线路设计毕业答辩

1、新国展至顺西路区间线路轨道设计姓名：指导老师:摘要本工程为北京地铁某线路DK28+865.617（新国展）-DK41+124.047（顺西路），双线铁路，全长12.258Km。主要技术标准：设计最高速度80Km/h、限制坡度30%、最小曲线半径550m。钢轨：采用60kg/m，25m定长。扣件:正线及辅助线扣件一般地段采用单趾弹簧扣件及弹条III型扣件。轨枕：地下线及辅助线除道岔外，采用短枕埋入式整体道床。道床结构设计：道床采用C30钢筋混凝土现场浇注。主要设计内容：1.线路平面设计根据给定的地形、线路资料，计算左线断链、竖曲线参数、曲线超高。2.无缝线路设计。3.混凝土道床设计 4减振轨道设

2、计第一章 概述1.主要讲述了城市轨道交通的重要性，组成部分，特点。2.工程概况3.主要技术指标：列车轴重：14t；曲线地段最大超高h=120mm，超高采用取外轨抬高h/2,内轨降低h/2的方式设置；轨道高度；钢轨：采用60kg/m，25m定长。扣件；轨枕；道床结构设计；道床材料4.设计规范：混凝土结构设计规范(GB50010-2011)地铁设计规范 GB50157-2003GB_50476-2008_混凝土结构耐久性设计规范5.设计要求6.设计任务第二章 平面要素计算1.线路平面设计概述（1）地铁选线设计原则（2）线路平面位置选择（3）线路位置方案比选（4）车站站位选择2.所涉及规范(1)圆曲

3、线半径选定原则圆曲线半径应根据车辆类型、行车速度结合沿线地形、地物条件，因地制宜按标准半径由大到小合理选定。（2）圆曲线标准半径第二章 线路平面要素计算地铁设计规范 （GB 50157-2003）规定圆曲线标准半径为：3000m，2500m，2000m，1500m，1200m，1000m，800m，700m，650m，600m，550m，500m，450m，400m，350m，300m，250m，200m，150m。特殊困难条件时，可设计为上列半径间10m整数倍的曲线半径。（3）线路平面曲线半径应根据车辆类型、列车设计运行速度和工程难易程度经比选确定，线路平面的最小曲线半径不得小于表2-1所规

4、定的的数值。（4） 线路平面圆曲线与之间应根据曲线半径、超高设置及设计速度等因素设置缓和曲线，其长度可按表2-2的规定采用。3.计算计算包括：各交点角度及半径，平面曲线要素计算，切线支距计算。曲线平面要素计算公式如下：。缓和曲线切线支距计算公式：2.4线路里程及标示（1）一般规定地铁线路里程以公里标表示，如K8+700m标示8km+700m处。地铁里程应以右线为基准采用连续里程，双线并行地段左线采用右线的投影里程，双线不并行地段左、右线分别采用各自里程，并在其两端并行地段衔接的右线整百米标处注明两线里程关系及左线断链。（2）曲线控制点里程计算如曲线起点ZH里程已定，设为M，则曲线各控制点里程为

5、：曲线终点HZ:M+L；曲线中点QZ:M+L/2；缓圆点HY:M+l；圆缓点YH:M+L-l。其中L为曲线长度；l为设计缓和曲线长度。（3）线路里程标示（4）左线里程与断链2.5将圆曲线，缓和曲线，所计算出的线路平面要素，里程在线路图中标出，并在左右线里程不相等的地方设置左线断链第三章 区间无缝线路设计3.1无缝线路的概述3.2无缝线路的类型及技术经济效果3.3无缝线路的稳定性 1.无缝线路稳定性的分析 2.无缝线路稳定性的影响因素 3.无缝线路稳定性计算3.4区间无缝线路钢轨强度检算和允许温差计算书1)机车通过曲线轨道的允许速度的确定2)钢轨强度的检算(采用准静态方法）允许温差计算a、根据强

6、度条件确定允许降温幅度b、根据稳定条件确定允许升温幅度c、设计锁定轨温计算（1）查表可知北京地区历年最高轨温为62.6C，最低轨温为-27.4CkudetttTTT22minmax 95.811018. 1101 . 21046.9854.311551cddt CFEPtu92.7145.771018. 1101 . 22576.2760512257则： =17.615C（其中为中和温度修正值，一般为05，计算取5）（2）确定轨温上限和下限（3）检算设计锁定轨温上、下限 kudetttTTT22minmax锁定轨温计算图d、伸缩区长度计算e、无缝线路缓冲区预留轨缝预留轨缝的计算冬季轨缝不应超过

