1、路基上无缝线路课程设计确定中和轨温姓名：任闯闯学号：09232054班级：土木 0911学院：土木建筑工程学院路基上无缝线路课程设计中和轨温及预留轨缝设计中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）是无缝线路设计的关键问题，涉及铁路轨道这门课的主要理论。该设计目的是通过实际设计，更深入地掌握铁路轨道的基本理论。一、基本内容1）收集资料，综合分析。通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。4）通过计算，确定中和轨温（即
2、无缝线路设计锁定轨温） 。中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及铁路轨道这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握铁路轨道的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论） 。二、基本要求 对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来； 有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程序及计算结果附在课程设计书中。 独立完成，有自己的特色； 设计时间 1 周。 设计书内容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计总结（设计方案的评述、收获及建议） 、参考文献。 课程设计报告的文字部分
3、要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时要求字迹工整、书面整洁。三、设计思路无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（ ）和轨道max,inT允许的升温幅度和降温幅度来确定。因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。主要计算如下：1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力 ：dtf式中： 钢轨动弯应力（Mpa） ，计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；d钢轨温度应力（Mpa） ；t钢轨附加应力（Mpa） ，如桥上的伸缩应力和挠
4、曲应力、无缝道岔基本轨附f加应力、列车制动等引起的附加应力等。本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取 ；10fMpa钢轨允许应力。因此允许的降温幅度 可由下式计算dt（4-）dfdtE式中： 钢轨动弯应力（Mpa） ，取拉应力计算值。d2、据稳定性条件确定允许的升温幅度根据稳定性计算求得的允许温度压力 后，可计算出允许的升温幅度 ：Pct（4-）2fctEF式中： 附加压力，本设计可取为零（N ） 。fP轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”教材和参考文献 1。2、 中和轨温确定根据图，中和轨温 计算如下：etmaxin22dce kTtt t四、设计参数（
5、自己选取、组合）自己选取 组合， 合理 即可， 可不按照这个下面组合方法。主要技术指标：每个学生取家庭所在地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。1、 轨道条件钢轨：60kg/m，屈服强度 ，钢轨断面对水平轴的惯性矩 ；457sMpa43217xIcm轨枕：III 型混凝土枕， 1667 根/km，轨枕间距 ；60cm道床：道碴为一级道碴，面碴厚 25cm，底碴厚 20cm。路基填料：沙粘土；钢轨支座刚度 ：检算钢轨 =301000（N/cm） ； DD检算轨下基础 =720000（N/cm）曲线最小半径 R 的区段(曲线半径 R 取姓名笔画总和乘以 20+400)营条件机车：东风 11
6、 内燃机车，Vmax=160km/h ， （学号最后是单号的）机车：SS4 内燃机车，Vmax=100km/h ， （学号最后是双号的）轮重和轴距请查阅相关文献。其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。主要参考文献：1、教材2、 铁路轨道 谷爱军主编 中国铁道出版社3、 铁路无缝线路 广钟岩等， 中国铁道出版社。4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学出版社。计算相关的其他问题附加速度系数附加速度系数 和12速度范围 km/h 电力机车120 V1601.32160 V2002混凝土枕线路的初始弯曲 初始弯曲 50kg/m 钢轨 60kg/m 钢轨 75kg/m 钢轨弹性初
7、弯 （mm）oef3.0 2.5 2.0塑性初弯 （mm）p3.0 2.5 2.0我国常用机车类型的计算参数机车种类 机车型号 轮轴名称 轮重（kN） 轮距（cm） 构造速度（km/h）I 106 255II 106 180第一转向架 III 106I 106820II 106 180ND5第二转向架 III 106 250118I 112.8 180II 112.8 180第一转向架 III 112.8I 112.8840II 112.8 180东风 4（DF 4）第二转向架 III 112.8 180客 120货 100I 112.8 200II 112.8 200第一转向架 III 11
8、2.8I 112.8826.7II 112.8 200内燃机车东风 11（DF 11）第二转向架 III 112.8 200客 160I 112.8 230II 112.8 230第一转向架 III 112.8I 112.8580II 112.8 230韶山 1（SS 1）第二转向架 III 112.8 23090I 112.8 230II 112.8 200第一转向架 III 112.8I 112.8720II 112.8 230韶山 3（SS 3）第二转向架 III 112.8 200100I 112.8 300电力机车韶山 4第一转向架II 112.8 520I 112.8 300第二转
