所以取m L l 25.625.1220===m 因此"'︒==⎪⎪⎭⎫⎝⎛=13191)6250144arcsin(arcsin 0l y g β 2、计算基本轨前端长度q由设计资料可知，基本轨前端长度q =2646mm 。
轨道工程课程设计(无缝线路)
2016117141 陈发明1.设计资料轨道结构组成钢轨: 60kg/ m, U71新轨，25m 长的标准轨;轨枕: J-2型混凝土轨枕1760根/km(学号单号)、1840根/km(学号双号); 道床:碎石道砟，面砟25cm ，垫砟20cm; 路基:砂粘土;钢轨支点弹性系数D:检算钢轨强度时，取30000N/mm,检算轨下基础时，取70000N /mm 。
线路最小曲线半径为600m (学号单号)、700m (学号双号)。
基本数据准备311123-13-11244441212121000103000070000568.2 ===52.8 ===123.21760568.2568.252.8123.2= 10 1.118 = 10 1.460 44 6.761044 6.7610D D a mm MPa MPa a a k m k m EIEI μμμμ⨯===⨯==⨯=⨯⨯⨯⨯2.钢轨应力计算2.1计算静弯矩由上表可知最不利轮位为轮20m kN 10.2477.1071.11841)(41111⋅=⨯⨯=∑=x k P k M j μ2.2计算动弯矩由于机车类型为DF2，所以0.40.4950.38100100v α⨯===速度系数 0.0020.002750.15h β=∆=⨯=偏载系数600m 1.60f ==，所以 横向水平力系由于曲线最小半数 径RmkN 00.596.1)15.038.01(10.24)1(11⋅=⨯++⨯=++=f M M j d βα2.3钢轨应力检算71405[]311.541.3s g P U M a K σσ===由于钢轨为新轨，则33126113161232kg/m 59.0010148.993961059.0010174.0433910d d d d W W M MPa W M MPa W σσ⨯===⨯⨯===⨯由于钢轨为60，查表得=396cm ,=339cm 则钢轨动弯应力：轨底：1148.9951199.99[]311.54d t g MPa MPa σσσ+=+=<= 轨头：2174.0451225.04[]311.54d t g MPa MPa σσσ+=+=<=钢轨强度检算合格。
轨道普通无缝线路设计计算书
目录目录一．设计题目： (1)普通无缝线路设计..................................................................... 1 二．设计资料：................................................................................. 1 三、计算步骤： (2)3.1温度压力的计算 .................................................................. 2 3.2轨道稳定性允许温度压力[]P ............................................. 5 3.3轨道稳定性允许温升[]c T ∆ ................................................. 6 3.4根据强度条件确定允许温降[]d T ∆ ..................................... 6 3.5设计锁定轨温计算 .............................................................. 8 3.6设计锁定轨温 ...................................................................... 9 3.7伸缩区长度计算 ................................................................ 10 3.8无缝线路缓冲区预留轨缝计算 . (11)3.8.1长轨条一端伸缩量长∆的计算 ............................... 11 3.8.2缓冲轨一端伸缩量缓∆的计算 (12)3.8.3预留轨缝的计算 ..................................................... 