7、构造轨缝的条件夏季轨缝不顶紧的条件：缓缓长）2(21ggaaaa缓缓长221aa式中：a1长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm）； a2相邻缓冲轨间预留轨缝值（mm）； ag钢轨接头构造轨缝，取18mm；所以：8.67mma19.31mm 6.06mma211.94mm综上所得：a1可取8mm, a2可取7、8、9、10、11mm第四章 减振轨道设计4.1 引言目前，城市轨道交通的发展日新月异，轨道交通系统不可避免地给城市环境带来振动和噪声等问题，不但影响乘客和轨道沿线人们正常生活，也会引起有关设备和结构以及周边建筑物的疲劳损坏，缩短使用寿命。因此，如何做好轨道的减振降噪设计是城市轨道交通建设的

8、一个重要课题，也是改善乘客舒适性和环境保护的一个重要课题。4.2 城市轨道交通振动与噪声的来源分析大量结果表明：列车引起的噪声可分为4个部分：轮轨噪声、集电噪声、车厢的空气动力噪声和桥梁结构的二次振动噪声。轮轨噪声分为3种类型：尖叫噪声、冲击噪声和滚动噪声。4.3 减振降噪型轨道结构的设计原则（1）分级减振（2）动态减振（3）方便运营4.4 轨道减振分析大量的仿真计算和实测数据表明，轨道减振主要体现在吸振和传振2个方面。依靠轨下胶垫、枕下胶垫及砟下胶垫等轨道的弹性吸收振动能量，依靠轨下基础的质量和抗弯刚度传递振动能量。由此提出从以下几个方面进行轨道减振设计。（1）减小轮轨之间的作用力。（2）根

9、据公式可以看出降低轨道的支承刚度，增大轨道质量和钢轨的抗弯刚度，可以减小轨道振动加速度，从而达到减振的目标。（3）在轨道部件之间设置弹性阻尼支承层。4.5 减振等级的划分减振等级划分为4级，初级减振（振动超标5dB也称为一般减振)、中级减振（振动超标为510dB也称为中等减振）、高级减振（振动超标为1015dB也称为高等减振）、特殊减振（振动超标15dB）。4.6 轨道综合性减振措施 （1）采用60kg/m重型钢轨无缝线路,减少钢轨接头,降低轮轨间冲击作用引起钢轨的振动加速度。由于60kg/m钢轨的质量和截面刚度增大、抗弯强度高、轨头断面圆顺,轨道结构的稳定性强,有利于减振。 （2）运营中定期

10、进行钢轨打磨、车轮镟圆。通过钢轨打磨、车轮镟圆,使钢轨面平顺,保持钢轨、车轮踏面的平整、光滑、接触良好,达到减振的目的,其中轨面打磨、车轮镟圆都可减振210dB。 （3）采用减振性能良好的弹性分开式扣件，减缓轮轨作用对混凝土道床的直接冲击，提高减振效果，一般可以减振35dB。 （4）严格控制轨道施工质量，对轨道进行经常性的养护维修，保持线路良好状态，保证列车运行平稳。 （5）对上下换乘车站实施轨道振措施，以减少换乘站站厅层在列车运行中产生的振动。4.7 轨道分级减振工程措施分为几个部分：（1）一般减振地段（2）中等减振地段（3）高等减振地段（4）特殊减振地段根据各个地段的特点决定使用的扣件。4

11、.8 结论（1）慎重做好轨道减振等级的划分和减振地段的确认。（2）合理选择减振措施。（3）把握好各专业的相互配合。第五章 混凝土整体道床设计5.1无砟轨道道床设计原则目前对于无砟轨道轨下基础应力的计算方法有两种方法。一种是按弹性地基梁或地基板模型进行；另一种是利用ANSYS有限元软件建立实体模型，用有限元法进行。(1)道床设计内容1）道床结构型式：矩形、马蹄型隧道整体道床。2)道床材料3)检验方式(2)无砟轨道道床尺寸1、矩形隧道整体道床在直线段的尺寸如图5-1，曲线段尺寸如图5-2区间圆形隧道整体道床在直线段的尺寸如图5-3，曲线段如图5-4 5.2无砟轨道板纵向设计的基本原理和设计模型 (

