城市轨道交通轨道工程1(轨道结构)ppt课件.ppt
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1、轨道系统基础知识一轨道结构目录第一章第一章 轨道结构轨道结构 第一节第一节 轨道的功用及组成轨道的功用及组成 第二节第二节 钢轨钢轨 第三节第三节 轨枕轨枕 第四节第四节 钢轨联结件钢轨联结件 第五节第五节 道床道床 第六节第六节 线路简介线路简介第二章第二章 轨道的几何形位轨道的几何形位第三章第三章 道岔道岔第四章第四章 无缝线路无缝线路第五章第五章 轨道受力分析及强度捡算轨道受力分析及强度捡算第一节 轨道的作用及组成轨道铺设在路基或桥隧结构面之上,其作用如下:v引导机车车辆运行;引导机车车辆运行;v直接承受由车轮传来的荷载,并把它传递给路基或桥直接承受由车轮传来的荷载,并把它传递给路基或桥
2、隧建筑物;隧建筑物;v在列车运行的动力作用下,轨道的各个组成部分必须在列车运行的动力作用下,轨道的各个组成部分必须具有足够的强度和稳定性,保证列车按照规定的最高速具有足够的强度和稳定性,保证列车按照规定的最高速度,安全、平稳和不间断地运行。度,安全、平稳和不间断地运行。 第一节 轨道的作用及组成第一节 轨道的作用及组成轨道是铁路线路的组成部分,包括钢轨、轨枕、联结零件、道床、防爬设备和道岔等。钢轨钢轨轨枕轨枕道床道床联结零件联结零件联结零件联结零件防爬设备防爬设备道岔道岔第二节 钢轨 钢轨的功用钢轨的功用 引导机车车辆车轮前进;引导机车车辆车轮前进; 承受车轮的各种荷载(力)并将所承受的荷载传
3、递给承受车轮的各种荷载(力)并将所承受的荷载传递给轨枕、道床及路基;轨枕、道床及路基; 为车轮滚动提供连续、平顺和阻力最小的接触面;为车轮滚动提供连续、平顺和阻力最小的接触面; 在电气化铁道或自动闭塞区段在电气化铁道或自动闭塞区段,钢轨还同时作为轨道电钢轨还同时作为轨道电路使用,在地下铁道钢轨多兼做供电回流轨使用。路使用,在地下铁道钢轨多兼做供电回流轨使用。第二节 钢轨钢轨的工作性质钢轨的工作性质作为一根支撑在连续弹性基础或点支撑上的无限长梁进行作为一根支撑在连续弹性基础或点支撑上的无限长梁进行工作。工作。主要承受的作用力主要承受的作用力轮载作用下的弯曲应力;轮载作用下的弯曲应力;轮轨接触点上
4、的接触应力;轮轨接触点上的接触应力;轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化轨腰与轨头或轨底连接处可能产生的局部应力和温度变化作用下的温度力。作用下的温度力。产生的主要变形产生的主要变形压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。压缩、伸长、弯曲、扭转、压溃、磨耗等。第二节 钢轨对钢轨的基本要求对钢轨的基本要求为了使应力和变形均不超过规定的限值,要求钢轨具有为了使应力和变形均不超过规定的限值,要求钢轨具有足够的强度、韧性和耐磨性等性能,具体如下:足够的强度、韧性和耐磨性等性能,具体如下:(1)足够的强度和耐磨性;足够的强度和耐磨性;(2) 抗疲劳强度和冲击韧性;抗疲劳强度和冲击韧性;(3)
5、 一定的弹性;一定的弹性;(4) 足够光滑的顶面,并有一定的粗糙度;足够光滑的顶面,并有一定的粗糙度;(5) 良好的可焊性及导电性;良好的可焊性及导电性;(6) 高平直度(高速铁路钢轨)。高平直度(高速铁路钢轨)。第二节 钢轨钢轨的类型钢轨的类型分类方式分类方式: 以每米的大致质以每米的大致质量量kg数表示数表示常用类型常用类型75kg/m60kg/m 50kg/m43kg/m第二节 钢轨钢轨的类型钢轨的类型分类方式二分类方式二 按长度分:标准定尺轨、曲线缩短轨、长定尺轨、短尺轨按长度分:标准定尺轨、曲线缩短轨、长定尺轨、短尺轨标准轨长度定尺轨:标准轨长度定尺轨:25m、12.5m曲线缩短轨:
