鐵路軌道課設-區(qū)間無縫線路設計說明

下載可編輯《軌道工程》課程設計題目名稱 區(qū)間無縫線路設計院（系） 軌道交通學院專 業(yè) 鐵道工程技術班 級 11鐵工-2班姓 名 楊強指導教師: 賴建英.專業(yè).整理.下載可編輯目錄一、設計資料 3二、無縫線路軌道強度驗算 4三、鎖定軌溫的計算 15四、伸縮區(qū)長度計算 19五、緩沖區(qū)預留軌縫計算 19六、縮短軌配置設計 23七、縮短軌配置設計圖 23.專業(yè).整理.下載可編輯一、設計資料：項目名稱：區(qū)間無縫線路設計最小曲線半徑及軌枕類型 ：最小曲線半徑 軌枕類型1200m Ⅲ型混凝土枕 1670根/km道床：碎石道砟，道床厚 h=40cm；路基：既有線路基。鋼軌支點彈性系數(shù) ：D：檢算鋼軌強度時取3000N/mm ：檢算軌下基礎時取 7000KN/mm 。鋼軌采用60Kg/m鋼軌，截面積F=77.45cm2，鋼軌慣性矩I=1048cm4鋼軌彈飛性模量E=2.110MPa軌道原始彈性彎曲半波長l0=720mm原始彈性彎曲矢度f0e=2.5mm原始彎曲塑性矢度fop=2.5mm，軌道彎曲變形矢度f=2mm，軌道框架剛度系數(shù)β=1.0等效道床阻力γ0=84.3N/cm.地區(qū)歷年最高軌溫為 64.5℃,最低軌溫為-19.4℃。曲線表： 曲線1曲線起點里程 曲線半徑 緩和曲線長 曲線長DK14+450 2500 460 590.專業(yè).整理.下載可編輯曲線2曲線起點里程 曲線半徑 緩和曲線長 曲線長DK16+900 5500 290 700設計內(nèi)容及要求本設計為無縫線路軌道結(jié)構(gòu)設計 ，包括：1、無縫線路軌道強度計算 ；2、根據(jù)強度條件和穩(wěn)定條件計算鎖定軌溫 ；3、伸縮區(qū)長度計算 ；4、緩沖區(qū)預留軌縫的計算二、無縫線路軌道強度驗算軌道結(jié)構(gòu)強度檢算機車一：DF9 內(nèi)燃機車 ，三軸轉(zhuǎn)向架 ，輪載 115KN(軸重 23KN），軸距 1.8m 機車構(gòu)造速度100Km/h。軌道各部件強度檢算（1）機車允許速度。對于新建線路，通過 R=1200m 曲線軌道時的機車允許速度可按Vmax 4.3 R來計算，得Vmax 148.96Km/h100Km/h，按此速度來檢算各部件強度 。（2）鋼軌強度檢算 。DF9內(nèi)燃機車兩轉(zhuǎn)向架之距較大 ，彼此影響很小 ，可任選一車輪作計算.專業(yè).整理.下載可編輯輪，此處選1輪和2輪位計算輪。計算k值：計算鋼軌強度的 D=30000N/mm, 按無縫線路要求，軌枕均與布置，軌枕間距a=1000000/1670=599mm ，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa計算β值k50.10.0012mm1444EJ42.11052879104式中，J為60Kg/m 對水平軸的慣性矩 ，為2879 104mm4計算P以1與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。由上表可知，計算輪1的P97432為其中的最大值，用此計算靜彎矩。P的計算表計算輪計算值輪位123P/N115000115000115000x/mm0180036001βx02.164.3297432μ1-0.159960.00720Pμ11500018396828P/N115000115000115000x/mm1800018002βx2.1602.1678208.專業(yè).整理.下載可編輯μ-0.159961-0.15996Pμ18396取表中最大的 P 97432N④計算靜彎矩M1P1M49743220298333Nmm40.0012⑤計算動彎矩Md0.4v計算內(nèi)燃機車運行條件下軌底彎曲應力的速度系數(shù)公式為 a ，可算得速度系數(shù)為1000.41000.4100由計算偏載系數(shù)p的公式，式中的h75mm，則得p0.002750.15由表可查R1200時的橫向水平力系數(shù)f1.45。代入求MdMdM（）f1p20298333（1 0.4 0.15）1.4545620504N mm⑥計算鋼軌的動彎應力1d和2d由表6-1可查得新軌的W375000mm3，W2291000mm3，則得軌底和軌頭應力為：1軌底1dMd45620504121.7MPaW13750002dMd45620504156.8MPa軌頭W2291000由表6-5查的25mm長的60kg/m鋼軌的溫度應力t51MPa，則得鋼軌的基本應力為.專業(yè).整理.下載可編輯'軌底1dt軌頭2dt

