轨道强度检算及普通无缝线路设计
无缝线路
道床横向阻力值与多种因素有关： a.轨枕类型，3型混凝土轨枕比2型大20%左右； a.轨枕类型，3型混凝土轨枕比2型大20%左右； b.道床断面形状及饱满状况，若在道床肩部堆 b.道床断形状及饱满状况，若在道床肩部堆 高15mm高道碴，道床横向阻力将增加10%~ 20%； 15mm高道碴，道床横向阻力将增加10%~ 20%； c.道碴材质与级配状况。 c.道碴材质与级配状况。 因此施工与维修时应尽量不做破坏道床阻力的工 作。 （3）扣件阻力 无缝线路设计与施工的原则是扣件阻力要大于道 床阻力，因此要选择适当的钢轨扣件。此外，钢轨 扣件阻力值也与扣件螺拴拧紧程度有关：
（2）道床横向阻力Qs ）道床横向阻力Q 单位长度线路道床横向阻力q 单位长度线路道床横向阻力q的表达式为： q=q0-c1y+c2yn q0—— y=0时的初始值； y=0时的初始值； c1 c2—— 系数； n——指数，木枕 n=2/3， ——指数，木枕 n=2/3， 混凝土枕 n=3/4。 n=3/4。
2.胀轨跑道处理 2.胀轨跑道处理
2.短轨一端的伸缩量 2.短轨一端的伸缩量 当轨温为最高时，短轨一端的伸长量为 ： =(maxP´ )L/(2EF)λ´2=(maxP´t-Rj)L/(2EF)-(pL2)/(8EF) 当轨温为最低时，短轨一端的缩短量为： λ"2=(maxPt-Rj)L/(2EF)-(pL2)/(8EF) )L/(2EF)L——短轨长度。 ——短轨长度。 3.缓冲区予留轨缝∆的设置 3.缓冲区予留轨缝∆ （1）长轨与短轨之间的轨缝 λ´1+ λ´2<∆<a-（ λ"1+ λ"2） λ´ <∆<aa——构造轨缝，a=18mm。 ——构造轨缝，a=18mm。 （2）短轨与短轨之间的轨缝 2 λ´2<∆<a-2 λ"2若不按计算的轨缝设置，则可 <∆<a能影响钢轨的受力状况。
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。
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。
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。
北京市轨道交通大兴线跨京开高架桥段无缝线路可行性计算分析
北京市轨道交通大兴线跨京开高架桥段无缝线路可行性计算分析刘力;李照星;卢耀荣【摘要】针对大兴线跨京开高架桥上双向钢轨伸缩调节器的布设情况,运用梁轨相互作用原理,进行桥上无缝线路纵向力计算,通过对桥墩受力、轨道强度、无缝线路压弯变形、钢轨断缝等进行检算,论证了取消该桥上钢轨伸缩调节器,铺设无缝线路的可行性,以期为我国城市轨道交通跨区间无缝线路的设计提供相关参考.【期刊名称】《铁道标准设计》【年(卷),期】2011(000)001【总页数】5页(P50-54)【关键词】北京市轨道交通;大兴线;高架桥;跨区间无缝线路;钢轨伸缩调节器【作者】刘力;李照星;卢耀荣【作者单位】铁科院(北京)工程咨询有限公司,北京,100081;铁科院(北京)工程咨询有限公司,北京,100081;铁科院(北京)工程咨询有限公司,北京,100081【正文语种】中文【中图分类】U231目前在我国城市轨道交通的正线上大量采用无缝线路,但在大跨度连续梁桥上时有设置钢轨伸缩调节器,在小半径曲线连续梁桥上甚至铺设短钢轨,并且无论地下线或是高架线的道岔前后均无一例外设置2对缓冲轨或钢轨伸缩调节器,因而影响了轨道的平顺性和刚度的均匀性,不仅增加设备费用的投入,而且列车通过时还会使振动冲击加剧,即使采取种种措施,振动和噪声等级难以降低,造成环境恶化。
取消或减少钢轨伸缩调节器,延长轨条长度,铺设跨区间无缝线路是优化轨道结构的重要举措,也是提高乘车的舒适性,减少养护维修的投入,满足城市环保要求的必要手段。
1 跨京开高架桥及伸缩调节器布设简况大兴线跨京开高速立交桥的主梁为联长52 m+85 m+52 m的双固定墩混凝土连续梁,相邻分别为联长3×26.43 m和3×28.4 m混凝土连续梁。
为减小桥上无缝线路的纵向力,在中跨的跨中设置1组60 kg/m钢轨420 mm的双向钢轨伸缩调节器,如图1所示。