12 3.9防爬器设置 ........................................................................ 13 3.10长轨条布置 ...................................................................... 14 四、参考文献................................................................................... 14 附：无缝线路稳定性检算 (14)轨道工程无缝线路设计一．设计题目：普通无缝线路设计二．设计资料：铺设无缝线路区段，地区历年最高轨温为*℃,最低轨温为*℃所选城市上海，m 钢轨无缝线路， R=550m （学号18）；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1840根/㎞（学号18）；钢轨截面积F=77.45 cm 2，钢轨惯性矩I=1048cm 4,钢轨弹性模量E=2.1×105MPa ，轨道原始弹性弯曲半波长0l =720cm,原始弹性弯曲矢度oe f =2.5mm ，原始塑性弯曲矢度op f=2.5mm ，轨道弯曲变形矢度f=2mm 。
铁路轨道无缝线路设计
课程设计题目：无缝线路设计专业:铁道工程班级：08级6班姓名：唐勇祥学号：20087186目录第一章、轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定 (2)1、1设计资料 (2)1、2静力计算 (2)1、3轨道动力响应的准静态计算 (6)1、4无缝线路稳定允许温度力和允许温度温升温降 (7)1、5锁定轨温的确定 (8)第二章、轨道结构强度检算 (9)2、1钢轨基本应力检算 (9)2、2轨枕弯矩检算 (9)2、3道床及路基顶面应力检算 (10)第三章、无缝线路结构计算 (11)3、1伸缩区的长度计算 (11)3、2缓冲区的设计计算 (11)3、3温度应力图 (13)第一章、轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定1、1设计资料铺设地点：昆明，最高轨温CT C T4.5,3.52minmax-==。
线路条件：新建线路，曲线半径R=900m ；采用60kg/m ，U71新轨，25m 长的标准轨；轨枕为Ⅱ型混凝土枕1840根/km ；道床：碎石道砟，道床厚h=45cm 。
扣件采用Ⅱ型，扣件垫板刚度为650KN/cm ，路基的mMPa K /13030=，计算轨枕反力时的总支承刚度（胶垫+道床+路基）为750KN/cm ，设计最高行车速度为160km/h 。
机车：电力机车SS9型，车俩为C62，构造速度170km/h. 1、2静力计算1、2、1计算静弯矩M 计算k 值轨枕均匀布置，其间距mma48.5431840/1000000==取545mm 计算。
轨枕底的应力按 35角扩散至基地的面积：2mm1634067.04=2）*315.1+（275*1175）+2*（315.1=A所以 cmKN A KD/3.21241004.16340671306303=⨯⨯=⨯=-计算钢轨弯曲应力的刚度:3211111D D D D++=cmKN D D/18.1873.21241300165011=⇒++=所以可计算钢轨的弹性系数:MPaaD K34.3454518.187===计算β值钢轨基础与钢轨的刚比系数:145400106.0103217101.2434.344-=⨯⨯⨯⨯==mmEJk β其中J 为60kg/m 新轨的对水平轴的惯性矩为44103217mm⨯。
无缝线路设计及计算
矢度，通过调查l来确定oe 和op 。
2
l
塑性原始弯曲半径R 0 = 8f0
0p
且R = 800m，变形曲率
1
R′
变形曲线矢度f=0.2cm，Iy
2
= 4000
= 800，
8×2.5
=
1
R0
1
1
R
800
+ =
+
1
800
= 0.0025 −1
= 5240000 mm2 ，等效道床阻力Q=8.5N/mm。
※采用“统一公式”计算[P]：
P=
I 5 （f+oe ）
+
2l4
（f+oe ）3 1
+ ’
4l2
R
2
2
2 2 2 5
1
2
√
= [
+ (
) +
（f + oe ）Q]
′
′
2
取oe = op = 2.5mm，指的是轨道的横向位移，弹性或塑性初始弯曲
③由钢轨断面尺寸和Md 、yd 、R d 可知：
底 =
头 =
底
头
=
67545760.71
=
