1、华东交通大学课程设计说明书第 1 页轨道工程课程设计题目名称 区间无缝线路设计 院 （系） 轨道交通学院 专 业 铁道工程技术 班 级 11 铁工-2 班 姓 名 杨强 指导教师: 赖建英 华东交通大学课程设计说明书第 2 页目录一、设计资料3二、无缝线路轨道强度验算43、锁定轨温的计算15四、伸缩区长度计算19五、缓冲区预留轨缝计算.19六、缩短轨配置设计.23七、缩短轨配置设计图.23华东交通大学课程设计说明书第 3 页一、设计资料：项目名称：区间无缝线路设计最小曲线半径及轨枕类型：道床：碎石道砟，道床厚 h=40cm；路基：既有线路基。钢轨支点弹性系数：D：检算钢轨强度时取3000N/m
2、m：检算轨下基础时取 7000KN/mm。钢轨采用 60Kg/m 钢轨，截面积 F=77.45cm，钢轨惯性矩 I=1048cm4 钢轨弹飞性模量 E=2.1 10MPa 轨道原始弹性弯曲半波长 l0=720mm 原始弹性弯曲矢度 f0e=2.5mm 原始弯曲塑性矢度 fop=2.5mm，轨道弯曲变形矢度 f=2mm，轨道框架刚度系数 =1.0 等效道床阻力 0=84.3N/cm.地区历年最高轨温为 64.5,最低轨温为-19.4。曲线表： 曲线 1曲线 2设计内容及要求本设计为无缝线路轨道结构设计，包括：1、无缝线路轨道强度计算；2、根据强度条件和稳定条件计算锁定轨温；3、伸缩区长度计算；4
3、、缓冲区预留轨缝的计算最小曲线半径 轨枕类型1200m 型混凝土枕 1670 根/km曲线起点里程 曲线半径 缓和曲线长 曲线长DK14+450 2500 460 590曲线起点里程 曲线半径 缓和曲线长 曲线长DK16+900 5500 290 700华东交通大学课程设计说明书第 4 页二、无缝线路轨道强度验算轨道结构强度检算机车一：DF9 内燃机车，三轴转向架，轮载 115KN(轴重 23KN） ，轴距 1.8m 机车构造速度 100Km/h。轨道各部件强度检算（1）机车允许速度。对于新建线路，通过 R=1200m 曲线轨道时的机车允许速度可按来计算，得 ，按此速度来检算各部件强度。RV3
4、.4max h/m10/96.148maxKV（2）钢轨强度检算。DF9 内燃机车两转向架之距较大，彼此影响很小，可任选一车轮作计算轮，此处选 1 轮和 2 轮位计算轮。计算 k 值：计算钢轨强度的 D=30000N/mm,按无缝线路要求，轨枕均与布置，轨枕间距 a=1000000/1670=599mm，于是 k=D/a=30000/599=50.1KPa计算 值14 454 m02.1287910.k EJ式中，J 为 60Kg/m 对水平轴的惯性矩，为计算 P以 1 与 2 轮分别为计算轮来计算 ，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。P由上表可知，计算轮 1 的 为其中的最大值，用此计算静弯
5、矩。97432的计算表 P轮位计算轮 计算值1 2 3P/N 115000 115000 115000x/mm 0 1800 3600x 0 2.16 4.32 1 -0.15996 0.007201P 115000 18396 82897432P/N 115000 115000 115000x/mm 1800 0 1800x 2.16 0 2.16 -0.15996 1 -0.159962P -18396 115000 -1839678208取表中最大的 NP97432计算静弯矩 M华东交通大学课程设计说明书第 5 页m209837439012.441 NPM计算动弯矩 d计算内燃机车运行条
6、件下轨底弯曲应力的速度系数公式为 ，可算得速度系数为10v.a4.01104. 由计算偏载系数 的公式，式中的 ，则得pm75h15.072.p由表可查 时的横向水平力系数 。代入求2R.1fdMm45620445.1.04.1983fMpd N）（ ）（ 计算钢轨的动弯应力 和d12由表 6-1 可查得新轨的 ， ，则得轨底和轨头应力为：33750W32m910W轨底 a7.461d1 MPMd轨头 8.156290542d2d 由表 6-5 查的 25mm 长的 60kg/m 钢轨的温度应力 ，则得钢轨的基本应力为atP轨底 M7.1257.12td1 轨头 Pa8.08.6td2U71
7、新轨的屈服极限 ，新轨安全系数 K=1.3，允许应力为a405sMP华东交通大学课程设计说明书第 6 页MPa312.405上述轨底和轨头的基本应力均小于 ，符合钢轨强度检算条件。s（3）轨枕弯矩的检算计算 k 和 值。计算轨枕弯矩时，用 D=70000N/mm,由此可得 和 k 的值a8.165970MP14 454 m08.1287910.2.k EJ计算轨枕反力的当量荷载 。与计算 一样，列表计算。P轮位计算轮 计算值1 2 3P/N 115000 115000 115000x/mm 0 1800 3600x 3.078 6.156 1 -0.04303 0.0018331P 11500
