重载铁路轨道结构

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高运量
低速度
Heavy haul railway
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重载铁路轨道结构力学特性及变形控制 力学特性研究： 力学特性研究：
轨道结构静力特性
轨道结构动力特性
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轨道结构静力特性
Winkler提出将 提出将 轨道视为连续 弹性基础上的 无限长梁理论
Timoshenko 首先应用单自 由度集总参数 轨道模型研究 了在正弦荷载 作用下钢轨的 位移反应及动 应力， 应力，
轨道结构由起初 简单的等效集总 参数模型发展为 单层或多层支承 的弹性地基梁型
英国Derby铁路 铁路 英国 实验中心首先开 始了轮轨系统动 力学的研究。 力学的研究。
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赛申—萨尔达 赛申 萨尔达 尼亚铁路，单线铁路， 尼亚铁路，单线铁路， 轨距为1065mm。 轨距为 。 轴重超过30吨 轴重超过 吨， 轨枕为预应力混凝土枕
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Block Diagram
俄罗斯
钢轨
扣件
轨枕
道床
采用重 型钢轨
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重载条件下钢轨的受力分析
基本应力
轮载作用下的弯曲应力和温度所产生的温 度应力
轮轨接触使钢轨截面变化处产生额外应力 和接触应力
局部应力
固有应力 Title
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ThemeGallery is a Design Digital 钢轨在轧制或运输铺设过程中作业不当 Content & Contents mall developed by 而残留在钢轨内部的残余应力 Guild Design Inc.
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雷晓燕利用车轮一轨排一道碴为一体的有限元动 力计算模型求得轨枕作用在道床顶面的荷载谱， 力计算模型求得轨枕作用在道床顶面的荷载谱， 将该荷载谱作为道床动力分析的输入。 将该荷载谱作为道床动力分析的输入。 翟婉明等从车辆轨道耦合动力学原理出发， 翟婉明等从车辆轨道耦合动力学原理出发，以轨 道不平顺为激励源，应用大系统思想， 道不平顺为激励源，应用大系统思想，综合考虑 机车车辆、轨道线路、 机车车辆、轨道线路、轮轨界面三个方面的影响
重载铁路轨道结构受力及变形 分析系统
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附加应力
在行车条件下钢轨在制动地段承受制动 力和爬行力， 力和爬行力，桥上无缝线路还承受附加 伸缩和附加挠曲力 Company Logo
重载条件下的轨枕
重载铁路多采用II和 型混凝土轨枕 重载铁路多采用 和III型混凝土轨枕
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重载线路 承受荷载大
重复次数多
采用疲劳可靠性
连续弹性点支 撑梁理论。 撑梁理论。
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传统的轨下系统静力计算方法的前提是先计 算出轨道的受力，再计算轨枕的受力， 算出轨道的受力，再计算轨枕的受力，最后 分析道床及基床的受力情况
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轨道结构静力特性
2
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产生较大的车辆簧下加速度， 产生较大的车辆簧下加速度，使道岔扣件松 道床下沉， 弛，道床下沉，轨道残余变形
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重载线路轨道结构
不 满 足 容 许 条 件
根据荷载条件、 根据荷载条件、运营状况等
计算轨道结构受力及变形
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重载条件下的混凝土枕扣件
有适当的规矩、 有适当的规矩、水平调节量
扣件必须有一定的弹性
必须有足够的扣压力和扣阻力
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扣件应具有以上要求
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重载条件下道岔工作特点
1
附加动力加强， 附加动力加强，给道岔较大的垂直动力和横 向水平力，造成部件的伤损， 向水平力，造成部件的伤损，影响行车安全
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道床 碎石道床
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新型重载轨道结构的应用
1
新型轨道结构 ：无砟轨道
2
采用可动心轨道岔 及其他新型道岔
3
研究开发耐磨、防 表面裂纹、防轨内 裂纹的新型钢轨
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重载铁路的研究动向
大轴重
高磨耗、高变形， 高磨耗、高变形， 与一般线路相比， 与一般线路相比， 其轨道结构伤损更 快，这就需要合理 设置重载铁路轨道 结构
采用分开 式扣件， 式扣件， 带金属垫 板，双层 橡胶层， 橡胶层， 以提供足 够的轨道 弹性
混凝土轨 枕发展的 大断面形 式
石棉道 床
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国内重载铁路轨道结构
钢轨:重车线 75kg/m钢轨，跨 区间无缝线路 轻车线60kg/m钢 轨，有缝线 路
大秦线
以II型枕为 主
I、II 型弹条 、 扣件
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世界重载铁路运输
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国外重载轨道结构
美国 澳大利亚 南非
随着北美线路货运 强度与轴重的增加， 强度与轴重的增加， 钢轨接头P公 北美繁忙的铁路线上， 钢轨接头 公 北美繁忙的铁路线上， 铺设钢筋混凝土枕的 司采用钢筋 路网逐渐增大。 路网逐渐增大。道岔和 混凝土轨枕更换木轨枕 菱形交叉是薄弱环 节，解决方法是打磨
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重载铁路
轨道结构
世界重载铁路
美国
澳大利亚
世界重载铁路
南非
瑞典
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加拿大
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中国重载铁路
可分为三个阶段
第一阶段： 第一阶段：1984-1990
第二阶段：1990-1992 第二阶段：
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第三阶段： 第三阶段：1992年以后 年以后