67545760.71
396000
339400
≈ 170.57 Mpa
= 199.02 Mpa
3、锁定轨温：
（1）根据强度条件确定允许的降温幅度：
[σ]−σ底 −σf
[∆t s ]=
其中[σ]
=
σ + σ + σ ≤ [σ]
式中：σ ——钢轨动弯应力（Mpa）
轨道工程-第八章-无缝线路
一、无缝线路基本知识介绍
2.无缝线路的类型
（1）按处理温度应力的方式分： ①温度应力式无缝线路 ②放散应力式无缝线路
长轨条 标准长度钢轨 长轨条 缓冲区
温度应力式无缝线路
(1)结构形式：是由一根焊接长钢轨及其两端 2 ～4根标准轨 组成，并采用普通接头的形式； (2)受力状况：无缝线路铺设锁定后，在钢轨内部产生很大 的温度力，其值随轨温变化而异； (3)特点：结构简单，铺设维修方便，应用广泛； (4)铺设范围：对于直线轨道，铺设50kg／m和60kg/m轨，每 公里配量1840根混凝土枕时，铺设温度应力式无缝线路允许 轨温差分别为100℃和108℃。
二、无缝线路基本原理
为降低长轨条内的温度力，需选择一个适宜的锁定轨温，又称零应力状 态轨温。设计确定的锁定轨温称为设计锁定轨温；铺设无缝线路中，将 长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温；无缝线路运行 过程中处于温度力为零状态的轨温称为实际锁定轨温。施工锁定轨温应 在设计锁定轨温允许变化范围之内。常说的锁定轨温发生变化是指实际 锁定轨温发生变化；而设计和施工锁定轨温，一旦设计和施工完成记入 技术档案，作为日后线路养护维修的依据，不允许随意改变。锁定轨温 是决定钢轨温度力水平的基准，因此根据强度、稳定条件确定锁定轨温 是无缝线路设计的主要内容。
接头阻力的特点： （1）其本质是摩擦力，只有存在相对运动或相对运动趋势时，才产生； （2）钢轨首先要克服接头阻力，然后才能伸长或缩短； （3）钢轨从伸长转入缩短或从缩短转入伸长状态要克服两倍接头阻力。
二、无缝线路基本原理
（二）扣件阻力
中间扣件和防爬设备抵抗钢轨沿轨枕面纵向位移的阻力，称扣件阻 力。为了防止钢轨爬行，要求扣件阻力必须大于道床纵向阻力。扣件阻力 是由钢轨与轨枕垫板面之间的摩阻力和扣压件与轨底扣着面之间的摩阻力 所组成。摩阻力的大小取决于扣件扣压力和摩擦系数的大小。
铁路无缝线路设计
第5章无缝线路设计无缝线路是将标准长度的普通钢轨进行焊接，形成钢轨长度超过一定值的钢轨线路，又叫做焊接长钢轨线路，它是当今世界上轨道结构中的一项新技术，在该项技术上世界各国正在以积极的态度竞相发展。
对于一般的铁路线路来讲，钢轨的接头往往是轨道的薄弱环节，由于轨缝的存在，列车在通过轨道时就会发生冲击和振动，并产生巨大的噪音，不但如此，钢轨受到的冲击力也会提升3倍以上。
接头冲击力不但影响列车行驶的平稳度和旅客的舒适感，还会促使道床破坏、线路状态恶化、缩短钢轨和街头零件的使用寿命、增加额外的维修费用。
伴随着现代化铁路的高速化、舒适化和环保化的高要求，在行驶速度、列车轴重和密度不断增长的今天，普通铁路无法适应现代化运输的要求。
无缝线路消灭了大量的接头，具备行车平稳、旅客舒适、车辆和轨道维护费用减低、轨道与道床使用寿命延长等众多优点，是今后铁路发展的方向和未来。
5.1无缝线路基本规定1.根据《铁路无缝线路设计规》(TB 10015-2012)，新建、改建铁路正线应采用钢轨，钢轨长度可以是25m、50m和100m，在线路中优先采用100m 长定尺钢轨。
2.无缝线路在设计时，应根据当地轨温资料，计算无缝线路的允许温升、允许温降，并考虑一定的修正量计算确定锁定轨温。
在一定围，无缝线路设计锁定轨温应一致。
3.道岔、钢轨伸缩调节器及胶接绝缘接头钢轨宜与相连轨道同类型、同材质。
在小半径曲线（）以及大坡道地段宜采用全长淬火钢轨或高强钢轨。
4.有砟无缝线路铺设的曲线半径不宜小于500m；在小于500m半径地段铺设无缝线路时，应采取适当的措施增大道床横向阻力。
5.在连续长大坡道、制动坡段和行驶重载列车坡段上的无缝线路，必要时应采取轨道加强措施，连续长大坡道不宜设置钢轨伸缩调节器和有缝钢轨接头。
6.最大轨温变化幅度超过100℃的严寒地区铺设无缝线路时应单独设计，加强轨道结构强度，还可以采取大调高量扣件。
7.无缝线路设计应根据线路、运营、气候条件及轨道类型因素进行，经过稳定性等检算确定设计锁定轨温。
无缝线路参考
课程名称：轨道工程设计题目：无缝线路设计院系：土木工程系专业：铁道工程年级：2007 级姓名：廖伟（20078914）指导教师：杨俊斌西南交通大学峨眉校区2010年5月25日课程设计任务书专业铁道工程姓名廖伟学号20078914开题日期：2010年5月6日完成日期：2010年5月17日一、设计题目无缝线路设计二、设计的目的1、通过设计巩固所学知识起来将理论与实际结合。
