中和轨温及预留轨缝的路基上无缝线路的设计书

轨道工程课程设计 王辉 0 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 中和轨温及预留轨缝的路基上无缝线路的设计方案 一、基本内容 1）收集资料，综合分析。 通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。 2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。 3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。 4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。 中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及铁路轨道这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握铁路轨道的基本 理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。 二、基本要求 对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来； 有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程序及计算结果附在课程设计书中。 独立完成，有自己的特色； 设计时间 1周。 设计书内容主要包括： 设计任务、 设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计总结（设计方案的评述、收获及建议） 、参考文献。 课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时要求字迹 工整、书面整洁。 轨道工程课程设计 王辉 1 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 三、设计思路 无缝线路 中和轨温计算的 主要思路如图： 图中揭示了该设计的主要思路。 中和轨温 应根据当地的轨温条件（轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。 因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据 无缝线路 的设计原则来确定。 主要计算如下： 1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度） 强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力 ： d t f 式中：d 钢轨动弯应力（ 计算方法参见“轨道结构力学分析”一章； t 钢轨温度应力（ f 钢轨附加应力（ 如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。 轨温图Tm i n Tm a t d t 22m i nm a xt 5中 和 轨 温 ：轨道工程课程设计 王辉 2 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取 10f M ； 钢轨允许应力。 因此允许的降温幅度 由下式计算 （ 4-） 式中：d 钢轨动弯应力（ 取拉应力计算值。 2、据稳定性条件确定允许的升温幅度 根据稳定性计算求得的允许温度压力 P 后，可计算出允许的升温幅度 22 （ 4-） 式中： 附加压力，本设计可取为零（ N）。 P 轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式” 教材和参考文献 1。 2、 中和轨温确定 根据图，中和轨温 m a x m i n 22 t 四、设计参数 （自己选取、组合） 主要技术指标： 每个学生取家庭所在地区某段 提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。 1、 轨道条件 钢轨： 60kg/m，屈服强度 457s M p a ，钢轨断面对水平轴的惯性矩 43217xI ； 轨枕： 1667根 /枕间距 60a ； 轨道工程课程设计 王辉 3 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 道床：道碴为一级道碴，面碴厚 25碴厚 20 路基填料：沙粘土； 钢轨支座刚度 D ：检算钢轨 D =301000（ N/ 检算轨下基础 D =720000（ N/ 曲线最小半径 曲线半径 0+400) 营条件 机车： 东风 11内燃机车， 60km/h， （学号最后是单号的） 机车： 00km/h， （学号最后是双号的） 轮重和轴距请查阅相关文献。 