8、0 -4948.637 210.978110262P/N 115000 115000 115000x/mm 1800 0 1800x 3.078 0 3.078 -0.04303 1 -0.043032P -4948.637 115000 -4948.637105103注：此表有计算错误，误用 计算07.取表中最大的 NP126计算轨枕上的的动压力 dR速度系数： ；3.01.03.偏载系数： 15.72.hpNPRRpd 812102259017.45.1.3.)( ）（华东交通大学课程设计说明书第 7 页对于型轨枕 =2600mm， =550mm， =1000mm，60kg/m，轨枕底面端
9、部宽度 c=314mm，轨枕底L1ae面中央宽度 d=280mm，代入计算轨下截面正弯矩，得mNKRMsdg 1734 08.182)150025()8be2a( 21计算中间截面弯矩 zM1）假设中间部分支承，采用下图计算图式。mKN14Mm-5.0KNm5098 9.082)0263(4 50185120104)3(4812z2 12z NKReLaeMSd2）假设中间全部支承，采用下图计算图式。枕下支承长度 。302eL华东交通大学课程设计说明书第 8 页mKN14Mm-10.7KNm10762 9.082)10263(4 50185201304)(48123z2 12z NKReLae
10、MSd3）中间截面正弯矩 ，采用中间掏空最不利状态，采用上图图式计算。zMmKN2.7MmKN64.3m36409.08521052ea zz NKRSd华东交通大学课程设计说明书第 9 页（4）道床及路基顶面应力检算道床顶面应力 的检算，采用中间掏空最不利状态按图式 2 计算。za5.0436.012803146.5edcm2 zMPPaRbed 路基基面应力 ；Lm2135ctg4ctg2ho1 74t210teo2 21hm5h a15.0a15.0m/15.03tn8tne2aL 2odMPPNRL 路基面道床压应力检算通过。机车二：DF11 内燃机车，三轴转向架，轮载 115KN(轴
11、重 23KN） ，轴距 2m，机车构造速度 170Km/h。轨道各部件强度检算（1）机车允许速度。对于新建线路，通过 R=1200m 曲线轨道时的机车允许速度可按来计算，得 ，按 来检算各部件RV3.4max h/m170/96.148maxKV h/m96.148axKV强度。（2）钢轨强度检算。DF9 内燃机车两转向架之距较大，彼此影响很小，可任选一车轮作计算轮，此处选 1 轮和 2 轮位计算轮。计算 k 值：计算钢轨强度的 D=30000N/mm,按无缝线路要求，轨枕均与布置，轨枕间距 a=1000000/1670=599mm，于是 k=D/a=30000/599=50.1KPa计算 值
12、14 454 m02.1287910.k EJ式中，J 为 60Kg/m 对水平轴的惯性矩，为计算 P华东交通大学课程设计说明书第 10 页以 1 与 2 轮分别为计算轮来计算 ，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。P由上表可知，计算轮 1 的 为其中的最大值，用此计算静弯矩。96812的计算表 P轮位计算轮 计算值1 2 3P/N 115000 115000 115000x/mm 0 2000 4000x 0 2.4 4.8 1 -0.1282 0.00891P 115000 -14740 1026101286P/N 115000 115000 115000x/mm 2000 0 2000x
13、2.4 0 2.4 -0.1282 1 -0.12822P -14740 115000 -1474085520取表中最大的 NP10286计算静弯矩 Mm210510862.44 N计算动弯矩 d计算内燃机车运行条件下轨底弯曲应力的速度系数公式为 ，可算得速度系数为10v4.a6.09.148a0. 由计算偏载系数 的公式，式中的 ，则得pm75h15.072.p由表可查 时的横向水平力系数 。代入求 2R4.1fdMm534245.1.06.110MpdN）（ ）（ 华东交通大学课程设计说明书第 11 页计算钢轨的动弯应力 和d12由表 6-1 可查得新轨的 ， ，则得轨底和轨头应力为：3m
