軌道強(qiáng)度檢算及普通無縫線路設(shè)計參考模板

1、課程設(shè)計設(shè)計題目_軌道強(qiáng)度檢算普通無縫線路設(shè)計 _院(系)_軟件學(xué)院_專 業(yè)_軟件+道路與鐵道工程_班 級_2班_姓 名_肖紅龍_指導(dǎo)教師_張鵬飛_2014年1月1 / 33目錄一、設(shè)計任務(wù)書42.1、設(shè)計題目42.2、設(shè)計資料42.3、設(shè)計內(nèi)容及要求52.4、參考文獻(xiàn)52.5、完成文件與要求5二、軌道強(qiáng)度檢算62.1、分析軌道受力62.1.1、豎向力62.1.2、橫向水平力62.1.3、縱向水平力62.2、豎向受力分析和計算方法72.2.1、軌道靜力計算72.2.2、軌道動力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計算82.2.3、軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計算92.3、強(qiáng)度檢算92.3.1、鋼軌強(qiáng)度檢算92.3.2、軌枕承壓強(qiáng)

2、度與彎矩檢算102.3.3、道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計算10 2.4、計算部分112.4.1、計算資料112.4.2、運營車輛為DF4型客運機(jī)車時軌道各部件強(qiáng)度檢算112.4.2.1、機(jī)車通過曲線軌道的允許速度的確定112.4.2.2、鋼軌強(qiáng)度的檢算112.4.2.3、軌枕彎矩的檢算132.4.2.4、道床頂面應(yīng)力的檢算152.4.2.5、路基面道床應(yīng)力的檢算162.4.3、運營車輛為DF4B內(nèi)燃貨運機(jī)車時軌道各個部件強(qiáng)度檢算162.4.3.1、鋼軌強(qiáng)度的檢算162.4.3.2、軌枕彎矩的檢算182.4.3.3、道床頂面應(yīng)力的檢算202.4.3.4、路基面道床應(yīng)力的檢算20三、普通無縫線路設(shè)計20

3、3.1、設(shè)計鎖定軌溫的確定.20 3.1.1溫度壓力的計算 20 3.1.2軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力.22 3.1.3軌道穩(wěn)定性允許溫升.23 3.1.5設(shè)計鎖定軌溫計算 24 3.1.6鋼軌溫度力 25 3.2伸縮區(qū)長度計算 263.3無縫線路緩沖區(qū)預(yù)留軌縫計算 27 3.3.1長軌條一端伸縮量 的計算27 3.3.2緩沖軌一端伸縮量 的計算27 3.3.3預(yù)留軌縫的計算.283.4防爬設(shè)備的布置.283.5長軌節(jié)的長度，畫長軌條布置圖.29一、設(shè)計任務(wù)書1.1、設(shè)計題目軌道強(qiáng)度檢算普通無縫線路設(shè)計1.2、設(shè)計資料線路鋪設(shè)無縫線路區(qū)段，南京地區(qū)歷年最高軌溫為63.0,最低軌溫為-14.0；60

4、kg/m鋼軌無縫線路，鋼軌截面積F=77.45 cm，鋼軌慣性矩I=1048cm；曲線半徑R=1500m（一班），R=1200m（二班），R=800m（三班）；軌枕：型混凝土軌枕1760根/（一班），型混凝土軌枕1840根/（二班），型混凝土軌枕1667根/（三班）；道床：碎石道砟，厚度為40；路基：既有線路基；鋼軌支點彈性系數(shù)D：檢算鋼軌強(qiáng)度時，取30000 N/mm；檢算軌下基礎(chǔ)時，取70000N/mm；現(xiàn)有機(jī)車類型機(jī)車組 別（每組1人）123456789客機(jī)SS3SS1DF4SS3SS1DF4SS3DF4DF4B貨機(jī)DF4BDF4SS1DF4DF4BDF4SS1DF4BDF4鋼軌彈性模量

