路基上有砟轨道无缝线路课程设计

路基上有砟轨道无缝线路课程设计设计锁定轨温及预留轨缝土木 1108严熵11231228目录一、 简介1、 设计任务2、 设计目的3、 设计意义二、设计理论依据一、 简介1、 设计任务根据线路、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，确定设计锁定轨温和预留轨缝。2、 设计目的通过专业书籍及相关学术期刊的学习，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。 通过计算，确定：（1）路基上无缝线路的允许降温幅度（2）路基上无缝线路的允许升温幅度（3）中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）（4）路基上无缝线路的伸长区长度（5）路基上无缝线路的预留轨缝长度。通过课程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；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，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。3、 设计意义无缝线路是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。在普通线路上，钢轨接头是轨道的薄弱环节之一，由于钢轨接头的存在，列车通过发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，所产生的冲击荷载最大可达非接头区的 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、钢轨及联结零件的使用寿命缩短、养护维修费用增加。线路接头区养护维修费用占养护维修总经费的 1/3 以上；钢轨因规端损坏而抽换的数量较其他部位达 23 倍；重伤钢轨 60%发生在接头区。随着列车轴重、行车速度和密度的不断增长，其缺点会更加难以满足现代告诉重载运输的需要。无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、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。大量的研究资料表明，从节约劳动力和延长设备寿命方面计算，无缝线路比普通有缝线路可节约养护维修费用 35%75%。跨区间无缝线路的优点非常突出：长轨条贯通整个区间，并与车站的无缝道岔焊联，取消了缓冲区，彻底实现了线路的无缝化，全面提高了线路的平顺性与整体强度，充分发挥了无缝线路的优越性；取消了缓冲区，轨道部件的损耗和养护维修工作量进一步减少；消灭了钢轨接头，进一步改善了列车运行条件；伸缩区与固定交界区因温度循环而产生的温度力峰，以及伸缩区过量伸缩不能复位而产生的温度力峰，都由于伸缩区的消失而消失，有利于轨道的稳定和维修管理；防爬能力较强，纵向力分布比较均匀，锁定轨温容易保持，线路的安全性和可靠性得到提高；长条轨温度力升降平起平落，不会形成温度力峰，可适度提高锁定轨温，从而提高轨道的稳定性。二、 设计理论依据1、 轨道结构竖向静力模型1.1 基本假设（1）假设列车运行时，车轮荷载在轨道各部件中引起的应力、应变与量值 相当的静荷载所引起的应力、应变相等，即车轮荷载具有准静态性质；（2）以速度系数、横向水平力系数分别反映车轮垂直动荷载、横向水平力和垂直力偏心、曲线内外轨偏载的影响；（3）假设轨道及基础均处于线弹性范围，列车轮系作用下轨道各部件的应力、应变等各单独车轮下的应力、应变之代数和；（4）视钢轨为连续弹性基础上的等截面无限长梁，梁的基础反力与各自弹性下沉之间成线性关系；（5）不计钢轨、扣件及轨枕本身的自重。