无缝线路设计及计算

无缝线路 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 及计算轨道工程课程设计——设计锁定轨温及预留轨缝设计班级：土木1112时间： 2013年12月组员：张钊一、课程设计任务、目的和意义无缝线路(continuousweldedrail)是由多根 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 长度的的钢轨焊接成不一定长度的长钢轨线路。在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于接缝的存在，列车通过时发生冲击和振动,并伴随有打击噪声，冲击力可达到非接头区的3倍以上。接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适、并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修费用增加。由此可见，铺设无缝线路能够使得一条线路上的接头数量锐减，消除了由于接头带来的冲击磨耗，改善了列车运行时的平稳性和舒适性，减少了养护维修工作量，增强了线路的经济性。无缝线路按照温度应力放散的方式分为温度应力式和放散温度应力式。理论上无缝线路可以无限长，但是温度应力并没有消失，这就需要进行无缝线路的设计，控制温度应力对轨道的影响，使其不超过钢轨的应力设计值，保证钢轨的稳定性。本次课程设计的目的是使学生更深入地掌握《轨道工程》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）和设计方法。任务是根据线路、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。二、设计理论依据1、轨道结构的静力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ：轨道结构的经理分析主要以材料力学、结构力学、有限元法分析理论以及微分方程方法等位理论基础，建立轨道结构模型进行分析计算。（1）计算模型采用连续弹性基础梁模型如图所示，它将轨枕对钢轨的支承视为连续支承。该模型的计算参数有钢轨抗弯刚度EI、道床系数C、钢轨支座刚度D、钢轨基础弹性模量u、刚比系数k。（2）单个静轮载作用下的方程及解（3）轮群荷载作用下的方程及解===2、轨道动力响应的准静态计算将轨道的静荷载乘以动力增量系数（包括速度系数、横向水平力系数、偏载系数）以表征轨道在动荷载作用下的振动放大效应。（1）速度系数α列车在直线区间轨道上运行时，由于轮轨之间的动力效应，导致作用在钢轨上的动轮载Pd要比静轮载P0大，其增量随行车速度的增加而增大。α=（2）偏载系数β车辆通过曲线时，未被平衡的超高（欠超高或过超高）会引起外轨（或内轨）动载增加，其增量与静轮载的比值称为偏载系数。β==（3）横向水平力系数由于车辆通过曲线地段时轮缘的导向作用，以及直线地段转向架的蛇形运动的影响，轮轨之间将产生横向水平力以及垂直力的偏心，使钢轨产生横向弯曲和扭转。f=3、设计锁定轨温设计锁定轨温应根据当地的轨温条件（，）和轨道允许的升温幅度和降温幅度和无缝线路的设计原则来确定。（1）无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）①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：——钢轨动弯应力（Mpa）——钢轨温度应力（Mpa）；——钢轨附加应力（Mpa），本设计只考虑路基上由制动引起附加应力，可取。[]——钢轨允许应力（Mpa）。②允许的降温幅度：式中：——钢轨动弯应力（Mpa），取拉应力计算值。高速时还要参照断缝允许值确定。（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：——附加压力，本设计可取为零（N）。——轨道允许的最大温度压力。（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：4、设计预留轨缝无缝线路缓冲区宜根据计算设置2~4对同类型定尺长为25m的钢轨。按选定锁定轨温范围，计算所有锁定轨温下的预留轨缝。（1）轨端伸缩量计算长轨一端的伸缩量：===标准轨一端的伸缩量=-=-长轨条轨端伸缩量计算图标准轨轨端伸缩量计算图（2）缓冲区中标准轨之间的预留轨缝与普通线路相同。长轨与标准轨之间的预留轨缝计算方法：按冬季轨缝不超过构造轨缝ag的条件，可算得预留轨缝上限a上为：a上＝ag－（null长＋null短）按夏季轨缝不顶严的条件，可计算其下限为：=+则预留轨缝为=三、基本设计条件和参数北京市崇文区的无缝线路设计：①车型选择：电力机车，韶山3（SS3），第一转向架Ⅱ，轮重112.8kN，轮距200cm，构造速度为100km/h。②等效道床横向阻力：新Ⅱ型混凝土轨枕：1760根/km，等效道床横向阻力8.5kN/m。③钢轨屈服强度：U77MnCr，。④钢轨断面参数：选用60kg/m的钢轨。