5、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+

6、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§ 1.3、設(shè)計內(nèi)容及要求1、軌道強(qiáng)度檢算（1）論述軌道強(qiáng)度、穩(wěn)定性計算的基本原理；（2）靜力計算采用連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論，用準(zhǔn)靜態(tài)計算方法計算軌道結(jié)構(gòu)動力。檢算內(nèi)容有：鋼軌強(qiáng)度檢算、道床頂面壓應(yīng)力檢算、路基表面壓應(yīng)力檢算等。2、普通無縫線路設(shè)計（1）設(shè)計鎖定軌溫的確定（2）伸縮區(qū)長度計算（3）預(yù)留軌縫設(shè)計（4）防爬設(shè)備的布置（5）長軌節(jié)的長度，畫長軌條布置圖（6）無縫線路穩(wěn)定性檢算等。§ 1.4、參

7、考文獻(xiàn)1.鐵路軌道設(shè)計規(guī)范（TB100822005 J4482005）2.軌道工程§ 1.5、完成文件與要求1設(shè)計計算書2長軌條布置圖。設(shè)計計算書采用統(tǒng)一的封頁和計算紙張，按要求填寫好任務(wù)書，裝訂后再和圖紙一起放入資料袋中。圖紙統(tǒng)一采用A3紙張，計算機(jī)繪圖或手工繪圖，要求布局合理，線形粗細(xì)必須分明，標(biāo)注的漢字和數(shù)字要字體統(tǒng)一、大小一致、詳細(xì)清晰，圖紙右下方需有繪圖單位、比例和其他說明文字。圖紙下方需標(biāo)明設(shè)計者和審核者、設(shè)計時間、圖名、圖號、班級和學(xué)號等。 指導(dǎo)教師：張鵬飛§ 二、軌道強(qiáng)度檢算§ 2.1、分析軌道受力要進(jìn)行軌道力學(xué)分析，首先要確定作用在軌道上的力，而

8、行駛中的機(jī)車車輛作用于軌道上的力非常復(fù)雜，而且有強(qiáng)烈的隨機(jī)性和重復(fù)性。這些力大體上可分為垂直于軌面的豎向力、垂直于鋼軌的橫向水平力和平行于鋼軌的縱向水平力等三種。§ 2.1.1、豎向力豎向力的主要組成部分是車輪的輪載。列車在行駛過程中，車輪實際作用于軌道上的豎直力稱為車輪的動輪載。其超出靜荷載的部分稱為靜荷載的動力附加值。動輪載隨機(jī)車車輛和軌道的構(gòu)造及其狀態(tài)以及機(jī)車車輛的運動狀態(tài)而變化。靜輪載幾乎不受上述影響，而動力附加值則與上述有密切關(guān)系?？傮w來說，確定豎直力的方法有三種：1）用概率總和法將各個豎直力組合起來，求得概率為最大的豎直力；2）用速度系數(shù)等求得最大的豎直力。例如，我國用速

9、度系數(shù)和偏載系數(shù)p來計算豎直動輪載Pd。計算公式為Pd=P(1+p)式中，P為靜輪載。3）用計算模型來確定豎直力。在這三種方法中，第二種較為簡單，第三種隨計算復(fù)雜，但它可以計算各種情況下的輪軌相互作用，特別是預(yù)測高速鐵路上輪軌間的動力作用，因此日益受到大家的重視。§ 2.1.2、橫向水平力在輪軌接觸點上，除作用著垂直于軌面的豎直力外，還存在著車輪輪緣作用于軌頭側(cè)面上的導(dǎo)向力和輪軌踏面上的橫向蠕動滑力合成的輪軌橫向水平力。引起橫向水平力的原因有多種，而機(jī)車車輛通過曲線軌道時，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向，使車輪輪緣作用于鋼軌側(cè)立面的導(dǎo)向力是產(chǎn)生橫向水平力的最主要原因。§ 2.1.3、縱向水平

10、力作用于鋼軌上的縱向水平力繁多復(fù)雜，大體包括以下幾種：1）鋼軌爬行力。軌道爬行的原因十分復(fù)雜，其中最基本和決定性的則是鋼軌在動荷載作用下的波浪形撓曲。當(dāng)中間扣件壓力不足，軌底將在墊板上順著行車方向滑行；如扣件阻力大于道床阻力，則鋼軌帶動軌枕一起移動，產(chǎn)生與行車方向一致的爬行；在長大坡道上，由于列車的牽引和制動，鋼軌向下坡方向爬行，從而產(chǎn)生鋼軌縱向爬行力；2）坡道上列車重力的縱向分力，隨坡度的大小而異；3）制動力。當(dāng)列車停車或減速時，因操縱制動閘瓦對車輪施加強(qiáng)大壓力而在輪軌接觸點上產(chǎn)生制止列車前進(jìn)的力為制動力；4）摩擦縱向力。列車通過曲線軌道時，因轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)向使車輪踏面產(chǎn)生作用于鋼軌頂面上的摩擦力

