铁道工程课程设计

1、一、主要存在问题 受到列车荷载影响较大的范围内(基床以上部分)线路结构抵抗变形能力差异，即轨道综合模量(刚度)平顺过渡的问题(舒适度问题) ； 刚性桥台与土工结构的柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折的限值问题。二、过渡段设置目的1、使线路刚度逐渐变化，将台阶式跳跃沉降变为连续的斜坡式沉降，以达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、舒适、高效运行的目的。2、过渡段长度、刚度如何匹配等国内外均没明确的结论，过渡段长度从060m不等。 增加轨道刚度增加路基刚度Use of Hot Mix Asphalt Use of cantilevered slab三、路桥过渡段的工程措施 工程

2、上常用的措施: 1.在轨道刚度较小一侧增大路基基床的垂向刚度，以减少路基的沉降。 2.在轨道刚度较小一侧增大轨道的垂向刚度。 3.在轨道刚度较大一侧降低轨道的垂向刚度。 4.改进桥头路面结构。 日本新干线的路桥过渡段设置措施 德国高速铁路的路桥过渡措施 国外常用的方法1、加筋土法2、碎石类优质材料填筑法 日本 德国使用力学性能较好的轻型材料（如EPS，人工气泡混凝土等）填筑过渡段是近年国内外研究开发和应用的一种减轻结构物自重的工艺方法。该法可显著减少台背填料自身的压缩变形，降低对地基竖向加载作用及对桥台结构的水平土压力，使地基变形减小，并可与地基处理进行综合考虑，降低地基处理费用，减小地基处理

3、范围和缩短施工工期。3、过渡板法 注意：由于列车荷载更大，速度更快，过渡段将更长更厚，这对过渡板的受力非常不利，一旦破损，更换将及其困难。该处理方法对轨道刚度均匀过渡有利，但不能减少路堤及地基沉降，必须配以其他处理措施才能有效控制由此引起的轨面弯折变形。 我国过渡段的处理措施1、路桥过渡段 图244 普通铁路过渡段200公里客货共线铁路过渡段 200250公里新建客运专线过渡段 2、路堤与横向结构物的过渡段 客货共线铁路路堤与横向结构物过渡段 侧线侧线主线主线图中，a,b为道岔的前长和后长，为辙叉角N = cot 辙叉（道岔）号数越大，辙叉角越小，固定辙叉的有害空间越大。道岔号数越大，允许列车

4、通过的侧向过岔速度越高。在高速铁路上，为了获得更高的侧向过岔速度，需要采用大号码道岔。 l从平面上看：从平面上看： l直线辙叉和曲线辙叉 直线型辙叉曲线型辙叉10 h cS S minmaxmin()tSTdmin14353(1350222)68tmm（一一）转辙器部分的间隔尺转辙器部分的间隔尺寸寸074tmm07470144gytbmm 00gxoyysinKSyn （校核）（校核）导曲线后插直线长导曲线后插直线长 1tgtwtHl1maxmin()tSTd114353(1350222)68tmm1max()DTd1max(13562)331391Dmm ）2min2135021348DTD

5、mmD1、D2尺寸涉及到车轮是否安全通过或撞击叉心问题，必须加以保证，每次都要检查，因此称“查照间隔”。1121435(1391 1394)239 42gtSDmm铁路线路修理规则铁路线路修理规则规定：标准为规定：标准为42mm。侧向轨距为侧向轨距为1441mm时，侧向轮缘槽标准时，侧向轮缘槽标准宽度为宽度为48mm，容许，容许误差为误差为+3、-1mm。wt12wtDDHl11()/sinHltb11()/HltbN道岔设计一般分为两种道岔设计一般分为两种l一种是给出钢轨的类型、侧向容许通过速度、机车的类型等一种是给出钢轨的类型、侧向容许通过速度、机车的类型等条件进行道岔的设计。条件进行道岔

6、的设计。 l另一种是在生产实际中大量遇到的情况，已知钢轨的类型和另一种是在生产实际中大量遇到的情况，已知钢轨的类型和道岔号数、导曲线半径、转辙器类型、辙叉类型及长度，来道岔号数、导曲线半径、转辙器类型、辙叉类型及长度，来计算道岔布置总图。计算道岔布置总图。 单开道岔总图计算，包括以下几项主要内容：道岔主要尺寸计算、配轨计算、导曲线支距的计算、各部分轨距的计算、岔枕布置、绘制道岔布置总图、提出材料数量表。 O 道岔中心道岔中心 辙叉角辙叉角 R 导曲线半径导曲线半径道岔中心l 需要计算的尺寸如下：需要计算的尺寸如下： l道岔前长道岔前长a a（道岔前轨缝中心到道岔中心的距离），道岔后（道岔前轨缝