1.2 计算模型依照弹性基础上的无线长梁支撑方式的不同，轨道结构竖向受力的静力计算模型分为弹性点支撑梁模型和连续梁弹性基础模型，分别如图（1） 、 （2 ）所示。图（1）图（2）1.2.1 弹性点支承梁模型将对钢轨的支承按一定间隔离散直各个轨枕上，每个轨枕处简化为对钢轨的弹性点支承。由于该模型中对钢轨的支承是不连续的，因此可采用差分法或有限元法进行求解分析。1.2.2 连续弹性基础梁模型将轨枕对钢轨的支承视为连续支承，其支承刚度为钢轨基础弹性模量 u。用该模型可以求得精确严密的解析解，方法简便直观。目前世界各国和我国铁道部标准铁路轨道设计规范 （TB100822005）均采用连续弹性基础梁模型。1.3 计算参数1.3.1 钢轨抗弯刚度 EI钢轨抗弯刚度由钢轨的弹性模量 E 与钢轨截面对水平中性轴的惯性矩 I 相乘所得，其中 E=2.1* N/ 。抗弯刚度 EI 的力学意义是使钢轨产生单位曲1011m2率所需施加的力矩，量纲为力 例如，对于 60kg/m 的钢轨，I=3217*长度 2。E=2.1* N/ ，则 EI=6.76* N 。如果欲将钢轨弯成 1 的单108m4， 1011m2 106m2 m1位曲率（其意义为当弧长延长 1m 时，切线方向转角为一个弧度，或者说相当于半径为 1m 的圆所对应的曲率） ，则需要 6.76* N 的弯矩。106m21.3.2 道床系数 C道床系数 C 用来表征道床及路基的弹性特征，被定义为使道床顶面产生单位下沉所需要施加于道床顶面的压力，量纲为力/ ，可通过下式计算：长度 3C=0式中 C道床系数，MPa/cm；p作用于道床顶面单位面积上的压力，MPa轨枕底面的平均下沉量，cmy01.3.3 钢轨支座刚度 D钢轨支座刚度 D 用来表征钢轨扣件和枕下基础的等效刚度，被定义为使轨底面产生单位下沉而作用于支座上的压力，量纲为力/长度，可通过下式计算：D=式中 D钢轨支座刚度，kN/cm；R作用于支座上的力，kN；y钢轨支座下沉值，cm 。对于一般混凝土轨枕线路，可以将钢轨支座视为由轨下“垫板、轨枕弹簧”与枕下“道床、路基弹簧”所组成的串联弹簧，因此，钢轨支座刚度 D 还可以通过下式计算：D=111+12式中 “垫板、轨枕弹簧”刚度，混凝土枕轨道即为轨下垫板刚度D1kN/cm“道床、路基弹簧”刚度 kN/cmD2由于木枕弹性较好，一般引进轨枕挠曲系数 对钢轨的弹性支座刚度进行修正：=CbD2式中 轨下基础等效刚度， kN/cmD 轨枕挠曲修正系数b轨枕宽度，cml轨枕长度，cm对于 的取值：当轨枕为混凝土时，=1；当轨枕为木枕时，=0.810.92。1.3.4 钢轨基础弹性模量 u钢轨基础弹性模量 u 用来表征钢轨基础的弹性特征，被定义为单位长度的钢轨基础产生单位下沉所需的施加在钢轨基础上的分布力，量纲为力/ ，长度 2可通过下式计算：u=式中 a轨枕间距，cmu钢轨基础弹性模量，kN/ cm2需要注意的是，D、u、c 这三个参数随轨道类型、道床、路基状况及周围环境因素的变化而变化，具有很大的离散性。因此，在进行轨道力学分析时应尽可能采用实测值。1.3.5 刚比系数 k刚比系数 k 是指钢轨基础弹性模量与钢轨抗弯刚度的比值，可用下式计算。对于混凝土轨枕，k 的取值可参见书本 P153 页表格。k=441.4 单个静轮载作用下的方程及解在连续梁模型中，钢轨作为连续支承上的梁，当受到一车轮集中力 P 作用时，产生挠曲变形 y(x)，轨下基础的分布反力为 q(x)。由材料力学知识理论得：2xdyMEI3xQIdqdQxEIxd4y4式中 M钢轨弯矩，kNcm；Q钢轨剪力，kN；q(x) 轨下基础分部反力，kN/cm。