121.7 51 172.7MPa156.8 51 207.8MPaU71新軌的屈服極限

s 405MPa，新軌安全系數(shù) K=1.3，允許應力為[]405312MPa1.3[s]，符合鋼軌強度檢算條件。上述軌底和軌頭的基本應力均小于（3）軌枕彎矩的檢算①計算k和β值。計算軌枕彎矩時，用D=70000N/mm,由此可得β和k的值k70000116.8MPa599k116.80.00148mm1442.110528791044EJ4②計算軌枕反力的當量荷載P。與計算P一樣，列表計算。計算輪計算值輪位123P/N115000115000115000x/mm0180036001βx3.0786.156110262η1-0.043030.001833Pη115000-4948.637210.978P/N115000115000115000x/mm180001800.專業(yè).整理.下載可編輯2βx3.07803.078105103η-0.043031-0.04303Pη-4948.637115000-4948.637注：此表有計算錯誤，誤用0.00171計算取表中最大的P110262N③計算軌枕上的的動壓力Rd速度系數(shù)：0.30.31000.3；100100偏載系數(shù)：p0.002h0.002750.15Rd(1p)R（10.30.15）2P1.450.0017159911026281882N2對于Ⅲ型軌枕L=2600mm，a1=550mm，e=1000mm，60kg/m，軌枕底面端部寬度c=314mm，軌枕底面中央寬度d=280mm，代入計算軌下截面正彎矩，得Mg(a12b')RdKs(5502150)818821.082e821000811717314N mm計算中間截面彎矩 Mz1）假設中間部分支承 ，采用下圖計算圖式 。.專業(yè).整理.下載可編輯Mz4e23L212La18ea1RKS4(3L2e)d410002326002122600550810005500.94(3260021000)808825050998Nmm-5.05KNm＜Mz14KNm2）假設中間全部支承，采用下圖計算圖式。枕下支承長度L1300mm。e2.專業(yè).整理.下載可編輯Mz4e23L212La18ea1RKS4(3L2e)d413002326002122600550810005500.94(3260021000)8088210176276N mm -10.17KN m＜Mz 14KN m3）中間截面正彎矩 Mz，采用中間掏空最不利狀態(tài) ，采用上圖圖式計算 。Mz2aeRKS2d255010000.92808853640N mm 3.64KN m＜Mz 7.2KN m（4）道床及路基頂面應力檢算道床頂面應力 z的檢算，采用中間掏空最不利狀態(tài)按圖式 2計算。Rdm2Rdm2808851.60.5MPabbecde3142800.436MPa＜z1000路基基面應力L；h1bctg314280ctg35o212mm24h2ectg1000ctg35o714mm22.專業(yè).整理.下載可編輯h1＜h 500mm＜h2aLRd80885tan35o0.115N/mm22ehtan210005000.115MPa＜ L 0.15MPa路基面道床壓應力檢算通過 。機車二：DF11 內(nèi)燃機車 ，三軸轉(zhuǎn)向架 ，輪載 115KN(軸重 23KN），軸距 2m，機車構(gòu)造速度170Km/h。軌道各部件強度檢算（1）機車允許速度。對于新建線路，通過 R=1200m 曲線軌道時的機車允許速度可按Vmax4.3R來計算，得Vmax148.96Km/h＜170Km/h，按Vmax148.96Km/h來檢算各部件強度。（2）鋼軌強度檢算。DF9內(nèi)燃機車兩轉(zhuǎn)向架之距較大，彼此影響很小，可任選一車輪作計算輪，此處選1輪和2輪位計算輪。計算k值：計算鋼軌強度的D=30000N/mm,按無縫線路要求，軌枕均與布置，軌枕間距a=1000000/1670=599mm ，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa計算β值4k450.10.0012mm14EJ42.11052879104式中，J為60Kg/m 對水平軸的慣性矩 ，為2879 104mm4計算 P以1與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 。.專業(yè).整理.下載可編輯由上表可知，計算輪1的 P 96812為其中的最大值 ，用此計算靜彎矩 。的計算表計算輪計算值輪位123P/N115000115000115000x/mm0200040001βx02.44.8101286μ1-0.12820.0089Pμ115000-147401026P/N115000115000115000x/mm2000020002βx2.402.485520μ-0.12821-0.1282Pμ14740取表中最大的P101286N④計算靜彎矩M1P121101250NmmM101286440.0012⑤計算動彎矩Md0.4v計算內(nèi)燃機車運行條件下軌底彎曲應力的速度系數(shù)公式為 a ，可算得速度系數(shù)為100a0.4148.960.60100.專業(yè).整理.下載可編輯由計算偏載系數(shù)p的公式，式中的h75mm，則得p0.002750.15由表可查R1200時的橫向水平力系數(shù)f1.45。代入求MdMdM（1p）f21101250（1 0.60 0.15）1.4553544423N mm⑥計算鋼軌的動彎應力1d和2d由表6-1可查得新軌的W375000mm3，W291000mm3，則得軌底和軌頭應力為：12軌底1dMd53544423142.8MPaW13750002dMd53544423184MPa軌頭W2291000由表6-5查的25mm長的60kg/m鋼軌的溫度應力t51MPa，則得鋼軌的基本應力為'142.851193.8MPa軌底1dt軌頭2dt18451235MPaU71新軌的屈服極限

