铁路轨道课设区间无缝线路设计.doc 23页

.《轨道工程》课程设计题目名称区间无缝线路设计院（系）轨道交通学院专业铁道工程技术班级11铁工-2班姓名杨强指导教师:赖建英word资料 .目录一、设计资料......................................................................................................3二、无缝线路轨道强度验算..............................................................................4三、锁定轨温的计算........................................................................................15四、伸缩区长度计算........................................................................................19五、缓冲区预留轨缝计算.................................................................................19六、缩短轨配置设计.........................................................................................23七、缩短轨配置设计图.....................................................................................23word资料 .一、设计资料：项目名称：区间无缝线路设计最小曲线半径及轨枕类型：最小曲线半径轨枕类型1200mⅢ型混凝土枕1670根/km道床：碎石道砟，道床厚h=40cm；路基：既有线路基。钢轨支点弹性系数：D：检算钢轨强度时取3000N/mm：检算轨下基础时取7000KN/mm。钢轨采用60Kg/m钢轨，截面积F=77.45cm²，钢轨惯性矩I=1048cm4钢轨弹飞性模量E=2.110MPa轨道原始弹性弯曲半波长l0=720mm原始弹性弯曲矢度f0e=2.5mm原始弯曲塑性矢度fop=2.5mm，轨道弯曲变形矢度f=2mm，轨道框架刚度系数β=1.0等效道床阻力γ0=84.3N/cm.地区历年最高轨温为64.5℃,最低轨温为-19.4℃。曲线表：曲线1曲线起点里程曲线半径缓和曲线长曲线长DK14+4502500460590曲线2曲线起点里程曲线半径缓和曲线长曲线长DK16+9005500290700设计内容及要求本设计为无缝线路轨道结构设计，包括：1、无缝线路轨道强度计算；2、根据强度条件和稳定条件计算锁定轨温；3、伸缩区长度计算；4、缓冲区预留轨缝的计算word资料 .二、无缝线路轨道强度验算轨道结构强度检算机车一：DF9内燃机车，三轴转向架，轮载115KN(轴重23KN），轴距1.8m机车构造速度100Km/h。轨道各部件强度检算（1）机车允许速度。对于新建线路，通过R=1200m曲线轨道时的机车允许速度可按来计算，得，按此速度来检算各部件强度。（2）钢轨强度检算。DF9内燃机车两转向架之距较大，彼此影响很小，可任选一车轮作计算轮，此处选1轮和2轮位计算轮。计算k值：计算钢轨强度的D=30000N/mm,按无缝线路要求，轨枕均与布置，轨枕间距a=1000000/1670=599mm，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa计算β值式中，J为60Kg/m对水平轴的惯性矩，为计算以1与2轮分别为计算轮来计算，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。由上表可知，计算轮1的为其中的最大值，用此计算静弯矩。的计算表计算轮计算值轮位1231P/N11500011500011500097432x/mm018003600βx02.164.32μ1-0.159960.00720Pμ115000183968282P/N11500011500011500078208x/mm180001800βx2.1602.16μ-0.159961-0.15996Pμ-18396115000-18396取表中最大的word资料 .④计算静弯矩⑤计算动弯矩计算内燃机车运行条件下轨底弯曲应力的速度系数公式为，可算得速度系数为由计算偏载系数的公式，式中的，则得由表可查时的横向水平力系数。