11、和縱向分力；5）溫度力。鋼軌受阻力約束，不能隨軌溫變化而自由伸縮，故在鋼軌內(nèi)產(chǎn)生溫度力。§ 2.2、豎向受力分析和計算方法目前，最常用的檢算軌道強(qiáng)度的方法稱為準(zhǔn)靜態(tài)計算方法。準(zhǔn)靜態(tài)計算方法就是應(yīng)用靜力計算的基本原理，對軌道結(jié)構(gòu)靜力計算，然后根據(jù)輪軌系統(tǒng)的動力特性，考慮為輪載、鋼軌撓度、彎矩和軌枕反力等的動力增值問題。軌道強(qiáng)度準(zhǔn)靜態(tài)計算包括三個內(nèi)容：軌道結(jié)構(gòu)的靜力計算；軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的動力計算準(zhǔn)靜態(tài)計算；檢算軌道結(jié)構(gòu)各部件的強(qiáng)度。§ 2.2.1、軌道靜力計算連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁模型就是把鋼軌視為一根支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無限長梁，分析梁在受豎向力作用下所產(chǎn)生的撓度、彎矩和基礎(chǔ)反力。該

12、法所求得的解析解是最嚴(yán)密的理論解，可將軌道結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形分布寫成函數(shù)形式，這一經(jīng)典了理論在目前軌道強(qiáng)度計算中仍發(fā)揮著重要作用。利用這一模型進(jìn)行豎向受力分析時，作一下假定：軌道和機(jī)車車輛均符合各項規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的要求；鋼軌是一根支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的無限長梁。連續(xù)基礎(chǔ)由路基、道床、軌枕和扣件所組成。作用于彈性基礎(chǔ)單位面積上的壓力和彈性下沉成正比；作用于鋼軌的對稱面上，兩股鋼軌上的荷載相等；不考慮軌道自重。依據(jù)此模型計算，需要先確定諸多計算系數(shù)。EJ鋼軌鋼的彈性模量和鋼軌截面對其水平中性軸的慣性矩的乘積。E值一般可取為2.085×105Mpa。J可根據(jù)不同的鋼軌類型及其相應(yīng)的垂直磨耗度從表中

13、查得。C道床系數(shù)，是使道床頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r所必須施加于道床頂面單位面積上的壓力，單位為Mpa/mm，它表示軌枕下道床和路基的彈性特征。D鋼軌支點彈性系數(shù)，是使鋼軌支點頂面產(chǎn)生單位下沉?xí)r作必須施加于支點頂面上的鋼軌壓力，單位為N/mm，根據(jù)我國的測定數(shù)據(jù)，混凝土軌枕軌道的D值可由表查的。k鋼軌基礎(chǔ)彈性系數(shù)，是要使鋼軌產(chǎn)生單位下沉?xí)r必須在單位長度鋼軌上均勻施加的壓力，單位為N/mm或Mpa。k與D的關(guān)系為k=Da式中，a為軌枕間距(mm)。C與D的關(guān)系為D=Cbl2式中，b為軌枕間距(mm)；l為軌枕長度(mm)；為軌枕撓度系數(shù)，由于混凝土軌枕剛度較大，所以認(rèn)為其為1.0。由上述兩式，可得k與C

14、的關(guān)系為k=Cbl2ay彈性曲線，M截面彎矩，R作用于軌枕上的鋼軌壓力。在多輪對作用下，必須考慮計算輪及其左右臨輪的影響，根據(jù)力的獨立作用原理，把輪群對計算截面的作用疊加起來，即得整個輪群對這個截面的作用，可得計算公式y(tǒng)=2kPM=14PR=a2P式中，P為輪群中各車輪的輪載。P和P分別稱為計算鋼軌撓度（下沉）、軌枕反力和計算鋼軌彎矩的當(dāng)量荷載。其中=e-x(cosx+sinx)，=e-x(cosx-sinx)。§ 2.2.2、軌道動力響應(yīng)的準(zhǔn)靜態(tài)計算準(zhǔn)靜態(tài)計算，名義上是動力計算，而實質(zhì)上則是靜力計算，因為在計算過程中不考慮質(zhì)體運動的慣性力。在軌道結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)計算中，主要是確定鋼軌的