三、设计的内容及要求1、轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定2、轨道结构强度检算3、无缝线路结构计算四、指导教师评语五、成绩指导教师(签章)年月日无缝线路的设计计算一、原始资料1、铺设地为合肥（选址方法参照说明）2、钢轨类型为60（kg/m）3、轨枕类型III型轨枕4、轨枕间距1840（根/km）5、扣件类型：为III6、道床类型及肩宽肩宽为40cm，厚度为50cm7、钢轨接头螺栓扭矩值为800nm8、道床纵向阻力值9、设计区段最小半径为700（m）10、轨下各结构层刚度(应将胶垫、道床、路基刚度按照串联弹簧方式进行换算)（KN/cm）1）、计算钢轨位移及弯矩时扣件垫板刚度为D=700KN/cm，道床（半宽1度）为D=400KN/cm22）、路基K30指标(MPa/m)K30=1403）、计算轨枕反力时换算后的总的支承刚度（胶垫+道床+路基）为750（KN/cm）11、设计最高行车速度为160（KM/h）12、荷载组合（1机车+1车辆）机车为DF11，车辆为C6213、轮距列表如上二、设计内容第一部分轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定1.1静力计算1.2轨道动力响应的准静态计算1.3动弯矩和动反力计算1.4钢轨弯曲应力计算1.5无缝线路稳定允许温度力和允许温升计算；1.6设计锁定轨温的确定第二部分轨道结构强度检算2.1钢轨基本应力检算2.2轨枕弯矩检算2.3道床及路基顶面应力检算；第三部分无缝线路结构计算；3.1轨条长度及缓冲区的设计3.2伸缩区长度3.3绘制温度力分布图并标注主要位置的数值；3.4预留轨缝设计；三、说明1、铺设地点的选取：学号最后一位的数字为X2；学号倒数第二位的数字为X1 ；学号倒数第三位的数字为X。
路基上普通无缝线路设计
路基上普通无缝线路设计一、设计目的和意义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。
本设计目的是通过实际设计，对无缝线路设计的主要原理、方法及步骤有更清楚的了解，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论与其实际应用（尤其是强度计算和温度力计算理论）。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于钢轨接头的存在，列车通过时发生震动和冲击，并伴随有击打噪声，所产生的冲击荷载最大可达非接头区3倍以上。
接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适，并促使道床破坏、线路状态恶化、钢轨及联接零件的使用寿命缩短、养护维修费用增加。
线路接头区养护维修占总经费的1/3以上；钢轨因轨端损坏而抽换的数量较其他地方大2~3倍；重伤钢轨60%发生在接头区。
无缝线路由于消灭了大量的钢轨接头，因而具有行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道的维修费用少、使用寿命长等一系列优点。
大量的研究资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比普通有缝线路可节约养护维修费用35%~75%。
二、 设计理论依据普通无缝线路设计，主要指区间内的无缝线路设计，其主要内容为确定设计锁定轨温和无缝线路结构设计两部分。
2.1确定设计锁定轨温由于长轨条在锁定施工过程中轨温是不断变化的，因而锁定轨温应该是一个范围，通常为设计锁定轨温±5摄氏度，困难条件下取±3摄氏度。
锁定轨温（sf T ）设计计算原则为“夏天不涨轨，冬天不断轨”，所以sf T 应根据当地的轨温条件和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。
如下图所示：中和轨温：[][]max min 22s c e k t t t t t t ∆-∆+=+±∆1）根据强度条件确定允许的降温幅度无缝线路应该具有足够的强度，以保证在动弯盈利、温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏，能够正常工作。