14、3750W32m910W轨底 a8.441d1 MPMd轨头 1290532d2d 由表 6-5 查的 25mm 长的 60kg/m 钢轨的温度应力 ，则得钢轨的基本应力为a5tP轨底 M8.1938.142td1 轨头 Pa25td2U71 新轨的屈服极限 ，新轨安全系数 K=1.3，允许应力为a405sMPa312.上述轨底和轨头的基本应力均小于 ，符合钢轨强度检算条件。s（3）轨枕弯矩的检算计算 k 和 值。计算轨枕弯矩时，用 D=70000N/mm,由此可得 和 k 的值a8.165970MP14 454 m08.1287910k EJ计算轨枕反力的当量荷载 。与计算 一样，列表计算。
15、P轮位计算轮 计算值1 2 3P/N 115000 115000 115000x/mm 0 2000 4000x 3.42 6.841 1 -0.0404 0.0015110519华东交通大学课程设计说明书第 12 页P 115000 -4651 170P/N 115000 115000 115000x/mm 2000 0 2000x 3.42 0 3.42 -0.0404 1 -0.04042P -4651 115000 -4651105698注：此表有计算错误，误用 计算07.取表中最大的 NP159计算轨枕上的的动压力 dR速度系数： ；4.016.83.0.偏载系数： 1572hpNP
16、RRpd 905631259017.6. 2.4.)( ）（约为静轮载的 以此计算轨枕弯矩。dR9.8对于型轨枕 =2600mm， =550mm， =1000mm，60kg/m 轨底宽 =150mm，代入计算轨下截面L1aeb正弯矩，得mNKRMsdg 12956 08.190563)81025()8bea( 221计算中间截面弯矩 zM1）假设中间部分支承，采用下图计算图式。华东交通大学课程设计说明书第 13 页mKN14MmN-5.67Km567 9.09563)1023(4 01856260104)3(4812z2 12z NKReLaeMSd2）假设中间全部支承，采用下图计算图式。枕下
17、支承长度 。302eL华东交通大学课程设计说明书第 14 页mKN14Mm-1.4KNm13940 9.09563)10263( 0185201304)(48123z2 12z NKReLaeMSd3）中间截面正弯矩 ，采用中间掏空最不利状态，采用上图图式计算。zMmKN2.7MmKN075.4m40759.96321052ea zz NKRSd（4）道床及路基顶面应力检算道床顶面应力 的检算，采用中间掏空最不利状态按图式 2 计算。za5.048.012803146.95edcm2 zMPPaRbed 路基基面应力 ；Lm2135ctg4ctg2ho1 74t210teo2 21hm5h 华
18、东交通大学课程设计说明书第 15 页a15.0a1293.0m/1293.05tn2963tnehaL 2odMPPNRL 路基面道床压应力检算通过。三、计算锁定轨温温度压力的计算 ； 01R0/1Rcm8205.8286.312/ 62620p c108.3705.lf82 R17220oe cm.4.lft 3372732 cm4670820518.410.2014tw ）（）（ REI2 7-3 27-230222cm169 0.21486.84 1048.201.46134fwtf4l ）（ ）（ REI华东交通大学课程设计说明书第 16 页KNREIP31075 26910186.3
19、4.2. 3.84429.50.10.1l4fllf 262723oe 022eow ）（ ）（ 其中：计算两根钢轨温度压力（N ） ；WPE钢轨弹性模量，为 2.110 ；5MPa两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩；取 2879I轨道框架刚度系数，采用 1.0；轨道弯曲半波长（cm ） ；l轨道原始弹性弯曲半波长（cm） ；0轨道原始弹性弯曲矢度（cm） ；oef轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（ ） ， ，t 1cm20lfte为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；轨道原始塑性弯曲曲率（ ） ； =01R1c0R28lfop轨道弯曲变形矢度，采用 0.2cm；f曲线轨道半径（cm）
20、；等效道床横向阻力取 84.3KN0r轨道稳定性允许温度压力 P华东交通大学课程设计说明书第 17 页NKPW2546703.107式中 安全系数，取 =1.3。13 轨道稳定性允许温升 cT对于路基上无缝线路 3.645.7108.1.25467FEPc式中 F钢轨断面面积, 60kg/m 钢轨 cm.24 根据强度条件确定允许温降 dT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 a312.405a8.2178.1562MPKMPsftd 头轨底 a312a7.1827.12PPsftd 底式中 轨头边