钢轨垂直磨耗（mm）钢轨断面参数单位钢轨类型0mm150F7745339400396000321700005240000⑤本设计接头阻力在400~450kN选取。⑥本设计线路纵向阻力Ⅱ型枕8.8kN/m/轨。⑦有砟轨道钢轨支座刚度D值：Ⅱ型混凝土枕，轨下胶垫刚度110kN/mm，D=30kN/mm。⑧当地温度选取：经查阅资料，北京市崇文区的最高气温有历史纪录的为42.6℃，最低气温为－22.8℃。由此可知最高轨温为62.6℃，最低轨温为－22.8℃。⑨线路的曲线半径：R=800m。⑩道床参数：道砟为一级道砟，参考《轨道设计规范规》。四、设计计算过程：1、计算刚比系数K：D=30000N/mm，a=1760根/kmmm，，D=70000N/mm，a=1760根/kmmm，2、计算最大静位移、弯矩和枕上压力（1）位移、弯矩、枕上压力原始值==mm===26619018.5626619019N·mm===51643.5346451643.535N（2）计算最大值①三个系数由车型的牵引方式和速度得出，检算钢轨==0.6检算钢轨下沉及轨下基础各部件==0.45速度系数=曲线半径R=800m，取其未被平衡欠超高最大值，横向水平力系数。②最大值计算mmN·mmN③由钢轨断面尺寸和可知：MpaMpa3、锁定轨温：（1）根据强度条件确定允许的降温幅度：[]=其中Mpa，。（2）根据稳定条件确定允许的升温幅度式中：——附加压力，本设计可取为零（N）。——轨道允许的最大温度压力。※采用“统一公式”计算：取，指的是轨道的横向位移，弹性或塑性初始弯曲矢度，通过调查l来确定塑性原始弯曲半径且，变形曲率变形曲线矢度f=0.2cm，，等效道床阻力Q=8.5N/mm。=17768154.3671，4215mm。假设，===0.2665cm。再次带入到=17910427.9325，4232mm。※假设，===0.2799cm。再次导入 =18024692.0743，4246mm。※假设，===0.2817cm。将0.2817cm，4246mm代入到==2405.66kNkN[=（3）设计锁定轨温的确定①施工锁定轨温上限，施工锁定轨温下限。且，。4、预留轨缝接头阻力取430kN，道床纵向阻力r=8.8kN/m/轨。（1）标准轨之间的预留轨缝：由锁定轨温可知：。得25×（）+（）（mm）37.643.766736.644.061735.644.356734.644.651733.644.946732.645.241731.645.536730.645.831729.646.126728.646.421727.646.7167（2）长轨与标准轨之间的预留轨缝：①冬季：====–所有轨温的计算结果由下表显示：锁定轨温（kN）37.641160.9118.665.19-5.8636.641141.7017.695.05-4.7435.641122.4916.754.90-3.6534.641103.2815.844.75-2.5933.641084.0814.954.60-1.5532.641064.8714.084.46-0.5431.641045.6613.244.310.4530.641026.4512.434.161.4129.641007.2511.644.012.3528.64988.0410.883.873.2627.64968.8310.143.724.14②夏季：=2.48=2.48==得，所有锁定轨温的计算结果由下表显示：锁定轨温37.64479.420.090.0436.64498.630.160.100.2635.64517.840.270.250.5234.64537.040.400.400.8033.64556.250.560.561.1032.64575.460.740.701.4331.64594.670.950.841.7930.64613.871.180.992.1729.64633.081.441.142.5828.64652.291.731.293.0127.64671.502.041.433.47※[，2.24，1.56，0.89，0.22，0.45，1.12，1.79，2.46，3.14，3.81]五、设计总结1、设计结果：（1）轨温图（2）预留轨缝：①标准轨之间：（）（mm）37.643.766736.644.061735.644.356734.644.651733.644.946732.645.241731.645.536730.645.831729.646.126728.646.421727.646.7167②长轨与标准轨之间（）（mm）37.6436.642.2435.641.5634.640.8933.640.2232.640.4531.641.1230.641.7929.642.4628.643.1427.643.812、 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 的评述首先，本次的无缝线路设计总体思路是先进行轨道结构的力学分析，以连续弹性基础梁模型为基础，计算钢轨的重要参数，有钢轨基础弹性模量、单个轮载作用和轮群荷载作用下的方程、轨道各部分刚度、速度系数、偏载系数以及横向水平力系数的选取；然后计算轨道的最大静位移、弯矩和枕上压力，并计算出轨道动弯应力、温度应力，对轨道的刚度进行检算；最后进行锁定轨温和预留轨缝的确定。