5 轨道力学分析(1)课件讲解.pptx

第5章轨道力学分析;本章主要内容;第一节概述;1、轨道力学分析作用;2、轨道力学分析主要内容;3、轨道上的作用力及其效果;4、轨道结构力学分析方法;第二节轨道竖向静力分析;1.基本假设;2.计算模型;2.计算模型;3.轨道基本力学参数;（2）道床系数C

使道床顶面产生单位下沉位移时所需施加于道床顶面单位面积上的压力，表征道床及路基的弹性特征，量纲：力/长度3;??轨枕挠度系数；

b?轨枕宽度（mm）；

l?轨枕支承长度（mm）。;（3）钢轨支座刚度D

;轨枕刚度

木枕：Ds=定值

混凝土枕：Ds=∞;C、D两个参数随轨道类型、道床状况及环境因素而变化，在进行强度计算时，应尽可能采用实测值，检算时取最不利值;（4）钢轨基础弹性模量

使单位长度的钢轨产生单位下沉时所需施加在其上的力，量纲为力/长度2;C、D、u之间的关系;4.连续弹性支承梁微分方程;（2）Winkler假???

假定钢轨一点处的基础反力与该点的钢轨位移成正比，与其他点钢轨位移无关，相当于液体基础。;（3）微分方程的拓展

将Winkler假设代入梁微分方程;轨道基本力学参数之（5）刚比系数k

钢轨基础弹性模量与钢轨抗弯刚度的比值系数;（4）微分方程的解

齐次微分方程的通解为

式中为积分常数，由边界条件确定。

边界条件：;代入通解式，即得;（5）轨道静力分析结果

;连续弹性支承梁的解函数

荷载一定时，y、M、R的量值及分布主要取决于k；

荷载作用点（坐标原点）处，各函数取极大值。;?;y、M、R随k的变化;算例1：60kg/m钢轨，E=210GPa，I=3217cm4，枕间距60cm，混凝土枕长度2.6m，宽度30cm，扣件刚度75MN/m，道床系数120MPa/m，轮重125kN，求钢轨最大位移、最大弯矩和枕上最大压力？;弯矩：;轨道基本力学参数之（6）轨道刚度

;几个参数的定性关系：;算例2：60kg/m钢轨，E=210GPa，I=3217cm4，25t轴重下钢轨的位移约为1.5mm，求钢轨承受的弯矩是多少？距离车轮1.5m处位移是多少？若每公里铺设1667根枕，车轮正好在某枕上，则邻枕上的压力是多大？;枕间距：;（1）计算原理

多个车轮作用时，依据力的叠加原理，将单轮作用时线性微分方程解进行叠加。;5.轮群作用下的轨道力学计算;（3）最不利轮位

相邻车轮的影响有正有负，应分别把不同的轮位放在计算截面上，考虑左右邻轮对它的影响，从中找出产生最大位移、弯矩和枕上压力值的轮位，称为最不利轮位，并将其作为计算依据。;6.轨道动力响应的准静态计算;（1）速度系数α

由行车速度引起的动轮载增量与静轮载之比为速度系数。;（2）偏载系数β

列车通过曲线时，由于存在未被平衡超高，产生偏载，使内轨或外轨轮载增加，其增量与静轮载的比值称偏载系数即

由静力平衡条件可推得

代入我国机车及轨道计算参数，可得;;（3）横向水平力系数f

横向水平力系数是考虑横向水平力和偏心竖直力联合作用下，使钢轨承受横向水平弯曲及扭转，由此而引起轨头及轨底的边缘弯曲应力增大而引入的系数。仅在计算钢轨应力的动弯矩Md中考虑。

定义：钢轨底部外缘弯曲应力与中心应力的比值。;钢轨动挠度yd，钢轨动弯矩Md，钢轨动压力（或轨枕动反力）Rd的计算公式为：;下一讲

轨道部件强度检算