其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合 理选取，并说明理由。 主要参考文献 ： 1、教材 2、铁路轨道 谷爱军主编 中国铁道出版社 3、铁路无缝线路 广钟岩等， 中国铁道出版社。 4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学出版社。 计算相关的其他问题 附加速度系数 附加速度系数1和2速度范围 km/h 电力 机车 1120V 160 2160V 200 轨道工程课程设计 王辉 4 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 混凝土枕线路的初始弯曲 初始弯曲 50kg/60kg/m 钢轨 75kg/弹性初弯 性初弯 国常用机车类型的计算参数 机车种类 机车型号 轮轴名称 轮重（ 轮距（ 构造速度（ km/h） 内 燃 机 车 一转向架 I 106 255 118 06 180 06 820 第二转向架 I 106 06 180 06 250 东风 4 （ 第一转向架 I 80 客 120 货 100 80 40 第二转向架 I I 80 80 东风 11 （ 第一转向架 I 00 客 160 00 二转向架 I I 00 00 I 30 轨道工程课程设计 王辉 5 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 电 力 机 车 韶山 1 （ 第一转向架 30 90 80 第二转向架 I I 30 30 韶山 3 （ 第一转向架 I 30 100 00 20 第二转向架 I I 30 00 韶山 4 （ 第一转向架 I 00 100 20 第二转向架 I 00 20 第三转向架 I I 00 第四转向架 I 20 00 韶山 8 （ 第一转向架 I 90 160 10 第二转向架 I I 90 轨道工程课程设计 王辉 6 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 当 V 120km/ 0(1 )dM f M 当 120km/h V 160km/h 时： 10 (1 ) (1 ) dM f M 当 160km/h V 200km/h 时： 1 2 0 ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ) dM f M 轨道工程课程设计 王辉 7 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 路基上无缝线路课程设计 （说明书） 中和轨温和预留轨缝的设计 一、 设计任务 轨温（ 指 钢轨的温度。钢轨温度与气温不同。影响轨温的因素相多，它与气候变化、风力大小、日照强度、钢轨所处地段和测量部位有 关。根据长期大量的测量结果，最高轨温一般要比当地最高气温高 20 摄氏度 左右，最低轨温与当地最低气温大致相同。无缝线路 的钢轨温度力大小和分布与轨温变化幅度有直接的关系，而它又是影响无缝线路的强度和稳定性的主要因素，所以钢轨的温度变化幅度就成为无缝线路设计、铺设和维修养护的重要资料。在无缝线路设计时，一般取当地历年最高气温 20地历年最低气温作为最低轨温。在工 作中还经常使用的钢轨温度名词还有中间轨温、锁定轨温、设计锁定轨温范围。 锁定轨温在无缝线路设计时按照强度和稳定条件并考虑施工、养护、管理等因素来选择一个铺设长轨的轨温范围，叫做设计锁定轨温范围。在设计锁定轨温范围内上紧钢轨接头扣件和拧紧中间扣件，把钢轨锁定，此时的轨温叫做锁定轨温。锁定轨温下，钢轨温度力为零。这样可以保证焊接长钢轨在最低轨温时各种应力共同作用下不破坏，在最高轨温时线路不胀轨跑道，使线路能正常运行。这个锁定轨温非常重要，它是管理和维修保养无缝线路的依据。如果不在设计锁定轨温范围进行铺轨，则必须 按照设计要求进行调整钢轨内力或放散温度力后重新锁定。 因此锁定轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及轨道工程这门课的主要理论。该设计的任务是通过实际设计，更深入地掌握轨道工程的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论），通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。 