9、向架II 112.8I 112.8520第三转向架II 112.8 300I 112.8 520（SS 4）第四转向架II 112.8 300100I 107.8 290第一转向架II 107.8I 107.8610韶山 8（SS 8）第二转向架II 107.8 290160当 V120km/h 时：0(1)dMf当 120km/hV160km/h 时：10()d fM当 160km/hV200km/h 时： 120()()d f路基上无缝线路课程设计（说明书）中和轨温和预留轨缝的设计一、设计任务中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及铁路轨道这门课的主要理论。该设计的任务是通过实际设计，更
10、深入地掌握铁路轨道的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论） 。通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。1）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。3）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温） 。重点、难点：1无缝线路强度及稳定性计算2设计锁定轨温范围的合理确定二、设计目的和意义所谓“无缝线路” ，就是把不钻孔、不淬火的 25m 长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成 200m 到 500m 的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成
11、1000m 到 2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲， “无缝线路 ”可以无限长。这种彻底消灭轨缝的办法，我国铁路正在一些主要干道上采用。它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。但是无缝线路也存在一个问题就是：热膨胀问题。钢轨温度每改变 1，每根钢轨就会承受 1.645 吨的压力或拉力。轨温变化幅度为 50时，一根钢轨则要承受高达 82.25 吨的压力或拉力。但是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径 24mm 的高强螺栓，六
12、孔夹板接头可提供 40 至 60 吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供 1.6 吨的纵向阻力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省 15%的经常维修费用，延长 25%的钢轨使用寿命。此外，无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适。有资料表明，在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少
13、养护维修工作量。这些优点在行车速度提高时尤为显著。 然而铺设无缝线路是有条件的，主要是考虑气候温度的影响，因为万物都有热胀冷缩的特点，对于无缝钢轨，温度的影响更为明显，只有选择适当的温度（我们称为锁定轨温） ，才能尽可能的避免这方面的伤害。锁定轨温一般采用高于本地区的中间轨温。我国无缝线路从 1957 年开始铺设，开始时采用电弧焊法，分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成 250500m 的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为 1 0002 000m。每段之间铺设 24 根调节轨，接头
14、采用高强螺栓连接。目前京广、京沪、京沈、陇海等主要干线均已铺设无缝线路。至今无缝线路已铺设约 2.46 万km。90 年代开始了对超长无缝线路的研究和铺设工作，至今已在北京、上海、郑州等路局铺设了超长无缝线路近千公里。三、设计理论依据无缝线路中和轨温计算的主要思路如右图。图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（ ）和max,inT轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。主要计算如下：1、无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力 ：dtf式中：
15、 钢轨动弯应力（Mpa） ，计算方法参见“轨道结构力学分析 ”一章；钢轨温度应力（Mpa） ；t钢轨附加应力（Mpa） ，如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、f列车制动等引起的附加应力等。本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取 ；10fMpa钢轨允许应力。因此允许的降温幅度 可由下式计算dtdfdtE式中： 钢轨动弯应力（Mpa） ，取拉应力计算值。2、据稳定性条件确定允许的升温幅度根据稳定性计算求得的允许温度压力 后，可计算出允许的升温幅度 ：Pct（4-）2fcPtEF式中： 附加压力，本设计可取为零（N ） 。f轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式” 教材和参考文献 1。中和轨温确定根据图，中和轨温 计算如下：etmaxin22dce kTtt3、预留轨缝的计算（1）符号约定如下：a1长轨条与标准轨之间预留轨缝值 （mm）a2相邻缓冲轨间预留缝值 (mm)ag钢轨接头构造轨缝，取 18mmr每股钢轨单位长度线路纵向阻力 N/cm
