【精品】 无缝线路技术毕业设计

1、湖南交通工程职业技术学院毕 业 设 计（ 2010届）论文题目： 无缝线路技术毕业设计姓 名： 胡成功 系（院）： 交通工程系 专业名称： 铁道工程技术 指导老师： 李建平 2010 年 5 月 9 日目 录1 无缝线路毕业设计任务书1.1 设计要求和内容1.2 设计资料1.3 主要参考书1.4 应交资料2 无缝线路毕业设计指导书 2.1锁定轨温的确定2.2伸缩区长度的计算及防爬设备的布置2.3 缓冲区预留轨缝计算2.4设计焊接长钢轨的布置2.5爬行观测桩的布置2.6设计区段备用料的统计2.7撰写毕业设计体会3 无缝线路毕业设计说明书 3.1锁定轨温的确定3.2伸缩区长度的计算及防爬设备的布置

2、3.3 缓冲区预留轨缝计算3.4设计焊接长钢轨的布置3.5爬行观测桩的布置3.6设计区段备用料的统计4焊接长钢轨的布置图5 爬行观测桩的布置图6备用料统计表 设计体会参考文献致谢.湖南交通工程职业技术学院铁道工程专业毕业设计任务书、指导书设计题目：无缝线路技术设计 班级：铁工0701铁道工程教研室 李建平 编1.无 缝 线 路 设 计 任 务 书1.1 设计要求和内容本设计是湘桂线K4+500 K8+550; K8+550K11+500; K11+500K16+900(分三个组)地段的温度应力式无缝线路轨道设计。本工号无缝线路换轨地段均已做过无缝线路前期工程，详见大修纵断面图，设计里程是以复测

3、资料为依据，连续丈量左股钢轨长度所得。说明书要求简明确切，计算正确，字迹清晰，图表清晰。本设计包括下列各项内容：（一）锁定轨温的确定（1）按强度条件确定容许的轨温变化幅度（2）按稳定条件确定容许的轨温变化幅度（二）伸缩区长度计算及防爬设备的布置（三）缓冲区预留轨缝计算 （四）设计焊接长钢轨的布置 （五）爬行观测桩的布置 (六) 按铁路线路修理规则要求统计备用料1.2 设计资料设计铺设温度应力式无缝线路。（一）轨温：最高轨温：Tmax = 61.3 最低轨温：Tmin = -7 （二）轨道特征： （1）钢轨：60kg/m钢轨，按预期磨耗6mm计算；缓冲区钢轨采用每根25m的标准轨；（2）轨枕：S

4、2型钢筋混凝土轨枕，每公里铺设1840根；（3）接头：10.9级24高强度螺栓，六孔夹板，接头螺栓扭矩按900N.m设计，Rj采用460kN；（4）扣件：W型型弹条扣件；（5）垫板：橡胶垫板；（6）道床：碎石道碴，顶面宽3.4m。（三）机车类型东风4型内燃机车最高行驶速度：Vmax=120km/h轮重和轴距排列如下图：115.00kN1.8m 1.8m 8.4m 1.8m 1.8m 轮重均为115.00kN（四）线路等级及最小曲线半径 （1）线路等级：I级线路 （2）最小曲线半径：Rmin=800m （五）线路大修稳定后的线路纵断面图及相应技术资料（见附件）。1.3 主要参考书（1）铁路轨道与

5、修理 高职教材（2）铁路设计 高职教材（3）铁路线路修理规则 2006年版（4）铁路线路设计规范 2006年版（5）铁路无缝线路 广钟岩主编（6）线路大修 王其昌主编（7）铁路工程设计技术手册 线路 铁道出版社（8）铁路工程制图图形符号标准 tB/t10058-981.4 应交资料 按毕业设计格式要求，主要为以下内容： （1） 无缝线路设计说明书 （2） 焊接长钢轨的布置图 （3） 爬行观测桩的布置图 ( 4 ) 备用料统计表2.无 缝 线 路 设 计 指 导 书无缝线路设计是铁路线路大修技术设计一个重要内容，是线路大修设计和新线一次铺设无缝设计的重要组成部分。其目的在于使学生进一步巩固理论知

6、识，并结合生产实际，掌握运用理论知识解决实际问题的能力。在设计时，大家应独立思考，进行创造性的设计。设计前，要求学生系统地、透彻地掌握“轨道强度计算”及“无缝线路”等章节所讲授的有关内容，并在老师的指导下完成本设计任务。设计方法和步骤：21锁定轨温的确定 211按强度条件确定容许的轨温的变化幅度主要是计算钢轨在机车动力、温度力及制动力的作用下，所产生的应力，在满足钢轨强度要求的条件下，计算出钢轨容许的温度拉、压应力，并进一步转换为容许的轨温变化幅度加以控制，保证钢轨的强度条件。（1）计算钢轨静弯矩确定最不利轮位：经试算确定最不利轮位，计算时用钢轨弯矩影响线系数值表，按迭加原理计算：M0=a（2

