鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)

1、 單位代碼 學(xué) 號(hào) 分 類 號(hào) 密 級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中心名稱 專業(yè)名稱 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師二零一四年三月二十日鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)北京 航空航 天 大 學(xué)北京航空航天大學(xué) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì) 、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用的原始資料（數(shù)據(jù)）及設(shè)計(jì)技術(shù)要求： 循現(xiàn)行規(guī)范的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，完成鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)任務(wù)。學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)刻苦鉆研，發(fā)揮獨(dú)立工作的能力，創(chuàng)造性地完成規(guī)定任務(wù)；學(xué)生應(yīng)積極主動(dòng)思考問題；應(yīng)通過文獻(xiàn)檢索充分利用文獻(xiàn)情報(bào)資料；應(yīng)通過編寫和調(diào)試計(jì)算機(jī)程序，掌握現(xiàn)代設(shè)計(jì)手段。文字表達(dá)通暢流暢，制

2、圖符合工程制圖標(biāo)準(zhǔn)。 、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作內(nèi)容：鋼軌表面磨損量6mm ）；、主要參考資料：社, 1997鐵道出版社, 1997校外學(xué)習(xí)中心專業(yè)類 學(xué)生（學(xué)號(hào)）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間： 自 2014 年 3月 15日至 2014 年 4月 20日 指導(dǎo)教師：兼職教師（并指出所負(fù)責(zé)部分）：校外畢設(shè)組織協(xié)調(diào)小組（簽字）：注：任務(wù)書應(yīng)該附在已完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的首頁。本人聲明我聲明，本論文及其研究工作是由本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。作者：簽字：時(shí)間：鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)摘 要鐵路軌道在自然環(huán)境和機(jī)車車輛動(dòng)力作用下，幾何形位將發(fā)生一系列變化，其變化可

3、分為彈性變形和永久變形兩類。彈性變形其形變量在荷載取消后可以恢復(fù)，而永久變形是不能自行恢復(fù)的。當(dāng)永久變形的積累超過一定限度后，將成為事故隱患，危及鐵路行車安全。因此，鐵路線路運(yùn)營一段時(shí)期后，必須通過大修及時(shí)消除軌道的永久變形，使之恢復(fù)到正常狀態(tài)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書實(shí)測的技術(shù)資料、相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)豐沙線K55+000K56+000段線路進(jìn)行了上部建筑類型選擇、軌道強(qiáng)度檢算、平面改善、縱斷面改善和曲線縮短軌配置等鐵路線路大修技術(shù)設(shè)計(jì)。同時(shí)應(yīng)用FORTRAN 語言編寫相應(yīng)的程序，用來進(jìn)行強(qiáng)度檢算、大修平面撥量計(jì)算、曲線縮短軌配置輔助設(shè)計(jì)等。利用AutoCAD 軟件對(duì)大修線路的縱斷面進(jìn)行

4、了改善設(shè)計(jì)，并繪制了大修線路縱斷面改善設(shè)計(jì)圖。關(guān)鍵詞：鐵路大修，軌道強(qiáng)度，平面整正，縱斷面改善，縮短軌Railway line overhaul technology designAbstractThe track geometry of railway will take place a series of changes, the changes can be divided into two kinds of elastic deformation and permanent deformation, in the natural environment and vehicle load

5、s. Elastic deformation can be recovered in the load disappears, and permanent deformation is not self recovery. It will become the hidden danger of accidents and threaten the safety of railway, when the accumulation of permanent deformation exceeds a certain limit. When it works after a period of ti

6、me of the railway, it must eliminate the permanent deformation of track in a timely manner through the overhaul, so as to restore to the normal state. Based on the technical data measured in the mission book and on related regulations and major technical specifications, this design have finished the

7、 task of technical design of upper construction choosing, strength check calculation, flat surface of tracks quantity calculation, longitudinal section improvement and shorten track allocation, etc. In the mean time, this paper makes use of FORTRAN language to make related programs to assist the des

8、ign of strength and stability check calculation, flat surface of tracks quantity calculation and standard shortened rail allocation, etc. It was improved designed of the profile by using the software AutoCAD, and it has been drawed of the longitudinal profile. Key words: track of overhaul, track str