图1 梁跨布置(单位：m)2 桥上无缝线路纵向力计算梁轨相互作用原理：由于温度的变化,列车荷载的作用或冬季钢轨折断,桥梁与钢轨之间产生相对位移,因轨道阻力的作用,梁轨相对位移受约束,因此梁轨间产生大小相等、方向相反的纵向力,致使钢轨产生变形。
轨道工程-第八章 无缝线路
我国于1957年开始在京沪两地各铺 设1 km无缝线路，次年才进行大规模的 试铺。1961年底我国共铺设无缝线路约 150 km，60～70年代对在线路特殊地段 铺设无缝线路进行了理论和试验研究，
并取得了成功，为在线路上连续铺设无 缝线路创造了条件。至2007年，我国铁 路正线无缝线路长度已达5.2万公里，占 正线总长的比重达到58％。
二、无缝线路基本原理
（三）道床纵向阻力
道床纵向阻力是指道床抵抗轨道框架（钢轨和轨枕组装而成，也称轨
排）纵向位移的阻力。一般以每根轨枕的阻力R，或每延厘米分布阻力r表
示。它是抵抗钢轨伸缩、防止线路爬行的重要参数。
钢轨的移动方向 道床纵向阻力
道床纵向阻力与道床密实度、 道碴粒径、材质、道床断面、捣 固质量及脏污程度有关。道床在 清筛松动后纵向阻力明显下降， 随着运营时间的推移，可逐渐恢 复正常值。只要钢轨与轨枕间的 扣件阻力大于道床纵向阻力，则 无缝线路长钢轨的温度应力和温 度应变的纵向分布规律将完全由 接头阻力和道床纵向阻力确定。
（5）按长钢轨接头的联结型式分：
①焊接无缝线路; ②冻结无缝线路
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： 长轨条
标准长度钢轨 长轨条
①温度应力式无缝线路
②放散应力式无缝线路
温度应力式无缝线路
缓冲区
(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；
对于60kg/m钢轨： 最大温度压力：maxPt1=248max △T1F=248×43×77.45＝808.4kN 最大温度拉力：maxPt2=248max△T2F=248×47.9×77.45＝900.5kN
轨道强度稳定性计算
目录.................................................................. 错误!未定义书签。
轨道强度、稳定性计算 (2)1.1设计资料： (2)1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理 (2)1.2.1.轨道强度计算的基本原理 (2)1.2.2.稳定性计算的基本原理 (3)1.3 轨道各部件强度验算 (5)1.3.1SS1(客)电力机车 (5)1.3.2DF4B（货）内燃机车 (10)轨道强度、稳定性计算1.1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/m ；道床：碎石道砟，厚度为40cm ；路基：既有线路；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 ；由于钢轨长度为25m ，钢轨类型为60kg/m ，故温度应力a 51t MP =σ，不计钢轨附加应力。
机车类型：SS1（客）电力机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距2.3m ，机车构造速度95km/hDF4B （货）内燃机车，三轴转向架，轮载115KN ，轴距1.8m ，机车构造速度120km/h1.2 轨道强度、稳定性计算的基本原理1.2.1.轨道强度计算的基本原理目前，最常用的检算轨道强度方法称为准静态计算方法。
所谓准静态计算方法，就是应用静力计算的基本原理，对轨道结构尽力计算，然后根据轨轮系统的动力学特性，考虑为轮载、钢轨绕度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。
轨道强度准静态计算包括以下三项内容：I 、 轨道结构静力计算II 、 轨道结构强度的动力计算——准静态计算 III 、 检算轨道结构各部件的强度 1) 强度检算的基本假设:a) 假设列车运行时，车轮荷载在轨道各部件中所引起的应力应变与量值相当的静荷载所引起的应力应变想等，即车轮荷载具有准静态性质。
无缝线路设计及计算