1）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。 2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。 3）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定 轨温）。 4）通过计算，确定 长轨条与标准轨之间预留轨缝值 5）通过计算，确定 标准轨与标准轨之间预留轨缝值 轨道工程课程设计 王辉 8 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 重点、难点： 1无缝线路强度及稳定性计算 2设计锁定轨温范围的合理确定 3. 确定 长轨条与标准轨之间预留轨缝值 4. 确定 长轨条与标准轨之间预留轨缝值 轨道工程课程设计 王辉 9 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 二、 设计目的和意义 一：无缝线路的优点 无缝线路的类型分为温度应力式和放散温度应力式两类，温度应力式为无缝线路的基本结构型式。 温度应力式无缝线路包括伸缩区、固定区和缓冲区三部分。放散温度应力式无缝线路分自动放 散式和定期放散式两种 。 无缝线路由于消灭了大量钢轨接头，因而具有行车平衡，机车车辆及轨道维修费用低，使用 寿命 长等优点，是铁路轨道现代化的主要内容之一。但要充分发挥它的优越性，必须同时满足强度和稳定性方面的设计要求 。 跨区间无缝线路的优点非常突出，长轨条贯通整个区间，并与车站的无缝道岔焊联，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝化，全面提高了线路的平顺性与整体强度，充分发挥了无缝线 路的优越性；取消了缓冲区，轨道部件的损耗和养护工作量进一步减少；消灭了钢轨接头，进一步改善列车的运行条件；伸缩区与固定区交界处因温度循环而产生的温度力峰，以及伸缩区过度伸缩不能复位产生的温度力峰，都由于伸缩区的消失而消失，有利于轨道的稳定和维修管理；防爬能力较强，纵向力分布比较均匀，锁定轨温容易保持，线路的安全性和可靠性得到提高；长轨条温度力升降平起平落，不会形成温度力峰，可适度提高锁定轨温，从而提高轨道的稳定性！ 二：无缝线路的关键在于锁定轨温的设计 锁定轨温确定是无缝线路设计的关键问题。 为防止钢轨断裂， 无缝线路应具有足够的强度。无缝线路强度计算的要求是：在列车动力作用下，焊接长钢轨所受的弯曲应力、温度应力及制动力的总和，不超过钢轨钢料的容许应力。 无缝线路除满足 强度 要求外，还必须满足稳定性要求。实践和理论表明，无缝线路在垂直面上臌曲的可能性是很小的，胀轨跑道总是在水平面上发生，首先在轨道的原始弯曲处开始。当轨温不高 ,温度压力不大时 ,轨道的臌曲变形极小 ;随着轨温及温度压力的继 续增大 ,轨道变形将随之逐渐 增加，但不会引起突然破坏；一旦温度压力升高到某一临界值后 ,如压力稍有增大或受外力干扰时，轨道变形就会突然急剧增加，终于导致稳定性的完全丧失。轨道臌曲的渐变阶段称为胀轨。突变阶段称为 跑道 。 无缝线路的稳定问题是一个力学平衡问题。平衡因素以温度压力和轨道原始弯曲为一方，轨道框架刚度和道床横向阻力为另一方。前者为破坏稳定的因素，后者为保持稳定的因素 ,无轨道工程课程设计 王辉 10 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 缝线路的稳定与否 ,就是双方消长变化的结果。保证无缝线路稳定的基本要求在于尽可能地增加其保持稳定的因素，减少其破坏稳定的因素。主要措施有：提高无缝线路的轨道框架刚度，即采用重型钢轨、混凝土轨枕及强力扣件；提高道床横向阻力；保持线路方向良好；消灭钢轨硬弯，力求焊缝平直；保证路基无翻浆下沉等病害。 三：设计的意义 综上所述，无缝线路的优点卓越，而设计锁定轨温就是其中的关键问题，本课程设计基于轨道工程专业课，从实际出发布置设计题目，让我们学生掌握无缝线路的核心问题，掌握钢轨的强度、刚度、稳定性以及受力特征，进而 根据当地实际条件来确定锁定轨温、确定轨条之间的预留轨缝。这些都具有很实在的意义，可以进一步加深对轨道核心内容的理解！另外，C 语言编程的实现，可以进一步提高我们的动手能力，也可以使问题变得更加简单！ 锁定轨温在无缝线路设计时按照强度和稳定条件并考虑施工、养护、管理等因素来选择一个铺设长轨的轨温范围，叫做设计锁定轨温范围。在设计锁定轨温范围内上紧钢轨接头扣件和拧紧中间扣件，把钢轨锁定，此时的轨温叫做锁定轨温。锁定轨温下，钢轨温度力为零。