9、ength, curve adjusting, longitudinal section improvement, shortened track 目 錄1 緒論 . 11.1鐵路線路大修的基本任務(wù) . 11.2鐵路線路大修地段的原始資料 . 22 軌道結(jié)構(gòu)類型的確定 . 42.1 概述 . . 42.2 選擇上部建筑類型 . . 43 軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢算 . 63.1 概述 . . 63.2 軌道強(qiáng)度檢算的基本原理4 . . 73.3.1 軌道結(jié)構(gòu)特性參數(shù) . . 73.3.2 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算 . . 83.3.3 軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算 . . 103.3.4 軌道強(qiáng)度檢算方法 . . 113

10、.3.5 軌道強(qiáng)度計(jì)算中主要參數(shù)的取值 . . 173.3軌道強(qiáng)度檢算手算過程 . 183.3.1 計(jì)算資料 . . 183.3.2 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（ND2型內(nèi)燃機(jī)車） . . 183.3.3 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（解放型蒸汽機(jī)車） . . 223.4軌道強(qiáng)度檢算FORTRAN 程序設(shè)計(jì) . . 253.5軌道強(qiáng)度檢算結(jié)果匯總 . 274 鐵路線路大修平面改善設(shè)計(jì) . 324.1鐵路線路大修平面設(shè)計(jì)的原則 . 324.2用偏角法和矢距法整正曲線方法的原理 . 33 4.2.1 既有曲線的測量 . . 334.2.2 漸伸線原理及其應(yīng)用8 . 344.2.3 既有曲線漸伸線長度的計(jì)算8 . 394

11、.2.4 設(shè)計(jì)曲線半徑和緩和曲線長度的選配方法8 . 424.2.5 計(jì)算設(shè)計(jì)曲線中點(diǎn)及各主要點(diǎn)的里程8 . 444.2.6 設(shè)計(jì)曲線漸伸線長度的計(jì)算 . . 464.2.7 計(jì)算撥距 . . 464.3線路大修平面改善設(shè)計(jì)手算結(jié)果 . 464.3.1 10號(hào)曲線偏角法手算過程 . . 464.3.2 32號(hào)曲線矢距法手算過程 . . 494.4曲線整正FORTRAN 程序設(shè)計(jì) . . 514.5線路大修平面整正結(jié)果匯總 . 525 曲線地段縮短軌配置設(shè)計(jì) . 625.1概述 . 625.2縮短軌配置的技術(shù)條件 . 625.3鋼軌縮短量的計(jì)算 . 625.4縮短軌的數(shù)量及其配置 . 655.5

12、曲線縮短軌配置手算過程 . 655.6曲線縮短軌配置FORTRAN 程序設(shè)計(jì) . . 675.7曲線地段縮短軌配置表 . 686 鐵路線路大修縱斷面改善設(shè)計(jì) . 766.1設(shè)計(jì)的原則和技術(shù)條件 . 766.2縱斷面設(shè)計(jì)的基本原理和方法 . 776.3縱斷面設(shè)計(jì)的方法和步驟 . 826.4縱斷面設(shè)計(jì)過程的說明及體會(huì) . 83結(jié) 論 . 87 致 謝 . 88參考文獻(xiàn) . 89附錄 . 90附錄1：計(jì)算結(jié)果 . 90附件2：軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算程序 . 96 附錄3：曲線整正計(jì)算程序 . 108 附錄4：曲線地段鋼軌配置程序 . 117 1 緒論1.1鐵路線路大修的基本任務(wù)鐵路線路是鐵路的主要技術(shù)裝備

13、之一，是行車的基礎(chǔ)。線路在長期的運(yùn)輸過程中，由于輪軌相互作用而逐漸磨耗，使線路產(chǎn)生不均勻變形并不斷積累，導(dǎo)致線路附加力作用增大，鋼軌及其軌下基礎(chǔ)負(fù)擔(dān)日益增大，承載能力不斷降低。為了保證線路的安全、平穩(wěn)和不間斷運(yùn)輸，保持線路處于經(jīng)常完好狀態(tài)，這就要求根據(jù)運(yùn)輸需要及線路設(shè)備損耗情況周期性的、有計(jì)劃的對(duì)損耗部分加以維修和更新，恢復(fù)和提高線路的強(qiáng)度，延長設(shè)備使用壽命，增強(qiáng)線路穩(wěn)定性和軌道承載力，適應(yīng)鐵路運(yùn)輸不斷增長的需要。線路大修的基本任務(wù)是：根據(jù)運(yùn)輸需要及線路的損耗規(guī)律，周期性地、有計(jì)劃地對(duì)損耗部件進(jìn)行更新和修理，恢復(fù)與增強(qiáng)軌道的承載能力，延長設(shè)備的使用壽命，線路大修通常取決于鋼軌傷損的發(fā)展情況，以