7、）计算钢轨动弯矩考虑各种动载系数将钢轨静荷换算成动荷载，从而计算出钢轨动弯矩。速度系数： =0.4V/100偏载系数： =0.002h h取90mm横向水平力系数f： f查有关资料而得。Md=(1+) f a（3）计算钢轨动弯应力 d头、d底d头= （MPa）d底= （MPa）（4）制动应力=1000104(Pa)=10(MPa)（5）计算满足钢轨强度条件的容许轨温变化幅度压-d头-f拉-d底-f （0C） （0C）式中=212 按稳定条件确定容许的轨温的变化幅度无缝线路稳定性计算，首先求出使线路产生横向位移2mm的温度力，考虑一定的安全系数后，进一步计算容许的温度压力，并把这个压力转换为容许

8、的轨温增温幅度加以控制，保证线路的稳定条件。121计算温度压力（1） 线路条件：轨道原始弹性弯曲矢度：f0e=3mm轨道原始塑性弯曲矢度：f0p=3mm轨道容许横向变形量： f =2mm道床等效阻力Q：按道床肩宽40cm查取P60钢轨的惯性矩IY=524cm4轨道原始不平衡长度：l0=4m有塑性原始弯曲的圆曲线的合成曲率：（2）检算原始不平顺长度若计算出的l与l0相接近，就不必再修正。若计算出的l与l0相差较大，则再假设l0=l，重新计算。将代入计算的式中，求。以此类推，直到与l0相接近时为止。（3） 计算温度压力以f0e，l代入下式，求出PNPN=122计算容许温度压力P=PN/K K=1.

9、25 （安全系数）213 计算稳定条件容许的最大增温轨变化幅度按式计算出容许升温幅度。214 锁定轨温的确定（1）根据强度条件和稳定条件确定锁定轨温容许锁定轨温的的上下限t上=Tmint拉t下=Tmaxt稳（或t压）（2）由使轨头、轨底应力相等条件确定锁定轨温T锁=（3）确定铺设锁定轨温范围T上=T锁50CT下=T锁50C由接头、轨底应力相等条件确定的锁定轨温，必须在由强度和稳定条件所确定的轨温范围之内，以满足强度和稳定条件。2.2伸缩区长度的计算及防爬设备的布置（1）伸缩区长度的计算（2）防爬设备的布置线路防爬设备。在伸缩区应保证钢轨与轨枕间的纵向阻力大于轨枕与道床间的道床纵向阻力。2.3

10、缓冲区预留轨缝计算（1）计算长轨一端伸缩量（2）计算短轨的一端伸缩量（3） 计算长轨与短轨间预留轨缝a1:满足夏季轨缝不顶严格，冬季不超过构造轨缝条件：（4）计算短轨与短轨间预留轨缝办理，即：2a2也可按普通线路预留轨缝办理，即：a2=aL(T中-t0)+ag/2（5） 检算温度压力峰实际锁定轨温高于中间轨温时，经温度往复循环变化，伸缩区将出现温度压力峰。（注意在计算maxPt应考虑铺设锁定轨温的上下限）最大的温度压力峰maxPt压峰应不超过温度压力的容许值，即maxPt压峰P/22.4设计焊接长钢轨的布置41普通无缝线路长轨条布置原则和要求 长轨条的布置，除应遵循铺设无缝线路的基本技术条件外

11、，还应注意下列原则和要求。 （1）普通无缝线路采用的长钢轨的长度为10002000m，布置有困难时，可适当减少，但固定区不得短于50m。 （2）长轨之间，或长轨与道岔之间，或长轨与绝缘接头之间，或长轨与其它标准轨之间，均不能直接连接，而必须设置由24根标准轨（亦称缓冲轨）组成的缓冲区。 （3）缓冲区和伸缩区均不得位于道口和桥梁上；也应尽量避免设在曲线上，并要求长钢轨与缓冲轨接头设在缓和曲线以外50m的直线上。 （4）在隧道内（1000m）宜单独铺设一段长轨，且伸缩区应设于洞口内方，缓冲区尽量设在洞口外方。对于隧道群地段，可用一段长轨通过，但应在每座隧道洞口以内50m，按伸缩区布置防爬设备，加强