21、缘荷载应力的最大可能值；d头轨底边缘荷载应力的最大可能值；底无缝线路钢轨温度应力；t钢轨附加应力，取 10 ；fMPa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，按极限强度的不同等级， 的取值不同；bs安全系数，取 1.3。2K计算式为：华东交通大学课程设计说明书第 18 页 2.56108.1.2735ETfdd设计锁定轨温计算）（ 5.1723.6.524.195.6minax kcde T故取设计锁定轨温为 22.5。 式中 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；eT蚌埠历年最高轨温（） ；max蚌埠历年最低轨温（） ；
22、inT修正值，这里取 5。k设计锁定轨温范围宜为 10。桥上无缝线路或寒冷地区，当 10)(minaxTTcd时，锁定轨温范围不应小于 6。设计锁定轨温上限 5.23.emT设计锁定轨温下限 19-3-n）（ .6.4.195.2dmin TT 3564cax 钢轨温度力可按下式计算：TEFP式中 E钢轨钢弹性模量 ；)(Ma钢轨钢线膨胀系数（ 1/）；F钢轨截面面积（mm ）；2钢轨温差（ ）。T钢轨最大温度拉力 NTEFPmt861729.4108.450.)(55inmax拉华东交通大学课程设计说明书第 19 页钢轨最大温度压力 NTEFPmt8634545108.710.2)(5nax
23、max压四、伸缩区长度计算无缝线路锁定后，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 。伸lm7242.830645max rPl jt压伸式中 钢轨最大温度拉力或压力（N）， 按式（6-14）和式（6-15 ）计算；maxt maxtP接头阻力（ N）；jPr 一股轨下道床纵向阻力。五、缓冲区预留轨缝计算长轨条一端伸缩量 的计算长m152.87410.238652)2max rEFPjt（长此处有计算失误，结果应在 5mm 左右，计算过程正确，原因未知 。 式中 钢轨最大温度拉力或压力（N）， 按式（6-14）和式（6-15 ）计算；maxtPmaxt接头阻力（ N）；
24、jr 一股轨下道床纵向阻力。缓冲轨一端伸缩量 的计算缓m4 250.8412503864574510.21)5 2max rLPEFjt（缓式中 L缓冲轨长度（m）；华东交通大学课程设计说明书第 20 页其他符号意义同前。 预留轨缝的计算冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：缓缓长 ）（）21548(21ga夏季轨缝不顶紧的条件：m95.425.1.121 缓 缓长a前面计算失误，此处不符合要求 式中 长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm）；1相邻缓冲轨间预留轨缝值（ mm）；2a钢轨接头构造轨缝，取 18mm；g长轨条一端的收缩量或伸长量（mm ）；长缓冲轨一端的收缩量或伸长量（mm ）。缓六、缩短
25、轨的配置计算曲线内股轨线的总缩短量： m63059460251lsc01l R计算缩短轨的根数，你选用缩短量为80mm 的缩短轨，即采用8根。75.8063l0N外轨标准轨根数（轨缝为8mm） 04.608.259N上述选用缩短贵满足要求。华东交通大学课程设计说明书第 21 页配置缩短轨曲线缩短轨配置计算表曲线里程 DK14+450. 缩短轨长度/m 24.92圆曲线半径 R/mm 2500 曲线总缩短量 630圆曲线长度 /mcl590 使用缩短轨根数 8缓和曲线长度 /m0460 ZH 离第一个接头距离 5.6短轨的缩短量/mm 80 轨缝 8曲线一各接头错开量计算见附表一。曲线二缩短轨的
26、计算计算曲线内股轨线的总缩短量：华东交通大学课程设计说明书第 22 页m27029051lsc01l R计算缩短轨的根数，你选用缩短量为80mm 的缩短轨，即采用7根。5.64027l0N外轨标准轨根数（轨缝为8mm） 02.5108.2597NN上述选用缩短贵满足要求。配置缩短轨曲线缩短轨配置计算表曲线里程 DK16+950 缩短轨长度/m圆曲线半径 R/mm 5500 曲线总缩短量 270圆曲线长度 /mcl700 使用缩短轨根数 4缓和曲线长度 /m0290 ZH 离第一个接头距离 5.6短轨的缩短量/mm 80 轨缝 8华东交通大学课程设计说明书第 23 页曲 线 二 各 接 头 错 开 量 计 算 见 附 表 二 。