s 405MPa，新軌安全系數(shù) K=1.3，允許應力為[]405312MPa1.3上述軌底和軌頭的基本應力均小于[s]，符合鋼軌強度檢算條件。（3）軌枕彎矩的檢算①計算k和β值。計算軌枕彎矩時，用D=70000N/mm,由此可得β和k的值.專業(yè).整理.下載可編輯70000k116.8MPa5994k41.2116.81040.00148mm14EJ41052879②計算軌枕反力的當量荷載P。與計算P一樣，列表計算。計算輪計算值輪位123P/N115000115000115000x/mm0200040001βx3.426.84110519η1-0.04040.0015Pη115000-4651170P/N115000115000115000x/mm2000020002βx3.4203.42105698η-0.04041-0.0404Pη-4651115000-4651注：此表有計算錯誤，誤用0.00171計算取表中最大的P110519N③計算軌枕上的的動壓力Rd速度系數(shù)：0.30.3148.960.45；100100偏載系數(shù)：p0.002h0.002750.15.專業(yè).整理.下載可編輯Rd(1p)R（10.450.15）P20.00171 5991.6 110519 90563N2Rd約為靜輪載的 81.9％以此計算軌枕彎矩 。對于Ⅲ型軌枕L=2600mm，a1=550mm，e=1000mm，60kg/m 軌底寬b'=150mm，代入計算軌下截面正彎矩，得Mg(a12b')RdKs(5502150)905631.082e821000812959565N mm計算中間截面彎矩 Mz1）假設中間部分支承 ，采用下圖計算圖式 。.專業(yè).整理.下載可編輯Mz4e23L212La18ea1RKS4(3L2e)d410002326002122600550810005500.94(3260021000)905635655567Nmm-5.655567KNm＜Mz14KNm2）假設中間全部支承，采用下圖計算圖式。枕下支承長度eL。1300mm2Mz4e23L212La18ea1RKS4(3L2e)d413002326002122600550810005500.94(3260021000)9056311394304N mm -11.4KN m＜Mz 14KN m3）中間截面正彎矩 Mz，采用中間掏空最不利狀態(tài) ，采用上圖圖式計算 。.專業(yè).整理.下載可編輯Mz2aeRKS2d255010000.92905634075N mm 4.075KN m＜Mz 7.2KN m（4）道床及路基頂面應力檢算道床頂面應力 z的檢算，采用中間掏空最不利狀態(tài)按圖式 2計算。Rdm2Rdm2905631.60.5MPabbecde3142800.488MPa＜z1000路基基面應力L；h1bctg314280ctg35o212mm24h2ectg1000ctg35o714mm22h1＜h 500mm＜h2aL2ehRd90563tan35o0.1293N/mm2tan210005000.1293MPa＜ L 0.15MPa路基面道床壓應力檢算通過 。三、計算鎖定軌溫.專業(yè).整理.下載可編輯⑴溫度壓力的計算111；R'1R'RR01/R1/R0R'1820.25m82025cm3.861061/12000018f0p80.253.86106cm2R27202l0tfoe0.254.82107cm1l02720224）1.02.110721074）446370cm3wβEIπ（tπ3R'1048（4.82820253ww2（4R0wt）fβEIπ2l2π3f4R0wtπ3f4463164463162（484.34463164.8210-7）0.21.02.11071048π2π30.2484.34463164.8210-7π3 0.212629cm2.專業(yè).整理.下載可編輯2ffeo4l2γ0βEIπl(wèi)2π2Pw4（11）l2ffoeπ3RR01.02.110720.20.254126229284.31048π126229π20.20.2543（3.861061）1262292π12003310775KN其中：PW—計算兩根鋼軌溫度壓力（N）；E—鋼軌彈性模量，為2.1×105MPa；I—兩根鋼軌對豎直中和軸線的慣性矩；取2879—軌道框架剛度系數(shù)，采用1.0；l—軌道彎曲半波長（cm）；l0—軌道原始彈性彎曲半波長（cm）；foe—軌道原始彈性彎曲矢度（cm）；t—軌道原始彈性彎曲的相對曲率矢度 （cm1），t fl