其中，在计算轨道压力和弹塑性弯曲半波长时，采用的是统一无缝线路稳定性计算公式，另外还有一种不等波长稳定性计算公式未被采用。而在确定锁定轨温时，由于 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目是设计路基上的无缝线路设计，加之机车的构造速度不超过100km/h，所以没有根据钢轨折断时的新缝值确定允许降温幅度。在老师给予的课程设计说明书中没有提到关于有砟道床的道砟选取以及基本参数，所以我按照《轨道设计规范规》中的一级道砟进行设计，而计算过程中并未涉及到底砟厚度和砟肩宽度等等一系列参数，我也就并未在基本设计参数写明。就预留轨缝计算部分出现负值，我查阅了很多资料。就计算部分所运用的公式来讲，并未出现问题，所以分析的主要对象为参数的选取。根据查找到的资料显示，北京的情况来讲，最佳的锁定轨温为24℃，实际允许锁定轨温为19~29℃。所以我计算得出的锁定轨温远超此数值。物质不灭定律指出了，任何一种物质都不会消失，只不过转化了表现形式。那么在锁定轨温制定的超过最佳值得状况下，必然导致了，钢轨中存在了较高的温度力，说明增强整体结构的刚度，将温度力消减分摊到结构各个部位是一种有效地解决办法。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头课提供40至60吨的纵向阻力。而为了防止出现胀轨跑道问题，轨排阻力、道床阻力和道床的柔度刚度比是主要考虑的解决途径。预留轨缝计算出负值的原因与设计参数的选取有关，通过几个参数的变更来使得设计变得给为合理。①通过增加可以使得的值增大，[的值也会随之增大，这样锁定轨温就会减小。为了与参考资料的最佳锁定轨温接近，尽量将实际锁定轨温设置在27.64℃、28.64℃、29.64℃。而且目前就锁定轨温的观测也有较好地方法，例如观测桩法，观测桩法是在长轨条铺设之前，先期按设计位置，即长轨条伸缩始终点，长轨条中央及规定位置处的两侧路肩上埋设位移观测桩。在长轨条铺设锁定之后，立即在与各观测桩相对应的钢轨上做好标记（零点），作为观测钢轨爬行的观测点，再通过观测到的位移计算实际锁定轨温。②通过考察北京地形，北京属于西北部相对于东南部变高，且山区多出现在西部，所以就本人所在的区域，其曲线半径的选取可以在1000~2000m，所以以选取R=1200m为例进行修改计算。计算沿用之前的部分：变形曲率变形曲线矢度f=0.2cm，，等效道床阻力Q=8.5N/mm。=16226181.39，4028mm。假设，===0.1790cm。再次带入到=15558105.67，3944mm。※假设，===0.1716cm。将0.1716cm，3944mm代入到==2805kNkN[=设计锁定轨温的确定施工锁定轨温上限，施工锁定轨温下限。这样，锁定轨温就比较接近最佳值。再进行预留轨缝的计算。预留轨缝接头阻力取430kN，道床纵向阻力r=8.8kN/m/轨。其一：标准轨之间的预留轨缝：由锁定轨温可知：。得25×（）+可得结果：锁定轨温（mm）33.644.946732.645.241731.645.536730.645.831729.646.126728.646.421727.646.716726.647.011725.647.306724.647.601723.647.8967其二：长轨与标准轨之间的预留轨缝冬季：====–夏季：=2.48=2.48==得，结果显示在下表锁定轨温33.642.9747239020.2311621891.6032.643.8543631870.428241532.1431.644.7082260380.6510973032.6830.645.5363124560.899729513.2229.646.3386224421.174138153.7628.647.1151559941.4743232224.2927.647.8659131141.8002847284.8326.648.5908938012.1520226665.3725.649.2900980542.5295370375.9124.649.9635258752.9328278426.4523.6410.611177263.3618950796.99在改变了曲线半径之后，预留轨缝计算未出现负值。3、收获和建议通过关于路基上的无缝线路设计，使我从课上学到的理论知识同实践相结合，加深了对无缝线路的理解和其重要意义。通过大量的计算，我觉得对于一条线路来讲，设计是重要基础。只有设计做好，才能保证线路在运营时的安全和稳定。从设计上对线路进行控制和把关，从而减少线路的养护维修工作量以及事故发生率。在设计过程中，我认为，无缝线路有很大发展空间。无缝线路因其大量的减少接头的出现，致使轨道的稳定有着质的飞越，并且还能够提高机车的行驶速度。而现在的重要问题，便是如何处理好温度应力，以及桥梁上的无缝线路稳定性研究。六、参考文献[1]《轨道工程》.高亮等,中国铁道出版社[2]《铁路无缝线路》.广钟岩等,中国铁道出版社[3]《铁路轨道设计规范（TB10082-2005）》[4]《铁路无缝线路设计规范（2013）》