6、曲线缩短轨:24.96m、24.92m、24.84m及及 12.46m、12.42m、12.38m长定尺轨:长定尺轨:50m、100m(铁路跨区间无缝线路用)(铁路跨区间无缝线路用)短尺轨:短尺轨:21m、22m、23m、24m、24.5m及及 9m、9.5m、11m、11.5m、12m分类方式三:按钢轨材质分有分类方式三:按钢轨材质分有U71Mn、U75V等。等。第二节 钢轨钢轨的类型钢轨的类型第二节 钢轨钢轨的断面形式钢轨的断面形式断面形式断面形式工字形工字形断面构成断面构成轨头、轨腰、轨底轨头、轨腰、轨底钢轨的头部顶面宽钢轨的头部顶面宽(b)、轨腰轨腰厚厚(t)、轨身高轨身高(H)及轨底
7、面及轨底面轨高与轨底宽之比一般为轨高与轨底宽之比一般为1.151.20。第二节 钢轨钢轨联结和轨缝钢轨联结和轨缝 钢轨联结是将标准长度的钢轨连接起来,使钢轨联结部分具有与钢轨一样的整体性,给列车提供连续的滚动表面,承受列车通过时作用于其上的动荷载,并满足钢轨伸缩的要求。 钢轨联结方式可分为钢轨接头联结、钢轨焊接两种。第二节 钢轨钢轨联结接头钢轨联结接头接头定义:轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺拴连接的部分,称为钢轨接接头定义:轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺拴连接的部分,称为钢轨接头。头。接头形式接头形式按钢轨相对于轨枕位置分按钢轨相对于轨枕位置分悬空式和承垫式悬空式和承垫式按两股钢轨在接头处的相
8、互位置分按两股钢轨在接头处的相互位置分相对式和相错式相对式和相错式按接头性能分按接头性能分普通接头、异形接头、绝缘接头、普通接头、异形接头、绝缘接头、 焊接接头、冻结接头、伸缩接头、尖轨接头焊接接头、冻结接头、伸缩接头、尖轨接头常用接头形式常用接头形式相对悬空式相对悬空式两股钢轨接头左右对齐,同时位于接头轨枕间。两股钢轨接头左右对齐,同时位于接头轨枕间。第二节 钢轨钢轨焊接接头钢轨焊接接头 钢轨焊接是指将标准长度的钢轨在工厂或现场用焊接方法焊接成所需长度的长钢轨,铺设于无缝线路的一种钢轨联结方式。 无缝线路技术极大程度的减少了钢轨接头,不仅可以提高行车平稳性,降低牵引阻力,减少养护维修工作量,
9、而且大大减少了钢轨接头破损,是合理使用钢轨的有效措施之一。 钢轨焊接的主要方法有:闪光接触焊、气压焊和铝热焊。地铁常用的是移动气压焊,在联合接头处采用铝热焊第二节 钢轨轨缝轨缝设置轨缝的原因设置轨缝的原因适应钢轨热胀冷缩的需要适应钢轨热胀冷缩的需要轨缝设置应满足的条件轨缝设置应满足的条件当轨温达到当地当轨温达到当地最高轨温时,轨缝应大于或等于零最高轨温时,轨缝应大于或等于零,使轨端不受挤压,以防止形成连续瞎缝或因温度压力使轨端不受挤压,以防止形成连续瞎缝或因温度压力太大而发生胀轨跑道。太大而发生胀轨跑道。当轨温达到当地当轨温达到当地最低轨温时,轨缝应小于或等于构造最低轨温时,轨缝应小于或等于构
10、造轨缝轨缝,使接头螺拴不受剪力,以防止接头螺拴拉弯或,使接头螺拴不受剪力,以防止接头螺拴拉弯或拉断。拉断。2010.01182qL tt式中: 计算轨缝尺寸(mm); L钢轨长度(m); 构造轨缝,38、43、50、60、75kg/m钢轨均采用18mm; t0 更换钢轨或调整轨缝时的轨温(oC);q2maxmin12ttt轨缝轨缝第二节 钢轨第三节 轨枕轨枕的作用轨枕的作用承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力,并将承受钢轨传来的竖向垂直力、横向和纵向水平力,并将这些力传布于道床和路基这些力传布于道床和路基保持钢轨方向、位置及轨距保持钢轨方向、位置及轨距轨枕的类型轨枕的类型按类型分:横向轨
11、枕、纵向轨枕及短轨枕按类型分:横向轨枕、纵向轨枕及短轨枕按用途分:普通轨枕、岔枕、桥枕按用途分:普通轨枕、岔枕、桥枕按材质分:混凝土枕、木枕、复合枕、钢枕按材质分:混凝土枕、木枕、复合枕、钢枕第三节 轨枕混凝土枕混凝土枕 断面多为梯形,按制造工艺不同分为断面多为梯形,按制造工艺不同分为普通钢筋混凝土枕(地普通钢筋混凝土枕(地铁的短枕)、预应力混凝土枕(铁路及地铁的长轨枕)铁的短枕)、预应力混凝土枕(铁路及地铁的长轨枕)轨枕长度轨枕长度铁路有砟轨道用铁路有砟轨道用、型枕长型枕长2.5m;型枕长度有型枕长度有2.6m和和2.5m地铁无砟轨道用短枕长地铁无砟轨道用短枕长0.45m、长枕长、长枕长2.
