铁路轨道课程设计任务书-软件 道铁2011-轨道强度检算及普通无缝线路设计

华东交通大学课程设计（论文）任务书题目名称轨道强度检算及普通无缝线路设计院（系）土木建筑学院专业道路与铁道工程班级软件+道铁2011－1、2、32014年 1 月 6 日至 2014 年 1 月 10 日共 1 周指导教师: 张鹏飞教研室主任: 耿大新设计任务书一．设计题目：轨道强度检算普通无缝线路设计二．设计资料：线路铺设无缝线路区段，地区历年最高轨温为*℃,最低轨温为*℃（从《轨道工程》表7-2中任选一个城市，南方城市为宜）；60kg/m 钢轨无缝线路，钢轨截面积F=77.45cm ，钢轨惯性矩I=1048cm ；曲线半径R=1500m （一班），R=1200m （二班），R=800m （三班）24；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/㎞（一班），Ⅱ型混凝土轨枕1840根/㎞（二班），Ⅲ型混凝土轨枕,1667根/㎞（三班）；道床：碎石道砟，厚度为40㎝；路基：既有线路基；钢轨支点弹性系数D ：检算钢轨强度时，取30000 N/mm ；检算轨下基础时，取70000N/mm ；现有机车类型组 别（每组1人）机车123456789客机SS3SS1DF4SS3SS1DF4SS3DF4DF4B 货机DF4BDF4SS1DF4DF4BDF4SS1DF4BDF4钢轨弹性模量E=2.1×10，轨道原始弹性弯曲半波长=720cm,原始弹性弯曲矢度5MPa 0l =2.5mm ，原始塑性弯曲矢度=2.5mm ，轨道弯曲变形矢度=2mm 。

，轨道框架刚度oe f op f f 系数=1.0，等效道床阻力取=84.3N/cm 。

0r 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：起始里程或中心里程既有线桥、隧及道口描述K110+74.4~k110+254.33潭口隧道K110+342.962-20.0 1-10.0混凝土拱桥K110+687.5平交道口K111+046.01-40.0 2-20.0混凝土拱桥K113+171.53~k113+476.2古龙岗隧道8K114+650.812-15.0 4-31.0钢桥K115+000平交道口K121+163.06平交道口K121+500.6平交道口K121+948.56~k122+065.8杨子岭隧道1三、设计内容及要求1、轨道强度检算（1）论述轨道强度、稳定性计算的基本原理；（2）静力计算采用连续弹性基础梁理论，用准静态计算方法计算轨道结构动力。

检算内容有：钢轨强度检算、道床顶面压应力检算、路基表面压应力检算等。

2、普通无缝线路设计（1）设计锁定轨温的确定（2）伸缩区长度计算（3）预留轨缝设计（4）防爬设备的布置（5）长轨节的长度，画长轨条布置图（6）无缝线路稳定性检算等。

四．参考文献：1.《铁路轨道设计规范》（TB10082—2005 J448—2005）2.《轨道工程》五．完成文件与要求：1．设计计算书2．长轨条布置图。

设计计算书采用统一的封页和计算纸张，按要求填写好任务书，装订后再和图纸一起放入资料袋中。

图纸统一采用A3纸张，计算机绘图或手工绘图，要求布局合理，线形粗细必须分明，标注的汉字和数字要字体统一、大小一致、详细清晰，图纸右下方需有绘图单位、比例和其他说明文字。

图纸下方需标明设计者和审核者、设计时间、图名、图号、班级和学号等。

备注：请各班学习委员对上述所给条件进行组合，确保本班所有同学的参数不重合。

指导教师：张鹏飞附1 无缝线路设计的步骤计算步骤如下：⑴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 RR f f r πl l f f EI P oe oe W +++++=ππβ，f wtr EI f f wt r w w l -⋅-++=3023224)4(ππβπ式中 ；4('32Rt EI w ππβ+=；0'111R R R+=—计算两根钢轨温度压力（N ）；W P E—钢轨弹性模量，为2.1×10；5MPa —两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩，I 50kg/m 钢轨 =2×377=754cm I 460kg/m 钢轨 =2×524=1048cm I 4 75kg/m 钢轨 =2×665=1330cm I 4—轨道框架刚度系数，采用1.0；β—轨道弯曲半波长（cm ）；l —轨道原始弹性弯曲半波长（cm ）；0l —轨道原始弹性弯曲矢度（cm ）；oe f —轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（），，t 1-cm 200l f t e=为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；t —轨道原始塑性弯曲曲率（）；=01R 1-cm 01R 28l f op —轨道弯曲变形矢度，采用0.2cm ；f —曲线轨道半径（cm ）；R —等效道床横向阻力；0rn n f c c f c q r 210024ππ+-=式中， —道床初始阻力常数（N/cm ）；0q 和—道床塑性系数，单位分别为N/ cm 和N/ cm ；1c 2c 21+n —积分常数；n c ⑵轨道稳定性允许温度压力[]P[]1K P P W=式中 —轨道稳定性计算温度压力（N ），按式（6-4）计算。

