地铁与轻轨课程期末大作业一、计算题计算资料重型轨道结构组成线路条件：新建公路，曲线半径800m ；钢轨：60kg/m ，U71新轨，25m 长标准轨；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/km ；道床：碎石道碴，面碴20cm ，底碴20cm ；路基：砂粘土；钢轨支点弹性系数D ：检算钢轨强度时，取30000N/mm ；检算轨下基础时，取70000N/mm 。
σt =51 MPa ；不计钢轨附加应力。
机车：韶山SS1型电力机车，三轴转向架，轮载115kN ，轴距2.3米。
试对轨道各部件强度进行检算。
解答：轨道各部件强度验算1) 机车通过曲线轨道的允许速度的确定：对于新建铁路，通过R=800m ，允许速度按max v =v max = 122km/h 。
2) 钢轨强度的检算：SS1电力机车的两个转向架距离较大，彼此影响很小，可任选一个转向架作为计算。
由于三个车轮的轮重和轮距相同，两端的车轮对称，可任选1、2轮或2、3轮作为计算轮来计算弯矩的当量荷载p φ∑。
计算结果见表1。
表 1 p φ∑计算值计算步骤如下：(A) 计算k 值计算钢轨强度的D = 30000N/mm ，按无缝线路的要求，轨枕均匀布置，轨枕间距a = 1000000/1760 = 570mm ，有此可得k = D /a= 30000/570 = 52.6MPa (B) 计算β值0.00118β=== (mm -1) 式中 J —60kg/m 新轨对水平轴的惯性矩，其值为3217×104 (mm 4)。
(C) 计算p φ∑以1、2轮分别为计算轮计算p φ∑，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。
由表1可知，计算轮1的p φ∑=105616为其中的最大值，该值用以计算钢轨静弯矩。
(D) 计算钢轨静弯矩M1110561622376271440.00118M P φβ==⨯=⨯∑(N·mm) (E) 计算钢轨动弯矩M d查取电力机车计算轨底弯曲应力的速度系数公式为0.6100v ，其计算值α为 0.61220.73100α=⨯= ()10.31200.006100v α⨯-== 由计算偏载系数p β，式中的△h =75mm ，p β= 0.002×75=0.15选取R = 800m 的横向水平系数f =1.45。
将上述系数代入计算公式，得()p 1(1)1+d M M f αβα=++= 22376271×(1+0.73+0.15 )×(1+0.006) ×1.45=61363701 (N·mm)(F) 计算钢轨的动弯应力σ1d 和σ2d查得新轨的W 1=396000mm 3及W 2=339400mm 3。
则1d 161363701155396000d M W σ===(MPa)2d 261363701181339400d M W σ===(MPa) 查得25m 长的60kg/m 钢轨的温度应力σt = 51Mpa 。
则钢轨的基本应力为轨底σ1d +σt = 155+51 = 206 (MPa)轨头σ2d +σt = 152+51 = 232(MPa)U71新轨的屈服极限σS = 405(MPa)，安全系数K = 1.3，其允许应力为[]4053121.3σ== (MPa) 上述轨头和轨底的基本应力均小于[]σ，符合钢轨的强度检算条件。
3) 轨枕弯矩的检算(A) 计算k 和β值计算轨枕弯矩时，用D = 70000N/mm ，由此可得k 和β值：70000123.0570k ==(MPa) 0.00146β===(mm -1) (B) 计算轨枕反力的当量荷载P φ∑，其结果见表2。
表 2 ∑1ϕP 计算值取表中最大的P φ∑=110416N 。
(C) 计算轨枕上动压力R d速度系数按下式计算而得：0.451220.549100α=⨯= ()10.31200.006100v α⨯-== 偏载系数p β=0.002△h = 0.002×75=0.15；()()d 11(1)1(1)12p p a R R P βαβααβαφ=+++=+++∑ 0.00146570+++110416785272⨯=⨯⨯⨯=（10.5490.15）（10.006）(N) 作为算例,来d R 确定轨枕弯矩。
计算轨下截面正弯矩如下：对于Ⅱ型轨枕L =2500mm ，a 1=500mm ，e = 950mm ，60kg/m 轨底宽b´ =150mm ，代如上式得250015078527886011929508g M ⎛⎫=-⨯= ⎪⨯⎝⎭N·mm 在计算轨枕中间截面弯矩时，可按两种不同中部支承方式的计算结果进行比较。
2211431284(32)c d e L La ea M R L e ⎡⎤+--=-⎢⎥+⎣⎦224950325001225005008950500785274(325002950)⎡⎤⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=-⨯⎢⎥⨯⨯+⨯⎣⎦7435003=-N·mm []10.5kN C M m <=∙142500450078527981587544c d L a M R --⨯⎛⎫=-=-⨯=- ⎪⎝⎭N·mm []10.5kN C M m <=∙ 显然，轨枕中部满支承所产生的负弯矩比中部部分支承的负弯矩大32%。
