铁路轨道课程设计报告书
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课程设计
设计题目__轨道强度,稳定性计算__ 院(系)________软件学院________ 专业_____软件+道路与铁道工程____班级___________1班___________姓名__________翟天俨___________指导教师_________鹏飞__________
2011年12月
目录
一、设计任务书 (4)
2.1、设计题目 (4)
2.2、设计资料 (4)
2.3、设计容及要求 (4)
2.4、参考文献 (4)
2.5、完成文件与要求 (4)
二、概述 (6)
三、计算原理 (6)
3.1、分析轨道受力 (6)
3.1.1、竖向力 (6)
3.1.2、横向水平力 (6)
3.1.3、纵向水平力 (6)
3.2、竖向受力分析和计算方法 (7)
3.2.1、轨道静力计算 (7)
3.2.2、轨道动力响应的准静态计算 (8)
3.2.3、轨道强度的准静态计算 (9)
3.3、强度检算 (9)
3.3.1、钢轨强度检算 (9)
3.3.2、轨枕承压强度与弯矩检算 (10)
3.3.3、道床应力及路基面应力计算 (10)
四、计算部分 (11)
4.1、计算资料 (11)
4.2、运营车辆为SS1型电力机车时轨道各部件强度检算 (11)
4.2.1、机车通过曲线轨道的允许速度的确定 (11)
4.2.2、钢轨强度的检算 (11)
4.2.3、轨枕弯矩的检算 (13)
4.2.4、道床顶面应力的检算 (15)
4.2.5、路基面道床应力的检算 (16)
4.3、运营车辆为DF4B燃机车时轨道各个部件强度检算 (16)
4.3.1、钢轨强度的检算 (16)
4.3.2、轨枕弯矩的检算 (18)
4.3.3、道床顶面应力的检算 (20)
4.3.4、路基面道床应力的检算 (20)
五、参考文献 (21)
▪一、设计任务书
▪ 1.1、设计题目
轨道强度、稳定性计算
▪ 1.2、设计资料
线路条件:曲线半径R=1500m;钢轨:60kg/m,U74钢轨,25m长的标准轨;轨枕:Ⅱ型混凝土轨枕1760根/km;道床:碎石道碴,厚度为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30000 N/mm;检算轨下基础时,取70000N/mm;由于钢轨长度为25m,钢轨类型为60kg/m,故温度应力=51MPa,不计钢轨附加应力。
现有机车类型
注:每组1人
▪ 1.3、设计容及要求
论述轨道强度、稳定性计算的基本原理;
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。
▪ 1.4、参考文献
1.《铁路轨道设计规》(TB10082—2005 J448—2005)
2.《轨道工程》
▪ 1.5、完成文件与要求
设计计算书
设计计算书采用统一的封页和计算纸,按要求填写好任务书,装订后再和图纸一起放入资料袋中。
指导教师:鹏飞
附录:机车参数
1、SS3电力机车,机车构造速度100km/h,三轴转向架,轮载115kN,轴距
2.3+2.0 。
SS3的轴距
2、DF4(货)燃机车,三轴转向架,轮载115kN,轴距1.8m,机车构造速度100km/h。
3、货车DF4B燃机车,三轴转向架,轮载115kN(轴重230kN),轴距1.8m,机车构造速度120km/h。
4、客车DF4(客)燃机车,三轴转向架,轮载115kN,轴距1.8m,机车构造速度120km/h。
▪二、概述
铁路轨道是有别于桥梁、房屋等土建工程结构物的结构。首先,它的基础是由松散的介质(道碴)所组成,其次是它所承受的来自机车车辆的荷载具有随机性和重复性。因而在轨道结构的各个部件中产生了非常复杂的应力、变形和其他的动力响应(震动加速度等)。此外,轨道(特别是道床)还会不可避免地产生不均匀下沉和残余变形积累,使轨道几何形位发生偏差,形成各种轨面及方向上的不平顺,增大了轮轨之间的相互动力作用,轨道破坏的发展速度加快,这就需要依靠加强对轨道的养护维修来加以消除。因此,铁路轨道是一种边工作边维修的工程结构物;并且必须根据速度、轴重和运量的运营条件的要求,不断地加强和完善轨道结构,而轨道力学分析则是达到这一目的的不可或缺的手段。
轨道结构力学分析,就是应用力学的基本原理,结合轮轨相互作用理论,用各种计算模型来分析轨道及其各个部件在机车车辆荷载作用下产生的应力、变形及其他动力影响,对轨道结构的主要部件进行强度检算。在提速、重载和高速列车运行的条件下,通过对轨道结构力学分析、轨道结构稳定性分析,行车的平稳性和安全性等进行评估,确定线路允许的最高运行速度和轨道结构的强度储备。
▪三、计算原理
▪ 3.1、分析轨道受力
要进行轨道力学分析,首先要确定作用在轨道上的力,而行驶中的机车车辆作用于轨道上的力非常复杂,而且有强烈的随机性和重复性。这些力大体上可分
为垂直于轨面的竖向力、垂直于钢轨的横向水平力和平行于钢轨的纵向水平力等三种。
▪ 3.1.1、竖向力
竖向力的主要组成部分是车轮的轮载。列车在行驶过程中,车轮实际作用于轨道上的竖直力称为车轮的动轮载。其超出静荷载的部分称为静荷载的动力附加值。动轮载随机车车辆和轨道的构造及其状态以及机车车辆的运动状态而变化。静轮载几乎不受上述影响,而动力附加值则与上述有密切关系。总体来说,确定竖直力的方法有三种:
1)用概率总和法将各个竖直力组合起来,求得概率为最大的竖直力;
2)用速度系数等求得最大的竖直力。例如,我国用速度系数α和偏载系数β
p 来计算竖直动轮载P d。计算公式为
S S=S(1+S+S S)
式中,P为静轮载。
3)用计算模型来确定竖直力。
在这三种方法中,第二种较为简单,第三种随计算复杂,但它可以计算各种情况下的轮轨相互作用,特别是预测高速铁路上轮轨间的动力作用,因此日益受到大家的重视。
▪ 3.1.2、横向水平力
在轮轨接触点上,除作用着垂直于轨面的竖直力外,还存在着车轮轮缘作用于轨头侧面上的导向力和轮轨踏面上的横向蠕动滑力合成的轮轨横向水平力。引