铁路工程课设 Microsoft Office Word 2007 文档 - 副本

《轨道工程》课程设计计算书题目名称区间无缝线路设计院（系）轨道交通学院专业铁路工程技术班级铁道工程技术六班姓名刘志祥学号201151201206202013年7 月1 日至2013 年7 月5 日共1 周指导教师: 孙茂堂（老师）目录简介 (4)一、课程设计任务 (5)二、课程设计目的 (5)三、课程设计资料 (5)四．课程设计要求 (7)五.课程设计计算 (7)5.1轨道强度检算1 (7)5.11 轨道各部件强度检算 (7)5.12 钢轨强度检算 (7)5.13 轨枕弯矩的检算 (9)5.14道床顶面应力的检算。

(11)5.15路基面道床压应力的检算。

(11)5.21 强度检算2.............................................................. (12)5.22 轨枕弯矩的检算......................... .. (14)5.23道床顶面应力的检算。

(16)5.24路基面道床压应力的检算.....................16 5.3 根据强度条件和稳定性条件计算锁定轨温..............17 5.31 温度应力的计算.......................................................17 5.32轨道稳定性允许温度压力[]P ......................................19 5.33轨道稳定性允许温升][c T ∆...........................................20 5.34根据强度条件确定允许温降][d T ∆...............20 5.35设计锁定轨温计算 .....................................................20 5.36钢轨温度力....................................................................21 5.4伸缩区长度计算...........................................................................22 5.4.1无缝线路缓冲区预留轨缝计算...................................23 5.4.1.1长轨条一端伸缩量长∆的计算....................................23 5.4.1.2缓冲轨一端伸缩量缓∆的计算 .................................23 5.4.1.3预留轨缝的计算........................................................23 5.5 配轨设计计算.. (25)5.51 曲线1配轨设计计算 (25)5.52 曲线2配轨设计计算 (31)简介铁路轨道是有别于桥梁、房屋等土建工程结构物的结构。

首先，它的基础是由松散的介质（道碴）所组成，其次是它所承受的来自机车车辆的荷载具有随机性和重复性。

因而在轨道结构的各个部件中产生了非常复杂的应力、变形和其他的动力响应（震动加速度等）。

此外，轨道（特别是道床）还会不可避免地产生不均匀下沉和残余变形积累，使轨道几何形位发生偏差，形成各种轨面及方向上的不平顺，增大了轮轨之间的相互动力作用，轨道破坏的发展速度加快，这就需要依靠加强对轨道的养护维修来加以消除。

因此，铁路轨道是一种边工作边维修的工程结构物；并且必须根据速度、轴重和运量的运营条件的要求，不断地加强和完善轨道结构，而轨道力学分析则是达到这一目的的不可或缺的手段。

一 .课程设计任务书1.无缝线路轨道强度检算2.无缝线路稳定性检算3.根据强度条件和稳定性条件计算锁定轨温4.伸长区长度计算（包括缓冲区位置布置）5.预留轨缝设计计算6.配轨计算并绘制温度应力图二.课程设计目的区间无缝线路的目的是结合轮轨相互作用理论，用各种计算模型来分析轨道及其各个部件在机车车辆荷载作用下产生的应力、变形及其他动力影响，对轨道结构的主要部件进行强度检算。

在提速、重载和高速列车运行的条件下，通过对轨道结构力学分析、轨道结构稳定性分析，行车的平稳铁路轨道课程设计性和安全性等进行评估，确定线路允许的最高运行速度和轨道结构的强度储备。

三 .课程设计资料线路条件：曲线半径R=1000m；钢轨：60kg/m，U71钢轨，25m长的标准轨；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1760根/km；道床：碎石道碴，厚度为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30000 N/mm；检算轨下基础时，取70000N/mm；由于钢轨长度为25m，钢轨类型为60kg/m，曲线最小半径R=600m；钢轨截面积F=77.45 cm2钢轨惯性矩I=1048cm4钢轨弹性模量E=2.1×105 MPa，轨道原始弹性弯曲半波长0l=720cm,原始弹性弯曲矢度Foe=2.5mm，原始塑性弯曲矢度Fop=2.5mm，轨道弯曲变形矢度f=2mm。

，轨道框架刚度系数 β=1.0，等效道床阻力取R0=84.3N/cm地区最高轨温与最低轨温根据<轨道工程>表中根据班级与学号来选取。

现有机车类型机车组别（每组3人）1 2 3 4 5 6 7 8 9客机SS3 SS1 DF9 SS3 SS1 DF11 SS3 DF4 DF9货机DF4B DF4 SS1 DF11 DF4B DF9 SS1 DF4B DF4由已知分组规则为每组三人，依次安排可知我在按学号依次排在18位可知在六组，选择的客机与货机分别为DF11与DF9。

机车参数：DF11：三轴转向架，轮载为115KN,轴距为2.0，机车构造速度为170km/hDF9：三轴转向架，轮载为115KN,轴距为1.8，机车构造速度为100km/h115KN 115KN 115KN↓__________________↓__________________↓2.0 2.0配轨设计计算主要参数线路里程：DK14+000----DK19+000线路标准的理论长度：25 m单元轨节长度为：一般为900m----1500m;每个单元轨节之间的焊接缝隙长度为：0.012m四.课程设计要求（1）根据长轨条强度稳定性桥上裂缝等检算情况，综合确定设计锁定轨温。

