铁路轨道作业参考答案word资料9页

中南大学现代远程教育课程作业及参考答案

铁路轨道

作业一：缩短轨缩短量的计算及其配置

已知某曲线，其圆曲线半径R =600 m ，圆曲线长c l =119.73 m ，两端缓和曲线各长100 m ，铺设标准长度25 m 的钢轨。试计算缩短量及配置缩短轨。 作业二：轨道结构竖向受力的静力计算公式的工程应用 在其它条件不变的条件下，只是

（1）将50kg/m 钢轨换为60kg/m 钢轨后，m ax y 、m ax M 、m ax R 有何变化？ （2）将道床清筛后，m ax y 、m ax M 、m ax R 有何变化？

（3）将木枕换为砼枕后， m ax y 、m ax M 、m ax R 有何变化？作业三：轨道静力计算。 某60kg/m 钢轨轨道上运行韶山Ⅲ型电力机车。轨枕间距54.5cm 。机车轴重225kN 、轴列式30-30，转向架固定轴距230+200cm ，机车全轴距1580cm 。试计算钢轨位移、钢轨弯矩及枕上压力的最大值。 作业四：轨道强度计算

计算资料如下：

1) 线路及运营条件：新建铁路，曲线半径R=600m ；牵引机车：DF 4内燃机车 2) 轨道结构组成

钢轨：60kg/m ，U71新轨，25m 长标准轨； 轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/km ；

道床：碎石道碴，面碴25cm ，底碴20cm ； 路基：砂粘土；

钢轨支点弹性系数D ：检算钢轨强度时，取30000N/mm ；检算轨下基础时，取70000N/mm 。

σt =51 MPa ；不计钢轨附加应力。

试对轨道各部件强度进行检算。 作业五：缓冲区预留轨缝计算

已知：北京地区铺设60kg/m 钢轨无缝线路，

kN R j 400=，mm 180=δ，m /kN p 10=，缓冲轨长度 25=l m 。北京地区最高轨温：m ax T =62.6℃, 北京地区最低轨温：m in T =－22.8℃。轨道强度允许温降[]9.89=∆d T ℃，轨道稳定性允许温升[]8.73=∆u T ℃。试对该无缝线路缓冲区轨缝进行设计计算。

作业六：单开道岔主要尺寸计算

已知：60㎏/m 钢轨12号提速道岔，曲线尖轨、固定型直线辙叉单开道岔，N =12，R =350 717.5 mm ，n =2 038 mm ，m =3 954 mm ，曲线尖轨长l 0=13 880 mm （与之对应的直线尖轨长

0l '=13 880 mm ），基本轨前端长q =2 916 mm ，S =1 435 mm ，跟端支距y g =311 mm ，δ=8 mm ，

导曲线理论起点离尖轨实际尖端886 mm ，导曲线实际起点离尖轨实际尖端298 mm （见下图）。试进行道岔主要尺寸计算。

图 12号固定型辙叉提速道岔平面主要尺寸

参考答案

作业一答案要点：

1）计算曲线内股轨线的总缩短量

()()549600

10073.119150001

=+=+=

∆l l R S l c （mm ） 2）计算缩短轨的根数0N

选用缩短量为80 mm 的缩短轨，则

采用7根缩短轨。外轨标准轨根数（轨缝为8 mm ） 可见，上述选用的缩短量满足要求。 3）配置缩短轨

配置缩短轨以列表计算为宜。这样计算工作简单明了，也便于复核，发现错误及时修正。

计算结果如表所示。缩短轨在内股轨线上的布置见下图。

图 缩短轨在内股轨线上的布置

曲线缩短轨配置计算表 表

续上表

注：“○”表示标准轨，“”表示缩短轨，“+”表示内轨接头超前量，“－”表示内轨接头落后量。作业二答案要点：

提示：本题主要考察对m ax y 、m ax M 、m ax R 计算公式的应用。当某条件变化后，只要分析出钢轨基础弹性系数u 及刚比系数k 的变化情况，既能马上从m ax y 、m ax M

、m ax R 计算公式中得到答案。

作业三答案要点：

解：选取重型轨道的钢轨支座刚度，计算钢轨位移和弯矩时D 取为300kN/cm ，计算枕上压力时D 取700kN/cm 。计算得到钢轨基础弹性模量为：

计算钢轨位移及弯矩时：51.55

.54300===

a D u (kN/cm 2

) 计算枕上压力时：u = 12.84 (kN/cm 2)

由60kg/m 钢轨对水平轴的惯性矩3217cm 4及钢轨钢材弹性模量2.1×105Mpa 可计算得到k 值为：

计算钢轨位移及弯矩时： 01195.03217

10101.241051.544

4

4113

=⨯⨯⨯⨯⨯==

-EJ

u

k (1/cm)

计算枕上压力时：k = 0.01476 (1/cm)

由于前后两转向架最近的车轮相距720cm ，相邻转向架的影响较小，可以忽略，仅以单个转向架进行计算，即取其中间三个轮位。因存在对称性，只取第一、二车轮为计算轮位，计算结果列于下表中。

由表可知，钢轨位移、钢轨弯矩及枕上压力的最大值均出现于第2轮位下，由此可计算得到：

表 计算结果列表

142.01622.15.11251.5201195

.021max =⨯⨯⨯==

∑ϕP u

k y (cm) 27031488.15.11201195

.041

413max =⨯⨯⨯==∑ϕP k M (kN-cm) 6.521622.15.1122

5.540147

6.021

max =⨯⨯⨯==

∑ϕP ka R (kN) 作业四答案要点：

1) 机车通过曲线轨道的允许速度的确定：

新建铁路，允许速度按R v 3.4max =计算，由此得v max = 105km/h 。

2) 钢轨强度的检算：

DF 4内燃机车的两个转向架距离较大，彼此影响很小，可任选一个转向架作为计算。由于三个车轮的轮重和轮距相同，两端的车轮对称，可任选1、2轮或2、3轮作为计算轮来计算弯矩的当量荷载∑3ϕp 。

计算结果见表1。 计算步骤如下： (A) 计算u 值

计算钢轨强度的D = 30000N/mm ，按无缝线路的要求，轨枕均匀布置，轨枕间距a = 1000000/1760 = 570mm ，有此可得u = D /a = 30000/570 = 52.6MPa

(B) 计算k 值

00118.010

3217101.246

.5244

4

4

5=⨯⨯⨯⨯==

EJ

u

k (mm -1) 式中 J ——60kg/m 新轨对水平轴的惯性矩，其值为3217×104 (mm 4)。 (C) 计算∑3ϕp

以1、2轮分别为计算轮计算∑3ϕp ，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。

表 1

∑3ϕp 计算值