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第四章 轨道强度计算
(重点章节)
§4-1 概述
轨道结构力学分析,
(1)(整体结构:)就是应用力学的基本理论,结合
轮轨相互作用的原理,分析轨道在机车车辆不同的运
营条件下所发生的动态行为,即它的内力和变形分
布;
(2 )(部件:)对主要部件进行强度核算,以便加强
轨道薄弱环节,优化轨道工作状态,提高轨道承载能
力,最大限度地发挥既有轨道的潜能,提高效益。
(3 )还可以对轨道结构参数进行最佳匹配设计,为轨
道结构的合理配套和设计开发新型轨道结构类型及材
料提供理论依据。
因此,轨道结构力学分析是设计、检算和改进轨
道结构的理论基础。(导弹能否在轨道上发射?
多次提速、重载等均密切相关)
一、轨道强度计算
静力计算(不考虑动力荷载的影响);
准静态计算:利用静态基本原理,考虑一
定动力影响;(已达到实用)
动力计算:处于研究开发阶段,尚处于完
善中,如桥、线、车四家四结果(99年长
沙会议,现有一定的统一)
二、静力计算
连续弹性基础理论
连续弹性点支撑理论
连续弹性基础理论 连续弹性点支撑理论
两种理论变形等计算结果相差不大,但
二者的弯矩相差9~10%,但前者计算过
程方法简单,使用较多,第二种方法较
繁,使用也较少。
对于第二种方法要有以下基础:
(1)连续梁的三弯矩方程
(2)差分方程(现解方程组方法很多)
(3)有限元方法
本章只重点讲授第一种方法。
三、准静态
静力计算原理
考虑动力增值系数
考虑轨道的动力响应试验后→数理统计→动力
增值系数;
过去Vmax=120km/h,系数较完整;
现发展高速下,多借鉴国外的技术参数,我国
这方面研究较少。
四、目的:
(一)荷载条件一定时,从轨道强度的角
度 , 选 择 优 化 轨 道 结 构 与 部 件 。
(二)轨道结构一定时,从轨道强度的角
度 , 确 定 允 许 的 最 大 速 度 和 轴 重 。
五、荷载
垂直荷载;
横向水平力→用系数来考虑;
纵向水平力:起动、制动,CWR纵向力等。
→给出常数(除温度力以外)。
在轨道计算分析中的常用方法:为了简化
计算过程,以垂直荷载为主,其余用系数
或常数校核来考虑。
§4-2 连续弹性基础梁理论
一、基本假设与计算参数
(一)基本假设
标准结构;
对称结构(可考虑一根轨);
钢轨铺在连续基础上,不考虑钢轨的重量
(在力学分析时有何好处?)。
(二)计算参数(P69~P71):
钢轨抗弯刚度EI;
钢轨支座刚度D(钢轨支座顶面单位下沉时需要加
于支座顶上的力);
纲比系数k(轨道系统特性参数);
轨道刚度Kt(钢轨产生单位下沉所需的竖直荷
载)。
…….
主要介绍:
1.道床系数C:表征道床与路基弹性特
征的系数。
定义:道床表层(顶面)产生单位下沉必须
给道床顶面施加的单位面积的力。
C=p/y
单位: Pa/cm,Mpa/cm,N/cm3
数值:
木枕轨道:C=0.4~0.8Mpa/cm
砼枕轨道:C=0.8 ~1.0Mpa/cm
P
y
2.钢轨支点弹性系数D
表征钢轨支点弹性特征;
定义:钢轨支点产生单位下沉时,必须在支点上
施加的力(扣件及枕下基础的等效刚度--串
联)。
D=R/y
单位:N/cm
数值:
木枕:100~200 KN/cm
砼枕:200~1000KN/cm
D=C×半个轨枕的面积=C×b×L/2× α
α -挠曲系数(抗弯)
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