这样可以保证焊接长钢轨在最低轨温时各种应力共同作用下不破坏，在最高轨温时线路 不胀轨跑道，使线路能正常运行。这个锁定轨温非常重要，它是管理和维修保养无缝线路的依据。如果不在设计锁定轨温范围进行铺轨，则必须按照设计要求进行调整钢轨内力或放散温度力后重新锁定。 轨道工程课程设计 王辉 11 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 三 、 设计理论依据 无缝线路中和轨温计算的主要思路如 右 图 。 图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（ 轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。主要计算如下： 1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度） 强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力 ： d t f 式中： d 钢轨动弯应力（ 计算方法参见 “ 轨道结构力学分析 ” 一章； t 钢轨温度应力（ f 钢轨附加应力（ 如桥上 的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。 本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取 10f M ； 钢轨允许应力。 因此允许的降温幅度 可由下式计算 式中： d 钢轨动弯应力（ 取拉应力计算值。 轨道工程课程设计 王辉 12 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 2、据稳定 性条件确定允许的升温幅度 根据稳定性计算求得的允许温度压力 P 后，可计算出允许的升温幅度 ： 22 （ 4-） 式中： 附加压力，本设计可取为零（ N）。 P 轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用 “ 统一公式 ” 教材和参考文献 1。 中和轨温确定 根据图，中和轨温 算如下： m a x m i n 22 t 3、预留轨缝的计算 （ 1）符号约定如下： 长轨条与标准轨之间预留轨缝值 （ 相邻缓冲轨间预留缝值 (钢轨接头构造轨缝，取 18mm r 每股钢轨单位长度线路纵向阻力 N/cm 每枕纵向阻力 (a 轨枕间距 (接头阻力 (N) 最大温度力 (N) L 缓冲轨长度（ m） E 钢轨弹性模量， 取 210 钢轨断面面积 ( 长 长轨条一端伸缩量（ 轨道工程课程设计 王辉 13 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 缓 缓冲轨一端伸缩量 (（ 2）长轨条一端伸缩量 长 由以下公式计算： （ 3）缓冲轨一端伸缩量 缓 由以下公式计算： （ 4）根据预留轨缝的原则 冬季轨缝不应超过构造轨缝可得： 夏季轨缝不顶紧可得： （ 5）伸缩区长度可按下式计算： （ 6）钢轨温度力可按下式计算： 轨道工程课程设计 王辉 14 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 四 、 设计参数 选取 主要技术指标： 黄冈 地区某段提速线路铺设无缝线路 。 一、 基本参数选取如下： 钢轨 屈服强度 s 457准轨长度取 25m 钢轨允许应力 352加压力 本设计可取为 0（ N） 轨枕间距 60a 钢轨附加应力（ f 10基填料 沙粘土 设计锁定轨温修正值 钢轨支座刚度D 检算钢轨 301000（ N/ 变形曲线弦长 L 4m 检算轨下基础 720000（ N/ 允许未被平衡超高 h 75线最小半径 R 720m 钢的弹性模量 E 105车 类型 东风 11内燃机车 钢轨的线膨胀系数 10 设计最大速度 60km/h. 接头阻力 90邻标准轨间预留轨缝 8、具体参数如下各表： 轨道工程课程设计 王辉 15 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 1、取正线轨道类型如下：（见轨道工程 项目 单位 重型 运营 条件 年通过总质量 5 50 列车设计最高速度 km/h 160 轨 道 结 构 钢轨 Kg/m 60 混凝 土枕 型号 铺枕根数 根 /667 沙粘土路基 双 层 表层道砟 5 底层道砟 20 2、钢轨断面尺寸特征如下： （见轨道 - 表 钢轨类型 kg/m 60 钢轨类型 kg/m 60 每米质量 M/头所占面积 面积 A/腰所占面积 心距轨底距离 