轨道课程设计

路基上无缝线路课程设计——中和轨温及预留轨缝设计姓名：陈龙元学号：08231062班级：土木0803学院：土木建筑工程学院轨道结构课程设计目录1．任务书-------------------------------2 2．说明书-------------------------------7 3．计算书-------------------------------14 4.实验总结------------------------------20 5．源程序附录----------------------------21轨道结构课程设计路基上无缝线路课程设计（任务书）——中和轨温及预留轨缝设计中和轨温（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《铁路轨道》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。

一、基本内容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）。

二、基本要求对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来；有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程序及计算结果附在课程设计书中。

独立完成，有自己的特色；设计时间1周。

设计书内容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计总结（设计方案的评述、收获及建议）、参考文献。

课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。

同时要求字迹工整、书面整洁。

答疑时间：另作通知。

三、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（T max,T min）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]：σd+σt+σf≤[σ]式中：σd——钢轨动弯应力（Mpa），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；σt——钢轨温度应力（Mpa）；σf——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σf=10Mpa；[σ]——钢轨允许应力。

因此允许的降温幅度[∆t d]可由下式计算[∆t d]=[σ]-σd-σfEα（4-）式中：σd——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[∆t c]：[∆t c]=[P]-2P f2EFα（4-）t e =+ ± ∆t k 式中： P f —— 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]。

2、 中和轨温确定根据图，中和轨温 t e 计算如下：T max + T min [∆t d ] - [∆t c ] 2 2四、设计参数（自己选取、组合）主要技术指标：北京地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。

1、 轨道条件 钢轨：60kg/m ，屈服强度 σ s= 457Mpa ，钢轨断面对水平轴的惯性矩 I x = 3217cm 4；轨枕：III 型混凝土枕，1667 根/km ，轨枕间距 a = 60cm ； 道床：道碴为一级道碴，面碴厚 25cm ，底碴厚 20cm 。

路基填料：沙粘土；钢轨支座刚度 D ：检算钢轨 D =301000（N/cm ）；检算轨下基础D =720000（N/cm ）曲线最小半径 R = 800m 的区段营条件机车：东风 11 内燃机车，Vmax=160km/h ，轮重和轴距请查阅相关文献。

其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。

主要参考文献：1、教材2、《铁路轨道》 谷爱军主编 中国铁道出版社3、《铁路无缝线路》 广钟岩等， 中国铁道出版社。

4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学出版社。

附加速度系数混凝土枕线路的初始弯曲我国常用机车类型的计算参数计算相关的其他问题机车种类机车型号轮轴名称轮重（kN）轮距（cm）构造速度（km/h）内燃机车ND5第一转向架I106255118II106180III106820第二转向架I106II106180III106250东风4（DF4）第一转向架I112.8180客120货100II112.8180III112.8840第二转向架I112.8II112.8180III112.8180东风11（DF11）第一转向架I112.8200客160II112.8200III112.8826.7第二转向架I112.8II112.8200III112.8200韶山1第一转向架I112.8230II112.8230III112.8580附加速度系数α1和α2速度范围km/h电力机车α1120<V≤1600.3∆V1100α2160<V≤2000.1∆V2100初始弯曲50kg/m钢轨60kg/m钢轨75kg/m钢轨弹性初弯f oe（mm） 3.0 2.5 2.0塑性初弯f op（mm） 3.0 2.5 2.0当 轨道结构课程设计M d = (1+ α + β ) f ⋅ M 0当 120km/h ＜V≤160km/h 时：M d = [(1+ α )(1+ α1) + β ]⋅ f ⋅ M 0当 160km/h ＜V≤200km/h 时：M d = [(1+ α )(1+ α1)(1+ α2 ) + β ]⋅ f ⋅ M 0路基上无缝线路课程设计（说明书）——中和轨温和预留轨缝的设计电 力 机 车（SS 1）第二转向 架 I 112.890II 112.8 230 III 112.8230韶山 3 （SS 3）第一转向 架 I 112.8 230100II 112.8 200 III 112.8720 第二转向 架 I 112.8 II 112.8 230 III 112.8200韶山 4 （SS 4）第一转向 架 I 112.8 300100II 112.8 520第二转向 架 I 112.8 300 II 112.8 520第三转向 架 I 112.8 II 112.8 300 第四转向 架 I 112.8 520 II 112.8 300韶山 8 （SS 8）第一转向 架 I 107.8 290160II 107.8 610第二转向 架I 107.8 II 107.8 290一、设计任务所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。

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。

该设计的任务是通过实际设计，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）。

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。

1）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。

2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。

3）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。

重点、难点：1．无缝线路强度及稳定性计算2．设计锁定轨温范围的合理确定二、设计目的和意义普通无缝线路设计，主要是确定设计锁定轨温和无缝线路结构计算两部分。

由于无缝线路消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道维修费用少，使用寿命长等一系列优点。

而且无缝线路其温度力与其长度无关从理论上讲，无缝线路可以设计成无限长，但是由于加工、运输、施工上存在困难，无缝线路也只能是化整为零，一段段铺设。

为了避免跑道现象，须慎重选择设计锁定轨温，本次设计即为初步对中和轨温的设计。

钢轨温度每改变1℃，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。

但是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。

在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。

实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。

弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。

确定了设计锁定轨温，下一步即为结构计算，即伸缩区长度，预留轨缝，防爬设备的设置。

本次设计主要考虑了预留轨缝的设计。

预留轨缝要满足钢轨在冬季不会拉断，夏季不顶严。

无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。

据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。

有资料表明，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。

三、设计理论依据无缝线路中和轨温计算的主要思路如右图。

图中揭示了该设计的主要思路。

中和轨温T max,T min）和轨应根据当地的轨温条件（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]：σd+σt+σf≤[σ]式中：σd——钢轨动弯应力（Mpa），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；σt——钢轨温度应力（Mpa）；σf——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。

σf=10Mpa；本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取[σ]——钢轨允许应力。

[∆t d]可由下式计算因此允许的降温幅度[σ]-σd-σf[∆t d]=Eα式中：σd——钢轨动弯应力（Mpa），取拉应力计算值。

tt e=+±∆t k轨道结构课程设计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[∆t c]：[∆t c]=[P]-2P f2EFα（4-）式中：P f——附加压力，本设计可取为零（N）。