铁道工程课程设计(1)

铁道工程专业课程设计

学号________________________姓名________________________

无缝线路计算任务书

1、 原始资料

1. 1轨道条件 1.1. 1铺设地点 1 2 上海 3 4 5 6 7 8 9 0 ⑴ 北京 库尔勒 锦州 洛阳 济南 兖州 太原` 通化 开封 青岛 ⑵ 长沙 南昌 衡阳 重庆 南宁 厦门 广州 台南 湛江

1.1. 2轨道类型

⑴ P60U71Mn 457MPa

1.1. 3设计区段的最小半径 1 2 3 0 500 600 700 800

1.1. 4轨下基础刚度D值（KN/cm）

⑴重型

1 2 3 4 5 6 0 计算钢轨 200 225 250 275 300 325 425 计算其他 400 450 500 550 600 650 850

⑵次重型

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 计算钢轨 175 195 215 235 260 285 295 315 335 360 计算其他 350 390 430 470 520 570 590 630 670 720

1

1.1.5 轨枕 （0） S-2 1760/km （1） s-3 1667/km

1. 2运营条件

1.2. 1机车类型

⑴东风型内燃机车（DF4） ⑵DF8 ⑶DFH4 ⑷ND5

(0)6Y2 ⑸ss3

2车辆类型 车辆（C62）

2、计算内容

2.1锁定轨温 2.2伸缩区长度 2.3预留轨缝

2.4道床及路基面强度检算

运营条件附表一 第一轮中心至机车 类型 轮重KN 前面车钩中心距离（m） ⑴ DF4 ⑵ DF8 ⑶ DFH4 ⑷ ND5 ⑸ SS2 ⑹ SS3 ⑺ 112.8 112.8 112.8 106.45 112.8 112.8 112.8 2.75 1.2 3.69 3.15 2.94 2.808 2.832 第二轮中心至第一轮中心距离 （m） 1.8 1.8 1.8 2.55 2.3 2.3 2.335 第三轮中心至第二轮中心距离 （m） 1.8 1.8 2.1 1.8 2.0 2.0 2.335 第四轮中心至第三轮中心距离 （m） 8.4 12.3 7.87 8.2 7.8 7.2 8.016 2

第五轮中心至第四轮中心距离 （m） 1.8 1.8 2.1 1.8 2.0 2.0 2.335 第六轮中心至第五轮中心距离 （m） 1.8 1.8 1.8 2.55 2.3 2.3 2.335 后面车钩中心至第六轮中心距离（m） 2.75 1.1 3.69 3.15 2.94 2.808 2.832 速度 Km/h 120 /100 100 140 /100 160 /120 126 /100 100 100 6Y2 C62 车辆 102.5 1.496 1.75 6.95 1.75 1.496 (第四轮中心至后面车钩中心)

运营条件附录二（（8）QJ前进蒸汽机车有关参数（其速度为80km/h））

导轮中心 至 第一动轮中心 至 第二动轮中心 至 第三动轮中心 至 第四动轮中心 至 第五动轮中心 至 从轮中心 至 煤水车轮一中心 至 煤水车轮二中心 至煤水车轮三中心 至煤水车轮四中心 至煤水车轮五中心 至煤水车轮六中心 至后车钩中心 至

前车钩中心距离1.235m 导轮轮重65KN 导轮中心距离2.87m、 第一动轮重100KN 第一动轮中心距离1.6m、 第二动轮重100KN 第二动轮中心距离1.6m、 第二动轮重100KN 第三动轮中心距离1.6m、 第二动轮重100KN 第四动轮中心距离1.6m、 第二动轮重100KN 第五动轮中心距离3.05m、 从轮重100KN 从轮中心距离4.46m、 煤水车轮一重98.75KN 煤水车轮一中心距离1.51m、 煤水车轮二重98.75KN 煤水车轮二中心距离1.51m、 煤水车轮三重98.75KN 煤水车轮三中心距离3.18m、 煤水车轮四重98.75KN 煤水车轮四中心距离1.51m、 煤水车轮五重98.75KN 煤水车轮五中心距离1.51m、 煤水车轮六重98.75KN 煤水车轮六中心距离1.656m

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无缝线路课程设计指示书

基本要求

为保证安全可靠地完成运输任务，无缝线路必须满足强度条件和稳定性条件的基本要求。

1、无缝线路的强度条件： 总 其中，

总dtfd—列车载荷作用下产生的钢轨应力 t—温度应力`

f—附加应力—钢轨容许应力2、无缝线路的稳定性条件：

PtP

其中，

Pt—温度压力

一．无缝线路强度计算

㈠钢轨动弯挠度yd、动弯矩Md及轨枕反力Rd的计算

1. 计算公式：

P—保证无缝线路不失稳的允许温度压力

yd1y0 mm Md1fM0 Nmm Rd1R0 N

其中，

4

kP2u1静弯矩M0P4k

ka静反力R0P2静挠度y0弹性地基梁刚比系数k4符号意义：

u4EJ—速度系数，与机车类型及计算内容有关—偏载系数，与未被平衡超高有关f—横向水平力系数，与曲线半径有关P—轮载—挠度影响系数(ekxcoskxsinkx)—弯矩影响系数(ea—枕间距u—钢轨连续支承基础弹性系数E—钢轨弹性模量J—钢轨惯性矩

2. 计算顺序及注意事项

⑴计算刚比系数k值时，u值按两种不同情况取值：

a. 当计算M0时 b. 当计算y0及R0时

⑵J值取钢轨垂直磨耗为3mm或6mm时的Jx ⑶用表格计算 ⑷计算

kx(coskxsinkx))