代入求⑥计算钢轨的动弯应力和由表6-1可查得新轨的，，则得轨底和轨头应力为：轨底轨头由表6-5查的25mm长的60kg/m钢轨的温度应力，则得钢轨的基本应力为轨底轨头word资料 .U71新轨的屈服极限，新轨安全系数K=1.3，允许应力为上述轨底和轨头的基本应力均小于，符合钢轨强度检算条件。（3）轨枕弯矩的检算①计算k和β值。计算轨枕弯矩时，用D=70000N/mm,由此可得β和k的值②计算轨枕反力的当量荷载。与计算一样，列表计算。计算轮计算值轮位1231P/N115000115000115000110262x/mm018003600βx3.0786.156η1-0.043030.001833Pη115000-4948.637210.9782P/N115000115000115000105103x/mm180001800βx3.07803.078η-0.043031-0.04303Pη-4948.637115000-4948.637注：此表有计算错误，误用计算取表中最大的③计算轨枕上的的动压力速度系数：；偏载系数：word资料 .对于Ⅲ型轨枕=2600mm，=550mm，=1000mm，60kg/m，轨枕底面端部宽度c=314mm，轨枕底面中央宽度d=280mm，代入计算轨下截面正弯矩，得计算中间截面弯矩1）假设中间部分支承，采用下图计算图式。word资料 .2）假设中间全部支承，采用下图计算图式。枕下支承长度。3）中间截面正弯矩，采用中间掏空最不利状态，采用上图图式计算。word资料 .（4）道床及路基顶面应力检算道床顶面应力的检算，采用中间掏空最不利状态按图式2计算。路基基面应力；路基面道床压应力检算通过。机车二：DF11内燃机车，三轴转向架，轮载115KN(轴重23KN），轴距2m，机车构造速度170Km/h。轨道各部件强度检算（1）机车允许速度。对于新建线路，通过R=1200m曲线轨道时的机车允许速度可按来计算，得，按来检算各部件强度。（2）钢轨强度检算。DF9内燃机车两转向架之距较大，彼此影响很小，可任选一车轮作计算轮，此处选1轮和2轮位计算轮。word资料 .计算k值：计算钢轨强度的D=30000N/mm,按无缝线路要求，轨枕均与布置，轨枕间距a=1000000/1670=599mm，于是k=D/a=30000/599=50.1KPa计算β值式中，J为60Kg/m对水平轴的惯性矩，为计算以1与2轮分别为计算轮来计算，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。由上表可知，计算轮1的为其中的最大值，用此计算静弯矩。的计算表计算轮计算值轮位1231P/N115000115000115000101286x/mm020004000βx02.44.8μ1-0.12820.0089Pμ115000-1474010262P/N11500011500011500085520x/mm200002000βx2.402.4μ-0.12821-0.1282Pμ-14740115000-14740取表中最大的④计算静弯矩⑤计算动弯矩计算内燃机车运行条件下轨底弯曲应力的速度系数公式为，可算得速度系数为word资料 .由计算偏载系数的公式，式中的，则得由表可查时的横向水平力系数。代入求⑥计算钢轨的动弯应力和由表6-1可查得新轨的，，则得轨底和轨头应力为：轨底轨头由表6-5查的25mm长的60kg/m钢轨的温度应力，则得钢轨的基本应力为轨底轨头U71新轨的屈服极限，新轨安全系数K=1.3，允许应力为上述轨底和轨头的基本应力均小于，符合钢轨强度检算条件。（3）轨枕弯矩的检算①计算k和β值。计算轨枕弯矩时，用D=70000N/mm,由此可得β和k的值word资料 .②计算轨枕反力的当量荷载。与计算一样，列表计算。计算轮计算值轮位1231P/N115000115000115000110519x/mm020004000βx3.426.84η1-0.04040.0015Pη115000-46511702P/N115000115000115000105698x/mm200002000βx3.4203.42η-0.04041-0.0404Pη-4651115000-4651注：此表有计算错误，误用计算取表中最大的③计算轨枕上的的动压力速度系数：；偏载系数：约为静轮载的以此计算轨枕弯矩。对于Ⅲ型轨枕=2600mm，=550mm，=1000mm，60kg/m轨底宽=150mm，代入计算轨下截面正弯矩，得word资料 .计算中间截面弯矩1）假设中间部分支承，采用下图计算图式。2）假设中间全部支承，采用下图计算图式。枕下支承长度。