北交大道铁方向轨道课设

1、 轨道工程课程设计-路基上有砟轨道无缝线路课程设计姓名：张俞尧学号：13231266指导老师：高亮 辛涛张俞尧 轨道工程课程设计 13231266目录第一章 简介2【1.1设计任务】2【1.2.设计目的和意义】2第二章 设计理论依据3【2.1无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）】3【2.2据无缝线路稳定性条件确定允许的升温幅度】4【2.3设计锁定轨温确定】4【2.4设置缓冲区，计算伸缩区长度和缓冲区预留轨缝】5第三章 设计参数5【3.1轨道条件】5【3.2运营条件】5第四章 计算设计过程10【4.1轨道结构静力计算】10【4.2锁定轨温的确定】12【4.3长轨与标准轨之间预留轨缝设计】13

2、第五章 设计总结15第六章 参考文献16【主要参考文献】16第一章 简介无缝线路设计应根据线路、运营、气候条件及轨道类型等因素进行轨道强度、稳定性等检算，并确定设计锁定轨温。设计锁定轨温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。该设计目的是使学生可以比较全面的掌握各种类型无缝线路的设计要点，更深入地掌握轨道工程的基本理论（尤其是强度分析和温度力计算理论）和设计方法。【1.1设计任务】（1）收集资料，综合分析。通过专业书籍、相关规范及文献的学习，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

3、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，确定无缝线路设计锁定轨温。（5）通过计算，按普通无缝线路设计，设置缓冲区，计算（锁定轨温范围的）预留轨缝。【1.2.设计目的和意义】铁路轨道是土木工程中的一门重要学科，是从事城市轨道交通和铁路结构设计、施工以及管理等方面的重要基础课。无缝线路是上个世纪开始着手研究的一种轨道线路。与普通线路相比，无缝线路消灭了大量的接头，具有行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道的维修费用少、使用寿命长等一系列优点。随着新建铁路路基建筑质量的提高及工后沉降大幅度降低、道床密实度及稳定性达到设计开通速度要求，新线上可以实现一次铺设跨区

4、间无缝线路，消除了普通线路接头的“记忆病害”，大幅度提高了轨道的平顺性。无缝线路课程设计的目的是通过无缝线路的设计，巩固提高已学的理论知识；通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用理论知识解决实际问题的能力；学习无缝线路设计的一般过程，并了解设计时的注意事项以及设计之后的检算内容；同时，通过课程的设计，提高运用程序解决有关计算及验算问题的能力。课程设计对于培养学生综合运用所学知识，发现、提出、分析和解决实际问题，锻炼实践能力都具有重要的意义。同时，对于提高实际工作能力和综合素质方面亦具有重要的意义。第二章 设计理论依据如图揭示了该设计的主要思路，设计锁定轨温应根据当地的轨温条件（）和

5、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：【2.1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：式中：钢轨动弯拉应力（Mpa），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；钢轨温度拉应力（Mpa）；钢轨附加拉应力（Mpa），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。钢轨牵引（制动）拉应力（Mpa），按铁路无缝线路设计规范附录F计算。本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取；钢轨允许应力，按铁路无缝线路设计规范3.2

6、.4条取值。因此允许的降温幅度可由下式计算 时速超过200km时，还要参照断缝允许值检算（见铁路无缝线路设计规范4.3），取最不利情况。【2.2据无缝线路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后，可计算出允许的升温幅度： 式中： 桥梁或道岔无缝线路最大值附加压力，本设计不考虑桥梁、道岔可取为零（N）。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”参考教材和参考文献计算。【2.3设计锁定轨温确定】根据设计规范，设计锁定轨温计算如下： 设计锁定轨温修正值，可取05°C。本设计可取0 。【2.4设置缓冲区，计算伸缩区长度和缓冲区预留轨缝】无缝线