轨道工程课程设计——设计锁定轨温及预留轨缝设计班级：土木 1112时间： 2013年12月组员：张钊一、课程设计任务、目的和意义无缝线路(continuous welded rail)是由多根标准长度的的钢轨焊接成不一定长度的长钢轨线路。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过时发生冲击和振动,并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的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、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修费用增加。
由此可见，铺设无缝线路能够使得一条线路上的接头数量锐减，消除了由于接头带来的冲击磨耗，改善了列车运行时的平稳性和舒适性，减少了养护维修工作量，增强了线路的经济性。
无缝线路按照温度应力放散的方式分为温度应力式和放散温度应力式。
理论上无缝线路可以无限长，但是温度应力并没有消失，这就需要进行无缝线路的设计，控制温度应力对轨道的影响，使其不超过钢轨的应力设计值，保证钢轨的稳定性。
本次课程设计的目的是使学生更深入地掌握《轨道工程》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）和设计方法。
任务是根据线路、运营、气候条件及轨道类型等因素进行轨道强度、稳定性等检算，并确定设计锁定轨温。
二、设计理论依据1、轨道结构的静力分析：轨道结构的经理分析主要以材料力学、结构力学、有限元法分析理论以及微分方程方法等位理论基础，建立轨道结构模型进行分析计算。
（1）计算模型采用连续弹性基础梁模型如图所示，它将轨枕对钢轨的支承视为连续支承。
该模型的计算参数有钢轨抗弯刚度EI 、道床系数C、钢轨支座刚度D、钢轨基础弹性模量u 、刚比系数k。
（2）单个静轮载作用下的方程及解y max=Pk 2uM max=P 4kR max=Pkα2（3）轮群荷载作用下的方程及解y0=k2u ∑P0i e−kx i(cosk2i=1x i+sinkx i)M0=14k ∑P0i e−kx i(cosk2i=1x i−sinkx i)R0=ak2∑P i e−kx i(coskni=1x i+sinkx i)2、轨道动力响应的准静态计算将轨道的静荷载乘以动力增量系数（包括速度系数、横向水平力系数、偏载系数）以表征轨道在动荷载作用下的振动放大效应。
无缝线路的设计
表1
无缝线路的设计
本部分讲述的无缝线路设计为一般路基上的普 通无缝线路和超长无缝线路的设计。特定条件下 的无缝线路，如桥上无缝线路和无缝道岔在后面 单独讲述。
无缝线路的设计主要分以下八个部分： 1、轨道强度计算； 2、轨道稳定性计算； 3、无缝线路钢轨断缝检算； 4、设计锁定轨温； 5、无缝线路结构设计； 6、位移观测桩布置； 7、伸缩区、缓冲区预留轨缝设置； 8、端头车站无缝线路的锚定要求。
1、轨道强度计算
• 要求作用在钢轨上的应力总和不得超过钢轨的 屈服容许应力。
• 即： 动 t 附 [ ]
动——钢轨动弯应力； —t —钢轨温度应力； 附——钢轨附加应力，如伸缩应力、挠曲应力及
制动应力； [ ]——钢轨容许应力，等于屈服强度除以安全系
数K。
• 补充说明： • 钢轨强度检算时，假设钢轨为连续弹性基础上的等截面无限长梁，梁
• 设计锁定轨温计算如下：
• 设计锁定轨温范围宜为10℃，困难情况下不应小于6℃。
• 无缝线路相邻单元轨节之间的锁定轨温之差不应大于 5℃，同一区间内单元轨节的最高与最低锁定轨温之 差不应大于10℃；左右股钢轨锁定轨温之差不应大于 3℃。
5、无缝线路结构设计
6、位移观测桩布置
• 为了掌握运营中无缝线路钢轨是否发生了不正常位移， 判断无缝线路在长期养护维修中是否锁定牢固，以及在 各种施工作业中是否改变了原锁定轨温，应定期对无缝 线路钢轨进行位移观测。通过对位移观测数据的分析， 判定无缝线路的锁定状态，如发现有不正常位移，应及 时采取措施予以整治。
的下沉和基础反力成线性关系；或假设钢轨为弹性点支座上的等截面 连续长梁，支座的下沉与其反力之间成线性关系。