W P —安全系数，一般取=1.25～1.3。

1K 1K 3轨道稳定性允许温升[]c T ∆对于路基上无缝线路[][]FE P T c α2=∆式中 F —钢轨断面面积,50kg/m 钢轨 cm 8.65=F 260kg/m 钢轨 cm 45.77=F 2 75kg/m 钢轨 cm 037.95=F 24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=≤++头轨底[]2K sf t d σσσσσ=≤++底式中 —轨头边缘荷载应力的最大可能值；d 头σ —轨底边缘荷载应力的最大可能值；d 底σ —无缝线路钢轨温度应力；t σ —钢轨附加应力，取10；f σMPa —经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服强度，根据s σ国家钢轨钢试验资料统计分析结果，按极限强度的不同等级，的取值不同；b σs σ —安全系数，新钢轨，铝热焊及再用轨2K 25.12=K ～1.35。

3.12=K计算式为：[][]ασσσE T fd d --=∆式中 —钢轨动弯应力，取轨底的应力，本设计中取值为128~145MPa ；d σ —钢轨附加应力，取10；f σMPa E —钢轨钢的弹性模量，为；MPa 5101.2⨯ —钢轨的线膨胀系数，取℃。

α/1018.15-⨯⑸设计锁定轨温计算[][]k c d e T T T T T T ∆±∆-∆++=22min max 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；—当地历年最高轨温（℃）；max T —当地历年最低轨温（℃）；min T —轨道稳定性允许温差（℃）；][c T ∆—轨道强度允许温降（℃）；][d T ∆—修正值，一般为0～5℃。

k T ∆⑹设计锁定轨温范围宜为10℃。

桥上无缝线路或寒冷地区，当℃时，锁定轨温范围不应小于6℃。

[][]10)(min max <--∆+∆T T T T c d 设计锁定轨温上限 （5～6℃）+=e m T T 设计锁定轨温下限 （5～6℃） -e n T T =设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：[]d m T T T ∆≤-min[]c n T T T ∆≤-max 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 —钢轨钢线膨胀系数（1/℃）；α F —钢轨截面面积（mm ）；2 —钢轨温差（℃）。

T ∆钢轨最大温度拉力 )(min max T T EF P m t -=α拉钢轨最大温度压力 )(max max n t T T EF P -=α压⑺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lrP P l jt -=max 伸式中 —钢轨最大温度拉力或压力（N ），按式（6-14）和式（6-15）计算；max t P max t P —接头阻力（N ）；j P r — 一股轨下道床纵向阻力，有碴道床路基上为一股轨下线路纵向阻力⑻无缝线路缓冲区预留轨缝计算①长轨条一端伸缩量的计算长∆ rEF P P j t ⋅-=∆2)2max （长式中 —钢轨最大温度拉力或压力（N ），按式（6-14）和式（6-15）计算；max t P max t P —接头阻力（N ）；j P r — 一股轨下道床纵向阻力。

②缓冲轨一端伸缩量的计算缓∆⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅-=∆2max 41)21rL L P P EF jt （缓式中 L—缓冲轨长度（m ）；其他符号意义同前。

③预留轨缝的计算冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：缓缓长）∆-≤∆+∆-≤2(21g g a a a a 夏季轨缝不顶紧的条件：缓缓长∆≥∆+∆≥221a a 式中 —长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm ）；1a —相邻缓冲轨间预留轨缝值（mm ）；2a —钢轨接头构造轨缝，取18mm ；g a —长轨条一端的收缩量或伸长量（mm ）；长∆ —缓冲轨一端的收缩量或伸长量（mm ）。

缓∆⑼防爬器设置在无缝线路伸缩区上，因钢轨要产生伸缩，必须有足够的接头阻力和道床阻力与长钢轨中的温度力平衡，如果接头阻力和道床阻力较小，就会造成较长的伸缩区长度，增加了无缝线路养护的难度。

为充分发挥道床阻力的作用，在无缝线路结构设计时，要保证扣件阻力大于道床阻力。

如扣件阻力不足，则需安装防爬器以增大钢轨与轨枕之间的阻力。

即nR nP P ≥+扣防式中，为一对防爬器的阻力（N ）；为一根轨枕上的扣件阻力（N ）；R 为一根轨枕能提供防P 扣P 的道床阻力；n 为两对防爬器之间的间隔轨枕数。

缓冲区设置的防爬器与伸缩区相同。

目前采用弹条扣件的混凝土轨枕，由于扣件的阻力较大，一般不设防爬器。

⑽长轨条布置画长轨条布置图在无缝线路中用到的参数值为：，，。

cm l 7200=cm f 2.0=mm f f op oe 5.2==表1 道床纵向阻力表一股钢轨下单位道床纵向阻力N/cm 线路特征单枕的道床纵向阻力/kN1667根/km 1760根/km 1840根/km木枕线路7.0-6164Ⅰ型10.0-8791Ⅱ型12.5-109115混凝土枕线路Ⅲ型18.3152160-。