15、撓度、彎矩和軌枕動力增值。這些動力增值的主要因素是行車速度、鋼軌偏載和列車通過曲線軌道時的橫向水平力，分別用速度系數(shù)、偏載系數(shù)和橫向水平力系數(shù)加以考慮。速度系數(shù)，動輪載Pd與靜輪載P之差稱為輪載的動力增值，與靜輪載的比值稱為輪載增值系數(shù)，這個系數(shù)隨行車速度的增加而增大，因此，通常稱為速度系數(shù)，用表示，=(Pd-P)/P。p偏載系數(shù)，列車通過曲線軌道時，由于未被平衡超高的存在，從而引起外軌或內(nèi)軌的偏載，車體重力與離心慣性力的合力就會偏離軌道的中心線。外軌偏載與靜載之比稱為軌道的偏載系數(shù)，其值為p=P1-P0P0推導(dǎo)完后，偏載系數(shù)表達(dá)式為p=0.002hh為未被平衡的超高。f橫向水平力系數(shù)，為軌底

16、外緣彎曲應(yīng)力與軌底中心彎曲應(yīng)力的比值f=00+i2式中，0為軌底外緣彎曲應(yīng)力；i為軌底內(nèi)緣彎曲應(yīng)力；橫向水平力建議值可以查表獲得。§ 2.2.3、軌道強(qiáng)度的準(zhǔn)靜態(tài)計算用準(zhǔn)靜態(tài)計算方法計算鋼軌的動撓度yd、鋼軌動彎矩Md和鋼軌動壓力Rd的計算公式為v120時，yd=yi1+pMd=Mi1+pfRd=Ri1+p§ 2.3、強(qiáng)度檢算§ 2.3.1、鋼軌強(qiáng)度檢算基本應(yīng)力計算，鋼軌承受列車動載后，產(chǎn)生了軌底外緣動拉應(yīng)力1d和軌頭外緣動壓應(yīng)力2d，可按公式計算軌底動拉應(yīng)力：1d=MdW1，軌頭動應(yīng)力：2d=MdW2式中，Md為鋼軌所受的動彎矩(Nmm)；W1，W2可從查表得。

17、對于25m長鋼軌的普通線路，由軌溫變化而產(chǎn)生的溫度應(yīng)力可查表得，基本應(yīng)力=d+t(Mpa)，故鋼軌的基本應(yīng)力應(yīng)符合以下強(qiáng)度條件軌底：1d+t'=sK，軌頭：2d+t=sK式中，t為鋼軌的溫度壓應(yīng)力；t'為鋼軌溫度拉應(yīng)力；為允許應(yīng)力(Mpa)；s為鋼軌的屈服極限(Mpa)；K為安全系數(shù)，新軌取1.3，再用軌取1.35。§ 2.3.2、軌枕承壓強(qiáng)度與彎矩檢算軌枕頂面承壓應(yīng)力z可按公式計算z=RdA，A為軌枕與軌底的接觸面積。軌下截面和中間截面的正彎矩公式為Mg=a122e-b'8RdMg(Nmm)Mc'=2a1-e2RdMc'(Nmm)中間截面負(fù)彎

18、矩的公式為Mc=-4e2+3L2-12La1-8ea143L+2eRdMc(Nmm)對于重型和特重型軌道，軌枕中間截面的負(fù)彎矩按軌枕全長上支承反力均勻分布計算，公式為Mc=-L-4a14RdMc(Nmm)式中，L為鋼軌長度(mm)；a1為鋼軌中心線至枕端距離(mm)，a1=L-s12(mm)；e為道床支承長度；Rd為鋼軌動壓力；Mg為軌下截面允許彎矩；Mc為軌枕中間截面允許彎矩。§ 2.3.3、道床應(yīng)力及路基面應(yīng)力計算道床頂面應(yīng)力，即軌枕底部接觸面上的應(yīng)力，隨著道碴顆粒與軌枕底部接觸的情況而分布不均勻。道床頂面平均應(yīng)力由下式計算b=Rdbe'(Mpa)式中，Rd為鋼軌動壓力(