12、22.4m。优点优点强度高,寿命长;弹性均匀,稳定性好;自重大,道床阻强度高,寿命长;弹性均匀,稳定性好;自重大,道床阻力较高;刚度大,轨底挠度平顺。力较高;刚度大,轨底挠度平顺。缺点缺点列车通过不平顺的混凝土枕线路时,轨道附加动力增大,列车通过不平顺的混凝土枕线路时,轨道附加动力增大,故对轨下部件的弹性提出了更高的要求。故对轨下部件的弹性提出了更高的要求。铁路有挡肩2.6m长型混凝土轨枕 第三节 轨枕第三节 轨枕木枕木枕:普通木枕、道岔木枕及桥梁木枕:普通木枕、道岔木枕及桥梁木枕优点优点:弹性好,易加工、运输、铺设、养护维修方便;与钢:弹性好,易加工、运输、铺设、养护维修方便;与钢轨连接比较
13、简单;有较好的绝缘性能。轨连接比较简单;有较好的绝缘性能。缺点缺点:易腐蚀、磨损,使用寿命短;强度、弹性不完全一致,:易腐蚀、磨损,使用寿命短;强度、弹性不完全一致,在车俩的动荷载作用下会形成轨道不平顺,增大轮轨动力。在车俩的动荷载作用下会形成轨道不平顺,增大轮轨动力。第三节 轨枕枕间距枕间距 枕间距根据每公里铺设的轨枕根数(枕间距根据每公里铺设的轨枕根数(根据运量、行车速度根据运量、行车速度和设备条件确定)和设备条件确定)计算确定。铁路木枕轨道,每公里最多计算确定。铁路木枕轨道,每公里最多1920根;混凝土枕轨道,每公里最多根;混凝土枕轨道,每公里最多1840根,最少根,最少1440根;使用
14、根;使用型枕的高速客运专线,每公里轨枕最少为型枕的高速客运专线,每公里轨枕最少为1680根;地铁根;地铁正线及出入段线d的轨枕铺设数为:直线及半径R400m的曲线地段16001680根根/km,枕间距,枕间距595625mm。轨道加强条件轨道加强条件地铁设计规范规定:对曲线半径地铁设计规范规定:对曲线半径R 400m及坡度大于及坡度大于20的线路,除按规定的数量布置轨枕根数外,混凝土枕每公里的线路,除按规定的数量布置轨枕根数外,混凝土枕每公里增加增加80根(对)根(对),当增加条件重合时,只增加一次。当增加条件重合时,只增加一次。第三节 轨枕 每根钢轨下的轨枕间距应满足每根钢轨下的轨枕间距应满
15、足abc a=(L-c-2b)/(n-3) 设设b=(a+c)/2代入上式解得代入上式解得:a=(L-2c)/(n-2)从而解得从而解得:b=L-c-(n-3)a/2接头轨枕间距接头轨枕间距c一般是给定的;对于采用一般是给定的;对于采用50kg/m及以上钢轨及以上钢轨,木枕接头间距为,木枕接头间距为440mm,混凝土枕接头间距为,混凝土枕接头间距为540mm。枕间距计算枕间距计算第三节第三节 轨枕轨枕特种混凝土轨枕混凝土宽枕混凝土宽枕满铺,满铺,17601760根根/km/km弹性轨枕弹性轨枕在轨枕底部设置弹在轨枕底部设置弹性垫层以提高轨道弹性垫层以提高轨道弹性的轨枕。性的轨枕。 第四节 钢轨
16、联接件定义定义 联结钢轨与钢轨(接头夹板等联结零件)或联结钢轨和联结钢轨与钢轨(接头夹板等联结零件)或联结钢轨和轨枕的部件(扣件)轨枕的部件(扣件)作用作用 有效地保证钢轨与钢轨或钢轨与轨枕间的可靠联结,尽有效地保证钢轨与钢轨或钢轨与轨枕间的可靠联结,尽可能地保持钢轨的连续性与整体性;可能地保持钢轨的连续性与整体性; 阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动,确保轨距正常,并阻止钢轨相对于轨枕的纵横向移动,确保轨距正常,并在机车车辆的动力作用下,充分发挥缓冲减振性能,延缓在机车车辆的动力作用下,充分发挥缓冲减振性能,延缓线路残余变形的积累。线路残余变形的积累。第四节 钢轨联接件钢轨接头联结件:钢轨接头联
17、结件:由接头夹板由接头夹板、高强度接头螺拴、螺母、高强度接头螺拴、螺母、弹簧垫圈等零部件组成。弹簧垫圈等零部件组成。作用:作用: 通过这些部件在接头处把钢通过这些部件在接头处把钢轨成一体,以抵抗弯矩和位移。轨成一体,以抵抗弯矩和位移。 在接头部位承受弯矩和水平力;在接头部位承受弯矩和水平力; 接头处还要满足钢轨热胀冷缩的要求。接头处还要满足钢轨热胀冷缩的要求。 第四节第四节 钢轨联接件钢轨联接件 钢轨接头处有六颗螺栓,头尾应当交错安装,以防止钢轨接头处有六颗螺栓,头尾应当交错安装,以防止列车脱轨时将螺栓全部切断造成重大事故。列车脱轨时将螺栓全部切断造成重大事故。第四节第四节 钢轨联接件钢轨联接
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