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无缝线路设计

目录1. 设计资料 ...................................................................................................... 12.计算内容 ...................................................................................................... 1 2.1. 轨道结构静力计算. (1)2.1.1. 计算刚比系数 ............................................................................. 2 2.1.2. 计算最大静位移、静弯矩和枕上静压力 ................................. 2 2.2. 轨道强度检算 (3)2.2.1. 计算d M ,d y ,d R .................................................................... 3 2.2.2. 钢轨强度检算 ............................................................................. 3 2.2.3. 轨枕检算 ..................................................................................... 4 2.3. 无缝线路稳定性检算........................................................................ 6 2.4. 无缝线路设计 (8)1. 设计资料铺设地点:济南 轨道结构组成:钢轨:60kg/m,U71新轨,25m 长的标准轨; 轨枕:J-2型混凝土轨枕1760根/km; 道床:碎石道砟,面砟25cm ,垫砟20cm; 路基:沙黏土;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.线路最小曲线半径为600m ; 机车、车辆相关参数见下表:2. 计算内容2.1. 轨道结构静力计算用“连续支承法”计算钢轨静弯矩0M 、静挠度0y 和枕上静压力0R 。

2.1.1. 计算刚比系数轨枕间距1000000568.181760a mm== 当130000/D N m =时,113500052.8568.18D MPaa μ===-110.00118mmk === 当270000/D N m =,2270000123.2568.18D MPaa μ===-120.00146mmk === 2.1.2. 计算最大静位移、静弯矩和枕上静压力一种机车的一个车轮在钢轨计算截面上,除了该车轮对计算截面产生压力、挠度外,还应考虑临轮的影响。

一般的讲,当车轮距离计算截面5m 以上时,这种影响可以忽略不计。

由此可知,轮位相对于计算截面排列不同,则其所产生的0M 、0y 和0R 也各不相同,其中必有一中排列的某一轮子放在计算截面,产生的0M 、0y 和0R 为最大,这张排列的轮位称为最不利轮位。

由附表1可知,计算轮1的ΣP μ=92602.65为其中的最大值,用此值来计算静弯矩。

由附表2可知,计算轮的ΣP η=106983.67为其中的最大值,用此值来计算轨枕反力。

表中:(cos sin )kx u e kx kx -=- (cos +sin )kx u e kx kx -=200.00146106983.670.6322123.2k y P mm ημ=∑=⨯=⨯ 011192602.6519619205.52440.00118M P N m k μ=∑=⨯=⋅⨯0568.180.00146106983.6744373.7722ak R P N η⨯=∑=⨯= 2.2. 轨道强度检算2.2.1. 计算d M ,d y ,d RDF8内燃机车、运行速度80/V km h =,检算钢轨弯曲应力时,速度系数为0.400.40800.32100100V α⨯=== 检算钢轨下沉及轨下基础各部件应力时,速度系数为0.300.30800.24100100V α⨯=== 曲线半径600R m =,取其未被平衡欠超高最大值为75h mm ∆=,故偏载系数β为0.0020.002750.15h β=∆=⨯=故有:0(1)19619205.52(10.320.15)28840232.11d M M N mm αβ=++=⨯++=⋅ 0(1)0.63(10.240.15)0.8757d y y mm αβ=++=⨯++= 0(1)44373.77(10.240.15)61679.54d R R N αβ=++=⨯++=2.2.2. 钢轨强度检算曲线半径600R m =,经查表可得横向水平力系数 1.60f =,60kg/m 的钢轨,垂直磨耗为6mm 时,截面模量21396W cm =,22339W cm =,故1128840232.111.60116.53396000d d M f MPa W σ==⨯= 2228840232.111.60136.12339000d d M f MPa W σ==⨯= 制动应力取10c MPa σ=;查表得温度附加应力51t MPa σ=;取k=1.5,钢轨容许应力[]270MPa σ=。