19、N)；b為軌枕底面的寬度；e'為軌枕有效支承長度(mm)。§ 2.4、計算部分§ 2.4.1、計算資料線路條件：曲線半徑R=1200m；鋼軌：60kg/m，U74鋼軌，25m長的標(biāo)準(zhǔn)軌；軌枕：型混凝土軌枕1840根/km；道床：碎石道碴，厚度為40cm；路基：既有線路基；鋼軌支點彈性系數(shù)D：檢算鋼軌強(qiáng)度時，取30000N/mm；檢算軌下基礎(chǔ)時，取70000N/mm；由于鋼軌長度為25m，鋼軌類型為60kg/m，故溫度應(yīng)力t=51Mpa，不計鋼軌附加應(yīng)力。機(jī)車：DF4型客運內(nèi)燃機(jī)車，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距1.8m，機(jī)車構(gòu)造速度120km/h；DF4B內(nèi)燃機(jī)車

20、，三軸轉(zhuǎn)向架，輪載115kN，軸距1.8m，機(jī)車構(gòu)造速度貨運100km/h。§ 2.4.2、運營車輛為DF4型內(nèi)燃機(jī)車時軌道各部件強(qiáng)度檢算§ 2.4.2.1、機(jī)車通過曲線軌道的允許速度的確定所檢算機(jī)車構(gòu)造速度均小于最壞情況下的最大速度vmax=4.3R=148.96km/h，故可按機(jī)車構(gòu)造速度檢算部件強(qiáng)度。§ 2.4.2.2、鋼軌強(qiáng)度的檢算DF4型電力機(jī)車的兩個轉(zhuǎn)向架之間距離比較大，彼此影響甚小，可任選一個轉(zhuǎn)向架的車輪作為計算輪，同時由于三個車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計算輪來計算彎矩的當(dāng)量荷載P計算步驟如下：計算k值計算鋼

21、軌強(qiáng)度的D=30000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001840=543.48mm由此可得k=Da=30000543.48=55.20Mpa計算值E值一般可取2.058×105Mpa，J查表可得32170000mm4=4k4EJ=455.204×2.1×105×32170000=0.0012mm-1計算值=e-xcosx-sinx根據(jù)不同的x值可計算出值計算輪計算值輪位P1231P/N11500011500011500097432.6x/mm018003600x02.164.321-0160.00724P115000-18400832.1

22、62P/N11500011500011500078200x/mm180001800x2.1602.16-0.161-0.16P18400計算P以1和2輪分別為計算輪來計算P，并選取其中最大值來計算鋼軌的彎矩。計算輪1的P=97432.6為其中的最大值，用此值來計算靜彎矩。計算靜彎矩MM=14P=14×0.0012×97432.6=20298458.33(Nmm)計算動彎矩Md計算電力機(jī)車運行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度系數(shù)公式為=0.4v100，可算得速度系數(shù)為=0.4v100=0.4×120100=0.48由計算偏載系數(shù)p的公式，式中h=7

23、5mm,得p=0.002h=0.002×75=0.15由表可查得R=1200m時的橫向水平力系數(shù)f=1.45將上述系數(shù)代入Md=M1+pf得Md=M1+pf=20298458.33×1+0.48+0.15×1.45=47975406.19(Nmm)計算鋼軌的動彎應(yīng)力1d和2d可查得鋼軌的W1=396000mm3，W2=339400mm3，則得軌底和軌頭應(yīng)力為軌底：1d=MdW1=47975406.19396000=121.15Mpa軌頭：2d=MdW2=47975406.19339400=141.35Mpa溫度應(yīng)力t=51Mpa，得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：1d+t&

