目录轨道工程无缝线路设计 (1)一．设计题目： (1)普通无缝线路设计 (1)二．设计资料： (1)三、无缝线路设计的步骤如下： (2)1、温度压力的计算 (2)2、轨道稳定性允许温度压力[]P (4)3、轨道稳定性允许温升[]c T∆ (4)4、根据强度条件确定允许温降[]d T∆ (5)5、锁定轨温计算 (6)6、设计锁定轨温 (7)7、伸缩区长度计算： (8)8、无缝线路缓冲区预留轨缝计算： (8)∆的计算： (8)➢轨条一端伸缩量长∆的计算： (9)➢冲轨一端伸缩量缓➢预留轨缝的计算： (9)9、防爬器设置 (10)10、长轨条布置 (11)轨道工程无缝线路设计一．设计题目：普通无缝线路设计二．设计资料：线路铺设无缝线路区段，地区历年最高轨温为61℃,最低轨温为-20.6℃；60kg/m 钢轨无缝线路，曲线半径R=600m ；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/㎞，钢轨截面积F=77.45 cm 2，钢轨惯性矩I=1048cm 4,钢轨弹性模量E=2.1×105MPa ，轨道原始弹性弯曲半波长0l =720cm,原始弹性弯曲矢度oe f =2.5mm ，原始塑性弯曲矢度op f =2.5mm ，轨道弯曲变形矢度f =2mm 。

，轨道框架刚度系数 =1.0，等效道床阻力取0r =84.3N/cm 。

线路基本情况：该线路位于XXX 线，自K110+000至K123+000桥隧等建筑物位置如下表：三、无缝线路设计的步骤如下：1、温度压力的计算根据《轨道设计规范》（TB10082—2005 J448—2005）的公式计算温度压力计算公式根据假设，用势能驻值原理导出如下基本公式：20303222)11(44lRR f f r πl l f f EI P oe oe W +++++=ππβ f wtr EI f f wt r w w l -⋅-++=3023224)4(ππβπ，)4('32R t EI w ππβ+= 0'111R R R += W P —计算两根钢轨温度压力（N ）；E —钢轨弹性模量，为2.1×105MPa ；I —两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩， 60kg/m 钢轨 I =2×524=1048cm 4β—轨道框架刚度系数，采用1.0；l —轨道弯曲半波长（cm ）； 0l —轨道原始弹性弯曲半波长（cm ）； oe f —轨道原始弹性弯曲矢度（cm ）；t —轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（1-cm ），200l f t e=， t 为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；01R —轨道原始塑性弯曲曲率（1-cm ）；01R =28l f opf —轨道弯曲变形矢度，采用0.2cm ；R —曲线轨道半径（cm ）； 0r —等效道床横向阻力；n n f c c f c q r 210024ππ+-=式中:0q —道床初始阻力常数（N/cm ）；1c 和2c —道床塑性系数，单位分别为N/ cm 2和N/ cm 1+n ； n c —积分常数；已知：60kg/m 钢轨 I =2×524=1048cm 4；E=2.1×105MPa ；β=1.0 ；R=60000cm ；f =0.2cm ； oe f =0.25cm ； 0r =84.3N/cm ；op f =0.25cm ；0l =720cm60kg/m 钢轨 I =2×524=1048cm 4 所以:710200.25==4.8210cm 720720e f t l --=⨯⨯ 0'111R R R += =600001+72072025.08⨯⨯ =2.05⨯105- cm 1- )4('32Rt EI w ππβ+==1.0⨯2.1⨯107⨯1048⨯3.142⨯(4.82⨯107-+3514.31005.24-⨯⨯)=679882.05 N ·cm20332 3.140.2173864.73 cm l fπ-=-=-=2223230723534411()0.20.254173864.73 84.31.02.11010483.14173864.73 3.14=40.20.25 2.0510173864.73 3.142694743.24N oe W oe f f l EI r l πP f f l R Rβππ-++=++++⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯+++⨯⨯⨯=2、轨道稳定性允许温度压力[]P[]1K P P W=W P —轨道稳定性计算温度压力 1K —安全系数。

已知:取1K =1.3 ；W P =2694743.24N 所以：[]12694743.24=2072879.4131.3WP P N K == 3、轨道稳定性允许温升[]c T ∆对于路基上无缝线路：[][]FE P T c α2=∆（F —钢轨断面面积）已知：60kg/m 钢轨 45.77=F cm 2[][][]7502072879.413=?22 2.110 1.181077.4554.00c c P T E F T C α-∆=⨯⨯⨯⨯⨯∆= 4、根据强度条件确定允许温降[]d T ∆轨头:[]2K sf t d σσσσσ=≤++头轨底:[]2K sf t d σσσσσ=≤++底[][]ασσσE T fd d --=∆d 头σ—轨头边缘荷载应力的最大可能值；d 底σ—轨底边缘荷载应力的最大可能值； t σ—无缝线路钢轨温度应力； f σ—钢轨附加应力，取10MPa ；s σ—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b σ的不同等级，s σ的取值不同；2K —安全系数，新钢轨25.12=K ，铝热焊及再用轨3.12=K ～1.35。