14、全面更換新軌為主要標(biāo)志1。鐵路線路設(shè)備大修應(yīng)貫徹“運(yùn)營條件匹配，軌道結(jié)構(gòu)等強(qiáng)，修理周期合理，線路質(zhì)量均衡”的原則，堅(jiān)持全面規(guī)劃，適當(dāng)超前于需要的方針2。鐵路線路大、中修周期由通過重量決定，一般情況按照表1-1規(guī)定執(zhí)行，但在小半徑曲線、大坡道或隧道等集中地段，軌型和運(yùn)營條件不匹配地段，煤、砂、礦建等散裝貨物運(yùn)輸集中地段以及風(fēng)砂危害地段等，鐵路局可根據(jù)特殊情況作適當(dāng)調(diào)整。表1-1 鐵路線路大、中修周期表2 本設(shè)計(jì)地段屬國家I 級(jí)干線單線鐵路。由于國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，線路客貨運(yùn)量和行車速度的不斷提高，致使運(yùn)量與運(yùn)能直接費(fèi)用的矛盾日益突出。鋼軌的疲勞傷損日益嚴(yán)重，嚴(yán)重危及行車的安全，因此需要進(jìn)行線路大

15、修，以改善線路的平、縱面，換鋪較重型鋼軌，提高線路質(zhì)量，增強(qiáng)線路運(yùn)輸能力。其中外業(yè)調(diào)查的主要內(nèi)容如下3：丈量里程。選擇正確的公里標(biāo)作為引出基點(diǎn)，定出公里標(biāo)和每百米處作為測點(diǎn)的百尺標(biāo)，以及在控制點(diǎn)設(shè)置的加標(biāo)。在丈量的過程中，應(yīng)與既有線的百里標(biāo)相核對(duì)，以取得一致為原則。必要時(shí)在公里標(biāo)處設(shè)置斷鏈（長鏈或短鏈）?？v斷面測量。測量正線軌頂（曲線測內(nèi)股）及路肩標(biāo)高。與正線相鄰的站線及在同一路基上的復(fù)線且線間距小于5米的，應(yīng)同時(shí)測量兩線的相對(duì)標(biāo)高差，對(duì)于與起道有關(guān)的建筑物均應(yīng)測量其限界。曲線測量。測量既有曲線的幾何形位，判定曲線的轉(zhuǎn)角大小，圓順度以及曲線和既有建筑物的位置關(guān)系。外業(yè)勘測完成后，即可進(jìn)行大修的

16、技術(shù)設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：線路平面設(shè)計(jì)、線路縱斷面設(shè)計(jì)、軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、跨區(qū)間無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì)及更換道岔設(shè)計(jì)等。 1.2鐵路線路大修地段的原始資料1、大修地段位置：豐沙線，自K55+000至K68+000。 2、現(xiàn)有線路條件：1 該大修地段屬于I 級(jí)干線，限制坡度12，最小半徑為400m ； 2 原有線路平縱面資料包括： A. 線路縱斷面測量記錄； B. 線路曲線測量記錄； C. 橋隧位置及原狀； D. 站場調(diào)查記錄； E. 道口調(diào)查記錄。3 線路上部建筑現(xiàn)狀見表1-2。表1-2 線路上部建筑現(xiàn)狀 4 本地段路基土質(zhì)為砂粘土，路基狀態(tài)良好； 5 其它（見調(diào)查記錄） 3、大修地段的運(yùn)營條件