无缝线路铺设的有关问题
无缝线路铺设的有关问题范猛(2008-04-16 15:58:11)一绪论无缝线路是用标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称为焊接长钢轨线路（Continuous Welded Rail Track,英文简称CWR Trark）。
无缝线路被公认为是20世纪轨道结构最突出的改进与创新。
无缝线路是轨道结构技术进步的重要标志，也是高速重载轨道的最优选择，它以无可争议的优越性为各国铁路所承认，德国、美国、英国、法国、俄罗斯和日本等国家的铁路竞相发展无缝线路。
其中德国是发展无缝线路最早（1926年）的国家。
无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适，同时机车车辆和轨道维修费用的减少，使用寿命延长等一系列优点。
有资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比有缝线路可节约维修和30%~70% 。
我国的铁路无缝线路起步较晚，1957年才开始试铺。
随着相关技术的不断进步，进年来，我国铺设无缝线路进程明显加快，每年净增数量约达1000km，至2004年我国铁路累计铺设无缝线路39087km，区间无疑线路约13648km，跨区间无缝线路约5502km。
京广、京沪、京哈和陇海四大干线已全部铺设了无缝线路。
城市的地下铁路、轻轨轨道也在大力以展无缝线路。
二无缝线路分类无缝线路是采用钢厂提供的、未经钻眼与淬火的25m长度的标准轨，先在焊轨厂用接触焊或气压焊焊接成250~500m的长轨条，然后用专用的长轨运输列车运至线路铺设地点，再用小型气压焊焊接成1000~2000m或设计要求的长度，最后按轨道结构设计要求铺设到线路上。
无缝线路按钢轨内部的温度应力处理方式不同，可分为温度应力式和放散应力两种类型。
现今世界各国主要采用温度应力式无缝线路，从钢轨长度的角度看，无缝线路可分为：1．普通无缝线路——由于自动闭塞区间绝缘接头的设置，轨条长度不跨越闭塞分区，也不跨越车站。
2．全区间无缝线路——长轨节长度为相邻两车站进站、出站信号机之间的距离，轨条长度跨越闭塞分区，在绝缘接头处采用了高强度胶接绝缘接头技术。
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范》(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。
在一定范围内，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。
轨道工程课程设计_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）专业班级2014年 1 月 6 日至 2014 年 1 月 10 日共 1 周指导教师:教研室主任: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，地区为南昌，历年最高轨温为60.6℃,最低轨温为－9.3℃,最大温差为69.9℃，60kg/m钢轨无缝线路，钢轨截面积F=77.45 cm2，钢轨惯性矩I=1048cm4；曲线半径R=1200m轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1840根/㎞；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；现有机车类型钢轨弹性模量E=2.1×105MPa，轨道原始弹性弯曲半波长l=720cm,原始弹性弯曲矢度f=2.5mm，原始塑性弯曲矢度op f=2.5mm，轨道弯曲变形矢度oef=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、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。
轨道工程课程设计任务书、指导书及设计要求
轨道工程课程设计任务书一、出发资料1．机车车辆条件：韶山Ⅲ（SS3）型电力机车；机车轴列式30-30，轴距布置为230+200+780+200+230 （cm），轮重112.8kN。