查轨道工程书得,取U71Mn 钢轨钢785b =σMPa ；s σ=457MPa 新轨铝热焊取：2K =1.3；f σ=10MPa ；E=2.1×105MPa ；α=/1018.15-⨯C 0；d σ=145MPa由： []2457==351.54MPa 1.3SK σσ=[][]550351.54145102.110 1.181079.31d fd T E Cσσσα---∆=--=⨯⨯⨯= 式中d σ—钢轨动弯应力，取轨底的应力，本设计中取值为145MPa ； f σ—钢轨附加应力，取10MPa ； E —钢轨钢的弹性模量，为MPa 5101.2⨯；α—钢轨的线膨胀系数，取/1018.15-⨯℃。

5、锁定轨温计算[][]k c d e T T T T T T ∆±∆-∆++=22min max式中：e T —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；m ax T —当地历年最高轨温（℃）；m in T —当地历年最低轨温（℃）； ][c T ∆—轨道稳定性允许温差（℃）；][d T ∆—轨道强度允许温降（℃）； k T ∆—修正值，一般为0～5℃。

选定城市：宝鸡 m ax T = 61.6℃；m in T =-16.1℃ ；][d T ∆=79.31 ℃；][c T ∆=54.00℃选取 k T ∆=-5℃⎡⎤⎡⎤∆-∆+⎣⎦⎣⎦=+±∆--+±=+±max min2261.616.179.3154.00=52222.7512.665=40.4130.4130.41d ce kT T T T T T 6、设计锁定轨温设计锁定轨温上限 +=e m T T （5～6℃） 设计锁定轨温下限 -e n T T =（5～6℃） 设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：[]d m T T T ∆≤-min []c n T T T ∆≤-max 钢轨温度力可按下式计算：T EF P ∆=α 式中 ：E —钢轨钢弹性模量)(MPa ；α—钢轨钢线膨胀系数（1/℃）； F —钢轨截面面积（mm 2）；T ∆—钢轨温差（℃）。

钢轨最大温度拉力 )(min max T T EF P m t -=α拉 钢轨最大温度压力 )(max max n t T T EF P -=α压已知：()()0max min [][]=79.3154.0061.020.6=51.7110d c T T T T C ∆+∆--+-+> 所以:设计锁定轨温上限 +=e m T T 5℃=27.86+5=32.86℃设计锁定轨温下限 -e n T T =5℃=27.86-5=22.86℃设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：min m T T -=32.86-（-20.6）=53.46℃≤][d T ∆=79.31 ℃ n T T -max =61.0-22.86=38.14℃≤][c T ∆=54.00℃已知:E=2.1×105MPa ；F=77452mm ；α = /1018.15-⨯C 0 所以:钢轨最大温度拉力：55min max ()=2.1107745 1.181053.46=1025913m t P EF T T N α-=-⨯⨯⨯⨯⨯拉钢轨最大温度压力：55max max ()=2.1107745 1.181038.14=732083.85n t P EF T T N α-=-⨯⨯⨯⨯⨯压7、伸缩区长度计算：rP P l jt -=max 伸max t P =1025913N ；查表得Ⅱ型混凝土轨枕1760根/㎞，r =10.9N/mm取j P =570000N ： 所以：rP P l jt -=max 伸=102391357000010.9-=4182.69mm因为伸缩去长度一般取50-100m,且一般去标准轨的整数倍，所以取伸缩区长度为50m 。

8、无缝线路缓冲区预留轨缝计算：➢ 轨条一端伸缩量长∆的计算：rEF P P j t ⋅-=∆2)2max （长由上面求得：E=2.1×105MPa ；max t P =1025913N ；F=77452mm 查表得Ⅱ型混凝土轨枕1760根/㎞r =10.9N/mm 取j P =570000N ，所以：()22max 5)1025913570000==5.922 2.110774510.9t j P P mm EF r --∆=⋅⨯⨯⨯⨯长（ ➢ 冲轨一端伸缩量缓∆的计算：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⋅-=∆2max 41)21rL L P P EF jt （缓 由以上求得：max t P =1025913N ；取j P =570000N ；E=2.1×105MPa ；F=77452mm查表得Ⅱ型混凝土轨枕1760根/㎞；r =10.9N/mm 取缓冲区标准轨长度L=25m ， 所以：()2max 2511)2411=10259135700002500010.9250002 2.11077454=3.0t jP P L rL EF mm⎡⎤∆=-⋅-⎢⎥⎣⎦⎡⎤-⨯-⨯⨯⎢⎥⨯⨯⨯⎣⎦缓（ ➢ 预留轨缝的计算：冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：缓缓长）∆-≤∆+∆-≤2(21g g a a a a夏季轨缝不顶紧的条件： 缓缓长∆≥∆+∆≥221a a式中 ：1a —长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm ）；2a —相邻缓冲轨间预留轨缝值（mm ）；g a —钢轨接头构造轨缝，取18mm ；长∆—长轨条一端的收缩量或伸长量（mm ）；缓∆—缓冲轨一端的收缩量或伸长量（mm ）。