7、路缓冲区宜根据计算设置24 对同类型定尺长为25m 的钢轨。按选定锁定轨温范围（一般10°C），计算每个锁定轨温下的预留轨缝（取mm的整数倍）。伸缩区长度、预留轨缝按规范或教材计算。第三章 设计参数【3.1轨道条件】 钢轨：60kg/m，标准轨长度25m，垂直磨耗6mm，屈服强度457Mpa，钢轨断面面积，底宽，对水平轴的惯性矩，；钢轨支座刚度D：检算钢轨D=300000（N/cm），检算轨下基础 D=700000（N/cm）轨枕：III型混凝土枕，1667根/km，轨枕间距a=60cm，长度l=250cm；道床：道碴为一级道碴，道床顶面宽度3.4m，面碴厚25cm，底碴厚20cm；

8、路基填料：沙粘土； 曲线最小半径为，取半径为800m；【3.2运营条件】SS4电力机车，Vmax=100km/h主要技术指标：天津地区某段线路铺设无缝线路。 基本参数选取如下：钢轨屈服强度s457MPa标准轨长度取25m钢轨允许应力352Mpa附加压力（N）本设计可取0轨枕间距钢轨附加应力10MPa路基填料沙粘土临界温升tk0钢轨支座刚度D检算钢轨300000（N/cm）变形曲线弦长l04m检算轨下基础700000（N/cm）允许未被平衡超高h75cm曲线最小半径R800m钢的弹性模量E2.1×105Mpa机车类型SS4电力机车钢轨的线膨胀系数11.8×10-6/设计最大速

9、度Vmax100km/h接头阻力PH490KN相邻标准轨间预留轨缝ag18mm具体参数如下各表：1、取正线轨道类型如下：项目单位重型运营条件年通过总质量Mt2550列车设计最高速度km/h100轨道结构钢轨Kg/m60混凝土枕型号-铺枕根数根/km1667岩石、渗水土路基双层道渣cm面渣25 低渣202、钢轨断面尺寸特征如下： 钢轨类型kg/m60钢轨类型kg/m60每米质量M/kg60.64轨头所占面积Ah/%37.47断面积A/cm277.45轨腰所占面积Aw/%25.29重心距轨底距离y1/mm81轨底所占面积Ab/%37.24对水平轴的惯性矩Ix/cm43217钢轨高度H/mm176对

10、竖直轴的惯性矩Iy/cm4524钢轨宽度B/mm150下部截面系数W1/cm3396轨头高度h/mm48.5下部截面系数W2/cm3339轨头宽度b/mm73轨底横向挠曲断面系数Wy/cm370轨腰厚度t/mm16.53、钢轨头部磨耗轻伤标准如下（Vmax=100km/h）：钢轨kg/m总磨耗/mm垂直磨耗/mm侧面磨耗/mm60149144、混凝土枕尺寸如下：轨枕型类主筋数量混凝土等级截面高度/mm截面宽度/cm底面积/cm2质量/kg长度/cm轨下中间端部轨下中间7720320260107C6023.018.530.0285、轨枕扣件技术性能如下: 扣件性能弹条型扣件性能弹条型每个弹条初始

11、扣压力/KN10弹条变形量/mm10扣压节点垂直静刚度/KN/m60-80调轨距量/mm-812纵向防爬阻力/KN16调高量/mm106、附加速度系数如下：附加速度系数速度范围 km/h电力机车V1200.6V/1007、横向水平力系数f如下（取曲线半径R=800）：线路平面曲线半径/m800横向水平力系数f1.45注：本设计中取每千米轨枕数目为1667,肩宽设为30cm, 等效道床阻力通过查表内插取得：Q=7.25 N/mm8、天津最高最、低及中间轨温如下：地区最高轨温最低轨温中间轨温天津60.5-22.918.89、等效道床阻力Q如下（线路容许弯曲矢度f=0.2cm）： 线路条件每千米轨枕

