普通无缝线路设计.docx
目录1 普通无缝线路设计任务书1.1 设计要求和内容1.2 设计资料1.3 主要参考书1.4 应交资料2 普通无缝线路设计指导书 2.1 温度压力的计算2.2 轨道稳定性允许温度压力的计算2.3 轨道稳定性允许温升的计算2.4 轨道强度确定允许温降2.5 设计锁定轨温的计算2.6 钢轨最大应力计算2.7 伸缩区长度计算2.8 无缝线路缓冲区预留轨缝的计算2.9 防爬器的设置2.10长轨条的布置3 无缝线路毕业设计 3.1 温度压力的计算3.2 轨道稳定性允许温度压力的计算3.3 轨道稳定性允许温升的计算3.4 轨道强度确定允许温降3.5 设计锁定轨温的计算3.6 钢轨最大应力计算3.7伸缩区长度计算3.8无缝线路缓冲区预留轨缝的计算3.9防爬器的设置3.10长轨条的布置图轨道工程课程设计课程名称：轨道工程课程设计题目：普通无缝线路设计设计内容：包括设计锁定轨温的确定，伸缩区长度计算，预留轨缝设计，防爬设备的布置和长轨节的长度，无缝线路稳定性检算等。请参考轨道工程、铁路轨道相关章节及轨道设计规范（TB100822005J4482005）等相关规范、标准。已知条件：线路铺设无缝线路区段，厦门历年最高轨温为58.5,最低轨温为-2.0； 60kg/m 钢轨无缝线路，曲线半径 R=600m；轨枕：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=2.1×10 5 MPa ，轨道原始弹性弯曲半波长 l0=720cm,原始弹性弯曲矢度 foe=2.5mm，原始塑性弯曲矢度 f=2.5mm，轨道弯曲变形矢度 f =2mm。，轨道框架刚度系op数=1.0，等效道床阻力取r =84.3N/cm。0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：起始里程或中心里程K110+74.4k110+254.33 K110+342.96 K110+687.5 K111+046.0K113+171.53k113+476.28 K114+650.81K115+000 K121+163.06 K121+500.6K121+948.56k122+065.81既有线桥、隧及道口描述潭口隧道2-20.0平交道口1-40.01-10.0 混凝土拱桥2-20.0 混凝土拱桥古龙岗隧道2-15.0平交道口平交道口平交道口4-31.0 钢桥杨子岭隧道无缝线路设计的步骤计算步骤如下：温度压力的计算根据轨道设计规范（TB100822005J4482005）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：bEIp 2P =f + foel 2+ 4l 2 r3 0= 2.695 ´106 N ，Wf + f411+ ( )l 2oep 3 RRw +w + (-) × fbEIp 2f24rwtp030l 2 =4rwt= 1.742 ´105 cm2 ， 0 - p 3f4式中w = bEIp 2 (t + ) = 6.799 ´105 N × cm ；p 3 R '111 = + = 2.055 ´10-5 cm-1 ；R 'RR0P 计算两根钢轨温度压力（N）；WE钢轨弹性模量，为 2.1×10 5 MPa ；I 两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩，50kg/m 钢轨I =2×377=754cm 460kg/m 钢轨I =2×524=1048cm 475kg/m 钢轨I =2×665=1330cm 4b 轨道框架刚度系数，采用 1.0；l 轨道弯曲半波长（cm）；l 轨道原始弹性弯曲半波长（cm）；0f 轨道原始弹性弯曲矢度（cm）；oet 轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（ cm -1 ），ft = 0el 20= 4.823 ´10-7 cm-1 ，t 为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；8 f1 R 轨道原始塑性弯曲曲率（ cm -1 ）；1 R00= opl 20= 3.858 ´10-6 cm-1f 轨道弯曲变形矢度，采用 0.2cm；R 曲线轨道半径（cm）；r 等效道床横向阻力；0r = qpp- c f + c cf n= 84.3N / cm004 12 n 2式中，q0道床初始阻力常数（N/cm）；c 和c12cn道床塑性系数，单位分别为 N/ cm 2 和 N/ cm n+1 ；积分常数；轨道稳定性允许温度压力P PP= WK= 2.156 ´106 N式中PW1轨道稳定性计算温度压力（N），按式（6-4）计算。K 安全系数，一般取 K11=1.25。 