P、M0、

0

P、yR0

⑸计算Md、yd、Rd

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㈡钢轨动弯应力d的计算 1. 计算公式

d其中，

Md WW—钢轨截面系数，分为轨头截面系数W2及轨底截面系数W1

2. 注意事项 ⑴轨底动弯应力gdMd（MPa） W1Md（MPa） W2⑵轨头动弯应力jd㈢无缝线路强度条件及计算

1. 强度条件表达式

底拉f拉t拉头压f压t压其中，

底拉、头压—轨底拉应力、轨头压应力（MPa）f拉、f压—附加拉、压应力（MPa）

—钢轨允许应力，与材质、工艺有关

2. 允许轨温升降值计算公式

t拉底拉f拉头压f压EE

t压 其中，

—钢轨胀缩系数

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二．稳定性条件及计算 为满足无缝线路稳定性，不致在高温条件下发生胀轨跑道现象，必须将轨内温度压力在一定范围内，其表达式为：

PtPt

其中， Pt—允许温度压力 又， PtPN K

式中，

PN—额定温度压力K—安全系数,K1.5㈣额定温度压力PN的计算 1. 计算公式

ffoe4l2EJy3Q2lPN （A） 24lffoe3R22223EJEJ1yyEJy2ffoeQ (B） l2RQR4其中，

Q—等效道床横向阻力1—曲线地段塑性初弯合成曲率Rfoe—弹性初弯矢度f—额定变形矢度

—轨框刚度换算系数Jy—钢轨断面对垂直轴惯性矩l—变形曲线长度2.计算顺序

先假设l4000mm及相应foe及fop等值,按式（B）进行逼近计算变形曲线最终

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长度，然后按式（A）计算PN，最后计算Pt。

㈤满足稳定性条件的允许轨温升高值计算

t稳PtPf2EF

其中，

Pf—附加纵向力F—钢轨断面积

计算注意事项：

1. 合成曲率

1的计算 R111RRRop

8fop12 塑性初弯曲率 Ropl2. 为保证轨道处于弹性工作阶段，f,fop取值2mm 3. F、Jy按垂直磨耗量取值 4. 2～3

5. foe在逼近计算中应逐次修正foe’=foe×(l’2/l2)

三． 无缝线路结构设计

㈥无缝线路结构类型选择

常用类型为温度应力式，需符合下式条件：

tmint，tT10

拉压稳其中，

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T—地区最大轨温差TTmaxTminTmax—地区历史最高轨温Tmin—地区历史最低轨温

㈦锁定轨温ts的确定 1. 锁定轨温上限ts上计算

ts上t拉Tmin

2. 锁定轨温下限ts下计算

t稳 ts下Tmaxmint压，

3. 锁定轨温ts的确定 具体操作如下：

⑴地区中间轨温t中

t中⑴计算锁定轨温t中

1TmaxTmin 2t中tmint压,t稳 1TmaxTmin拉22⑵设计锁定轨温ts的取值

通常高于t中0～5℃，南方地区可偏高些，北方地区可偏低些。 ⑶ts应满足缓冲区轨缝的要求，夏天不挤严，冬天不超过构造轨缝。 ⑷检算温度压力峰值是否会引起跑道

不致引起跑道的条件为:

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t中t稳

其中 ，t中Tmaxt中 或 t中1TmaxTmin 2

4. 锁定轨温允许范围

通常取ts5℃

㈧伸缩区长度l伸计算

1. 计算公式

l伸l缩EFTmaxtsPjr

EFtsTminPjr

其中，

Pj—钢轨接头阻力r—钢轨纵向阻力

2. l伸取值

l伸maxl伸，l缩，并按缓冲轨长度整倍数取整。

㈨铺设预留轨缝预的计算

预值必须合理，以使轨温达到Tmax时，该处轨缝尚未挤严，而当轨温达到Tmin时，该处轨缝尚未达到构造轨缝值。 满足此二条件的表达式：

预总缩构预总伸10

1. 缓冲轨间预留轨缝

总伸总缩预上PjLL2LTmaxtsEF4EFPjLL2LtsTminEF4EF

构总缩1预上预下 2预下总伸最佳预留轨缝 预

2. 长轨与缓冲轨间预留轨缝

伸

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总伸甲伸轨甲乙伸轨乙甲缩预预+ 总缩构乙缩 总伸L2TmaxPjLL22.5FTmaxtsPjts2EF8EF2EF2PjLL22.5FtsTminPjtsTmin总缩22EF2EF8EF1预构总缩总伸2L2

212总伸1EF EF

缓伸缓缓总伸234总缩3EF EF

缓缓缓伸总缩㈩道床及路基面检算

需折算枕底道床应力z和基面道床应力L 1. 枕底道床应力z计算公式

zmRd bem—不均匀系数其中, e—有效支承长度

b—轨枕底宽12

2. 枕底道床应力检算公式

zz=0.5MPa

其中,z—道床允许应力，与材质有关

3. 基面道床应力L计算公式应按轨枕类型和道床厚度选择. 4. 基面道床应力检算公式

ll=0.15MPa

其中,l—基面允许应力，与土质有关 四.设计成果汇总 1. 2. 3. 4.

五.课程设计文件组成及整理 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

封皮 目录 任务书 设计计算书 设计成果汇总 参考文献 封底 锁定轨温ts 伸缩区长度l伸 预留轨缝预

道床及路基面检算结果

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