2．线路条件：（1）线路设计速度80km/h，最小曲线半径500m（实设超高为100mm），规划采用有砟轨道结构。
（2）线路铺设成无缝线路，铺设地区为福州，铺设线路长度为10km。
（3）道床顶面的容许应力为0.5MPa，路基顶面的容许应力为0.15MPa。
二、设计任务（1）进行有砟轨道结构设计，包括钢轨和扣件的选型，轨枕的类型及布置根数，道床的等级及尺寸，并检算强度是否满足使用要求。
（2）进行无缝线路设计，包括设计锁定轨温确定、缓冲区设计、预留轨缝确定、轨条布置。
三、提交的成果（一）、设计计算说明书（1）轨道结构选型。
（2）轨道结构强度检算。
（3）无缝线路设计计算。
（二）、设计图图纸（1）轨道结构组装图及选型说明。
（1张A3）（2）轨道结构受力图（3张A4：钢轨弯矩和挠度1张，轨枕三个支承状态的弯矩分布，道床顶面、路基顶面、路基第二区域、路基第三区域应力）。
（3）无缝线路设计图（1张A4或A3，基本温度力图、轨条布置图及相关说明）。
设计指导书一、课程设计的基本步骤：课程设计的步骤如图1所示：图1 课程设计步骤二、设计方法（一）、轨道结构选型设计根据机车车辆和线路条件，确定钢轨、轨枕、扣件的类型及刚度、道床的等级及主要尺寸（厚度、顶宽和边坡坡度）。
钢轨、轨枕及扣件的可选用类型从教材中选择，道床的等级及主要尺寸也参考教材的内容确定。
以下两点说明：1、道床厚度的选择道床厚度设计根据《铁路轨道设计规范》（TB10082-2005）和《地铁设计规范》（GB50157-2003）进行，为方便可根据运营条件从教材表1-1中选择。
我们的轨道类型可参考中型轨道结构。
2、钢轨支座刚度D钢轨支座刚度D的意义是使钢轨支点顶面产生单位下沉时所必须施加于支点顶面上的力，单位一般采用kN/mm表示。
浅析无缝线路轨道设计
浅析无缝线路轨道设计摘要:钢轨接头是轨道上的薄弱环节之一,采用无缝线路可最大限度地消除钢轨接头、减少列车对轨道的冲击和振动作用。
因而,它具有行车平稳,延长设备使用寿命,减少维修工作量,降低维修费用,增加旅客舒适等优点。
无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同,可分为温度应力式无缝线路和放散温度应力式无缝线路两种类型。
关键词:无缝线路钢轨接头温度应力温度应力式无缝线路1 概述曲线、道岔、轨道接头被称为是轨道的三大薄弱环节。
普通线路由于钢轨接头的存在,列车通过时发生冲击和振动,并伴随有打击噪声,冲击力最大可达非接头区三倍以上。
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。
无缝线路由于消灭了大量的接头,因而具有行车平稳、旅客舒适,同时机车车辆和轨道的维修费用减少,使用寿命延长等一系列优点。
无缝线路是由标准长度的钢轨焊接成长钢轨线路,又称焊接长钢轨线路,它是当今轨道结构的一项重要新技术。
德国是无缝线路发展最早的国家,1926年就开始试铺,到50年代,已将无缝线路作为国家的标准线路。
我国无缝线路从1957年开始试铺,分别在北京、上海各试铺了1公里,以后逐步扩大。
90年代又开始了对超长无缝线路的研究和试铺工作,至今已在北京、上海、郑州等路局铺设了超长无缝线路近千公里。
2 线路概况兰新铁路嘉峪关至安北段地处我国西部地区久负盛名的河西走廊西段,为欧亚大陆桥的重要组成部分,是新疆与内地联系的主要通道,线路全长为221.996km。
线路东起甘肃省嘉峪关车站,沿线经过玉门、柳沟等重镇,线路的区位优势十分突出。
本段属兰州局管内线路,既有线轨道为60kg/m无缝线路,轨枕以Ⅱ型混凝土枕为主,局部段落为Ⅲ型枕,每公里1680～1840根,道床为碎石道床,枕下厚度20～35cm。
兰新线嘉峪关至安北段电气化改造过程中,除从柳沟车站引出的敦煌铁路上行联络线下穿兰新线需对既有兰新线进行改建之外,其它段落全部现状电气化,改建段落长度为3.6km,线路轨道为无缝线路。
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《铁路无缝线路设计标准》(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。
