轨道结构理论与轨道力学(传力特性)(精品).ppt

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1、轨道结构理论与轨道力学轨道结构理论与轨道力学第二章轨道承力与传力特性第二章轨道承力与传力特性第一节轨道垂向承力与传力特性第一节轨道垂向承力与传力特性作用在轨道上的垂向力：作用在轨道上的垂向力：轮载、轮载、轮轨垂向动附加力轮轨垂向动附加力(1)静轮载（机车、货车、客车、动车）1.轮载及动轮载轮载及动轮载(3)最大轮载限值40kN,60kN(4)轮重减载率限值0.6,0.652.轮轨接触应力轮轨接触应力(1)轮轨踏面正常椭圆接触斑2b=10mm2a=14mm正常接触应力110-1500MPa(2)轮轨非正常接触接触应力2500,7000-7500MPa3.钢轨垂向抗弯梁的分压作用钢轨垂向抗弯梁的分

2、压作用(1)因钢轨垂向抗弯梁的分压作用，正常枕上压力0.4-0.6P，邻枕0.1-0.2P4.枕上压力及垫板应力枕上压力及垫板应力(2)轨下胶垫压应力2-3MPa，木枕铁垫板压应力1-1.5MPa(3)轨下胶垫拉伸强度大于20MPa，胶垫受热老化(4)木材横纹抗压强度3-6MPa，设计限值1.4MPa，强度贮备不够。(1)枕下名义支承面积5000-7000平方厘米，枕底石碴名义应力0.2-0.6MPa5.枕下压力及石碴应力枕下压力及石碴应力(2)枕底范围内实际支承轨枕的道碴320-350颗，石碴平均接触应力1680MPa，约1.6-2倍的波动。(3)石碴名义应力计算图示1%等应力线等应力线(5

3、)石灰岩290-3570MPa，花岗岩1120-4000MPa(4)5-25mm,40度25-40mm,42度 25-50mm,45度 25-60mm,47度 25-70mm,50度(1)木枕厚度：道钉(16cm,20cm)的长度与抗拨力，15-16cm6.轨枕尺寸的确定原则轨枕尺寸的确定原则(木枕木枕)(2)木枕宽度：木枕横纹抗压应力铁垫板宽度，20-24cm(3)木枕长度：木枕承载发生挠曲时轨距不发生变化，2.7m(1)轨枕厚度：满足抗弯强度及断面上预应力筋布置要求，20-26cm6.轨枕尺寸的确定原则轨枕尺寸的确定原则(混凝土枕混凝土枕)(2)轨枕宽度：满足道床阻力要求24-27cm(3

4、)轨枕长度：满足预应力钢筋锚固长度及扣件安装要求，2.4-2.5m7.道床厚度的确定原则道床厚度的确定原则(1)道床第一层中(20cm)，应力与深度无关，道床起不到扩散应力的作用(3)道床第三层中(大于70cm)，应力与轨枕宽度和长度均无关，应力沿线路纵向和横向均匀分布。(2)道床第二层中(20-70cm)，应力与轨枕宽度无关，与轨枕长度呈反比，应力沿线路纵向均匀而沿线路横向不均匀。(4)道床厚度确定原则：路基面应力不超限，或路基面应力均匀。(1)路基面名义压应力0.1-0.2MPa，路基面道碴颗粒平均接触应力590-800MPa。8.路基面应力路基面应力(2)路基压实密度与容许应力我国90-

5、95%,98%0.13MPa前苏联98%0.0785MPa德国103%0.06-0.08MPa(3)路基施工标准偏低及容许应力过高是既有线路基产生大量病害的根本原因。(1)合理配套的含义：轨道结构与运营条件的合理配套；轨道内部各结构强度及寿命周期的合理配套。9.轨道结构的合理配套轨道结构的合理配套(2)运营条件：速度、轴重、年运量(3)轨轴比：宜大于 75/23=3.2660/23=2.650/23=2.17(4)8-10年为合理的大修周期75轨 7亿吨60轨 6亿吨 50轨 4.5亿吨 43轨 2.5亿吨第二节轨道横向承力与传力特性第二节轨道横向承力与传力特性作用在轨道上的横向力：作用在轨道

6、上的横向力：轮缘力、轮缘力、轮踏面蠕滑力或摩擦力的横向分力轮踏面蠕滑力或摩擦力的横向分力1.轮轨横向力(1)转向架的位置：自由位：1轮缘贴靠钢轨最大倾斜位：1、4轮缘贴靠钢轨最大外移位：1、3轮缘贴靠钢轨2.影响轮轨横向力的因素轮轨横向力的量值：曲线地段一般30-40kN，小半径曲线70-80kN。直线地段一般10-20kN，特殊情况70-80kN3.轮轨横向力在轨枕上的分配与传递4.轮轨横向力在扣件上的分配与传递轨枕挡肩横向力承载能力25-30kN5.轨枕横向力分配及传递n横向力的传递表现出较强的非线性特性，当轮轨横向力较小时，单根轨枕分配的横向力比例较大，当轮轨横向力较大而超过单枕道床阻力

7、(10-15kN)时，通过钢轨横向弯曲将横向力传递到相邻轨枕上。n无荷道阻力的分配：枕底摩擦力50%，肩部石碴反力20-30%，轨枕间道碴盒中道碴摩擦力20-30%。6.道床横向有荷阻力及横向力安全限值n道床横向有荷阻力：n轮轨横向力脱轨安全限值：n轮轨横向力轨排横移稳定性安全限值：第三节轨道纵向承力与传力特性第三节轨道纵向承力与传力特性作用在轨道上的纵向力：作用在轨道上的纵向力：轮踏面蠕滑力或摩擦力的纵向分力轮踏面蠕滑力或摩擦力的纵向分力温度力温度力1.纵向力的传递n扣件纵向无荷阻力n扣件纵向有荷阻力2.扣件纵向阻力3.道床纵向阻力n道床纵向无荷阻力n道床纵向有荷阻力4.轨道爬行n轨道爬行机

8、理n轨道爬行的规律(2)机车下因牵引力作用，轨道爬行与行车方向相反，制动情况下，轨道爬行与行车方向相。(1)在不存在轮轨纵向力的情况下，仅仅因为轮轨垂向力作用，轨道也会产生向行车方向的爬行。(3)下坡地段及双线上轨道爬行较单线平坡严重。(4)无缝线路地段，因温度力不均匀变化会引起较大的轨道爬行，而轨道爬行反过来又影响温度力的均匀性，造成无缝线路稳定问题。n轨道爬行的危害(2)道岔内钢轨或道岔前后轨道爬行，会严重影响道岔的几何尺寸。(1)使轨缝不均匀甚至造成瞎缝，促使轨道失稳，或造成大轨缝致使接头螺栓受剪力。(3)影响无缝线路稳定性。(4)显著增加轨道维修费用。5.桥上无缝线路钢轨纵向力传递n伸缩力梁轨位移分布钢轨受力分布钢轨伸缩力分布n挠曲力钢轨挠曲力分布梁轨位移分布钢轨受力分布