y1/1 轨底所占面积 水平轴的惯性矩 Ix/217 钢轨高度 H/76 对竖直轴的惯性矩 Iy/24 钢轨宽度 B/50 下部截面系数 W1/96 轨头高度 h/部截面系数 W2/39 轨头宽度 b/3 轨底横向挠曲断面系数 Wy/0 轨腰厚度 t/、钢轨头部磨耗轻伤标准如下（ V=160km/h）：（见轨道 - 表 38） 钢轨 kg/m 总磨耗 /直磨耗 /面磨耗 /0 12 9 12 轨道工程课程设计 王辉 16 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 4、混凝土枕尺寸如下：（见轨道 - 表 45） 轨枕 类型 主筋 数量 混凝土 等级 截面高度 /面宽度 /面积 /量 /度 /下 中间 端部 轨下 中间 7720 320 260 10 7 8 5、轨枕扣件技术性能如下 : （见轨道 - 表 65） 扣件性能 弹条型 扣件性能 弹条型 每个弹条初始扣压力 / 10 弹条变形量 /0 扣压节点垂直静刚度 /KN/m 60轨距量 /8 12 纵向防爬阻力 /6 调高量 / 10 6、附加速度系数如下：（见轨道 - 表 157） 附加速度系数 1 和2 速度范围 km/h 内燃机车 1 V 120 V 2 120V 160 V 轨道工程课程设计 王辉 17 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 7、横向水平力系数 最小曲线半径 R=720）：（见轨道 - 表 线路平面 曲线半径 /m 720 横向水平力系数 f 、黄州最高最、低及中间轨温如下：（见轨道 - 表 235） 地区 最高轨温 最低轨温 中间轨温 南宁 、等效道床阻力 路容许弯曲矢度 f=（见轨道 - 表 线路条件 每 千米轨枕根数 碎石道床、混凝土枕 混凝土轨枕肩宽 40667 Q=84N/0、混凝土枕线路的初始弯曲如下：（见轨道结构课程设计资料附表） 初始弯曲 60kg/弹性初弯 性初弯 （ 11） 轨道工程课程设计 王辉 18 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 11、机车类型为 : 东风 11内燃机车，设计速度取： 60km/h， 机车参数如下：（见轨道结构课程设计资料附表） 机车型号 轮轴名称 轮重 距 造速度 km/h 东风 11 （ 第一转向架 I 00 客 160 00 二转向架 I I 00 00 12、道床状态参数指标如下：（见轨道设计规范规） 指标 轨枕类型 速度 km/h 道床横向阻力 q( ) 道床纵向阻力q( ) 道床支承刚度 (KN/道床密度(g/60 10 12 100 道工程课程设计 王辉 19 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 路基上无缝线路课程设计 （计算书） 中和轨温和预留轨缝的设计 五、 计算过程 1、计算动弯矩 （ 1）无缝线路钢轨强度检算 东风 11轮轴重示意图如右图所示 车轮荷载采用当量静荷载最大可能值。考虑速度及偏载的因素，车辆垂直当量荷载的最大可能值为： 120km/h v 160km/h 1+ )( 1+ 1)+ 因为钢轨弯矩 0成正比，因此，在垂直当量静荷载的最大可 能值 120km/h v 160km/h 1+ + )( 1+ 1) （ 2）计算钢轨最大静弯矩。 轮载群作用下 y,M,R 的计算： 弹性位移曲线： ()2 x 当量荷载： () 弯矩： 1 ()4M P 轨枕反力： ()2 x 其中影响线函数：( ) ( c o s s i n )( ) ( c o s s i n )x e k x k xk x e k x k x 刚比系数： 4 4 则最大动弯矩为： 1+ + )( 1+ 1) 速度系数： 内燃机车 0 . 4 V / 1 0 0 = 0 . 4 1 2 0 / 1 0 0 = 0 . 4 8 轨道工程课程设计 王辉 20 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 偏载系数： =h ， h 采用 75虑最不利情况）； 附加速度系数：1 V曲线半径： R=720m 曲线上横向水平力系数： f=法一：直接计算 由 )s c 由于 5，轮载影响很小，可以忽略，故可以考虑两种情况：（设轴距为 1x ） 1：考虑截面处作用轮载，同侧同时作用两个轮载 则： )2()()0()( 11 2：考虑截面处作用轮载，两侧分别作用一个轮载 则： )(2)0()( 1 代 入 )(表达式中，即可得到两组静弯矩，取两种情况的较大者 数据 30100D 600a 210000E 