軌道普通無縫線路設(shè)計計算書

1、目錄一設(shè)計題目：1普通無縫線路設(shè)計1二設(shè)計資料：1三、計算步驟：23.1溫度壓力的計算23.2軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力53.3軌道穩(wěn)定性允許溫升63.4根據(jù)強度條件確定允許溫降63.5設(shè)計鎖定軌溫計算83.6設(shè)計鎖定軌溫93.7伸縮區(qū)長度計算103.8無縫線路緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算11長軌條一端伸縮量的計算11緩沖軌一端伸縮量的計算12預(yù)留軌縫的計算123.9防爬器設(shè)置133.10長軌條布置14四、參考文獻(xiàn)14附：無縫線路穩(wěn)定性檢算14軌道工程無縫線路設(shè)計一設(shè)計題目：普通無縫線路設(shè)計二設(shè)計資料： 鋪設(shè)無縫線路區(qū)段，地區(qū)歷年最高軌溫為*,最低軌溫為*所選城市上海，m鋼軌無縫線路， R=550m（學(xué)號1

2、8）；軌枕：型混凝土軌枕1840根/（學(xué)號18）；鋼軌截面積F=77.45 cm，鋼軌慣性矩I=1048cm,鋼軌彈性模量E=2.1×10，軌道原始彈性彎曲半波長=720cm,原始彈性彎曲矢度=2.5mm，原始塑性彎曲矢度=2.5mm，軌道彎曲變形矢度=2mm。，軌道框架剛度系數(shù)=1.0，等效道床阻力取=84.3N/cm。線路基本情況：該線路位于XXX線，自K110+000至K123+000橋隧等建筑物位置如下表：起始里程或中心里程既有線橋、隧及道口描述K110+74.4k110+254.33潭口隧道K110+342.962-20.0 1-10.0混凝土拱橋K110+687.5平交道

3、口K111+046.01-40.0 2-20.0混凝土拱橋K113+171.53k113+476.28古龍崗隧道K114+650.812-15.0 4-31.0鋼橋K115+000平交道口K121+163.06平交道口K121+500.6平交道口K121+948.56k122+065.81楊子嶺隧道三、計算步驟：3.1溫度壓力的計算根據(jù)軌道設(shè)計規(guī)范（TB100822005 J4482005）的公式計算溫度壓力 計算公式根據(jù)假設(shè)，用勢能駐值原理導(dǎo)出如下基本公式： （1）， （2）式中 ；計算兩根鋼軌溫度壓力（N）；E鋼軌彈性模量，為2.1×10；兩根鋼軌對豎直中和軸線的慣性矩， 60k

4、g/m鋼軌 =2×524=1048cm軌道框架剛度系數(shù)，采用1.0；軌道彎曲半波長（cm）；軌道原始彈性彎曲半波長（cm）；軌道原始彈性彎曲矢度（cm）；軌道原始彈性彎曲的相對曲率矢度（），為常量，其值根據(jù)無縫線路現(xiàn)場調(diào)查資料統(tǒng)計分析確定；軌道原始塑性彎曲曲率（）；軌道彎曲變形矢度，采用0.2cm；曲線軌道半徑（cm）；等效道床橫向阻力； 式中， 道床初始阻力常數(shù)（N/cm）； 和道床塑性系數(shù)，單位分別為N/ cm和N/ cm； 積分常數(shù)；已知：60kg/m鋼軌， R=550m； F=77.45 cm， I=1048cm, E=2.1×10， =720cm, =2.5mm，

5、 =2.5mm， =2mm。， =1.0， =84.3N/cm。代入數(shù)據(jù)得： 3.2軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力 （3）式中 軌道穩(wěn)定性計算溫度壓力（N），按式（6-4）計算。 安全系數(shù)，一般取=1.251.3。取所以 ： 3.3軌道穩(wěn)定性允許溫升對于路基上無縫線路 （4）式中: 60kg/m鋼軌 cm 3.4根據(jù)強度條件確定允許溫降鋼軌的強度條件是要求軌頭急軌底的邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值，不超過鋼軌的屈服強度除以一定的安全系數(shù)所得出的容許應(yīng)力。其表達(dá)式如下：軌頭 （5）軌底 （6）式中 軌頭邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值； 軌底邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值； 無縫線路鋼軌溫度應(yīng)力； 鋼軌附加應(yīng)力，取10；

6、經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗所得出的鋼軌鋼屈服強度，根據(jù)國家鋼軌鋼試驗資料統(tǒng)計分析結(jié)果，按極限強度的不同等級，的取值不同； 安全系數(shù)，新鋼軌，鋁熱焊及再用軌。計算式為： （7）式中 鋼軌動彎應(yīng)力，取軌底的應(yīng)力，本設(shè)計中取值145MPa 鋼軌附加應(yīng)力，取； E鋼軌鋼的彈性模量，為； 鋼軌的線膨脹系數(shù)，取。查相關(guān)資料得：取U71Mn鋼軌，代入計算：3.5設(shè)計鎖定軌溫計算 （8）式中 設(shè)計鎖定軌溫，在小半徑曲線上宜取偏高值，在年軌溫幅度較大的地區(qū)宜取偏低值；當(dāng)?shù)貧v年最高軌溫（）；當(dāng)?shù)貧v年最低軌溫（）；軌道穩(wěn)定性允許溫差（）；軌道強度允許溫降（）；修正值，一般為05。設(shè)計中，選取上海作為計算城市，相關(guān)數(shù)據(jù)如下：,，

