普通无缝线路设计--华东交通大学 10页

目录一、设计题目.................................................................................................................................1二、设计资料.................................................................................................................................1三、设计内容.................................................................................................................................1四、参数表格.................................................................................................................................2五、无缝线路设计的步骤.............................................................................................................31、温度压力的计算................................................................................................................32、轨道稳定性允许温度压力................................................................................................53、轨道稳定性允许温升........................................................................................................54、根据强度条件确定允许温降............................................................................................55、设计锁定轨温计算............................................................................................................66、设计锁定轨温的确定........................................................................................................67、伸缩区长度计算................................................................................................................78、无缝线路缓冲区预留轨缝计算........................................................................................88.1、长轨条一端伸缩量的计算：............................................................................8长8.2、缓冲轨一端伸缩量的计算：............................................................................8缓8.3、预留轨缝的计算：..................................................................................................89、防爬器设置........................................................................................................................910、长轨条布置......................................................................................................................9六、参考文献.................................................................................................................................9附件：长轨条布置图 轨道工程---普通无缝线路设计一、设计题目普通无缝线路设计，无缝线路（continuousweldedrail）用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名，无缝线路类型：无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种，目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。二、设计资料线路铺设无缝线路区段，本课设所选城市为厦门，其历年最高轨温为58.5℃,最低轨温为-2℃（从《轨道工程》表8-2中任选一个城市，南方城市为宜，每人所选城市不得重复）；60kg/m钢轨无缝线路，曲线半径R=600m（学号06）；轨枕：Ⅱ型混凝土轨枕176024根/㎞（学号06），钢轨截面积F=77.45cm，钢轨惯性矩I=1048cm,钢轨弹性模量E=2.15×10MPa，轨道原始弹性弯曲半波长l0=720cm,原始弹性弯曲矢度foe=2.5mm，原始塑性fopf弯曲矢度=2.5mm，轨道弯曲变形矢度=2mm；轨道框架刚度系数=1.0，等效道床阻r力取0=84.3N/cm。线路基本情况：该线路位于XXX线，自K110+000至K123+000桥隧等建筑物位置如下表：起始里程或中心里程既有线桥、隧及道口描述K110+74.4~k110+254.33潭口隧道K110+342.962-20.01-10.0混凝土拱桥K110+687.5平交道口K111+046.01-40.02-20.0混凝土拱桥K113+171.53~k113+476.28古龙岗隧道K114+650.812-15.04-31.0钢桥K115+000平交道口K121+163.06平交道口K121+500.6平交道口K121+948.56~k122+065.81杨子岭隧道三、设计内容1、设计锁定轨温的确定2、伸缩区长度计算3、预留轨缝设计1 轨道工程---普通无缝线路设计4、防爬设备的布置5、长轨节的长度，画长轨条布置图四、参数表格表1道床纵向阻力表单枕的道床纵向阻一股钢轨下单位道床纵向阻力N/cm线路特征力/kn1667根/km1760根/km1840根/km木枕线路7.0-6164混凝Ⅰ型10.0-8791土枕Ⅱ型12.5-109115线路Ⅲ型18.3152160-表2不同扭矩时的钢轨接头阻力表接头扭矩（Nm）400500600700800900100050kg/m钢轨20025030037043049060kg/m钢轨180230280340490510570注：无缝线路接头采用10.9级螺栓，扭矩应保持为700-900Nm，本课设扭矩选800，接头阻力为4902 轨道工程---普通无缝线路设计五、无缝线路设计的步骤1、温度压力的计算根据《轨道设计规范》（TB10082—2005J448—2005）的公式计算温度压力计算公式；根据假设，用势能驻值原理导出如下基本公式：22ffoe4lEIr230lπP（01）W4112ff()loe3RR024r0wt2ww()fEI3f2l，（02）4r0wt3f24wEI(t)；3"R111；"RRR0P式中：W—计算两根钢轨温度压力（N）；5E—钢轨弹性模量，为2.1×10MPa；4I—两根钢轨对竖直中和轴线的惯性矩，60kg/m钢轨I=2×524=1048cm—轨道框架刚度系数，采用1.0；l—轨道弯曲半波长（cm）；l0—轨道原始弹性弯曲半波长720（cm）；foe—轨道原始弹性弯曲矢度0.25（cm）；1f0et—轨道原始弹性弯曲的相对曲率矢度（cm），t，2l0t为常量，其值根据无缝线路现场调查资料统计分析确定；8f1op1R—轨道原始塑性弯曲曲率（cm）；1R=002l0f—轨道弯曲变形矢度，采用0.2cm；R—曲线轨道半径60000（cm）；3 轨道工程---普通无缝线路设计r—等效道床横向阻力84.3N/cm011118f0e180.255①2.05210"22RRRR6000072000f0e0.257②t4.8231022720024（t）3R72745③1.02.1101048（4.823102.05210）3679938.40624r0wt2w()fEI3f72484.3679938.4064.8231072④679938.406()0.21.02.110104830.2929427.0682w929427.068l4rwt03f679938.406929427.068⑤7484.3679938.4064.8231030.2173945.91822ffoe4lEIr230lπPW4112ff()loe3RR0720.20.254173945.9181.02.110104884.33173945.918π⑥4520.20.252.05210173945.91832695359.558N4 轨道工程---普通无缝线路设计2、轨道稳定性允许温度压力PWP（03）K1式中：P—轨道稳定性计算温度压力（N），按式（1）计算。WK—安全系数，一般取K=1.25～1.3，本课设取1.311P2695359.558WP2073353.506NK1.313、轨道稳定性允许温升P对于路基上无缝线路T（04）c2EF式中F—钢轨断面面积260kg/m钢轨F77.45cmP2073353.506。T54.02Cc752EF22.1101.181077.454、根据强度条件确定允许温降钢轨的强度条件是要求轨头急轨底的边缘荷载应力的最大可能值，不超过钢轨的屈服强度除以一定的安全系数所得出的容许应力。