112800P 3217000020001 x 160V 75计算得到的结果 4 4 1 2 3 1 0 8 轨道工程课程设计 王辉 21 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 方法二：编程计算 用程序计算动弯矩 ,a,u,k,E,Ix,0,02,0i,xi,请输入钢轨支座刚度 D:n); %&D); 请输入 钢轨轨枕间距 a:n); %&a); 请输入钢轨弹性模量 E:n); %&E); 请输入钢轨截面惯性矩 n); %& 请输入机车的轮重 n); %& 请输入机车的轴距 n); %& u=D/a; x1=u/(4*E* k=; (4*k)*1+k*(k*k*+k*2*(k*2*k*2*); (4*k)*1+2*k*(k*k*); 02) 01; 轨道工程课程设计 王辉 22 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 02; 钢轨基础弹性模量 u=%n,u); 刚比系数 k=%n,k); 静弯矩 n, ho,d; 请输入轨道允许的最高速度 n); %& 请输入轨道的未被平衡超高值 n); %& 20/100; 100; 0*(1+(1+ 钢轨上的动弯矩为 lfn, 运行结果如下 : 请输入钢轨支座刚度 D: 30100 请输入钢轨轨枕间距 a: 600 请输入钢轨弹性模量 E: 210000 请输入钢轨截面惯性矩 32170000 请输入机车的轮重 112800 请输入机车的轴距 轨道工程课程设计 王辉 23 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 2000 钢轨基础弹性模量 u= 比系数 k=弯矩 输入轨道允许的最高速度 160 请输入轨道的未被平衡超 高值 75 钢轨上的动弯矩为 to 下图 轨道工程课程设计 王辉 24 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 2、根据稳定性计算允许温度压力 由线路条件有： 原始弹性弯曲矢度： 原始塑性弯曲矢度： 路容许弯曲矢度： f=2 原始弯曲半波长： 000效道床阻力： 84N/ 5432()2 ()() 14y o f 22 2 522/221 ( ) ( )2y y E I E Il f f Q m R 方法一：直接计算 1：换算曲率 其中 000 720R 25.0 15 2： 21162 y 3： 4： 22轨道工程课程设计 王辉 25 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 5当 f=由式 22 2 522/221 ( ) ( )2y y E I E Il f f Q m R 求的变形曲线的弦长 L，如果 L与 0 有较大出入，则再假设 0，并在弹性初始弯曲曲率不变的条件下，按下式重新计算其矢度： 22 ，将 入上式计算 l ，如果与 l 与 0 相差不多，就可以将 相应的 l 值代入5432()2 ()() 14y o f ，则 ,其中， 6 ： 5,1 7 2 8 7 6 22 7： 再设 ，重新计算 8： 再设 ，重新计算 ， 9： 将 代入公式，得 10: 最后 1 9 7 0 8 1 轨道工程课程设计 王辉 26 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 方法二：编程计算 用程序计算允许温度压力 P # 00,r0,r1,r,p,e,f=0.2,q,c,d,l2,l,b,a, a1,d= if(d=2) a*a*b)/(400*400); a1=1/q)* (c/r1+c/(c/*(f+q); 重新计算后的 l=%lfn, b=a1,a); i,j; 请输入弹性初始弯矩矢度 n); %& 请输入塑性初始弯矩矢度 n); %& 请输入钢轨弹性模量 e:n); 轨道工程课程设计 王辉 27 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 %&e); 请输入钢轨截面惯性矩 n); %& 请输入等效道床阻力 q:n); %&q); r=100000; e*); l0*(8* (1/); c=2*e* 1/q)* (c/r1+c/(c/*(f+q); l= l0*l0*(400*400); b=重新计算后的 l=%lfn,l); l, i=(f+(2*l2*q; j=(f+()/(4*+(1/ p=i/j; p/K; 钢轨允许温度压力 p=%lfn, 计算误差为 d=%lfn,d); ; 运行结果如下 : 请 