0e2 ，0t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；1R0—軌道原始塑性彎曲曲率（cm18fop）；1R0=2l0.專業(yè).整理.下載可編輯—軌道彎曲變形矢度，采用0.2cm；R—曲線軌道半徑（cm）；r0—等效道床橫向阻力取 84.3KN⑵軌道穩(wěn)定性允許溫度壓力PPPW3310775N2546750NK11.3式中K1—安全系數(shù)，取K1=1.3。⑶軌道穩(wěn)定性允許溫升Tc對于路基上無縫線路P254675166.3℃Tc22.11071.181052EF77.45式中 F—鋼軌斷面面積,60kg/m 鋼軌 F 77.45cm2⑷ 根據(jù)強度條件確定允許溫降 Td鋼軌的強度條件是要求軌頭急軌底的邊緣荷載應力的最大可能值 ，不超過鋼軌的屈服強度除以一定的安全系數(shù)所得出的容許應力 。其表達式如下：頭d t f 156.8軌頭217.8MPaK

s2

51 10405312MPa1.3底dtf121.75110軌底182.7MPas312MPaK2式中頭d—軌頭邊緣荷載應力的最大可能值；.專業(yè).整理.下載可編輯底d—軌底邊緣荷載應力的最大可能值；t—無縫線路鋼軌溫度應力；f—鋼軌附加應力 ，取10MPa；s—經(jīng)標準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b的不同等級， s的取值不同；K2—安全系數(shù)，取1.3。計算式為：df312121.75156.2℃Td2.11051.18105E⑸設計鎖定軌溫計算TeTmaxTminTdTcTk2264.5（）56.266.3℃517.5225故取設計鎖定軌溫為 22.5℃。式中 Te—設計鎖定軌溫，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 ；Tmax—蚌埠歷年最高軌溫 （℃）；Tmin—蚌埠歷年最低軌溫 （℃）；Tk—修正值，這里取5℃。⑹設 計鎖 定 軌溫范 圍 宜 為 10℃。 橋上 無 縫 線 路或 寒 冷地 區(qū)， 當TdTc(TmaxTmin)10℃時，鎖定軌溫范圍不應小于6℃。設計鎖定軌溫上限TmTe3℃22.5325.5℃設計鎖定軌溫下限TnTe-3℃22.5-319.5℃TmTmin25.5（19.4）44.9℃△Td56.2℃.專業(yè).整理.下載可編輯Tmax Tn 64.5 19.5 45℃ △Tc 66.3℃鋼軌溫度力可按下式計算 ：P EF T式中 E—鋼軌鋼彈性模量 (MPa)；—鋼軌鋼線膨脹系數(shù) （1/℃）；F—鋼軌截面面積 （mm2）；—鋼軌溫差（℃）。Ptmax拉 EF (Tm Tmin)2.1105 77451.18105 44.9鋼軌最大溫度拉力861726NPtmax壓EF(TmaxTn)鋼軌最大溫度壓力2.110577451.1810545863645N四、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 ，其伸縮范圍的長度即為伸縮區(qū)長度 l伸。Ptmax壓Pj863645230000l伸77274mmr8.2式中 Ptmax—鋼軌最大溫度拉力或壓力 （N），Ptmax按式（6-14）和式（6-15）計算；Pj—接頭阻力（N）；.專業(yè).整理.下載可編輯r—一股軌下道床縱向阻力 。五、緩沖區(qū)預留軌縫計算①長軌條一端伸縮量 長的計算（PtmaxPj)28636452300002長2EFr22.1105774515mm8.2此處有計算失誤，結(jié)果應在5mm左右，計算過程正確，原因未知。式中Ptmax—鋼軌最大溫度拉力或壓力（N），Ptmax按式（6-14）和式（6-15）計算；Pj—接頭阻力（N）；r—一股軌下道床縱向阻力 。②緩沖軌一端伸縮量 緩的計算緩1（PP)L1rL22EFtmaxj422.1177458636452300002500018.225000210544mm