7、中心到道岔中心的距离），道岔后长长b b（道岔中心到道岔后轨缝中心的距离）施工重要尺（道岔中心到道岔后轨缝中心的距离）施工重要尺寸（定出道岔的位置、长度）寸（定出道岔的位置、长度） l道岔理论全长道岔理论全长LtLt（尖轨理论尖端至辙叉理论尖端的距离）（尖轨理论尖端至辙叉理论尖端的距离） l道岔实际全长道岔实际全长LQLQ（道岔前后轨缝中心之间的距离）（道岔前后轨缝中心之间的距离） l导曲线后插直线长导曲线后插直线长K K（当（当R R为已知时）或导曲线外轨半径为已知时）或导曲线外轨半径 R R（当（当 K K已知时）已知时） l导曲线后插直线段导曲线后插直线段K K是为了减少车辆对辙叉的冲击

8、作用，是为了减少车辆对辙叉的冲击作用，避免车轮与辙叉前接头相撞，而使辙叉两侧的护轨完全避免车轮与辙叉前接头相撞，而使辙叉两侧的护轨完全铺设在直线上铺设在直线上。道岔的配轨道岔的配轨l一组单开道岔，除转辙器、辙叉及护轨外，一般有一组单开道岔，除转辙器、辙叉及护轨外，一般有8 8根根连接轨，分连接轨，分4 4股，每股股，每股2 2根。所谓配轨就是计算这根。所谓配轨就是计算这8 8根钢根钢轨的长度并确定其接头的位置。轨的长度并确定其接头的位置。 l配轨时应考虑如下一些原则：配轨时应考虑如下一些原则： l转撤器及辙叉的左右基本轨长度，应尽可能一致，以减少基转撤器及辙叉的左右基本轨长度，应尽可能一致，以

9、减少基本轨备件的数量，并有利于左右开道岔的互换；本轨备件的数量，并有利于左右开道岔的互换； l连接部分的钢轨不宜过短，小号码道岔一般不小于连接部分的钢轨不宜过短，小号码道岔一般不小于4.5m4.5m，大，大号码道岔不小于号码道岔不小于6.256.25； l配轨时应保证对接接头，尽量使岔枕布置不发生困难，同时配轨时应保证对接接头，尽量使岔枕布置不发生困难，同时要考虑安装轨道电路绝缘接头的可能性；要考虑安装轨道电路绝缘接头的可能性； l充分利用整轨、缩短轨、整轨的整分数倍的短轨，做到少锯充分利用整轨、缩短轨、整轨的整分数倍的短轨，做到少锯切，少废弃，选用钢轨利用较高的方案。切，少废弃，选用钢轨利用

10、较高的方案。 1 1、计算资料、计算资料(1)(1)重型轨道结构组成重型轨道结构组成 钢轨：钢轨：60kg60kgm m，U71U71新轨，新轨，25m25m长的标准长的标准轨；轨； 轨枕：轨枕：J J2 2型混凝土轨枕型混凝土轨枕17601760根根/km/km； 道床：碎石道碴，面碴道床：碎石道碴，面碴25cm25cm，垫碴，垫碴20cm20cm； 路基：砂粘土；路基：砂粘土； 钢轨支点弹性系数钢轨支点弹性系数D D：检算钢轨强度时，：检算钢轨强度时，取取30000N30000Nmmmm，检算轨下基础时，取，检算轨下基础时，取70000N70000Nmmmm。(2)DF4(2)DF4内燃机

11、车，轴重、轴距及构造速度内燃机车，轴重、轴距及构造速度2022-7-358n准静态计算方法计算图示2022-7-359图6-20 DF4内燃机车轴距和轮载步骤1、静力计算计算刚比系数2022-7-360载的影响时只计算一个转向架轮当根据力的叠加原理：52412xkNPaRmkNPMmmPky44EJkMpaaDk8 .521760100000030000其中1445400118. 0103217101 . 248 .524mmEJkx12P21表查表：xJ1000000/1760570mm a机车车辆图2022-7-361288.423700118. 05248. 4360000118. 0

12、xx载的影响时只计算一个转向架轮当根据力的叠加原理：5241,2xkNPaRmkNPMmmPky1800mm1800mm1800mm1800mm12000mm步骤2：列表计算2022-7-362计算轮位计算值轮位12311150001150001150009681201800360002.1244.2481-0.16450.0064115000-189227332115000115000115000771571800018002.12402.124-0.16451-0.164518922)(NP)(mmxxP)(NP)(mmxxPPkNPaRmkNPMmmPky241