因此，要求钢轨承受的各种应力总和不超过规定的容许值[σ]，即[]σσσσ≤++c t d式中 d σ——钢轨最大动弯力，（MPa ）；t σ——钢轨温度应力，（MPa ）； c σ——钢轨承受的附加应力，（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MPa c 10=σ；[]σ——钢轨允许应力，它等于刚轨的屈服强度sσ除以安全系数K ，[]Ks σσ=。
32610009统一无缝线路计算公式
线
波作为计算对象。
路
统一无缝线路计算公式
2）轨道原始弯曲由原始弹性弯
无
曲yoe和原始塑性弯曲yop两部分组成。
缝
轨道原始弹性弯曲为正弦曲线，表示为：
线 路
yoe
x
foe sin l0
式中，yoe——轨道原始弹性弯曲函数； foe——轨道原始弹性弯曲矢度；
l0——轨道原始弯曲半波长。
统一无缝线路计算公式
缝
线
路
(1)
(2)
统一无缝线路计算公式
无
缝
式中，β——轨道框架刚度系数，有砟轨道可取1.0；
线
Q——等效道床横向阻力；
路
无 缝 线 路
统一无缝线路计算公式
1 1 1 R R Rop
Pw
2 EI y
2
(
f
l2
fo
e
)
4l 2
4
3
Ql 2
f foe 3 R
1 Rop
8
foe l2
1.39639105
路
根据式(2)计算轨道稳定性临界波长 l 及弹性弯曲矢度 foe，
(foe=t·l2)，代入式(1)计算临界温度压力Pw。
统一无缝线路计算公式
无 缝 线 路
四、两股钢轨的容许温度压力[P]
P Pw
K 式中：K——安全系数，取K=1. 30。 五、允许温升[ΔTμ]
[P]
Tμ
2EF
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小结
无
有砟轨道允许温升计算可采用“统一无缝线
缝
路稳定性计算公式”，以变形矢度2mm作为限制
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目录目录一．设计题目： (1)普通无缝线路设计..................................................................... 1 二．设计资料：................................................................................. 1 三、计算步骤： (2)3.1温度压力的计算 .................................................................. 2 3.2轨道稳定性允许温度压力[]P ............................................. 5 3.3轨道稳定性允许温升[]c T ∆ ................................................. 6 3.4根据强度条件确定允许温降[]d T ∆ ..................................... 6 3.5设计锁定轨温计算 .............................................................. 8 3.6设计锁定轨温 ...................................................................... 9 3.7伸缩区长度计算 ................................................................ 10 3.8无缝线路缓冲区预留轨缝计算 . (11)3.8.1长轨条一端伸缩量长∆的计算 ............................... 11 3.8.2缓冲轨一端伸缩量缓∆的计算 (12)3.8.3预留轨缝的计算 ..................................................... 12 3.9防爬器设置 ........................................................................ 13 3.10长轨条布置 ...................................................................... 14 四、参考文献................................................................................... 14 附：无缝线路稳定性检算 (14)轨道工程无缝线路设计一．