17、 1 目前及今后的客貨運(yùn)量 目前：15百萬噸公里/公里； 第五年：20百萬噸公里/公里； 第十年：25百萬噸公里/公里。 2 機(jī)車類型客機(jī)：ND2型內(nèi)燃機(jī)車，構(gòu)造速度120 km/h； 貨機(jī)：解放型內(nèi)燃機(jī)車，構(gòu)造速度80 km/h。 2 軌道結(jié)構(gòu)類型的確定2.1 概述鐵路線路是鐵路的主要技術(shù)裝備之一，是工務(wù)部門固定資產(chǎn)的主要部分，是行車的基礎(chǔ)。目前我國鐵路擔(dān)負(fù)著全國60%以上的運(yùn)輸任務(wù)。同時(shí)，這些線路設(shè)備在經(jīng)常不斷的運(yùn)輸過程中，或者說在輪軌相互作用過程中在逐漸損耗。為了保證鐵道線路的安全、平穩(wěn)和不間斷的運(yùn)輸，保持線路設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)輸需要及線路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性的有計(jì)劃的對(duì)損耗部

18、分加以維修和更新，使之恢復(fù)到原來的狀態(tài)或更新成新的狀態(tài)，使線路設(shè)備大修的根本任務(wù)。本設(shè)計(jì)地段長13公里，路基土質(zhì)為沙粘土，路基狀態(tài)良好，路塹及路堤邊坡高度在8米以內(nèi)，包括混凝土拱橋2座，鉿上鈑橋2座和1座鋼橋；跨潭口、古龍崗、揚(yáng)子嶺3座隧道。設(shè)計(jì)地段內(nèi)還有5個(gè)道口和1個(gè)車站。地表建筑比較復(fù)雜，涉及要求比較嚴(yán)格。本設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范有：鐵路線路維修規(guī)則，鐵路線路設(shè)備大修規(guī)則，鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范，鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范，鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)線路，鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)軌道等。 2.2 選擇上部建筑類型根據(jù)鐵路線路設(shè)備大修規(guī)則第3.3.3條：線路大，中修時(shí)，枕下道床總厚度應(yīng)根據(jù)五年內(nèi)的年計(jì)劃通過總重密度和鋼軌類型，按鐵路

19、線路設(shè)備大修規(guī)則中表3.3.3所列標(biāo)準(zhǔn)選用，而該設(shè)計(jì)的五年內(nèi)的年計(jì)劃通過總重密度為20 Mt 公里/公里，故選擇如下的軌道結(jié)構(gòu)類型2：鋼軌類型：50kg/m；軌枕類型：S 型混凝土軌枕； 扣件類型：彈條型扣件； 道床厚度：雙層 道碴25cm ，底碴20cm ，共45cm ； 道床肩寬：30cm 。線路大、中修清篩起道后，無墊床的碎石道床，其枕下清碴厚度不得小于300mm ；道床總厚度不足300mm 時(shí)，應(yīng)清篩至路面，并做好排水坡，以利排水。 3 軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢算3.1 概述軌道是一種受力十分復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)物，機(jī)車車輛在其上通過時(shí)，將受到垂直軌面的豎向力、垂直于鋼軌軸向的橫向水平力和平行于鋼軌

20、軸向的水平力等。鋼軌在這些力的作用下，軌道各部分將產(chǎn)生各種變形和應(yīng)力并逐漸失效。因此必須合理選擇相應(yīng)的軌道結(jié)構(gòu)，使其在預(yù)定的使用期限內(nèi)，在規(guī)定的使用條件下，保持良好的狀態(tài)，確保列車按規(guī)定的軸重和速度平穩(wěn)、安全和不間斷地運(yùn)行，為此應(yīng)當(dāng)正確計(jì)算軌道結(jié)構(gòu)的承載能力，使其在安全和效益兩方面都得到最佳的效果。在進(jìn)行軌道強(qiáng)度檢算時(shí)，只計(jì)算鋼軌基本彎曲應(yīng)力，枕上壓力，道床頂面應(yīng)力和路基面應(yīng)力。計(jì)算時(shí)采用如下一些假定：1、軌道及機(jī)車車輛的技術(shù)狀態(tài)符合鐵路技術(shù)管理規(guī)程和有關(guān)部門的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。2、視鋼軌為連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的等截面無限長梁，梁的下沉與基礎(chǔ)反力之間呈線性關(guān)系，或者視鋼軌為彈性點(diǎn)支座上等截面連續(xù)無限長