13、2xxexsincos100118. 0mmP钢轨弯矩2022-7-363)(205112299681200118. 04141mmNPM 准静态计算6 . 115. 075002. 0002. 042. 01003 . 44 . 01004 . 0fhRvp横向水平力系数：偏载系数：速度系数：mmNfMMpd5152420760. 115. 042. 01205112291检算钢轨动弯应力2022-7-364MpaWMMpaWMdddd4 .15233940051524207130396000515242072211MpaMpatdtd18120312轨底：轨头：钢轨基本应力为： MpaKs

14、3123 . 140516200,21表查表PWW208, 56Pt查表各种类型钢轨截面惯性矩与截面系数各种类型钢轨截面惯性矩与截面系数2022-7-3652 2轨底轨底1 1轨头轨头温度应力温度应力钢轨重量钢轨重量钢轨长度钢轨长度7560504312.534.542.550432541.55160702022-7-366t 无缝线路的温度应力无缝线路的温度应力tt 5 . 2 Mpa步骤3:轨枕压力计算 计算刚比系数2022-7-36744EJkMpaaDk2 .1231760100000070000其中1445400146. 0103217101 . 242 .1234mmEJkxkNPa

15、RmkNPMmmPky2412轨枕弯矩计算所采用的D值 采用不同的采用不同的D D值值 原因：对钢轨有垫板，原因：对钢轨有垫板， 对轨枕道床无垫板对轨枕道床无垫板 具体数值：具体数值：P201P201表表6-26-22022-7-368轨枕和垫板类型轨枕和垫板类型特重型、重型特重型、重型次重型、普通型次重型、普通型钢轨钢轨轨枕、道床及基床轨枕、道床及基床钢轨钢轨轨枕、道床及基床轨枕、道床及基床混凝土枕，橡胶垫板混凝土枕，橡胶垫板30000700002200042000宽轨枕，橡胶垫板宽轨枕，橡胶垫板50000120000混凝土轨枕轨道的混凝土轨枕轨道的D D值值2022-7-369计算轮位计算

16、轮位计算值计算值轮位轮位1 12 23 31 11150001150001150001150001150001150001118101118100 018001800360036000 02.6282.6285.2565.2561 1-0.0255-0.0255-0.00224-0.00224115000115000-2932-2932-258-2582 2115000115000115000115000115000115000109136109136180018000 0180018002.2682.2680 02.2682.268-0.0255-0.02551 1-0.0255-0.025

17、5-2932-2932115000115000-2932-2932 NPmmxx NPmmxxPPPxxexsincoskNPaRmkNPMmmPky2412计算轨枕上动压力2022-7-370dR NRRvpdp6839016.4652515. 032. 01115. 075002. 032. 01001053 . 01003 . 016.46524111810257000146. 02PaR（N）计算轨枕弯矩2022-7-371mmNRbeaMdg7716307683908150950250082221轨下截面正弯矩：mmNReLeaLaLeMdc6475223234812341122中间

18、截面负弯矩：mmNRaLMdc854875068390450042500441按全部支承计算：211SLa道床顶面应力检算：2022-7-372MpaebRmdb419. 06 . 195027568390Mpabb5 . 0路基顶面应力计算2022-7-373mmctgctgehmmctgctgbh0 .839352117524 .196352275221mmh3502/2002502/底碴面碴道碴厚度：MpaMpatgehRrdh15. 012. 02设置在单线铁路上设置在单线铁路上 1作业：作业： 主要办理列车的到发、会车、让车，仅办理主要办理列车的到发、会车、让车，仅办理少量的客货运业

19、务少量的客货运业务 2设备：设备： 到发线，通信、信号设备及旅客乘降、办公到发线，通信、信号设备及旅客乘降、办公房屋房屋会让站：会让站：设置在单线铁路上设置在单线铁路上 （1 1）横列式会让站：设一条到发线时）横列式会让站：设一条到发线时会让站：会让站：设置在单线铁路上设置在单线铁路上 （2 2）横列式会让站：）横列式会让站： 设二条到发线时设二条到发线时会让站：会让站：设置在单线铁路上设置在单线铁路上（3 3）纵列式会让站）纵列式会让站n特点：特点：两到发线纵向排列，并向两到发线纵向排列，并向逆运转方向错移逆运转方向错移一个一个货物列车到发线的有效长度。货物列车到发线的有效长度。 车站应设有正线，根据车站作业的需要还需配置各种用途的站线。 正线：连接区间并贯穿或直股伸入车站的线路。 段管线：铁