据此检算钢轨强度:轨底:1116.535110177.53[]d t c MPa σσσσ++=++=< 轨头:2136.125110197.12[]d t c MPa σσσσ++=++=<2.2.3. 轨枕检算(1)轨下断面正弯矩检算:2'2615001501.061679.5410 6.96[]2829508g s d g a b M K R kN m M e -⎛⎫⎛⎫=-=⨯-⨯⨯=⋅< ⎪ ⎪⨯⎝⎭⎝⎭式中:1a -荷载作用点至枕端距离,取150a cm =。

e -一股钢轨下,轨枕的全支承长度,取=95e cm 。

'b -轨下衬垫宽度,一般取轨底宽度。

s K -轨枕设计系数,暂定为1。

[]g M -轨下截面容许弯矩,取13.3kN m ⋅。

满足要求。

(2)中间断面负弯矩检算。

2211226348124(32)32500495085009501250025001.061679.54104(3250029505.8399[]c s dc L e a e a LM K R L e kN m M -+--=-+⨯+⨯-⨯⨯-⨯⨯=-⨯⨯⨯⨯⨯+⨯=-⋅< 式中:L -轨枕长度。

[]c M -中间截面容许负弯矩,取10.5kN m ⋅满足要求。

(3)按全部支承计算()[]-6142500450061679.5410440.7724c dc L a M R N mm M --⨯⎛⎫=-=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=-⋅<(4)道床顶面压应力检算max '61679.54 1.60.3054[]2751175d b b R m MPa be σσ==⨯=<⨯ 式中:b -轨枕底面宽度,混凝土枕平均宽度取27.5b cm =。

'e -一股钢轨下的轨枕有效支承长度,取'117.5e cm =。

式中:[]b σ-道床容许承压应力,取[]0.5b MPa σ=满足要求。

(5)路基机床表面压应力检算1275cot cot 35196.422b h mm ϕ==='21175cot cot 35839.022e h mm ϕ===现有道床厚度12450,h mm h h h =<<,故有'61679.540.1231[]2tan 21175450tan 35d r r R MPae h σσϕ===<⨯⨯⨯ 式中:[]r σ-路基表面容许承压应力,取[]0.15b MPa σ=满足要求。

计算汇总根据以上计算结果,轨道各部件应力或弯矩都未超过标准允许值,轨道强度合格,结果汇总如下表所示。

2.3. 无缝线路稳定性检算一般取轨道原始弯曲半波长400o l cm =,轨道塑性弯曲矢度0.3op oe f f cm ==,则有:22400400 6.710880.3op l R cmf ===⨯⨯对于具有塑型原始弯曲的圆曲线换算曲率,由原始条件600R m =,51'44011111 3.1610610 6.710cm R R R --=+=+=⨯⨯⨯ '31645.57R cm =则可计算变曲线弦长,由4524y I cm =,轨道原始弹性弯曲矢度0.3oe f cm =,轨道弯曲变形矢度0.2f cm =,查表可得等效道床阻力84/Q N cm =可知:22'6222184122110524 =8431645.57 =210937.29y EI l R cm ππ⎡⎢=⎢⎣⎡⨯⨯⨯⨯⎢⎢⎣计算可得459.28l cm =,由于l 与o l 相差较大需要重新计算矢度,计算过程如下:令459.28o l l cm ==,重新计算含o l 的参数:'220220.3459.280.40400400oe oe f f l cm ==⨯=,再将重新的'oe f 带入上式,求得计算可得467.41l cm =此时l 与o l 仍相差较大,需要再次计算,令467.41o l l cm ==,'220220.3467.410.41400400oe oe f f l cm ==⨯=,再将重新的'oe f 带入上式,求得计算可得468.19l cm =此时l 与o l 仍然较大需要重新计算矢度,计算过程如下:令468.19o l l cm ==,重新计算含o l 的参数'220220.3468.190.411400400oe oe f f l cm ==⨯=,再将重新的'oe f 带入上式,求得计算可得468.26l cm =此时l 与o l 相差较小,无需重新计算将'0.411,468.26oe oe f f cm l cm ===带入下式得:5654433522'()2110524(0.20.411)8422468.26 =1981.15kN ()(0.20.411)1 3.16104468.264y oe N oe EI f f Q l P f f l R ππππ-+⨯⨯⨯⨯+++⨯==++⨯+⨯+⨯ 最后求得允许温度应力[]1981.151650.961.2N P P kN k ===。

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