图（3）钢轨在单个车轮荷载作用下的受力与变形（连续支撑梁模型）根据文克尔弹性地基理论假设，轨下的基础反力 q 与梁的挠曲变形 y 成正比，即： qxuy式中 u钢轨基础弹性模量，kN/ 。cm2联立以上各式，可得：uy（x）= EIxd4y4即d4yx4uEIx0上式为 4 阶常系数线性齐次微分方程，令 k= ，其特征方程为444 =04+k4 对应的四个根如下：=（1i）k， =（1i）k 1， 2 3.4由以上可得方程的通解： kxkxkxkx1234yCecosesinCecosesin、 、 、 为积分常数，根据边界条件：C1 C2 C3 C4(1) 当 x时，y=0，得： 12C0(2) 荷载作用点处钢轨转角为零，即 ，得：=0 34C(3) 当 x=0，Q=P/2 ，即，QEIxd3y3P2343xPkC8EI2u微分方程的解：将、 、 、 代入方程后，可得钢轨在车轮集中荷载 P 作用下的钢轨C1 C2 C3 C4挠曲变形方程为y（x ）= （ ）2ecos+sin钢轨弯矩方程为 2kxxdyPMEIcosinkx4钢轨作用于轨枕上的力，即轨枕上的压力 R（x）可通过轨下基础分布反力q（x ）与轨枕间距 a 的乘积得到，即 RxPka2ekxcoskxsinkx以上计算所得的式分别对应于钢轨在一个车轮集中荷载作用下的位移y（x ） ，钢轨弯矩 M（x ） ，枕上压力 R（x ）的解析解，对这三个式子做数学分析可以看出，刚比系数 k 在决定钢轨的变形与内力分配方面起着重要的作用。弯矩 M 和枕上压力 R 的分布，不是由 u 或 EI 单独决定的，而是决定于其比值。当 k 值较大时，即基础相对较硬时，枕上压力 R 较大，弯矩 M 较小，且向两侧衰减较快，荷载影响的范围较小；反之，当 k 值较小时，荷载的影响将与上述情况相反。通过计算可知，当 kx=0（即 x=0）时，即在车轮荷载的作用点处，各个解取得最大值：y=2， =4， =2当 kx5 时，轮载的影响已经很小，通常可忽略不计。1.5 群轮荷载作用下的方程及解在计算多个轮载同时作用于钢轨时，可采用叠加原理进行求解，具体过程如下：如图（4）所示，现要计算钢轨某位置处的受力与变形（假定该位置处为坐标原点，称该截面为计算截面），假定计算轮对 3 处钢轨的挠曲变形 、钢y0轨弯矩 以及枕上的压力 ，轮对荷载分别为 、 、 、 、 ，轮对之间0 R0 1 2 3 4 5的距离如图。分别计算出各个轮对在计算截面处所引起的钢轨挠曲变形 y（x），钢轨弯矩 M 以及枕上压力 R（x），并将所得结果线性叠加，这样就得到了计算截面处的受力与变形，具体公式如下： inkx0iii0yPe(cosnkx)2uinkx0iii01M()4inkx0iii0aRPe(cosnkx)2式中 各个车轮轮载；P各轮位距计算截面的距离。x图（4 ）多个轮轨作用下钢轨受力变形示意图应该注意的是，相邻车轮对于同一计算截面计算所得结果有正有负，因此，对于多个轮对作用下的钢轨的受力和变形，宜将每个轮对位置处分别作为计算截面进行计算，通过比较找出最不利的截面位置。2、 轨道动力相应的准静态计算21 温度系数温度系数 表示轮载增量与静轮载之间的比，若动轮载为 ，静 轮载为 ，则：P P0=PP0P0由于速度系数 与轨道的状态、 轨道类型、机 车类型以及行车速度等因素有关，一般只能通过实验结果进行理论分析后确定，因而各国所采用的 计算公式也不尽相同。2.2 偏载系数车辆通过曲线时，未被平衡的欠高会引起外轨动载增加，其增量与静轮载的比值称为偏载系数 ，若设 为外轨上的实际轮载， 为静轮载，则：P P0= =P0PP0P02.3 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。横向水平力系数被定义为轨底外缘弯曲应力与中心应力的比值，可用来表征轨底边缘的应力增大情况，计算公式如下：f=11+22式中 轨底外缘应力；1轨底内缘应力。