12、锁定，个别长隧道应单独设计。 （5）长钢轨与缓冲区的接头应距有碴桥端10m以外。对于桥长200m及以下、单孔梁跨24m及以下、墩台身高10m及以下的无碴桥，应位于无缝线路的固定区，而且桥头的两端按伸缩区锁定。通过上述条件的无碴桥铺设无缝线路时，应做个别设计。 （6）信号机的钢轨绝缘，一般应设在与信号机同一坐标处。对于进站、接车进路、调车和单线双向自动闭塞区间并置的通过信号机处的钢轨绝缘，可设置在信号机前方或后方各1m范围内。对于出站和自动闭塞区间单置的通过信号机处的钢轨绝缘，可设置在信号机前方1m或后方6.5m范围内。 42 长轨布置图 43 长轨配置表 长轨布置图、长轨配置表格式参见附件（二

13、）。2.5爬行观测桩的布置 按铁路线路修理规则要求布置爬行观测桩2.6设计区段备用料的统计按铁路线路修理规则要求统计备用料.2.7撰写毕业设计体会。3.无缝线路轨道设计说明书3.1无缝线路锁定轨温的计算本设计地段为湘桂线，计划铺设普通无缝线路。3.1.1 有关资料3.1.2轨温最高轨温：Tmax=61.30C最低轨温：Tmin= -4.00C3.1.3 轨道特征钢轨：为60kg/m的钢轨按预期磨耗6mm计算；缓冲区钢轨每根长25m的标准钢轨；轨枕：混凝土轨枕，每公里铺设1840根：扣件：接头扣件为24 mm、10.9级螺栓，六孔夹板；中间扣件为W弹条式，橡胶垫板；道床：碎石道碴，顶宽3.3 m

14、，曲线外侧加宽0.05m。3.1.4 线路等级及最小曲线半径(1) 线路等级：级单线铁路；(2) 最小曲线半径：Rmin=500m。3.1.5 行驶机车东风4型内燃机车：最高行驶速度：Vmax=120km/h；轮轴和轴距排列如图1-1所示。3.1.6 设计步骤和方法3.1.7 强度计算 (1) 轨道有关资料钢的弹性模量：E=21106Mpa;钢轨的线膨胀系数：a=0.0118/C；钢轨容许应力：S=36500104Pa ；钢轨对水平轴的惯性矩：Jx=2879cm4；轨底断面系数：W1=375cm3；轨头断面系数：W2=219cm3；支座弹性系数：D=300kN/cm；轨枕间距：a=54.4cm

15、。 (2) 钢轨静弯矩计算 将钢轨视为点支座无限长梁进行计算。经过计算，最不利荷载一般发生在或轮位处，以轮为计算轮位如下： 轨道刚比系数k：钢轨静弯矩MJ；而式中P0计算见表11。表11 P0计算表 计算值项目轮 位P0P0(N)X(cm)=/P0(N)1150000038492442661150001803.3-0.055506383115003606.6-0.045795266115000120022.00032617Mj=54.432617102=17744Nm以轮为计算轮位如下：表1-2 P0计算表 计算值项目轮 位P0P0(N)X(cm)=/P0(N)11500003.3115000

16、1800115003603.31150001200 (3)钢轨动弯矩计算钢轨动弯矩Md:Md=(1+)f Mj速度系数a:偏载系数:采取未被平衡欠超高h=70mm=0.002h=0.00270=0.14横向水平力系数f:Md=(1+0.48+0.14) 1.45 17744=41681 Nm(4)钢轨动弯应力计算轨底动弯拉应力:轨头动弯压应力:(5)钢轨制动应力列车制动时,在列车前面的钢轨受压,后面的钢轨受拉。采取钢轨制动应力f=1000104Pa(6)容许的轨温变化幅度计算根据强度条件，计算容许的轨温变化幅度，其条件式为：d+t+fs而t250104t所以，轨底容许的降温变化幅度为：轨头容许

17、的增温变化幅度为：65.90C3.1.8稳定性计算(1) 线路条件原始弹性弯曲矢度: foe=0.3cm;原始塑性弯曲矢度: fop=0.3cm;线路容许弯曲矢度: f=0.2cm;原始弯曲半波长: 0=400cm;等效道床阴力: Q=87N/cm;钢轨对竖直轴的惯性矩: Jx=524cm4;轨道框架换算系数: =2。(2) 温度压力计算有塑性原始弯曲圆曲线的合成曲率为:有关数据计算：2EJy=29.8721106524=21.721010Ncm2验算变形曲线长度:=468.0cm因计算得=468.0cm，与400cm相差较大，再设0=468cm，重新计算 foe：将foe=0.411 cm代

18、入，验算变形曲线长度:=476cm因计算得=476cm与468cm相近，将=21.22104cm，foe=0.411 cm代入下式，求温度压力PN。 (3)容许温度压力计算采取安全系数:K=1.25容许温度压力P：(4)容许的轨温变化幅度计算根据稳定性条件，计算容许的轨温变化幅度。钢轨断面积77.45cm2容许的增温变化幅度为:3.1.9 锁定轨温计算(1) 由强度和稳定条件确定的锁定轨温铺轨下限锁定轨温:受稳定条件限制。铺轨上限锁定轨温:受强度条件限制。(2) 由钢轨轨头、轨底应力相等条件确定的锁定轨温由钢轨轨头、轨底应力相等条件计算所得的锁定轨温，是最合理的锁定轨温，而且在由强度和稳定条件