在一定范围内，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。
℃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。
轨道强度检算及普通无缝线路设计
课程设计设计题目__轨道强度检算普通无缝线路设计__ 院(系)________软件学院________ 专业_____软件+道路与铁道工程____班级___________2班___________ X X__________肖红龙___________指导教师_________X鹏飞__________2014年1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、设计内容及要求 (5)2.4、参考文献 (5)2.5、完成文件与要求 (5)二、轨道强度检算 (6)2.1、分析轨道受力 (6)2.1.1、竖向力 (6)2.1.2、横向水平力 (6)2.1.3、纵向水平力 (6)2.2、竖向受力分析和计算方法 (7)2.2.1、轨道静力计算 (7)2.2.2、轨道动力响应的准静态计算 (8)2.2.3、轨道强度的准静态计算 (9)2.3、强度检算 (9)2.3.1、钢轨强度检算 (9)2.3.2、轨枕承压强度与弯矩检算 (10)2.3.3、道床应力及路基面应力计算 (10)2.4、计算部分 (11)2.4.1、计算资料 (11)2.4.2、运营车辆为DF4型客运机车时轨道各部件强度检算 (11)2.4.2.1、机车通过曲线轨道的允许速度的确定 (11)2.4.2.2、钢轨强度的检算 (11)2.4.2.3、轨枕弯矩的检算 (13)2.4.2.4、道床顶面应力的检算 (15)2.4.2.5、路基面道床应力的检算 (16)2.4.3、运营车辆为DF4B内燃货运机车时轨道各个部件强度检算 (16)2.4.3.1、钢轨强度的检算 (16)2.4.3.2、轨枕弯矩的检算 (18)2.4.3.3、道床顶面应力的检算 (20)2.4.3.4、路基面道床应力的检算 (20)三、普通无缝线路设计 (20)3.1、设计锁定轨温的确定 (20)3.1.1温度压力的计算 (20)3.1.2轨道稳定性允许温度压力 (22)3.1.3轨道稳定性允许温升 (23)3.1.5设计锁定轨温计算 (24)3.1.6钢轨温度力 (25)3.2伸缩区长度计算 (26)3.3无缝线路缓冲区预留轨缝计算 (27)3.3.1长轨条一端伸缩量的计算 (27)3.3.2缓冲轨一端伸缩量的计算 (27)3.3.3预留轨缝的计算 (28)3.4防爬设备的布置 (28)3.5长轨节的长度，画长轨条布置图 (29)一、设计任务书1.1、设计题目轨道强度检算普通无缝线路设计1.2、设计资料线路铺设无缝线路区段，XX地区历年最高轨温为63.0℃,最低轨温为-14.0℃；60kg/m 钢轨无缝线路，钢轨截面积F=77.45 cm，钢轨惯性矩I=1048cm；曲线半径R=1500m（一班），R=1200m（二班），R=800m（三班）；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=2.5mm，原始塑性弯曲矢度=2.5mm，轨道弯曲变形矢度=2mm。
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课程设计设计题目__轨道强度检算普通无缝线路设计 __院(系)________软件学院________ 专业_____软件+道路与铁道工程____班级___________2班___________姓名__________肖红龙___________指导教师_________鹏飞__________2014年1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 (5)2.4、参考文献 (5)2.5、完成文件与要求 (5)二、轨道强度检算 (6)2.1、分析轨道受力 (6)2.1.1、竖向力 (6)2.1.2、横向水平力 (6)2.1.3、纵向水平力 (6)2.2、竖向受力分析和计算方法 (7)2.2.1、轨道静力计算 (7)2.2.2、轨道动力响应的准静态计算 (8)2.2.3、轨道强度的准静态计算 (9)2.3、强度检算 (9)2.3.1、钢轨强度检算 (9)2.3.2、轨枕承压强度与弯矩检算 (10)2.3.3、道床应力及路基面应力计算 (10)2.4、计算部分 (11)2.4.1、计算资料 (11)2.4.2、运营车辆为型客运机车时轨道各部件强度检算 (11)2.4.2.1、机车通过曲线轨道的允许速度的确定 (11)2.4.2.2、钢轨强度的检算 (11)2.4.2.3、轨枕弯矩的检算 (13)2.4.2.4、道床顶面应力的检算 (15)2.4.2.5、路基面道床应力的检算 (16)2.4.3、运营车辆为燃货运机车时轨道各个部件强度检算 (16)2.4.3.1、钢轨强度的检算 (16)2.4.3.2、轨枕弯矩的检算 (18)2.4.3.3、道床顶面应力的检算 (20)2.4.3.4、路基面道床应力的检算 (20)三、普通无缝线路设计 (20)3.1、设计锁定轨温的确定 (20)3.1.1温度压力的计算 (20)3.1.2轨道稳定性允许温度压力 (22)3.1.3轨道稳定性允许温升 (23)3.1.5设计锁定轨温计算 (24)3.1.6钢轨温度力 (25)3.2伸缩区长度计算 (26)3.3无缝线路缓冲区预留轨缝计算 (27)3.3.1长轨条一端伸缩量的计算 (27)3.3.2缓冲轨一端伸缩量的计算 (27)3.3.3预留轨缝的计算 (28)3.4防爬设备的布置 (28)3.5长轨节的长度，画长轨条布置图 (29)一、设计任务书1.1、设计题目轨道强度检算普通无缝线路设计1.2、设计资料线路铺设无缝线路区段，地区历年最高轨温为63.0℃,最低轨温为-14.0℃；60kg/m钢轨无缝线路，钢轨截面积F=77.45 cm，钢轨惯性矩I=1048cm；曲线半径R=1500m（一班），R=1200m（二班），R=800m（三班）；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1 2 3 4 5 6 7 8 9 客机SS3 SS1 DF4 SS3 SS1 DF4 SS3 DF4 DF4B 货机DF4B DF4 SS1 DF4 DF4B DF4 SS1 DF4B DF4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=2.5mm，原始塑性弯曲矢度=2.5mm，轨道弯曲变形矢度=2mm。
，轨道框架刚度系数=1.0，等效道床阻力取=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：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+342.96 2-20.0 1-10.0混凝土拱桥K110+687.5 平交道口K111+.0 1-40.0 2-20.0混凝土拱桥K113+171.53~k113+476.28 古龙岗隧道K114+650.81 2-15.0 4-31.0钢桥K115+000 平交道口K121+.06 平交道口K121+500.6 平交道口K121+948.56~k122+065.81 子岭隧道▪ 1.3、设计容及要求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。
▪ 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，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，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。
指导教师：鹏飞▪二、轨道强度检算▪ 2.1、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。
▪ 2.1.1、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，我国用速度系数和偏载系数来计算竖直动轮载。
计算公式为式中，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。