其表达式如下：s轨头（05）头dtfK2s轨底（06）底dtfK2式中：—轨头边缘荷载应力的最大可能值；头d—轨底边缘荷载应力的最大可能值；底d—无缝线路钢轨温度应力；t—钢轨附加应力，取10MPa；f—经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服强度，极限强度为785MPa的钢轨，ss=457MPa；极限强度为883MPa的钢轨，=472MPa；本课设取457MPasK—安全系数，新钢轨K1.25，铝热焊及再用轨K1.3～1.35，本课设取1.3222计算式为：5 轨道工程---普通无缝线路设计dfT（07）dE式中：—钢轨动弯应力，取轨底的应力，本设计中取值为145MPad—钢轨附加应力，取10MPa；f5E—钢轨钢的弹性模量，为2.110MPa；5—钢轨的线膨胀系数，取1.1810/℃。457s取457MPa，K2取1.3，所以351sK1.32df351-145-10T79.10℃dE1.182.15、设计锁定轨温计算TTTTmaxmindcTT（08）ek22式中：T—设计锁定轨温，在小半径曲线上宜取偏高值，在年轨温幅度较大的地区取e偏低值；T—厦门历年最高轨温（℃），取58.5℃；maxT—厦门历年最低轨温（℃），取-2.0℃；min[T]—轨道稳定性允许温差（℃）；c[T]—轨道强度允许温降（℃）；dT—修正值，一般为0～5℃。k58.52.079.154.02T5e22。40.845C6、设计锁定轨温的确定设计锁定轨温范围宜为10℃。桥上无缝线路或寒冷地区，当TT(TT)10℃时，锁定轨温范围不应小于6℃。dcmaxmin。设计锁定轨温上限TT540.84545.84Cme6 轨道工程---普通无缝线路设计。设计锁定轨温下限TT540.84535.84Cne设计锁定轨温上、下限应满足下式条件：TT45.84247.84CT79.10CmmindTT58.535.8422.66CT54.02Cmaxnc钢轨温度力可按下式计算：PEFT式中：E—钢轨钢弹性模量(MPa)；—钢轨钢线膨胀系数（1/℃）；2F—钢轨截面面积（mm）；T—钢轨温差（℃）。PEF(TT)tmax拉mmin钢轨最大温度拉力（09）2.177.451.1847.84100918150.54NPEF(TT)tmax压maxn钢轨最大温度压力（10）2.177.451.1822.66100434893.21N7、伸缩区长度计算无缝线路锁定后，长轨条的两端将随轨温的升降而伸缩，其伸缩范围的长度即为伸缩区长度l。伸PPtmaxjl（11）伸r式中：P—钢轨最大温度拉力或压力（N），P按式（9）和式（10）计算；tmaxtmaxP—接头阻力（N），取490jr—一股轨下道床纵向阻力，有碴道床路基上为一股轨下线路纵向阻力918150.54490000l3928cm39m50m伸拉109Ptmax拉Ptmax压l伸拉l伸压，取二者最大值，可得伸缩区长度为50m7 轨道工程---普通无缝线路设计8、无缝线路缓冲区预留轨缝计算8.1、长轨条一端伸缩量的计算：长2（PP)tmaxj（12）长2EFr式中：P—钢轨最大温度拉力或压力（N），P按式（9）和式（10）计算；tmaxtmaxP—接头阻力（N）；jr—一股轨下道床纵向阻力。PP)22（tmin拉j（918150.54490000）0.517cm5.17mm长拉72EFr22.11077.45109Ptmax拉Ptmax压长拉长压，所以长值为5.17mm8.2、缓冲轨一端伸缩量的计算：缓112（PP)LrL（13）缓2EFtmaxj4式中：L—缓冲轨长度（m）,取25m=2500cm112（918150.54490000)25001092500缓拉22.110777.4540.277cm2.77mmPtmax拉Ptmax压缓拉缓压，所以缓2.77mm8.3、预留轨缝的计算：冬季轨缝不应超过构造轨缝的条件：aa(）18（-5.172.77）10.06mm1g长缓（14）aa21822.7712.46mm2g缓夏季轨缝不顶紧的条件：a7.94mm1长缓（15）a25.44mm2缓式中：a—长轨条与缓冲轨之间预留轨缝值（mm）；1a—相邻缓冲轨间预留轨缝值（mm）；2a—钢轨接头构造轨缝，取18mm；g8 轨道工程---普通无缝线路设计—长轨条一端的收缩量或伸长量5.17（mm）；长—缓冲轨一端的收缩量或伸长量2.77（mm）。缓由（14）、（15）得：7.94a10.06，5.44a12.46；12所以取a=9mm、a=10mm129、防爬器设置在无缝线路伸缩区上，因钢轨要产生伸缩，必须有足够的接头阻力和道床阻力与长钢轨中的温度力平衡，如果接头阻力和道床阻力较小，就会造成较长的伸缩区长度，增加了无缝线路养护的难度。为充分发挥道床阻力的作用，在无缝线路结构设计时，要保证扣件阻力大于道床阻力。如扣件阻力不足，则需安装防爬器以增大钢轨与轨枕之间的阻力。即PnPnR防扣式中，P为一对防爬器的阻力（N）；P为一根轨枕上的扣件阻力（N）；R为一根防扣轨枕能提供的道床阻力；n为两对防爬器之间的间隔轨枕数。缓冲区设置的防爬器与伸缩区相同。目前采用弹条扣件的混凝土轨枕，由于扣件的阻力较大，一般不设防爬器。10、长轨条布置画长轨条布置图（示例如附图1）在无缝线路中用到的参数值为：l0720cm，f0.2cm，foefop2.5mm六、参考文献［1］《铁路轨道设计规范》（TB10082—2005J448—2005)．［2］练松良．轨道工程．上海：同济大学出版社，2006．［3］广钟岩，高慧安．铁路无缝线路．北京：中国铁道出版社，2001．［4］铁道部工务局．铁路工务技术手册·轨道．北京：中国铁道出版社2000．［5］卢耀荣．无缝线路研究与应用．北京：中国铁道出版社，2004．9