铁路轨道课程设计.docVIP

一、轨道强度、稳定性计算

二、设计资料：

线路条件：曲线半径R=1200m，钢轨：60kg/m，U74钢轨，25m长的标准轨；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕1840根/km；道床：碎石道砟，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30000N/mm；检算轨下根底时，取70000N/mm；由于钢轨长度为25m，钢轨类型为60kg/m，故温度应力，不计钢轨附加应力。

机车类型：SS3〔客〕电力机车，三轴转向架，轮载115KN，

轴距2.3+2.0，机车构造速度100km/h。

SS1〔货〕电力机车，三轴转向架，轮载115KN，轴

距m，机车构造速度95km/h。，

三、设计内容及要求

轨道强度、稳定性计算的根本原理

轨道强度计算的根本原理

检算轨道强度：要确定通过该线路的机车车辆允许最大轴重和最高行车速度。

目前，最常用的检算轨道强度方法称为准静态计算方法，即应用静力计算的根本原理，对轨道结构尽力计算，然后根据轨轮系统的动力学特性，考虑为轮载、钢轨绕度、弯矩和轨枕反力等的动力增值问题。

轨道强度准静态计算包括以下三项内容：

1〕轨道结构静力计算:；

轨道静力计算常用有连续弹性根底梁和连续弹性点支承梁两种模型。本课程采用连续弹性根底梁模型，该模型是把钢轨视为一根支承在连续弹性根底上的无限长梁，分析梁在受竖向力作用下所产生的挠度、弯矩和根底发力。

2〕轨道结构强度的动力计算——准静态计算；

所谓结构动力的准静态计算，名义上是动力计算，而实质上那么是静力计算，因为在计算过程中不考虑质体运动的惯性力。而准静态计算方法的前提是质体运动的惯性力与结构所受的外力、反力相比拟，相对较小，从而可以忽略不计，而相应的外荷载称为准静态荷载。

3〕检算轨道结构各部件的强度

〔1〕强度检算的根本假设:

a〕假设列车运行时，车轮荷载在轨道各部件中所引起的应力应变与量值相当的静荷载所引起的应力应变想等，即车轮荷载具有准静态性质。

b〕以速度系数，横向水平力系数，偏载系数分别反映车轮垂直动荷载，横向水平和垂直力偏心，曲线内外轨偏载的影响。

c〕假设轨道及根底均处于线弹性范围，列车轮系作用下轨道各部件的应力应变等于各独轮作用下的应力应变之和。

d〕视钢轨为连续弹性根底上的等截面无限长梁，梁的根底反力与各下沉之间的线性关系

〔2〕轨道静力计算

轨道静力计算常用连续弹性根底梁和连续弹性点支承梁两种模型。此题采用连续弹性根底无限长梁计算模型。

通过计算出C、D、K三个弹性特征参数和EJ，算出当量荷载，进而求出弯矩M和反力R。

〔3〕轨道动力响应的准静态计算

求出速度系数α、偏载系数和横向水平力系数f，进而求出动弯矩和动压力〔或反力〕。

〔4〕轨道各部件强度检算

a〕钢轨强度检算

b〕轨枕承压强度与弯矩的检算

c〕道床应力及路基面应力计算

稳定性计算的根本原理

无缝线路轨道的稳定性应满足钢轨内的实际升温幅度小于或等于允许的升温幅度的要求。无缝道岔。桥上铺设无缝线路时，应计入纵向附加力的影响，即。

〔1〕统一稳定性计算公式的根本假设：

a〕假设轨道弯曲成各半波相同的多波形状，仅取一个最不利的半波作为计算对象。

b〕假设轨道原始弹性弯为半径的圆曲线。

c〕假设在温度压力P作用下，轨道变形曲线为正弦曲线。

d〕对于半径为R的圆曲线轨道，表示为。

e〕道床横向阻力采用三项式。

f〕节点阻矩对轨道刚度的加强用β表示，那么轨道横向刚度为。

〔2〕稳定性计算根本公式

；

其中：，

机车为SS3〔客〕时轨道各部件强度验算

机车通过曲线轨道的允许速度确实定

对于新建线路，通过R=1200m曲线轨道时的机车允许速度

可按来计算，那么：

取，然后按此速度来检算各部件的强度。

钢轨强度的检算

SS3〔客〕内燃机车的两个转向架之间距离比拟大，彼此的影响甚小，可任选一个转向架的车轮作为计算轮，同时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、2轮或2、3轮作为计算轮来计算弯矩的当量荷载ΣPμ，计算结果见下表

ΣPμ的计算

计算轮

计算值

轮位

ΣPμ

1

2

3

1

P(N)

115000

115000

115000

106294

x(mm)

0

2300

4300

βx

0

5.141

μ

1

Pμ

115000

-9603

897

2

P(N)

115000

115000

115000

9051