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___________姓名__________肖红龙___________指导教师_________张鹏飞__________

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，南京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。，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：

▪ 1.3、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。

▪ 1.4、参考文献

1.《铁路轨道设计规范》（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。

指导教师：张鹏飞

▪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α和偏载系数βp 来计算竖直动轮载P d。计算公式为

P d=P(1+α+βp)

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。

▪ 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：