12、1)利用ANSYS有限元软件建立实体模型，用有限元法进行 1)有限单元法的基本思想 2）计算机上进行有限元分析的步骤 a、建立完整有限元模型，划分有限元网格； b、选择位移模式； c、建立平衡方程； d、选择一定的求解方程组的计算方法和相关设置，程序就会进行求解并得出位移和其他量（如应力、应变）的节点值以及单元体内非节点的值； e、对结果进行处理，得出最大弯矩图。 3）ANSYS软件计算道床纵向弯矩 根据弹性地基上双层叠合梁计算模型，采用静荷载加载钢轨上平均分配的节点。运用软件求出竖向弯矩，做出弯矩包络图。（2）ANSYS模型命令流编辑和弯矩汇总1）建模的编程代码2）弯矩汇总将上述命令流输入A

13、NSYS软件中，可以得出在B型车重量加载在中间板上时钢轨的应力情况。（见论文部分）3）弯矩包络图故由图可知当a=8.125m时，弯矩最大为29912.0(Nm)；当 a=10.0m时,弯矩最小值为-30188.0(Nm)。 .3轨道板配筋计算 （1）计算理论 计算采用允许应力方法和平衡设计理论。计算钢筋混凝土板纵向横向的上部和下部配筋。在板的受拉区，只有钢筋受拉，在整个加载的过程中，钢筋和混凝土的弹性模量不会变化。 （2）计算方法 首先，轨道板纵横向上下部在给定的弯矩M情况下，混凝土强度等级b和钢筋强度等级s，轨道板截面尺寸是b和h，计算受拉配筋面积是As。下一步检算截面应力，检算配筋的受拉应

14、力和混凝土受压应力是否符合要求。最后检算轨道板的最大裂缝。 （3）配筋计算 相对受压区高度sbbnn 受拉钢筋截面面积：（4）配筋率计算要求min，否则取最经济配筋率min。根据设计规范TB10002.3-99的规定，轨道纵横向截面最小配筋采用：HRB335钢筋，C25C45时，min=0.15% ，C50C60时，min=0.2%（5）最经济配筋面积计算As=bh0min（6）截面应力检算 1）受压区高度 2）横截面对中性轴的惯性矩2030)(31xhnAbxIs022)(hnnnx0bhAs0)31(hMAss 3）混凝土受压应力 4）钢筋受拉应力如果以上条件无法满足，那就需要增大截面尺寸

15、或者是选用更高强度等级的混凝土。（7）截面裂缝宽度检算裂缝宽度的检算是建立在满足轨道板强度要求的基础上，截面尺寸和配筋率已经确定。如果裂缝宽度无法满足要求，可能是由于配筋率小了一些而采用的钢筋截面尺寸大了一些。这样就需要适当减小钢筋直径或者是增加配筋率。根据设计规范TB10002.3-99的规定，轨道板截面允许的最大裂缝宽度是Wf=0.30mm。)4 . 0880(21fzssfWdErkkW)(00ssxhIMn0bcxIM 5.4此项工程的基本设计参数 （1）设计轴重: 140 kN （2） 轨道板混凝土等级: C30 (C30混凝土要求符合28天养护后立方体抗压强度达到30 N/mm2

16、) （3）钢筋等级：主筋HRB335 箍筋HPB235 （4） 保护层厚度：35mm （5）扣件间距：625 mm （6）钢筋和钢轨的弹性模量：2.1E11 Pa （7）混凝土弹性模量：3.2E10 Pa （8）允许裂缝宽度：0.3 mm （9）轨下胶垫刚度：40.0 MN/m （10）枕木下胶垫刚度 VAT track: 80.0 MN/m （11）混凝土支承表面弹性模量: 500.0MPa/m 混凝土支承表 刚度: 5001.40.6=420.0 MN/m5.5道床板横向截面计算结果5.6 轨道板纵向作用力和配筋计算分析（1）轨道板纵向作用温度力分析 1）在高架桥部分 2）在隧道的洞门 3）在隧道里2）由扣件传递到轨道板上的纵向作用力和配筋面积计算分析1）分析模型：如图5-6所示，扣件传递的最大纵向作用力是q，纵向力的作用方向在轨道板长度的中点变化方向，在轨道板上纵向抗拉应力是最大值。在计算的时候，轨道板被看作是一个独立的结构，在图5-6中的计算模型转变成了图5-7中的模型来完成结构计算。由于不考虑轨道板和基础的联结作用力，这种计算模型偏于安全。2）配筋计算 q: 扣件传递的纵向力。根据设计资料， 每根钢轨下的纵向作用力是q1=7.8 kN/m，轨道板纵向作用力即是 q=q12=15.6 kN/m。 截面相对受压区高度 轴重