22.4 准静态法计算的 y、 M、 R考虑速度系数 、偏载系数 、横向水平力系数 f 的影响，动荷载作用下的钢轨挠曲变形 、钢轨弯矩 以及枕上压力 可按下式进行计算：y M R当 v 120km/h 时：yd1y0Md1fM0Rd1R0当 120km/h v 160km/h 时： 10()dyyMfM10()dRR3、 钢轨结构强度的检算3.1 钢轨强度检算钢轨所受的应力包括基本应力、附加应力、局部应力和残余应力等，其中，基本应力包括列车荷载作用下的钢轨内部的动弯应力和钢轨承受的温度力，附加应力是指桥上无缝线路，因桥梁和钢轨相互作用而产生的附加力，此处，不考虑残余应力和局部应力的影响，主要考虑动弯应力和温度力的影响。3.1.1 动弯应力根据以上算的在最不利轮对处的钢轨动弯矩可以求得轨底外缘拉应力 和底轨头外缘压应力 ：头底 =底头 =头式中 、 轨底动弯应力以及轨头动弯应力，MPa ；底 头、 轨底和轨头的断面系数，因钢轨类型及垂直磨耗程度而变 W底 W头化。3.1.2 温度应力对于无缝线路温度应力 ，按下式计算： =2.48式中 当地最高或最低气温与锁定轨温之差。综合以上，检算钢轨的强度条件为：轨头： 头 +轨底： 底 +式中 钢轨附加应力，MPa；钢轨允许应力，MPa ，其值为=1其中 安全系数，新轨 =1.3，再用轨 =1.35；1 1 1钢轨屈服强度，MPa；对于普通碳素轨 =785MPa；低合金 U71Mn 轨 =457MPa；PD3 =880MPa。 3.2 轨枕强度检算计算轨枕弯矩时，通常将其视为支撑于弹性基础上的有限长梁进行考虑，检算内容通常包括轨枕压应力检算和轨枕抗弯强度检算两部分。3.2.1 轨枕压应力检算对于混凝土枕，因为其抗压强度较大，故一般不检算其承压应力。3.2.2 轨枕抗弯强度检算对于混凝土枕，应分别对最不利的支撑情况下的跪下截面正弯矩以及轨枕跨中截面负弯矩进行检算。检算跪下截面正弯矩时，最不利支撑如图（5）所示，假定轨枕中间部分完全掏空，由结构力学知识得到 检算公式为：=( 2128)式中 轨枕设计系数，取 1；荷载作用点至枕端距离，取 =50cm； 1 1e一股钢轨下轨枕的全支承长度，取 e =95cm；轨底宽，cm。 轨下截面允许弯矩，与轨枕类型有关，对于 型混凝土轨枕，可 以选取为 11.9KNm, 对于 型混凝土轨枕，可以选取为 13.3KNm,对于型混凝土轨枕，可以选取为 18KNm。检算跨中截面负弯矩时，最不利支撑如图（6）所示，假定轨枕中间部分支承，支承反力取为全支承的 3/4，得的检算公式为： 图（5）检算轨下截面正弯矩时的最不利支承情况图（6）检算轨枕跨中截面负弯矩时的最不利支承情况式中 轨枕长度，cm；l中间截面允许负弯矩，与轨枕类型相关。对于 型混凝土轨枕，cM可选取为 8.8kN.m，对于 型混凝土轨枕，可以选取为 10.5KNm,对于型混凝土轨枕，可选取为 14kN.m。33 道床及路基顶面强度检算3.3.1 道床顶面应力检算道床顶面的应力分布，无论是沿轨枕的纵向还是横向，分布都是不均匀的。其压力分布简图如图（7）所示。对于作用于道顶面的平均压力可通过下式计算： zRdbe式中 b轨枕底面宽度，对于混凝土轨枕 b=27.5cm；一股钢轨作用下的轨枕有效支承长度。对于混凝土轨枕，在中间e部 分掏空时， =95cm，中间不掏空时 = l+ ，当 l=250cm 时，e e38 4e=95cm 时， =117.5cm.e e考虑到实际应力分布的不均匀情况，故计算道床顶面的最大压应力时： zmaxb式中 m应力分布不均匀系数，取 m=1.6。3.3.2 道床内部及路基顶面应力计算道床及路基顶面应力时，做如下假设：图（7） 压力分布简图（1） 道床上的压力呈扩散角 按直线扩散规律从道床顶面传递到路基顶面；（2） 不考虑相邻轨枕的影响；（3） 道床顶面的压力分布是均匀的。