21、梁，支座的下沉與其反力之間呈線性關(guān)系。3、用一個(gè)當(dāng)量靜荷載來描述車輪對(duì)軌道的作用。4、作用于鋼軌上的荷載系符合力的獨(dú)立作用原理，在輪載群作用下鋼軌產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變等于單個(gè)車輪作用下的應(yīng)力、應(yīng)變代數(shù)和。5、機(jī)車車輛對(duì)輪軌的動(dòng)力影響，用荷載系數(shù)（速度系數(shù)、偏載系數(shù)、橫向水平力系數(shù)）來表示。6、不考慮軌道自重。 3.2 軌道強(qiáng)度檢算的基本原理43.3.1 軌道結(jié)構(gòu)特性參數(shù)1、 鋼軌的支座剛度D鋼軌支座剛度表示鋼軌支座的彈性特征，即要使支座頂面產(chǎn)生單位下沉所必須施加于支座上的壓力，單位為N/mm。鋼軌支座彈性特征是由包括軌下的墊板、軌枕和枕下的道床，即彈簧所組成的串聯(lián)來反映的，因此支座剛度可表示為：y

22、p D D D D D =+=2121 (3-1 式中 P 施加于支座上的壓力(N；y 支座下沉量(mm； D1墊板及軌枕彈簧剛度，對(duì)于砼枕只有墊板剛度(N/mm；D2道床及路基彈簧剛度(N/mm。2、 鋼軌基礎(chǔ)彈性模量uu 表示單位長度鋼軌基礎(chǔ)的彈性特征，即要使鋼軌產(chǎn)生單位下沉?xí)r，施加于單位長度鋼軌基礎(chǔ)上的均布?jí)毫?，其單位為MPa 。D u a= (3-2 式中 a 軌枕間距(mm。3、 道床系數(shù)CC 表示枕下基礎(chǔ)的彈性特征，即要使道床頂面產(chǎn)生單位彈性下沉?xí)r，施加于道床頂面單位面積上的壓力，其單位為MPa/mm。q C y = (3-3 式中 q 作用于道床頂面單位面積上的壓力(MPa； y

23、 0軌枕底面平均下沉量 0p y ay (mm；y p 軌下斷面的軌底下沉量(mm；a 軌枕撓度系數(shù)。3.3.2 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算1、 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算理論（1）彈性點(diǎn)支承梁理論它是將鋼軌視為支承在離散彈性點(diǎn)上的等截面無限長的梁，力學(xué)模型如圖3-1（a ）所示。（2）連續(xù)彈性支承梁理論它是將鋼軌視為支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的等截面無限長梁，力學(xué)模型如圖3-1（b ）所示。 (a(b（a ）彈性點(diǎn)支承梁模型；（b ）連續(xù)彈性支承梁模型圖3-1 支承梁模型用“點(diǎn)支承法”計(jì)算鋼軌彎矩比用“連續(xù)支承法”的結(jié)果要大5-10，而且在計(jì)算鋼軌撓度或軌枕壓力時(shí)則要小1-2。隨著剛度的增加其差值將稍有增加，但這兩種

24、計(jì)算方法的精度均滿足工程計(jì)算的要求。從力學(xué)模型來看，“點(diǎn)支承”法更適合于剛度較大的混凝土枕線路，但“連續(xù)支承”法計(jì)算簡便，已被工程廣泛的采用。2、 連續(xù)支承法計(jì)算公式根據(jù)均勻連續(xù)彈性基礎(chǔ)理論和力的獨(dú)立作用的原理，可得靜止車輪作用下鋼軌靜撓度y 0，鋼軌靜彎矩M 0及枕上靜壓力R 0的計(jì)算式為： 即02i i k y P = (3-4 =i i u p kM 410 (3-5 =i i p kaR 20 (3-6式中 u 鋼軌的基礎(chǔ)彈性模量(MPa；a 軌枕間距(mm；P i 作用在鋼軌上的各機(jī)車車輪靜重(N；k 鋼軌基礎(chǔ)彈性模量與鋼軌抗彎剛度的相對(duì)比值，也稱剛比系數(shù)。 k = (3-7 式中

25、J 鋼軌對(duì)水平軸的慣性距(mm4 ；E 鋼軌的彈性模量(MPa，E=2.1×105MPa ； i 、i 連續(xù)彈性基礎(chǔ)上等截面無限長梁的彎矩M 和撓度y 的影響系數(shù)。(cossin kx u e kx kx -=- (3-8(cossin kx u e kx kx -=+ (3-9不同輪位距計(jì)算截面的距離x 各不相同，因而各有不同的i 、i 。3、 點(diǎn)支承法計(jì)算公式根據(jù)連續(xù)彈性支承梁理論和力的獨(dú)立理論作用原理，可得靜止車輪系作用下的y 0、M 0及R 0 的計(jì)算公式：即01i i y P D= (3-10 0i i M a Pu = (3-11 0i i R P = (3-12式中i