输入弹性初始弯矩矢度 输入塑性初始弯矩矢度 道工程课程设计 王辉 28 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 请输入钢轨弹性模量 e: 21000000 请输入钢轨截面惯性矩 524 请输入等效道床阻力 q: 84 重新计算后的 l=新计算后的 l=轨允许温度压力 p=算误差为 d=to 果如下图 轨道工程课程设计 王辉 29 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 3：计算中和轨温 （ 1）计算 d头 、 d底 M P 10396 1 2 3 1 0 8 N 3 头头； 此即为轨底最大拉应力，则钢轨最大动弯拉应力为： M （ 2）计算根据强度条件允许的降温幅度 缝线路固定区的温度应力为 : t 动而引起的附加应力： =10 安全系数： K 钢轨容许应力 / 4 5 7 / 1 . 3 3 5 2 M P a 由钢轨的强度条件得：轨底 从强度条件出发，要求无缝线路钢轨冬季最低轨温 ，轨底总拉应力不超过允许应力 ，夏季最高轨温 ，轨头产生的总压应力也不 超过 ； 故强度条件允许的轨温变化幅度为： Et 故 65 即：允许的轨降温幅度为 Ct （ 3）根据稳定条件计算允许的升温幅度： t 002 197 0 8152 6 （ 4）锁定轨温的确定： 12 2 m i nm a x 则锁定轨温上限为： a x 轨道工程课程设计 王辉 30 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 则锁定轨温下限为 ： 轨道工程课程设计 王辉 31 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 4 计算长轨和缓冲轨间预留缝 1a 和缓冲轨与缓冲轨间的预留缝 2a （如下图） （ 1）长轨条一端伸缩量 长 由以下公式计算： （ 2）缓冲轨一端伸缩量 缓 由以下公式计算： （ 3）根据预留轨缝的原则 冬季轨缝不应超过构造轨缝可得： 夏季轨缝不顶紧可得： （ 4）伸缩区长度可按下式计算： （ 5）钢轨温度力可按 下式计算： 轨道工程课程设计 王辉 32 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 方法一 ：直接计算 由 )( m a x 其中 接头阻力，取 490枕间距每枕纵向阻力 2r)(m a xm a x t 再由 )(1 缓长 1轨和缓冲轨间预留缝 11 方法二：程序计算 用程序计算长轨和 缓冲轨间预留缝 1a # 11= a,r,F,w,pH,l1,l2,l,L; i; 请输入钢轨截面面积 F:n); %&F); 请输入钢轨轨枕间距 a:n); %&a); 请输入钢轨弹性模量 E:n); 轨道工程课程设计 王辉 33 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 %&E); 请输入钢轨每枕纵向阻力 n); %& 请输入钢轨的线膨胀系数 w:n); %&w); 请输入相邻标准轨间预留轨缝 n); %& 请输入钢轨接头阻力 n); %& 请输入最高轨温 n); %& 请输入最低轨温 n); %& 请输入标准轨的长度 L:n); %&L); r=2*a); i=0;i # 11= a,r,F,w,pH,l1,l2,l,L; 轨道工程课程设计 王辉 36 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 i; 请输入钢轨截面面积 F:n); %&F); 请输入钢轨轨枕间距 a:n); %&a); 请输入钢轨弹性模量 E:n); %&E); 请输入钢轨每枕纵向阻力 n); %& 请输入钢轨的线膨胀系数 w:n); %&w); 请输入相邻标准轨间预留轨缝 n); %& 请输入钢轨接头阻力 n); %& 请输入最高轨温 n); %& 请输入最低轨温 n); %& 请输入 标准轨的长度 L:n); %&L); r=2*a); i=0;i11;i+) *E*w*(Ti (*L/4)/(2*E*F); (*L/4)/(2*E*F); *E*w*(i); (*L/4)/(2*E*F); (*L/4)/(2*E*F); 轨道工程课程设计 王辉 37 土木 0802 08231051 土建学院 05. 27 l1=l2=l=(l1+2; 当温度为 %lfn,Ti,l); 请输入钢轨截面面积 F: 7745 请输入钢轨轨枕间距 a: 600 请输入钢轨弹性模量 E: 210000 请输入钢轨每枕纵向阻力 12000 请输入钢轨的线膨胀系数 w: 输