24、#39;=121.15+51=172.15 Mpa軌頭：2d+t=160.82+51=192.35MpaU74鋼軌的屈服極限s=405(Mpa)，新軌的安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為=sK=4051.3=312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。§ 2.4.2.3、軌枕彎矩的檢算計算k值和值計算軌枕彎矩時，用D=70000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001840=543.48mm由此可得k=Da=70000543.48=128.80Mpa=4k4EJ=4128.804×2.1×105×32170000=0.00

25、1478mm-1計算值=e-xcosx+sinx根據(jù)不同的x值可計算出值計算軌枕反力的當(dāng)量荷載P計算輪計算值輪位P1231P/N115000115000115000111443x/mm018003600x02.6605.3201-0.029720.00126P115000-3418-1392P/N115000115000115000108164x/mm180001800x2.66002.660-0.029721-0.02972P-3418115000-3418取表中最大的P=111443N計算軌枕上的動壓力Rd計算電力機(jī)車運行條件下速度系數(shù)公式為=0.3v100，可算得速度系數(shù)為=0.3v10

26、0=0.3×120100=0.36由計算偏載系數(shù)p的公式，式中h=75mm,得p=0.002h=0.002×75=0.15Rd=R1+p=1+0.36+0.15×a2×P=1.51×0.0012×543.822×111443=57874(N)型混凝土軌枕，軌枕長度L=2500mm，鋼軌中心線至枕端距離a1=500mm，道床支承長度e=950mm，60kg/m軌底寬度b'=150mm，代入公式，計算軌下截面正彎矩Mc=-L-4d2eRd=-2500-4×5004×54874=-6859250(Nmm

27、)型混凝土軌枕，允許彎矩Mc=10500000Nmm計算數(shù)值McMc§ 2.4.2.4、道床頂面應(yīng)力的檢算對于型混凝土軌枕，b=0.50Mpa，中部600mm不支承在道床上時，e'=950mm，中部支承在道床上時，按照下式計算e'=3L8+e4=3×25008+9504=1175mmb=275mmb=Rdbe'M=54874275×950×1.6=0.332(Mpa)或b=Rdbe'M=554874275×1175×1.6=0.272(Mpa)bb=0.50Mpa滿足強(qiáng)度條件§ 2.4.2.5

28、、路基面道床應(yīng)力的檢算根據(jù)路基填料的允許應(yīng)力反算所需的厚度h=Rd2e'rtan=548742×1175×0.13×tan35°=257mm道床的厚度計算值小于實際的道床厚度400 mm，滿足要求，并采用實際的道床厚度，檢算通過。§ 2.4.3、運營車輛為DF4B內(nèi)燃機(jī)車時軌道各個部件強(qiáng)度檢算§ 2.4.3.1、鋼軌強(qiáng)度的檢算DF4B型電力機(jī)車的兩個轉(zhuǎn)向架之間距離比較大，彼此影響甚小，可任選一個轉(zhuǎn)向架的車輪作為計算輪，同時由于三個車輪的輪重和輪距相同，兩端的車輪對稱，只要任選1與2輪或2與3輪作為計算輪來計算彎矩的當(dāng)量荷載P計

29、算步驟如下：計算k值計算鋼軌強(qiáng)度的D=30000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001840=543.48mm由此可得k=Da=30000543.48=55.20Mpa計算值E值一般可取2.058×105Mpa，J查表可得32170000mm4=4k4EJ=455.204×2.1×105×32170000=0.0012mm-1計算值=e-xcosx-sinx根據(jù)不同的x值可計算出值計算輪計算值輪位P1231P/N11500115001150097432.6x/mm018003600x02.164.321-0160.0072P11500-18

30、40832.162P/N11500115001150078200x/mm180001800x2.1602.16-0.161-0.16P-184011500-1840計算P以1和2輪分別為計算輪來計算P，并選取其中最大值來計算鋼軌的彎矩。計算輪1的P=97432.6為其中的最大值，用此值來計算靜彎矩。計算靜彎矩MM=14P=14×0.0012×97432.6=20298458.33(Nmm)計算動彎矩Md計算內(nèi)燃機(jī)車運行條件下軌底彎曲應(yīng)力的速度系數(shù)公式為=0.4v100，可算得速度系數(shù)為=0.4v100=0.4×100100=0.40由計算偏載系數(shù)p的公式，式中h=