轨道稳定性允许温升DT c对于路基上无缝线路DT =cP2Ea F= 56.2 式中F钢轨断面面积,50kg/m 钢轨F = 65.8 cm 260kg/m 钢轨F = 77.45 cm 275kg/m 钢轨F = 95.037 cm 2 根据强度条件确定允许温降DT d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s头d+ s + stf£ s = s sK2轨底s底d+ s + stf£ s = s sK2式中ss轨头边缘荷载应力的最大可能值；头d轨底边缘荷载应力的最大可能值；底do 无缝线路钢轨温度应力；to 钢轨附加应力，取 10 MPa ；fo 经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服强度，根据s国家钢轨钢试验资料统计分析结果，按极限强度o 的不同等级，sbs的取值不同；计算式为：K 安全系数，新钢轨 K22= 1.25 ，DT =ds -s -sdfEa= 75.1 式中ss钢轨动弯应力，取轨底的应力，本设计中取值为 128MPa；d钢轨附加应力，取 10 MPa ；fE钢轨钢的弹性模量，为2.1´105 MPa ；a 钢轨的线膨胀系数，取1.18 ´10-5 / 。设计锁定轨温计算TT = max+ TminDT+ d- DT c± DT= 42.7 ± 5 e22k式中TeT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；当地历年最高轨温（）；maxTmin当地历年最低轨温（）；DT 轨道稳定性允许温差（）；cDTd 轨道强度允许温降（）；DT 修正值，一般为 05。k设 计 锁 定 轨 温 范 围 宜 为 10 。 桥上无缝线 路或寒冷 地区， 当DT + DT - (T- T) < 10 时，锁定轨温范围不应小于 6。dcmaxmin设计锁定轨温上限Tm设计锁定轨温下限Tn= T + 5 = 47.7 e= T - 5 = 37.7 e设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：T - T£ DT mm i ndT- T £ DT m a xnc钢轨温度力可按下式计算：P = EFa DT = 1.161´106 N式中E钢轨钢弹性模量(MPa) ；a 钢轨钢线膨胀系数（1/）；F钢轨截面面积（mm 2 ）；DT 钢轨温差（）。钢轨最大温度拉力Pt max拉钢轨最大温度压力P= EFa(Tm= EFa(T- Tmin- T) = 9.538 ´105 N) = 3.992 ´105 N伸缩区长度计算t max压maxn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l 。伸P-Pl= t maxj伸r= 4.255 ´104 mm式中P钢轨最大温度拉力或压力（N），计算；阻力t m a xP 接头阻力（N）；jr 一股轨下道床纵向阻力，有碴道床路基上为一股轨下线路纵向无缝线路缓冲区预留轨缝计算长轨条一端伸缩量D长的计算（P- P )2D= t maxj= 6.067mm长2EF × r式中P钢轨最大温度拉力或压力（N），计算；t m a xP 接头阻力（N）；jr 一股轨下道床纵向阻力。缓冲轨一端伸缩量D缓的计算1é1ùD= 2（ê P- P ) × L - 4 rL2 ú = 3.041mm缓EF ët maxjû式中L缓冲轨长度（m）； 其他符号意义同前。 预留轨缝的计算冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：a £ a1g- (D长+ D ）= 8.891mm缓夏季轨缝不顶紧的条件：a £ a2g- 2D缓= 11.918mma - ag1³ D+ D长缓= 9.108mma - ag2³ 2D缓= 6.082mm式中a1a2agD长D缓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）。 防爬器设置在无缝线路伸缩区上，因钢轨要产生伸缩，必须有足够的接头阻力和道床阻力与长钢轨中的温度力平衡，如果接头阻力和道床阻力较小，就会造成较长的伸缩区长度，增加了无缝线路养护的难度。为充分发挥道床阻力的作用，在无缝线路结构设计时，要保证扣件阻力大于道床阻力。如扣件阻力不足，则需安装防爬器以增大钢轨与轨枕之间的阻力。即P + nP防扣³ nR式中， P防为一对防爬器的阻力（ N）； P扣为一根轨枕上的扣件阻力（ N）；R为一根轨枕能提供的道床阻力；n 为两对防爬器之间的间隔轨枕数。缓冲区设置的防爬器与伸缩区相同。目前采用弹条扣件的混凝土轨枕，由于扣件的阻力较大，一般不设防爬器。选用弹条扣件，即 P防= 15000N ， P扣= 9000N ， R = 12500 N ，根据公式取n = 4 ；长轨条布置画长轨条布置图在无缝线路中用到的参数值为：l0 = 720cm ， f = 0.2cm ， foe = fop = 2.5mm 。