19、计算所得的锁定轨温范围之内，所以，最后选定锁定轨温为:设计锁定轨温tsf(3) 确定铺轨锁定轨温的范围tsf=30(偏高值1)铺轨锁定轨温范围：tsf(上)= tsf5=305=35tsf(下)= tsf5=305=25故锁定轨温范围为2535，如图1-2所示。3.2伸缩区长度与防爬设备的布置3.2.1伸缩区长度计算 接头阻力Rj=570kN；道床纵向阻力p=91N/cm；最大降温幅度maxt： maxt= tsf(上)Tmin=35+439最大增温幅度maxt：maxt= Tmintsf(下)=61.32536.3最大温度拉力maxPt：maxPt=250Fmaxt25077.4539=75

20、5138N最大温度压力maxPt；maxPt=250maxt=25077.4536.3=702859N温度拉力引起的伸缩区长度1：温度压力引起的伸缩区长度：为安全起见，伸缩区长度采用b50m。3.2.2 防爬器的布置一根轨枕上中间扣件的阻力Pc =16kN；一根轨枕的道床阻力Rs =10kN；(要通过计算确定是否需要安置防爬器)从上述可看出，中间扣件阻力大于道床纵向阻力，可不需要在伸缩区布置防爬器，但中间扣件扭力矩应经常保持在80120Nm范围内，中间扣件阻力才能达到上述要求。3.3 缓冲区预留轨缝计算3.3.1长轨一端的伸缩量长轨的伸长量1：长轨的缩短量1：3.3.2标准轨一端的伸缩量标准轨

21、的伸长量2：标准轨一端的缩短量2：3.3.3长轨与标准轨之间的预留轨缝1最高轨温时，保证轨缝不顶严的预留轨缝值11=0.6+0.6=1.2mm最低轨温时，保证螺栓不受力的预留轨缝值1 10(1+)=18(2.0+1.0)=15mm所以长轨与标准轨之间的预留轨缝1：111即 1.2115采用16mm3.3.4 标准轨与标准轨之间的预留轨缝2最高轨温时，保证轨缝不顶严的预留轨缝值2=20.6=1.2mm最低轨温时，保证螺栓不受力的预留轨缝值 02=1821.0=16.0mm所以标准轨与标准轨之间的预留轨缝：即 1.216.0采用2mm3.3.5 压力峰检算 （说明温度压力峰产生的原因）（1）温度压

22、力峰距轨端的最大距离1：（2）最大压力峰maxP0:maxP0=Rj+ p=570000+912066=758006N通过检算，求得最大压峰maxP0=758006N（3）最大压力峰值小于按稳定条件求得的容许温度压力P=1531748N，所以线路是安全的。3.4设计焊接长钢轨的布置普通无缝线路长轨条布置原则和要求 长轨条的布置，除应遵循铺设无缝线路的基本技术条件外，还应注意下列原则和要求。 （1）普通无缝线路采用的长钢轨的长度为10002000m，布置有困难时，可适当减少，但固定区不得短于50m。 （2）长轨之间，或长轨与道岔之间，或长轨与绝缘接头之间，或长轨与其它标准轨之间，均不能直接连接，

23、而必须设置由24根标准轨（亦称缓冲轨）组成的缓冲区。 （3）缓冲区和伸缩区均不得位于道口和桥梁上；也应尽量避免设在曲线上，并要求长钢轨与缓冲轨接头设在缓和曲线以外50m的直线上。 （4）在隧道内（1000m）宜单独铺设一段长轨，且伸缩区应设于洞口内方，缓冲区尽量设在洞口外方。对于隧道群地段，可用一段长轨通过，但应在每座隧道洞口以内50m，按伸缩区布置防爬设备，加强锁定，个别长隧道应单独设计。 （5）长钢轨与缓冲区的接头应距有碴桥端10m以外。对于桥长200m及以下、单孔梁跨24m及以下、墩台身高10m及以下的无碴桥，应位于无缝线路的固定区，而且桥头的两端按伸缩区锁定。通过上述条件的无碴桥铺设无缝线路时，应做个别设计。 （6）信号机的钢轨绝缘，一般应设在与信号机同一坐标处。对于进站、接车进路、调车和单线双向自动闭塞区间并置的通过信号机处的钢轨绝缘，可设置在信号机前方或后方各1m范围内。对于出站和自动闭塞区间单置的通过信号机处的钢轨绝缘，可设置在信号机前方1m或后方6.5m范围内。3.5爬行