7、選取代入相關(guān)數(shù)據(jù)計算得：所以Te=42.71或32.71取Te=32.713.6設(shè)計鎖定軌溫設(shè)計鎖定軌溫上限 （56） 設(shè)計鎖定軌溫下限 （56） 設(shè)計鎖定軌溫上、下限應(yīng)滿足下式條件： 鋼軌溫度力可按下式計算： 式中 E鋼軌鋼彈性模量； 鋼軌鋼線膨脹系數(shù)（1/）； F鋼軌截面面積（mm）； 鋼軌溫差（）。鋼軌最大溫度拉力 （9）鋼軌最大溫度壓力 （10）已知：所以：設(shè)計鎖定軌溫上限：Tm=Te+5=37.71 設(shè)計鎖定軌溫下限：Tn=Te-5=27.71設(shè)計軌溫上下限滿足條件： 所以，代入數(shù)據(jù)計算溫度拉壓力：3.7伸縮區(qū)長度計算無縫線路鎖定后，長軌條的兩端將隨軌溫的升降而伸縮，其伸縮范圍的長度

8、即為伸縮區(qū)長度。 （11）式中 鋼軌最大溫度拉力或壓力（N），按式（9）和式（10）計算； 接頭阻力（N）； r 一股軌下道床縱向阻力，有碴道床路基上為一股軌下線路縱向阻力查表得：型混凝土枕1840根/千米，r=11.5N/mm查詢規(guī)范，取扭矩為900N·m時，Pj=510KN=510000N所以：因為伸縮區(qū)長度一般取50100米，且一般取標(biāo)準(zhǔn)軌的整數(shù)倍，所以取伸縮區(qū)長度為50m3.8無縫線路緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算長軌條一端伸縮量的計算 （12）式中 鋼軌最大溫度拉力或壓力（N），按式（9）和式（10）計算； 接頭阻力（N）； r 一股軌下道床縱向阻力。代入數(shù)據(jù)：緩沖軌一端伸縮量的計算

9、（13）式中 L緩沖軌長度（m）；取緩沖區(qū)標(biāo)準(zhǔn)軌長度L=25m代入數(shù)據(jù)：預(yù)留軌縫的計算冬季軌縫不應(yīng)超過構(gòu)造軌縫的條件： （14）夏季軌縫不頂緊的條件： （15）式中 長軌條與緩沖軌之間預(yù)留軌縫值（mm）； 相鄰緩沖軌間預(yù)留軌縫值（mm）； 鋼軌接頭構(gòu)造軌縫，取18mm； 長軌條一端的收縮量或伸長量（mm）； 緩沖軌一端的收縮量或伸長量（mm）。冬季軌縫不應(yīng)超過構(gòu)造軌縫的條件： 夏季軌縫不頂緊的條件： 所以 8.2mma19.8mm 5.76mma212.24mm可以取a1=9mm，a2=10mm3.9防爬器設(shè)置在無縫線路伸縮區(qū)上，因鋼軌要產(chǎn)生伸縮，必須有足夠的接頭阻力和道床阻力與長鋼軌中的溫度

10、力平衡，如果接頭阻力和道床阻力較小，就會造成較長的伸縮區(qū)長度，增加了無縫線路養(yǎng)護(hù)的難度。為充分發(fā)揮道床阻力的作用，在無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要保證扣件阻力大于道床阻力。如扣件阻力不足，則需安裝防爬器以增大鋼軌與軌枕之間的阻力。即 式中，為一對防爬器的阻力（N）；為一根軌枕上的扣件阻力（N）；R為一根軌枕能提供的道床阻力；n為兩對防爬器之間的間隔軌枕數(shù)。緩沖區(qū)設(shè)置的防爬器與伸縮區(qū)相同。目前采用彈條扣件的混凝土軌枕，由于扣件的阻力較大，一般不設(shè)防爬器。防爬器是鎖定無縫線路的重要設(shè)備，固定區(qū)防爬器要做到見松就打緊。防爬器成段失效時，應(yīng)在實際鎖定軌溫±5范圍內(nèi)進(jìn)行全面整修（混凝土軌枕可放寬到±10范圍內(nèi)）。3.10長軌條布置布置圖詳見附A3圖紙。四、參考文獻(xiàn)1.軌道工程，人民交通出版社2鐵路軌道設(shè)計規(guī)范（TB10082-2005）附：無縫線路穩(wěn)定性檢算鋼軌強度條件要求軌頭急軌底的邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值，不超過鋼軌的屈服強度除以一定的安全系數(shù)所得出的容許應(yīng)力。其表達(dá)式如下：軌頭 （5）軌底 （6