12、根数碎石道床、混凝土枕混凝土轨枕肩宽30cm1667Q=72.5N/cm10、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/m钢轨弹性初弯（mm）2.5塑性初弯（mm）2.5路容许弯曲矢度f（mm）211、机车类型为: SS4电力机车，设计速度取：Vmax=100km/h韶山4（SS4）第一转向架I112.8300100II112.8520第二转向架I112.8300II112.8520第三转向架I112.8II112.8300第四转向架I112.8520II112.830012、道床状态参数指标如下： 指标轨枕类型铁路特征单枕道床纵向阻力 r2(KN)一股钢轨单

13、位道床阻力r(N/cm)III1667根/km18.3kN15213、SS4轴重图如下图所示第四章 计算设计过程【4.1轨道结构静力计算】刚比系数：则最大动弯矩为：速度系数： 电力机车偏载系数：=0.002h , h采用75mm（考虑最不利情况）； 曲线半径：R=800m ，可得曲线上横向水平力系数：f=1.45 （1）计算刚度相对比值K当验算钢轨D=30000N/mm，a=600mm时， 当检算轨下基础D=70000N/mm，a=600mm时， （2）计算最大静位移、弯矩和枕上压力（3）计算、 电力机车运行速度V=100km/h,查表得：检算钢轨应力 检算钢轨下沉及轨下基础各部件 曲线半径R

14、=800m，取其未被平衡欠超高最大值=75mm，故偏载系数为：则有：【4.2锁定轨温的确定】（1） 根据强度条件确定允许的降温幅度其中，,（2） 根据稳定条件确定允许的升温幅度弹性初始弯曲矢度foe=2.5（mm）塑性初始弯曲矢度fop=2.5（mm）弹性初始弯曲半波长l0=4000（mm）最小曲线半径R=800000（mm）路容许弯曲矢度：f=2mm塑性初始弯曲半径变形曲率 钢轨断面垂直轴惯性矩本设计中取每千米轨枕数目为1667,肩宽设为30cm, 等效道床阻力通过查表内插取得：Q=7.25 N/mm；由公式：可以求得：与相差较大，所以按下式重新计算其矢度： 得，重新计算得再次计算，再次计算

15、，所以由公式： 得P=2084948.465 N所以得轨道框架的允许温度压力 所以由公式 ，（附加应力可取为0）得（3）设计锁定轨温的确定已知天津地区最高轨温为60.5°C,最低轨温-22.9°C【4.3长轨与标准轨之间预留轨缝设计】先假设锁定轨温为20.4，所以得最大温度力=2.48=2.487745（20.4+22.9）=831689.08 N=2.48=2.487745（60.5-20.4）=770224.76N接头阻力=490kN，道床纵向阻力r=152N/cm（根据道床纵向阻力表查得）；长轨与标准轨之间的预留轨缝：以锁定轨温为20.4为例，冬季： 夏季： 因此表格

16、算出其余温度的预留轨缝：（计算过程见附件）温度/预留轨缝/cm15.41.05610741716.41.01019347117.40.96427952518.40.91836557819.40.87245163220.40.82653768621.40.7806237422.40.73470979423.40.68879584824.40.64288190125.40.596967955标准轨之间预留轨缝设计：（20.4°C）因此表格算出其余温度的预留轨缝：（计算过程见附件）温度/°C预留轨缝/cm15.41.00038095316.40.97085714317.40.94

17、133333318.40.91180952419.40.88228571420.40.85276190521.40.82323809522.40.79371428623.40.76419047624.40.73466666725.40.705142857第五章 设计总结课程设计是培养学生综合运用所学知识发现、提出、分析和解决实际问题的能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程。课程设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。本次的课程设计对我们来说不仅是一种锻炼，更是一种提升。真正的学以致用，检验我们对课本知识的掌握情况的同时，加深我们对主干知识的理解和认知，能够将前后知识有机地结合贯穿起来，形成自己的知识体系。在本次课程设计过程中，我也发现了自己的诸多不足和上课遗漏的知识点，给我敲响了警钟，我知道了此门课程的重点和核心所在，也知道了以后轨道工程的发展方向。在综合运用所学知识，提出问题、解决问题的过程中，我提升了自身的实际操作能力、计算能力和耐心细心的品质。总之，学到了很多东西。此外