道床内部的压力传递如图（8）所示，其中 、 分别表示沿轨枕纵、横1K2向的压力扩散线交点，其距离轨枕枕底部的高度分别为 、1h从图中可知： h1b2coth2ecot式中 压力扩散角，一般取 =35 根据 、 将道床内部划分为三个区域分别进行计算。1 2图（8）道床内部压力传递示意图（1） 10h如图（8）所示，在深度为 h 处作一水平面，则层面上的压应力分布为一个梯形台体，台体的高度为该处道床应力 ，台体的体积 V=b =h eh由此可以得出：R， hRdbe考虑到道床顶面应力分布的不均匀性，可将上式修正得到： hmhRdbe（2） 12h如图（8）所示，此区域中的计算深度 h 在 点以下，此时该梯形台体的K1体积为 V= ，其中 =2htan ，故可得出此区域内的道床应力hA1D1 a1d1 A1D1 为 hRd2etan（3） 2h如图（8）所示，此区域中的计算深度 h 在 点以下，此时该梯形台体的K2体积为 V= ，其中 =2htan ，故可得出此区域内的道床应力hA2D2 a2d2 A2D2 为 hRd42tan23.3.3 道床及路基面强度检算检算道床及路基面强度时应满足下式： zzLL式中 、 表示道床的实际应力和允许承压应力，MPa。对于碎石道zz床： 0.5zMpa；对于筛选卵石道床：0.4zpa。、 分别表示路基的实际应力和允许承压应力，MPa 。对于LL新建砂粘土路基： 对于既有砂粘土路基：L0.13MpaL0.15Mpa4、 确定设计锁定轨温4.1 钢轨温度应力无缝线路钢轨轨条很长，当轨温变化时，钢轨由于扣件或道床阻力的约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部会产生很大的温度力。一根长度为 l 可自由伸缩的钢轨，当轨温变化 tC 时，其伸缩量为l= l t 式中 钢轨的膨胀线系数，取 11.8* /C； 106l钢轨长度， mmt钢轨轨温变化幅度，C。如果将处于自由状态的钢轨两端完全固定，不能随轨温变化而自由伸缩，则钢轨内部将产生温度应力。由虎克定律可知，温度应力 为=E =E = =式中 E钢的弹性模量， E=2.1* ；105钢的温度应变。将 E、 值代入 ，则钢轨内部的温度应力为 2.48 （MPa） = = 一根钢轨所受的温度力 为：P= F=2.48 F（N）P 式中 F钢轨的断面面积， 。mm242 根据强度条件确定允许的降温幅度无缝线路钢轨应有足够的强度，以保证在动弯应力、温度应力及其他附加应力共同作用下不被破坏，能够正常工作。因此要求钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力 ，即：+式中 钢轨最大动弯拉应力，MPa ；钢轨温度应力，MPa；钢轨承受的制动应力等附加应力，桥上还要考虑伸缩或挠曲附加应力与制动应力的组合，一般按 10MPa 计算；钢轨的容许应力，它等于钢轨的屈服强度 除以安全系数 K。 新钢轨 K=1.3，再用轨 K=1.35。允许的降温幅度 由下式计算： =式中 钢轨底部下缘动弯应力。4.3 根据稳定性计算允许的升温幅度统一无缝线路稳定性计算公式的基本假定为：整个轨道框架为铺设于均匀介质（道床）中的一根细长压杆；轨道弹性初始弯曲为半波正弦曲线，塑性初始弯曲为圆曲线，在变形过程中变形曲线端点无位移、曲线长度不变；不考虑扣件系统变形能。根据计算得到以下式子： PNEIy5f0e2l4Qf0e34l21R式中 f变形曲线矢度，此处取为 0.2cm；弹性原始弯曲矢度；0Q等效道床阻力；E钢轨弹性模量；截面对竖直轴的惯性矩；具有塑性原始弯曲的圆曲线，其变形曲率半径。