▪ 2.1.2、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。
引起横向水平力的原因有多种，而机车车辆通过曲线轨道时，因转向架转向，使车轮轮缘作用于钢轨侧立面的导向力是产生横向水平力的最主要原因。
▪ 2.1.3、纵向水平力作用于钢轨上的纵向水平力繁多复杂，大体包括以下几种：1）钢轨爬行力。
轨道爬行的原因十分复杂，其中最基本和决定性的则是钢轨在动荷载作用下的波浪形挠曲。
当中间扣件压力不足，轨底将在垫板上顺着行车方向滑行；如扣件阻力大于道床阻力，则钢轨带动轨枕一起移动，产生与行车方向一致的爬行；在长大坡道上，由于列车的牵引和制动，钢轨向下坡方向爬行，从而产生钢轨纵向爬行力；2）坡道上列车重力的纵向分力，随坡度的大小而异；3）制动力。
当列车停车或减速时，因操纵制动闸瓦对车轮施加强大压力而在轮轨接触点上产生制止列车前进的力为制动力；4）摩擦纵向力。
列车通过曲线轨道时，因转向架转向使车轮踏面产生作用于钢轨顶面上的摩擦力和纵向分力；5）温度力。
钢轨受阻力约束，不能随轨温变化而自由伸缩，故在钢轨产生温度力。
▪ 2.2、竖向受力分析和计算方法目前，最常用的检算轨道强度的方法称为准静态计算方法。
准静态计算方法就是应用静力计算的基本原理，对轨道结构静力计算，然后根据轮轨系统的动力特性，考虑为轮载、钢轨挠度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。
轨道强度准静态计算包括三个容：轨道结构的静力计算；轨道结构强度的动力计算——准静态计算；检算轨道结构各部件的强度。
▪ 2.2.1、轨道静力计算连续弹性基础梁模型就是把钢轨视为一根支承在连续弹性基础上的无限长梁，分析梁在受竖向力作用下所产生的挠度、弯矩和基础反力。
该法所求得的解析解是最严密的理论解，可将轨道结构的力和变形分布写成函数形式，这一经典了理论在目前轨道强度计算中仍发挥着重要作用。
利用这一模型进行竖向受力分析时，作一下假定：轨道和机车车辆均符合各项规定标准的要求；钢轨是一根支承在连续弹性基础上的无限长梁。
连续基础由路基、道床、轨枕和扣件所组成。
作用于弹性基础单位面积上的压力和弹性下沉成正比；作用于钢轨的对称面上，两股钢轨上的荷载相等；不考虑轨道自重。
依据此模型计算，需要先确定诸多计算系数。
——钢轨钢的弹性模量和钢轨截面对其水平中性轴的惯性矩的乘积。
值一般可取为。
可根据不同的钢轨类型及其相应的垂直磨耗度从表中查得。
——道床系数，是使道床顶面产生单位下沉时所必须施加于道床顶面单位面积上的压力，单位为，它表示轨枕下道床和路基的弹性特征。
——钢轨支点弹性系数，是使钢轨支点顶面产生单位下沉时作必须施加于支点顶面上的钢轨压力，单位为，根据我国的测定数据，混凝土轨枕轨道的值可由表查的。
——钢轨基础弹性系数，是要使钢轨产生单位下沉时必须在单位长度钢轨上均匀施加的压力，单位为或。
与的关系为式中，为轨枕间距。
与的关系为式中，为轨枕间距；为轨枕长度；为轨枕挠度系数，由于混凝土轨枕刚度较大，所以认为其为。
由上述两式，可得与的关系为——弹性曲线，——截面弯矩，——作用于轨枕上的钢轨压力。
在多轮对作用下，必须考虑计算轮及其左右临轮的影响，根据力的独立作用原理，把轮群对计算截面的作用叠加起来，即得整个轮群对这个截面的作用，可得计算公式式中，为轮群中各车轮的轮载。
和分别称为计算钢轨挠度（下沉）、轨枕反力和计算钢轨弯矩的当量荷载。
其中，。
▪ 2.2.2、轨道动力响应的准静态计算准静态计算，名义上是动力计算，而实质上则是静力计算，因为在计算过程中不考虑质体运动的惯性力。
在轨道结构的准静态计算中，主要是确定钢轨的挠度、弯矩和轨枕动力增值。
这些动力增值的主要因素是行车速度、钢轨偏载和列车通过曲线轨道时的横向水平力，分别用速度系数、偏载系数和横向水平力系数加以考虑。
——速度系数，动轮载与静轮载之差称为轮载的动力增值，与静轮载的比值称为轮载增值系数，这个系数随行车速度的增加而增大，因此，通常称为速度系数，用表示，。
——偏载系数，列车通过曲线轨道时，由于未被平衡超高的存在，从而引起外轨或轨的偏载，车体重力与离心惯性力的合力就会偏离轨道的中心线。