26、，i 分別為彈性點(diǎn)支座上無限長梁的彎矩、支座下沉影響系數(shù)；其他符號(hào)的含義及單位同前。3.3.3 軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算1、 軌道動(dòng)荷載參數(shù)(1 速度系數(shù)列車在軌道上運(yùn)行時(shí)，由于輪軌之間的動(dòng)力效應(yīng)，在垂直方向施加于軌道上的附加動(dòng)力影響，用速度系數(shù)來表示，即車輪垂直當(dāng)量靜荷載最大可能值P d =P0(1+。根據(jù)我國實(shí)測資料，不同的牽引種類，不同的檢算軌道部件的如表3-1所示。表3-1速度系數(shù)值5 注：此表適用于120 km/h及以下的速度；V 的單位為km/h。(2 偏載系數(shù)列車通過曲線時(shí)，由于存在未被平衡的超高，產(chǎn)生偏載，使外軌或內(nèi)軌輪載增加，其增加值與靜輪載的比值稱為偏載系數(shù)，用表示。100( /P

27、 P P =- (3-13式中 P 1外軌（或內(nèi)軌）上的輪載；P 0 靜輪載。根據(jù)列車在有超高的軌道上運(yùn)行時(shí)的靜力平衡條件，可得的表達(dá)式為：212H h S =(3-14 取我國機(jī)車重心高度H=2300 mm，S 1=1500 mm代入上式，則偏載系數(shù)可簡化為：0.002h = (3-15(3 橫向水平力系數(shù)f由于輪軌之間的橫向水平力及垂直力均有偏心，使軌頭和軌底邊緣相對(duì)于其中心處的應(yīng)力有所增加。在計(jì)算時(shí)，這一增加值采用f 來表示。根據(jù)實(shí)測資料，不同的曲線半徑有不同的f ，其最大可能值如表3-2所示。表3-2 橫向水平力系數(shù)f6 注：此表適用于各類型蒸汽機(jī)車，東風(fēng)、東風(fēng)24、東方紅、東風(fēng)8以及

28、韶山，6Y2、6G 等電力機(jī)車。2、 軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算在列車動(dòng)荷載作用下鋼軌的動(dòng)撓度y d 、動(dòng)彎矩M d 及枕上的動(dòng)壓力R d 的計(jì)算式為：0(1 d y y =+ (3-16 0(1 d M M f =+ (3-17 0(1 d R R =+ (3-183.3.4 軌道強(qiáng)度檢算方法列車在直線和曲線上運(yùn)行時(shí)有不同的動(dòng)彎應(yīng)力。在直線上時(shí)，0(1 dz z M M f =+ (3-19在曲線上時(shí)，0(1 dq q M M f =+ (3-20又因?yàn)閦 q f f <，按最不利荷載考慮z q =及0>，有： dq dz M M > (3-21故只需要檢算曲線段的軌道應(yīng)力。 1.

29、鋼軌應(yīng)力檢算 (1 鋼軌動(dòng)彎應(yīng)力計(jì)算軌底邊緣動(dòng)彎應(yīng)力計(jì)算式為：0(1 d gd g g M M fW W +=(3-22 軌頭邊緣動(dòng)彎應(yīng)力計(jì)算式為：0(1 d jd j jM M fW W +=(3-23 式中 gd 、jd 分別表示軌底和軌頭邊緣動(dòng)彎應(yīng)力的最大可能值(MPa；W g 、W j 分別為鋼軌底和軌頭對(duì)水平中性軸的截面模量(mm3 。(2 鋼軌強(qiáng)度檢算軌底：g gd t f =+ (3-24軌頭：j jd t f =+ (3-25式中：g 、j 分別為軌底拉應(yīng)力和軌頭壓應(yīng)力(MPa ；f 附加應(yīng)力，取為9.8MPa ； t 溫度應(yīng)力(MPa；鋼軌允許應(yīng)力，/s K =。其中： s