l变形曲线弦长； 01R式中 R最小曲线半径；塑性原始弯曲半径；0 20plR8f式中 弹性原始弯曲半波长，通常取为 4m；0塑性原始弯曲矢度；0式中，分子为抵抗轨道横向变形的单位长度抗力，分母为曲率。可见，曲线轨道半径 R 越小，容许的计算温度压力越小。 l21Q2EIy2R(2EIy2R)EIy52f0eQ 由上式算出的 l 若与 有较大出入，应再假设 ，并在弹性初始弯0=4 0=曲曲率不变的情况下，按下式重新计算其矢度： f0el2f0e将 带入上述公式重新计算 l，如果 l 与最后假定的 相差不大，就可将0 0l 带入公式计算出温度力 ，再除以安全系数 K，即可得到轨道框0及相 应 的 架的允许温度压力： NPK式中，K 为安全系数，取为 1.3。 =24.4 根据钢轨折断时的断缝值确定的允许降温幅度无缝线路钢轨折断后，轨缝不能超过一定限值，否则将引起轮轨间的过大作用力，严重时可能会危及行车安全。时速 200km 及以上的线路上，规定有砟轨道钢轨断缝限值为 70mm。时速 200km 以下的路基上无缝线路设计中，过去未考虑钢轨的断缝限值，只在桥上无缝线路设计中考虑了该值。根据固定区内钢轨折断后的断缝允许值可确定允许的降温幅度如下： =1式中 允许断缝值r线路纵向阻力该允许降温幅度与上式确定的允许降温幅度比较后，取最不利值作为允许降温幅度。4.5 设计锁定轨温的确定图（9） 锁定轨温计算图tetmaxtmin2tstc2tk式中 、 铺轨地区的历史最高、tt最低轨温；设计锁定轨温修正值，可根据当地具体情况取 05C。无缝线路铺设时，施工锁定轨温应有一个范围，一般取设计锁定轨温5C，则施工锁定轨温上限 = -5C；且需满足 - 同时也产生温度力，其大小为 = +rx，如图中 CC线PP图（ 10）基本温度力图4、当 t 降到最低轨温 时，钢轨内温度拉力最大，为 max ，这时，xt P拉达到最大值 ，即为无缝线路伸长区长度。固定区温度力如图中 DD线。maxl和 可按下式计算：P拉 lmax =2.48FP拉 拉 =lmaxPP5.2 轨端伸缩量计算5.2.1 长轨一端的伸缩量由温度力图（11）可见，阴影部分面积为克服道床纵向阻力阶段释放的温度力，从而实现了钢轨伸缩。有材料力学可知，长轨条端部伸缩量 与阴影部长分面积的关系为= = =长l22()22式中 E钢轨弹性模量， MPa；F钢轨断面面积， 。cm25.2.2 标准轨一端的伸缩量图（11）长轨条轨端伸缩量计量图rPHmaxPtPH图（12）标准轨轨端伸缩量计算图缓冲区标准轨轨端伸缩量 的计算方法与 基本相同。标准轨的温度力图短 长如图（12 ）所示。由于标准轨长度较短，克服完接头阻力后，在克服道床纵向阻力阶段，由于轨枕根数有限，道床纵向阻力综合很快被克服；此后，钢轨可以自由伸缩，温度力得到释放。标准轨内最大的温度力只有 +rl/2（l 为标P准轨长度） 。标准轨一端温度力释放的面积与阴影线部分为 BCGH。同理，可得到轨端伸缩量 的计算公式为短=短=(PP)238式中， 为从锁定轨温到最低或最高轨温时所产生的温度力。P5.3 预留轨缝按冬季轨缝不超过构造轨缝 的条件，可算得预留轨缝上限 为 上= -（ + ）上 长 短按夏季轨缝不顶严的条件，可计算其下限为= +下 长 短式中 、 从锁定轨温至当地最低轨温时，长轨、短轨一端的缩短量长 短、 从锁定轨温至当地最高轨温时，长轨、短轨一端的伸长量长 短无缝线路缓冲区预留轨缝 为0=0上 +下2三、 设计参数3.1 地区历年最高和最低轨温地区 最高轨温（C） 最低轨温（C） 中间轨温（C）杭州 62.1 -10.5 25.8PH3.2 轨道条件钢轨 轨枕 道床类型（kg/m）垂直磨耗（mm）类型 配置根数(根/km）类型 厚度（cm）肩宽（cm）路基60 6 III 型 1667 一级道砟 45 40 