31、75mm,得p=0.002h=0.002×75=0.15由表可查得R=1500m時的橫向水平力系數(shù)f=1.45將上述系數(shù)代入Md=M1+pf得Md=M1+pf=20298458.33×1+0.40+0.15×1.45=45620785.1(Nmm)計算鋼軌的動彎應(yīng)力1d和2d可查得鋼軌的W1=396000mm3，W2=339400mm3，則得軌底和軌頭應(yīng)力為軌底：1d=MdW1=45620785.1396000=115.2Mpa軌頭：2d=MdW2=45620785.1339400=134.4Mpa溫度應(yīng)力t=51Mpa，得鋼軌的基本應(yīng)力為軌底：1d+t'

32、=115.2+51=166.2Mpa軌頭：2d+t=134.4+51=184.4MpaU74鋼軌的屈服極限s=405(Mpa)，新軌的安全系數(shù)K=1.3，允許應(yīng)力為=sK=4051.3=312Mpa上述軌底和軌頭的基本應(yīng)力均小于，符合鋼軌的強(qiáng)度檢算條件。§ 2.4.3.2、軌枕彎矩的檢算計算k值和值計算軌枕彎矩時，用D=70000N/mm，軌枕均勻布置，軌枕間距a=10000001840=543.48mm由此可得k=Da=70000543.48=128.80Mpa=4k4EJ=4128.804×2.1×105×32170000=0.001478mm-1計

33、算值=e-xcosx+sinx根據(jù)不同的x值可計算出值計算軌枕反力的當(dāng)量荷載P計算輪計算值輪位P1231P/N115000115000115000111443x/mm018003600x02.6605.3201-0.029720.00126P115000-3418-1392P/N115000115000115000108164x/mm180001800x2.66002.660-0.029721-0.02972P-3418115000-3418取表中最大的P=111443N計算軌枕上的動壓力Rd計算電力機(jī)車運行條件下速度系數(shù)公式為=0.3v100，可算得速度系數(shù)為=0.3v100=0.3

34、5;100100=0.3由計算偏載系數(shù)p的公式，式中h=75mm,得p=0.002h=0.002×75=0.15Rd=R1+p=1+0.3+0.15×a2×P=1.45×0.0012×543.482×111443=52693(N)型混凝土軌枕，軌枕長度L=2500mm，鋼軌中心線至枕端距離a1=500mm，道床支承長度e=950mm，60kg/m軌底寬度b'=150mm，代入公式，計算軌下截面正彎矩Mc=-L-4a14Rd=-2500-4×5004×52693=-6586625Nmm型混凝土軌枕，軌枕中間截

35、面允許彎矩Mc=10500000Nmm，計算數(shù)值McMc2.4.3.3、道床頂面應(yīng)力的檢算對于型混凝土軌枕，b=0.50Mpa，中部600mm不支承在道床上時，e'=950mm，中部支承在道床上時，按照下式計算e'=3L8+e4=3×25008+9504=1175mmb=275mmb=Rdbe'M=52693275×950×1.6=0.333(Mpa)或b=Rdbe'M=52693275×1175×1.6=0.261(Mpa)bb=0.50Mpa滿足強(qiáng)度條件§ 2.4.3.4、路基面道床應(yīng)力的檢算根據(jù)路

36、基填料的允許應(yīng)力反算所需的厚度h=Rd2e'rtan=526932×1175×0.13×tan35°=246mm道床的厚度計算值小于實際的道床厚度，滿足要求，并采用實際的道床厚度，檢算通過。§ 三、普通無縫線路設(shè)計3.1 設(shè)計鎖定軌溫的確定3.1.1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： ， 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， 60kg/m鋼軌 =10

37、48cm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）；720cm軌道原始彈性彎曲矢度（cm）；0.25cm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）；55000cm等效道床橫向阻力；84.3N/cm 3.1.2軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力 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。 3.1.3軌道穩(wěn)定性允許溫升 對于路基上無縫線路 1.1.4根據(jù)強(qiáng)度條件確定允許溫降 鋼軌的強(qiáng)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(qiáng)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 軌底 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 ； 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗所得出的鋼軌鋼屈服強(qiáng)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(qiáng)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 1.35。 式中 經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)拉伸試驗所得出的鋼軌鋼屈服強(qiáng)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(qiáng)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