4) 道床顶面应力的检算：对于Ⅱ型轨枕，其中部600mm 不支承在道床上时，e´= 950mm ；中部支撑在道床上时，e´= 1175mm ，b =275mm ，所以按照上述两种支承情况可算得道床顶面压应力为78527 1.60.481275950d b R m be σ==⨯='⨯(MPa) 或 78527 1.60.3892751175d b R m be σ==⨯='⨯ (MPa) 上述b σ＜[]b σ=0.50 Mpa ，满足道床强度条件。
5) 路基面道床压应力的检算：有两个检算道床应力的方案，一是根据已知的道床厚度，检算路基面的道床压应力；或是根据路基填料的允许应力反算所需的道床厚度。
第一方案计算方法如下： 计算h 1和h 2：4.19618035ctg 2275ctg 21=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯==πϕb h (mm) 0.83918035ctg 21175ctg 22=⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯='=πϕe h (mm) 由已知条件，道床的计算厚度h = 200+200/2 = 300mm 。
所以计算厚度在h 1和h 2之间，计算r σ，得785270.1223000117535d r R he tg tg σφ==='⨯⨯⨯ 6 (MPa) >[]b σ= 0.13(Mpa) 第二方案计算如下：785273672211750.1335d r R he tg tg σφ==='⨯⨯(mm) 所需道床厚度大于设计的道床厚度，未通过检算。
城市轨道交通减振降噪对策研究摘要：城市轨道交通的快速发展在创造良好的经济和社会效益的同时，也不可避免地给城市带来了振动和噪声问题，有效解决这一问题对于改善沿线居民的生活环境，实现城市轨道交通可持续发展具有重要的现实意义。
本文通过对轨道交通振动和噪声产生的原因进行分析，结合常用减振降噪的途径，针对性的提出了减振降噪的措施，最后对减振降噪技术的发展做出了展望关键词：城市轨道交通；减振降噪；对策0 引言城市轨道交通具有速度快、舒适和节能等优点，我国已将城市交通轨道化发展列为今后发展的重点。
地铁作为现代化大中城市交通发展的首选，其优势显得越来越突出。
但随着地铁的运营与发展而带来的弊端-----振动和噪声污染也给人们的生活环境造成了一定的负面影响。
上海、南京等地就先后出现过因市民投诉地铁振动、噪声影响居民生活而在开通运营后进行噪声治理、列车限速的情况[1]。
由于大家对于环保的逐步重视和对生活品质要求的不断提高，地铁的振动和噪声扰民问题已经成为地铁设计过程中亟待解决的问题。
1 振动与噪声对人的影响1.1 振动对人的影响国际标淮化组织采用四个物理参数来规定人对振动的响应，这四个参数是：振动频率、振动水平、振动作用于人体的方向和暴露时间[3]。
人处于振动环境中，将会引起人体生理和心理的效应。
例如感到不舒服、麻感、头晕、困倦，严重时出现出汗、头痛、心慌甚至损害到人体心脏。
而当人处于较强振动环境中，就会严重影响人的安全和健康。
1.2 噪声对人的影响大量研究表明[3]．噪声危害人的听力，发生高频听力损伤．甚至于耳聋或耳鼓膜破裂。
在噪声的影响下，可能诱发疾病：噪声作用于人的中枢神经系统，致使人的基本生理过程，即大脑皮层的兴奋与抵制的平衡失调，导致条件反射异常，感到疲劳、头昏脑涨等；噪声还影响人的其他器官。
噪声可使交感神经系统紧张，从而产生心律不齐、消化不良、体质减弱等。
噪声影响人们的休息和睡眠,干扰人们的谈话、听广播、打电话等日常生活。
在强噪声环境下工作，人们容易心情烦躁，容易疲劳，反应迟钝，工作效率大大降低。
噪声对建筑物和仪器设备也有危害，如在强噪声作用下．材料因噪声疲劳而引起裂纹甚至断裂等现象。
2城市轨道交通振动及噪声来源分析2.1轨道交通振动的来源轨道线路是由直线、曲线或平道及高架桥梁、隧道等组成，它不可能始终保持平直，线路的走向、表面的不平顺，甚至线路基础的弹性变化都会引起运行车辆的振动[4]。
另外急剧变化在地铁运行中，由于站间距小，启制动频繁，加减速度大，引起纵向力急剧变化，使纵向力加大，纵向振动加剧。
（1）高架桥梁上运行的振动来源当地铁在高架桥梁上运行时，地铁高速行进是地铁振动的主要发生源，具体来源于列车的轮轨系统和动力系统，其表现为以下几个方面：列车行驶时，对轨道的重力加载产生的冲击，造成车轮与轨道结构的振动；地铁车辆运行时，众多车轮与钢轨同时发生作用所产生的作用力，造成车辆与钢轨结构(包括钢轨、构件等)上的振动[6]；车轮滚过钢轨接缝处时，轮轨相互作用产生的车轮与钢轨结构的振动；轨道的不平顺和车轮的粗糙损伤等随机性激励产生的振动；车轮的偏心等周期性激励导致的振动。
（2）地下线路运行的振动来源地铁在地下线路运行时影响振动源的因素涉及到车辆、轨道、道床、隧道、地质条件等方面。
地下铁道轮轨间相互作用而产生的振动传递给隧道结构，继而又传递给周围的土壤。
振动通过土壤再向邻近的建筑物传播，从而导致地下及墙壁的振动和噪声向建筑物内房间的第二次辐射，它是一种低频声响，就如同外界振动使房间中的窗户发出的“喀喀”声响。
列车振动引起的沿线地面建筑物的振动，其振级的大小与建筑物的结构形式、基础类型以及与地铁线的距离有密切关系。