设计题目：普通无缝线路设计二．设计资料：铺设无缝线路区段，地区历年最高轨温为*℃,最低轨温为*℃所选城市上海，m 钢轨无缝线路， R=550m （学号18）；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1840根/㎞（学号18）；钢轨截面积F=77.45 cm 2，钢轨惯性矩I=1048cm 4,钢轨弹性模量E=2.1×105MPa ，轨道原始弹性弯曲半波长0l =720cm,原始弹性弯曲矢度oe f =2.5mm ，原始塑性弯曲矢度op f=2.5mm ，轨道弯曲变形矢度f=2mm 。
，轨道框架刚度系数 =1.0，等效道床阻力取0r =84.3N/cm 。
线路基本情况：该线路位于XXX 线，自K110+000至K123+000 桥隧等建筑物位置如下表：三、计算步骤：3.1温度压力的计算根据《轨道设计规范》（TB10082—2005 J448—2005）的公式计算温度压力 计算公式根据假设，用势能驻值原理导出如下基本公式：20303222)11(44l R R f f r πl l f f EI P oe oe W +++++=ππβ （1）f wtr EI f f wt r w w l -⋅-++=3023224)4(ππβπ， （2）式中)4('32R t EI w ππβ+=；0'111R R R+=； W P —计算两根钢轨温度压力（N ）；E —钢轨弹性模量，为2.1×105MPa ；I —两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩，60kg/m 钢轨 I =2×524=1048cm 4β—轨道框架刚度系数，采用1.0；l —轨道弯曲半波长（cm ）；0l —轨道原始弹性弯曲半波长（cm ）；oe f —轨道原始弹性弯曲矢度（cm ）；t —轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（1-cm ），200l f t e=，t 为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；01R —轨道原始塑性弯曲曲率（1-cm ）；20081l f R op =f—轨道弯曲变形矢度，采用0.2cm ；R —曲线轨道半径（cm ）；0r —等效道床横向阻力；nn fc c f c q r 210024ππ+-=式中， 0q —道床初始阻力常数（N/cm ）；1c 和2c —道床塑性系数，单位分别为N/ cm 2和N/ cm 1+n ；n c —积分常数；已知：60kg/m 钢轨， R=550m ； F=77.45 cm 2， I=1048cm 4, E=2.1×105MPa ，0l =720cm, oe f =2.5mm ， op f =2.5mm ， f =2mm 。
， β=1.0， 0r =84.3N/cm 。
代入数据得：1722001082.472025.0--⨯===cm l f t e1520'102.2720/25.0855000/1111--⨯=⨯+=+=cm R R Rcm N Rt EI w ⋅=⨯⨯+⨯⨯⨯⨯⨯⨯=+=--92.721406)102.214.3/41082.4(14.31048102.11)4(52727'32ππβ2732773230232295.1715152.01092.72140614.33.84414.31048101.22.0)2.01082.492.72140614.33.844(92.72140692.7214064)4(---=⨯-⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯-⨯++=-⋅-++=cm f wt r EI f f wt r w w l ππβπ Nl l RR f f r πl l f f EI P oe oe W 917.2599834102.295.17151514.3425.02.03.8414.395.171515425.02.014.31048101.21)11(4453322720303222=⨯⨯⨯++⨯⨯++⨯⨯⨯⨯⨯=+++++=-ππβ3.2轨道稳定性允许温度压力[]P[]1K P P W= （3）式中 W P —轨道稳定性计算温度压力（N ），按式（6-4）计算。
1K —安全系数，一般取1K =1.25～1.3。