30、鋼軌鋼材屈服強(qiáng)度(MPa；K 安全系數(shù)，取為1.35。則：/405/1.35300s K =(MPa (3-262. 軌枕強(qiáng)度檢算 (1 木枕頂面承壓應(yīng)力ds s R F= (3-27 式中 s 木枕橫紋承壓動(dòng)應(yīng)力(MPa；F 軌底或墊板與木枕的接觸面積(cm2 ； R d 鋼軌動(dòng)壓力(N；s 木枕橫紋允許承壓應(yīng)力，對(duì)松木取1.4MPa ，杉木取10.4MPa ，樺木取3.9MPa ，桉木取4.2MPa ?；炷琳砜箟簭?qiáng)度大，一般不檢算其承壓應(yīng)力。 (2 混凝土軌枕彎矩計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，通常把它視為支承在彈性基礎(chǔ)上的短梁，分別取最不利支承圖式。檢算軌下截面正彎矩M g ，采用圖3-2所示的道床支

31、承方式，是假定軌枕中間部分完全掏空，可得M g 的檢算公式： 圖3-2 軌下截面正彎矩計(jì)算圖示 2' 128g s d g a b M K R M e =-(3-28式中 1a 荷載作用點(diǎn)至枕端距離，取1a =50cm；e 一股鋼軌下，軌枕的全支承長度，取e=95cm；' b 軌下襯墊寬度，一般取軌底寬(cm；s K 軌枕設(shè)計(jì)系數(shù)，暫定為1；g M 軌下截面允許彎矩，與軌枕類型有關(guān)，型枕可取為11.9kN·m ，型軌枕可取為13.3 kN·m 。檢算中間截面副彎矩M c 時(shí)，采用圖3-3所示的道床支承方式，即軌枕中部位部分支承，到床支承反力取全支承時(shí)的34。

32、dd q圖3-3 跨中截面負(fù)彎矩計(jì)算圖示M c 的檢算公式為：2211348124(32c s d c l e a e a lM K R M l e +-=-+ (3-29式中 l 軌枕長度(cm；c M 中間截面允許負(fù)彎矩，與軌枕類型有關(guān)，型枕可取為8.8kN·m ，型軌枕可取為10.5kN·m 7。 c M 、g M 可由軌下斷面和中間斷面為開裂極限彎矩除以相應(yīng)的安全系數(shù)求得。 木枕有足夠的抗彎剛度，一般不進(jìn)行此項(xiàng)檢算。 3. 道床頂面壓應(yīng)力檢算計(jì)算道床頂面時(shí)，假定枕下道床支承反力分布如圖3-4所示。因而，按此可求得道床頂面平均應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的計(jì)算公式，并應(yīng)滿足以下要

33、求：'db R b e = (3-30 max b b b m = (3-31式中 b 、max b 分別為道床頂面平均動(dòng)壓應(yīng)力和最大動(dòng)壓應(yīng)力(MPa；b 軌枕底面平均支承寬度(mm，混凝土枕取275mm 7； R d 作用于軌枕上的鋼軌動(dòng)壓力；e 一股鋼軌下軌枕有效支承長度(mm，取1175mm 7； m 枕底寬度道床反力分布不均勻系數(shù)，m=1.67；b 道床頂面允許壓應(yīng)力(MPa，碎石道床b =0.5MPa4。d R dR dR 圖3-4 枕下道床反力分布圖4. 路基表面壓應(yīng)力檢算 道床頂面壓應(yīng)力在道床內(nèi)按擴(kuò)散角向下傳遞如圖3-5所示。 2A 222222圖3-5 道床頂面壓應(yīng)力分

34、布圖因而，不同道床厚度的基床表面壓應(yīng)力按下式檢算： (1 道床厚度0hh1時(shí)：dh R m be=(3-328 (2 當(dāng)h 1hh2時(shí)，2dh h R htg = (3-338 式中 h 基床表面動(dòng)壓應(yīng)力(MPa；h 道床厚度(mm；12/2/2h b ctg h e ctg = (3-34 8道床壓力擴(kuò)散角，對(duì)碎石道床取=35°8；h 基床表面允許壓應(yīng)力(MPa；新建線路h =0.13MPa，既有線路h =0.15MPa4。 有關(guān)式中的b 、e 、R d 及m 等符號(hào)的意義同前。3.3.5 軌道強(qiáng)度計(jì)算中主要參數(shù)的取值1、 與鋼軌有關(guān)參數(shù)的取值如表3-3所示。表3-3 與鋼軌相關(guān)的

