兰州交大无缝线路设计算例.doc 10页

参考算例（一）有关资料ⅠⅡⅢⅠⅡⅢ115000115000115000115000115000115000180180840180180图1北京地区铺设无缝线路，其机车荷载为：1.轨温：最高轨温：Tmax=62.6℃最低轨温：Tmin=－22.8℃2.轨道特征⑴钢轨：为60kg/m的钢轨、按预期磨耗6mm计算；缓冲区钢轨采用每根长25m的标准轨；⑵轨枕：混凝土Ⅰ轨枕，每公里铺设1840根；(3)扣件：接头扣件为ф24mm、10.9级螺栓，六孔夹钣；中间扣件为w弹条式，橡胶垫板；(4)道床：碎石道碴，顶宽3.3m，曲线外侧加宽0.05m。3．线路等级及最小曲线半径(1)线路等级：I级线路；(2)最小曲线半径：Rmin＝600m。4．行驶机车东风4型内燃机车；最高行驶速度：Vmax=120km/h;轮重和轴距排列如图1所示。 (二)设计步骤和方法1．强度计算轨道有关资料钢的弹性模量：E＝21×104Mpa；钢轨的线膨胀系数：α＝0.0000118／℃;轨钢容许应力：[σs]＝365Mpa；钢轨对水平轴的惯性矩：Jx＝2879cm4；钢轨对竖直轴的惯性矩：Jy＝498cm4；轨底断面系数：w1＝375cm3；轨头断面系数：w2＝291cm3；支座弹性系数：D＝300kN／cm；=0.012283/cm支座弹性系数：D＝700kN／cm；=0.0153/cm轨枕间距：a＝54.5cm。表一、已知条件参数TmaxTminEαD钢轨D轨下基础K钢轨K轨下基础数值62.6-22.8210000000.01183000007200000.0122830.015288单位℃℃N/cm2mm/m·℃N/cmN/cmcm-1cm-1参数[σs]JxW1W2PHrFa数值36528793752915700009177.4554.5单位mpacm4cm3cm3NN/cmcm2cm参数f0efopfl0QJyβR数值0.30.30.240087498260000单位cmcmcmcmN/cmcm4cm参数Lea1B＇e＇b数值25095501512027.5单位cmcmcmcmcmcm(式中Rj大家取为570KN，道床纵向阻力r=115N/cm) 表二、以第一轮位作为计算轮∑P0μ计算表计算值轮位∑P0μ（N）项目ⅠⅡⅢⅣP0（N）115000115000115000115000x(cm)01803601200kx02.2114.42114.739μ=1.000-0.1530.008070.00000P0μ（N）115000-17636.915927.7584-0.063498290.8表三、以第二轮位作为计算轮∑P0μ计算表计算值轮位∑P0μ（N）项目ⅠⅡⅢⅣP0（N）115000115000115000115000　x(cm)18001801020kx2.210902.21112.528　μ=-0.153361.0000-0.1530.000P0μ（N）-17636.915115000-17636.9150.43179726.6∑P0μ取较大的为98290N表四以第一论作为计算轮∑P0μ计算表计算值轮位∑P0μ（N）项目ⅠⅡⅢⅣP0（N）115000115000115000115000x(cm)01803601200kx02.7518595595.50418.346μ=1.0-0.0350.000030.00000P0μ（N）115000-3999.7413.9280.00049111004表五以第二轮作为计算轮∑P0μ计算表计算值轮位∑P0μ（N）项目ⅠⅡⅢⅣP0（N）115000115000115000115000x(cm)18001801020kx2.75202.75215.598μ=-0.03481.00000-0.03480.00000P0μ（N）-3999.741115000-3999.741-0.0171107001∑P0μ取较大的为111004N (2)钢轨静弯矩计算（见课本P73例题）N·m（3）轨枕的的静压力计算(为检算轨下基础做准备)(4)轨枕上的动压力计算Rd=(1＋α＋β)R0=（1+0.36+0.15）*46244=69829N(5)钢轨动弯矩计算钢轨动弯矩Md：Md=(1＋α＋β)f·M0速度系数α：偏载系数β：采取未被平衡欠超高Δh=75mmβ=0.002·Δh=0.002×75=0.15横向水平力系数f：f＝1.6所以Md＝(1十0.48十0.15)×1.6×20006=52175N·m(6)钢轨动弯应力计算轨底动弯应力σ1：MPa轨头动弯应力σ2:MPa（7）钢轨制动应力列车制动时，在列车前面的钢轨受压，后面的钢轨受拉。采取钢轨制动应力σf＝10MPa(8)容许的轨温变化幅度计算根据强度条件，计算容许的轨温变化幅度，其条件式为：σd＋σt＋σf≤[σs]而σt=2.5·Δt(MPa)所以，轨底容许的降温变化幅度为： ℃轨头容许的增温变化幅度为：℃2．稳定压力计算(1)线路条件原始弹性弯曲矢度:f0e=0.3cm；原始塑性弯曲矢度:fop＝0.3cm；线路容许弯曲矢度:f＝0.2cm；原始弯曲半波长：0＝400cm；等效道床阻力：Q＝87N／cm；钢轨对竖直铀的惯性矩：Jy＝498cm4；轨道框架换算系数：β＝2。(2)温度压力计算有塑性原始弯曲圆曲线的合成曲率为：/cm有关数据计算：βπ2EJY＝2×9.87×21×106×524＝2.06×1011N·cm验算变形曲线长度:==20.43×104cm2=452.0cm因计算得=452.0cm，与400cm相差较大，再设0=452.0cm，重新计算f"0e：cm将f"0e=0.383cm代入，验算变形曲线长度： =21.01×104cm因计算得=458.3cm,与452cm还有一定误差，再设0=458.3cm，重新计算f"0e：将f"0e=0.394cm代入，验算变形曲线长度：=21.08×104cm=459.1cm=459.1cm与上面的=458.3cm相接近，因此将将2＝21.08×104cm,f"0e=0.394cm代入下式，求温度压力PN。N(3)容许温度压力计算采取安全系数：K＝1.25(大家在设计中取为1.3)容许温度压力[P]N(4)容许的轨温变化幅度计算根据稳定性条件，计算容许的轨温变化幅度。钢轨断面积F＝77.45cm2容许的增温变化幅度为：℃3．锁定轨温计算 ⑴由强度和稳定条件确定的锁定轨温铺轨下限锁定轨温：受稳定条件限制。℃铺轨上限锁定轨温：受强度条件限制。℃20.8℃