取3.11=K 所以 ：[]NK P P W01.19998733.1917.25998341===3.3轨道稳定性允许温升[]c T ∆对于路基上无缝线路 [][]F E P T c α2=∆ （4）式中:60kg/m 钢轨 45.77=F cm 2[][]C FE P T c ︒=⨯⨯⨯⨯⨯==∆-1.5245.771018.1101.2201.1999873257α3.4根据强度条件确定允许温降[]d T ∆钢轨的强度条件是要求轨头急轨底的边缘荷载应力的最大可能值，不超过钢轨的屈服强度除以一定的安全系数所得出的容许应力。
其表达式如下：轨头[]2K sf t d σσσσσ=≤++头 （5）轨底[]2K sf t d σσσσσ=≤++底 （6）式中d头σ—轨头边缘荷载应力的最大可能值；d 底σ—轨底边缘荷载应力的最大可能值； t σ—无缝线路钢轨温度应力；fσ—钢轨附加应力，取10MPa ；s σ—经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服强度，根据 国家钢轨钢试验资料统计分析结果，按极限强度b σ的不同等级，s σ的取值不同；2K —安全系数，新钢轨25.12=K ，铝热焊及再用轨1.35～3.12=K 。
计算式为：[][]ασσσE T fd d --=∆ （7）式中 d σ—钢轨动弯应力，取轨底的应力，本设计中取值145MPafσ—钢轨附加应力，取MPa 10；E —钢轨钢的弹性模量，为MPa 5101.2⨯；α—钢轨的线膨胀系数，取/1018.15-⨯℃。
查相关资料得：取U71Mn 钢轨MPa b 785=σ，MPa s 457=σ 代入计算：[]MPa K s54.3513.14572===σσ[][]CE T fd d ︒=⨯⨯⨯--=--=∆-13.791018.1101.21014554.35155ασσσ3.5设计锁定轨温计算[][]kc d e T T T T T T ∆±∆-∆++=22m i n m a x （8）式中 e T —设计锁定轨温，在小半径曲线上宜取偏高值，在年轨温幅度较大的地区宜取偏低值；max T —当地历年最高轨温（℃）；min T —当地历年最低轨温（℃）； ][c T ∆—轨道稳定性允许温差（℃）；][d T ∆—轨道强度允许温降（℃）； k T ∆—修正值，一般为0～5℃。
设计中，选取上海作为计算城市，相关数据如下：C T ︒=3.60max ,C T ︒-=1.12min ，C Tz ︒=1.24C T c ︒=∆1.52][，C TD ︒=∆31.79][ 选取C T k ︒=∆5 代入相关数据计算得：[][]571.37521.5231.7921.123.6022min max ±=±-+-=∆±∆-∆++=kc d e T T T T T T所以Te=42.71或32.71 取Te=32.71℃3.6设计锁定轨温设计锁定轨温上限 +=e m T T （5～6℃） 设计锁定轨温下限 -e n T T =（5～6℃） 设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：[]d m T T T ∆≤-m i n[]c n T T T ∆≤-m a x 钢轨温度力可按下式计算：T EF P ∆=α 式中 E —钢轨钢弹性模量)(MPa ； α—钢轨钢线膨胀系数（1/℃）； F —钢轨截面面积（mm 2）； T ∆—钢轨温差（℃）。
钢轨最大温度拉力 )(m i n m a x T T EF P m t -=α拉（9）钢轨最大温度压力 )(m a x m a x n t T T EF P -=α压 （10）已知：[][]℃1001.59)1.123.60(1.5231.79)(min max <=+-+=--∆+∆T T T T c d 所以：设计锁定轨温上限：Tm=Te+5=37.71℃ 设计锁定轨温下限：Tn=Te-5=27.71℃ 设计轨温上下限满足条件：[]31.7981.49)1.12(71.37min =∆≤=--=-d m T T T []1.5259.3271.273.60max =∆≤=-=-c n T T T 所以，代入数据计算温度拉压力：N T T EF P m t 95595981.491018.177451.2)(5min max =⨯⨯⨯⨯=-=-α拉 N T T EF P n t 86.62547059.321018.17745101.2)(55max max =⨯⨯⨯⨯⨯=-=-α压 3.7伸缩区长度计算无缝线路锁定后，长轨条的两端将随轨温的升降而伸缩，其伸缩范围的长度即为伸缩区长度伸l 。