1）相邻单元轨节的锁定轨温不大于10℃2）长轨条内的最高与最低轨温不大于10℃3)左右两股钢轨差不大于5℃（2）位移测桩采用150号混泥土预制，埋设于道床喳脚外的路肩上，埋深在冻结线0.5m以下。

（3）联合接头距桥台挡喳墙不小于2m，也不得设在桥台桥墩上，避开边跨1/4---1/2.。

（4）左右钢轨的联合接头想错量不能大于40mm。

五.课设计算5.1轨道强度检算15.11 轨道各部件强度检算由机车通过曲线轨道的允许速度确定。

通过曲线轨道时的允许速度可按Vmax=4.3√R来计算，由R=1000，可计算的Vmax=136km/h.可按此速度来检算各部件的强度。

5.12 钢轨强度检算计算步骤如下：（1）计算K值β;44/EJ=K由资料，计算钢度强度的D=30000n/mm，按无缝线路的要求，轨枕的均匀布置，轨枕间距a=10000/1760=568.2mm.由此可知k=D/a=30000/568.2=52.8 MP.。

（2） 计算β值E 值一般取 5100584.2⨯ MP ;由预期垂直磨耗为6mm 的60kg 钢轨,通过表6- -1可查的J=287900004MM44/EJ K =β = 4287900001.248.52105⨯⨯⨯ =0.001216（mm 1-）（3）计算μp ∑由于三个车轮的轮重和轮距相同，两端的车轮对称，只要任选1与2或2与3轮作为计算轮来计算弯矩的当量荷载μp ∑，计算结果如下：当DF11：三轴转向架，轮载为115KN,轴距为2.0，机车构造速度为170km/h 由)sin (cos βχβχμβ-=-ex计算轮 计算值轮位μp ∑1 2 3 1Np115000 115000 115000 101763X/mm0 2000 4000 βx0 2.432 4.864 μ1 -0.1239 0.0088 p μ115000 -14249 1012 2Np115000 115000 115000 86502X/mm2000 0 2000 βx2.432 0 2.432 μ-0.1239 1 -0.1239 p μ-14249115000-14249（4）计算静力弯矩由前面计算可知μp ∑= 101763 为其中最大值，因此可以用来计算静弯矩=20921669.4(5)计算动弯矩Md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1004.0va =,可算得速度系数为：1004.0v a ==1001364.0⨯=0.544 由计算偏载系数βp的公式，式中的h ∆=75mm.,则得βp=0.002⨯75=0.15由表6----4查得R=1000》800，可知横向水平力系数ƒ=1.45，将上述代入（6--24）的M d ，由V=136，120<V<160，则得：⎰+++=)1)(1(1αβαPJ dM M=20921669.4*(1+0.544 +0.15)*1.45*1=51389896.55(N.mm)（6）计算钢轨的动弯应力δd1和δd2由于新轨的预期磨耗值为6mm ，根据表6---1可查知新轨w 1=375000 ，w 2=291000. 则得轨底和轨头应力为：轨底δd1=M d /w 1=51389896.55/375000 =137 MPa轨头 δd 2=M d /w 2=51389896.55/291000 =176.6 MPa由查表可知25m 长的60kg/m 钢轨的温度应力δd 1=51MP,则钢轨的基本应力为：轨底δd1+δt=137+51=188（mpa ）轨头δd2+δt=176.6+51=227.6(mpa)根据U71新轨的屈服极限δs=405（MPa ）,新轨的安全系数K=1.3，允许应力为[]σ=405/1.3=312（MPa)可知轨底和轨头的基本应力均小于[]σ，符合钢轨的强度检算条件。

5.13 轨枕弯矩的检算（1）计算K 值和β值。

计算轨枕弯矩时，根据资料已知D=70000N/mm,由此可得K 值和β值12357070000==K (MPa) 44/EJ K =β=0015.0287900001.241234510=⨯⨯⨯mm1-(2)计算轨枕反力的当量荷载ηp ∑与计算μp ∑一样，也列表计算，其结果如下计算轮计算值轮位μp ∑1 2 3 1Np115000 115000 115000 109946X/mm0 20004000 βx0 3 6 η1 -0.04226 0.001687 ηp115000 -4859.9 -194.005 2Np115000 115000 115000 105280.2X/mm2000 0 2000 βx3 0 3 η-0.04226 1 -0.04226 ηp-4859.9115000-4859.9根据表中较大的ηp ∑=109946 N(3) 计算轨枕上的动压力Rd速度系数：408.01001363.01003.0=⨯==v α偏载系数：βp=0.002∆h =0.002*75=0.15Rd=(1+α+βp)R=(1+0.408+0.15)ηβp a∑2=1.558*0.0015*570/2*109946 =73229 （N ）对于∏型轨枕L=2500mm,a 1=500mm,e=950mmm,60kg/m 轨底宽b=150mm,将其代入下列计算式计算下截面正弯矩，得：R b a M dge )821('2-= 将上述各已知条件代入可求得=8262281(N.mm)由()R a a L e m dg e L e L ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡+--+-=234812341122将上述各值代入可求得 =-6933384（N.mm ）从上述可得知，轨枕中部支撑时产生的负弯矩比中部不支撑时的负弯矩大32.02% 。