word资料 .3）中间截面正弯矩，采用中间掏空最不利状态，采用上图图式计算。word资料 .（4）道床及路基顶面应力检算道床顶面应力的检算，采用中间掏空最不利状态按图式2计算。路基基面应力；路基面道床压应力检算通过。三、计算锁定轨温⑴温度压力的计算；word资料 .其中：—计算两根钢轨温度压力（N）；E—钢轨弹性模量，为2.1×10；—两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩；取2879—轨道框架刚度系数，采用1.0；—轨道弯曲半波长（cm）；word资料 .—轨道原始弹性弯曲半波长（cm）；—轨道原始弹性弯曲矢度（cm）；—轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（），，为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；—轨道原始塑性弯曲曲率（）；=—轨道弯曲变形矢度，采用0.2cm；—曲线轨道半径（cm）；—等效道床横向阻力取84.3KN⑵轨道稳定性允许温度压力式中—安全系数，取=1.3。⑶轨道稳定性允许温升对于路基上无缝线路式中F—钢轨断面面积,60kg/m钢轨cm⑷根据强度条件确定允许温降钢轨的强度条件是要求轨头急轨底的边缘荷载应力的最大可能值，不超过钢轨的屈服强度除以一定的安全系数所得出的容许应力。其表达式如下：轨头word资料 .轨底式中—轨头边缘荷载应力的最大可能值；—轨底边缘荷载应力的最大可能值；—无缝线路钢轨温度应力；—钢轨附加应力，取10；—经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服强度，根据国家钢轨钢试验资料统计分析结果，按极限强度的不同等级，的取值不同；—安全系数，取1.3。计算式为：⑸设计锁定轨温计算故取设计锁定轨温为22.5℃。式中—设计锁定轨温，在小半径曲线上宜取偏高值，在年轨温幅度较大的地区宜取偏低值；—蚌埠历年最高轨温（℃）；—蚌埠历年最低轨温（℃）；—修正值，这里取5℃。⑹设计锁定轨温范围宜为10℃。桥上无缝线路或寒冷地区，当℃时，锁定轨温范围不应小于6℃。设计锁定轨温上限设计锁定轨温下限word资料 .钢轨温度力可按下式计算：式中E—钢轨钢弹性模量；—钢轨钢线膨胀系数（1/℃）；F—钢轨截面面积（mm）；—钢轨温差（℃）。钢轨最大温度拉力钢轨最大温度压力四、伸缩区长度计算无缝线路锁定后，长轨条的两端将随轨温的升降而伸缩，其伸缩范围的长度即为伸缩区长度。式中—钢轨最大温度拉力或压力（N），按式（6-14）和式（6-15）计算；—接头阻力（N）；r—一股轨下道床纵向阻力。五、缓冲区预留轨缝计算word资料 .①长轨条一端伸缩量的计算此处有计算失误，结果应在5mm左右，计算过程正确，原因未知。式中—钢轨最大温度拉力或压力（N），按式（6-14）和式（6-15）计算；—接头阻力（N）；r—一股轨下道床纵向阻力。②缓冲轨一端伸缩量的计算式中L—缓冲轨长度（m）；其他符号意义同前。③预留轨缝的计算冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：夏季轨缝不顶紧的条件：前面计算失误，此处不符合要求..式中—长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm）；—相邻缓冲轨间预留轨缝值（mm）；—钢轨接头构造轨缝，取18mm；—长轨条一端的收缩量或伸长量（mm）；—缓冲轨一端的收缩量或伸长量（mm）。word资料 .六、缩短轨的配置①计算曲线内股轨线的总缩短量：②计算缩短轨的根数，你选用缩短量为80mm的缩短轨，，即采用8根。外轨标准轨根数（轨缝为8mm）上述选用缩短贵满足要求。②配置缩短轨曲线缩短轨配置计算表曲线里程DK14+450.缩短轨长度/m24.92圆曲线半径R/mm2500曲线总缩短量630圆曲线长度/m590使用缩短轨根数8缓和曲线长度/m460ZH离第一个接头距离5.6短轨的缩短量/mm80轨缝8word资料 .曲线一各接头错开量计算见附表一。曲线二缩短轨的计算①计算曲线内股轨线的总缩短量：②计算缩短轨的根数，你选用缩短量为80mm的缩短轨，，即采用7根。外轨标准轨根数（轨缝为8mm）上述选用缩短贵满足要求。word资料 .②配置缩短轨曲线缩短轨配置计算表曲线里程DK16+950缩短轨长度/m圆曲线半径R/mm5500曲线总缩短量270圆曲线长度/m700使用缩短轨根数4缓和曲线长度/m290ZH离第一个接头距离5.6短轨的缩短量/mm80轨缝8曲线二各接头错开量计算见附表二。word资料