砂黏土3.3 基本计算参数屈服强度 457MPa 惯性矩 I 3217cm4钢的弹性模量 E 2.1* MPa105 钢轨支座刚度 D 33000N/mm曲线最小半径 4750m 轨下基础刚度 D 80000N/mm线膨胀系数 11.8* C106 接头阻力 P 450kN允许未被平衡的超高 75mm 相邻标准轨间预留轨缝 18mm轨枕间距 a 60cm 最大速度 100km/h3.4 60kg/m 钢轨的参数每米质量m（kg）60.64 轨头所占面积(%)37.47断面积 F（ ）cm2 77.45 轨腰所占面积(%)2529重心距轨底面距离 (mm)181 轨底所占面积(%)37.55对水平轴的惯性矩 ( )43217 钢轨高度（H）（mm）176对竖直轴的惯性矩 ( )4524 钢轨底宽（B）（mm）150下部断面系数 (13) 396 轨头高度（h）（mm）48.5上部断面系数 (23) 339 轨头宽度（b）（mm）73轨底横向挠曲断 70 轨腰厚度（t ） 16.5面系数 (3) （mm）列车运行期间会对钢轨产生磨耗，考虑垂直磨耗，则钢轨垂直磨耗（ mm）钢轨断面参数 单位 60kg/m 钢轨头 3 318底 3 3853 43069头 3291底 33756 42879头 3264底 33639 426903.5 III 型混凝土枕参数截面高度（mm ）截面宽度（mm）轨枕类型主筋数量混凝土属性 轨下 中间 端部 轨下 中间底面积（）mm2质量(kg)长度(cm)III 1078 7.8 C60 23.0 18.5 30.0 28.0 7720 320 2603.6 道床参数轨枕类型 III 道床横向阻力q(KN/m)11.5等效道床阻力（N/cm）84 道床纵向阻力q(KN/m/枕)153.7 扣件技术性能扣件性能 弹条型 扣件性能 弹条型每个弹条初始扣压力(kN) 10 弹条变形量/mm 10扣压节点垂直静刚度(kN/m) 60-80 调轨距量/mm -8 12纵向防爬阻力(kN) 16 调高量/mm 1038 机车参数机车：韶山 3 最大速度为：100km/h机车种类 机车型号 轮轴名称 轮重（kN） 轮距（cm） 构造速度（km/h）I 112.8 230II 112.8 200第一转向架III 112.8 720I 112.8II 112.8 230电力机车韶山 3（SS 3）第二转向架III 112.8 2001003.9 其他参数附加速度系数牵引种类速度系数 速度范围（km/h） 电力 V120 0.6v/1001 120v160 0.3 /1001横向水平力系数曲线半径 R(m)线路平面 直线800 600 500 400 300横向水平力系数 f1.25 1.45 1.60 1.70 1.80 2.00混凝土线路的初始弯曲初始弯曲 60kg/m 钢轨弹性初弯 (mm) 2.5塑性初弯 (mm) 2.5四、 计算过程1、 轨道静力结构计算1.1 计算 k，u 值当 D=33000N/mm，a=600mm 时，u= =55.00MPa，k= = =0.0011944(444 55.0042.11053217104 mm1)当 D=80000N/mm、a=600mm 时，u= =133.33MPa,则k= = =0.0014903(444 133.3342.11053217104 mm1)1.2 计算最大弯矩、位移和枕上压力对于 SS3转向架之间距离超过 5 米，故不考虑各转向架之间的相互影响。各轮载及转向架各轴间距均相同，故只需取第一转向架进行计算。 inkx0iii0yPe(cosnkx)2u= *112800*1+0.0011944255=1.31e0.00119442300(0.00119442300)+(0.00119442300)+e0