35、參數(shù)取值9 2、 與軌枕有關(guān)參數(shù)的取值如表3-4所示。表3-4 與軌枕相關(guān)的參數(shù)取值9 3、 與機(jī)車有關(guān)參數(shù)的取值如圖3-6所示。 圖3-6(a ND2型機(jī)車輪重和軸距圖(軸距單位為cm ，軸載單位為kN 圖3-6(b 解放型機(jī)車輪重和軸距圖(軸距單位為cm ，軸載單位為kN 3.3 軌道強(qiáng)度檢算手算過程3.3.1 計(jì)算資料 1、 與軌道有關(guān)的計(jì)算資料鋼軌資料見表3-3，軌枕資料見表3-4。 2、 ND2型內(nèi)燃機(jī)車、解放型蒸汽機(jī)車的有關(guān)資料ND2型內(nèi)燃機(jī)車、解放型蒸汽機(jī)車的輪重、軸距見圖3-6。 3.3.2 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（ND2型內(nèi)燃機(jī)車）手算以“連續(xù)支承法”計(jì)算鋼軌靜彎矩M 0、靜撓度y

36、 0和枕上靜壓力R 0。 1、 計(jì)算剛比系數(shù)k 當(dāng)22000D =N/mm時(shí)，2200040.441544D u a =MPa 0.0012741k =mm -1 當(dāng)42000D =N/mm時(shí)，4200077.206544D u a =MPa 0.0014976k =mm -1 2、 計(jì)算M 0、y 0和R 0ND2型內(nèi)燃機(jī)車、輪分別放在計(jì)算截面引起的P 和P 見表3-5。引起P 最大的是輪，引起P 最大的是輪。0119115417885959440.0012741M Pu k =N·mm 00.0014976942640.91422277.206k y P u =mm 00.001

37、4976544942643839822ka R P =N 3、 計(jì)算M d 、y d 、R d內(nèi)燃機(jī)車V=120km/h檢算鋼軌：0.40.48100V= 檢算軌枕、道床：0.30.36100V= 取75mm h =，偏載系數(shù)0.0020.15h = 直線地段：1.25f =0(1 17885959(10.480.15 1.25d M M f =+=+36442641=N·mm曲線地段：1.8f =（最小半徑為400m ）0(1 17885959(10.480.15 1.8d M M f =+=+52477403=N·mm0(1 0.9142(10.360.15 1.380

38、4d y y =+=+=mm 0(1 38398(10.360.15 57981d R R =+=+=N4、 軌道強(qiáng)度檢算軌頭：52477403229.47230000d jd j M W =MPa 軌底：52477403190.83275000d jd g M W =MPa 鋼軌溫度應(yīng)力60t =MPa ，制動(dòng)應(yīng)力9.8f =MPa 。軌頭：229.47609.8299.27j jd t f =+=+=MPa 300<=MPa 軌底：190.83609.8260.63g gd t f =+=+=MPa 300<=MPa 滿足要求。 5、 混凝土軌枕彎矩檢算正彎矩：2' 2

39、150013215798166723922829508g s d a b M K R e =-=-= N·mm 13.3g M =kN·m ，g g M M <，滿足要求。 負(fù)彎矩：2211348124(32c s d l e a e a lM K R l e +-=-+2232500495085009501250025001579814(325002950+-=-+5489690=-N·mm10.5g M =kN·m ，c c M M <，滿足要求。 6、 道床頂面壓力檢算579810 b R b e =MPa m

40、ax 1.60.017940.2870b b m =MPa碎石道床0.5b M =MPa ，max b b M M <，滿足要求。北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 第 21 頁 北京航空航天大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文 第 22 頁 7、 路基基床表面壓應(yīng)力檢算010227535196.4mm 22117535839.0mm 22b h ctg ctg e h ctg ctg ='= 現(xiàn)道床厚度450mm h =，12h h h <<，故579810.0783MPa 22117545045035d h oR e htg tg =' 既有線0.15MPa r =，r r <，滿足要求。3.3.3 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（解放型蒸汽機(jī)車）手算以“連續(xù)支承法”計(jì)算鋼軌靜彎矩M 0