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1、参 考 算 例（一）有关资料西安地区铺设无缝线路，相关已知条件如下：1.轨温：最高轨温：Tmax=65.2最低轨温：Tmin=-20.62.轨道特征(1)钢轨：为60kg/m的钢轨、按预期磨耗6mm计算；缓冲区钢轨采用每根长25m的标准轨；轨钢容许应力：s36500104Pa;(2)轨枕：混凝土型轨枕，每公里铺设1840根,a=544mm；(3)扣件：接头扣件为24mm、10.9级螺栓，六孔夹板；中间扣件为弹条型，橡胶垫板；(4)道床：碎石道碴，顶宽3.3m，曲线外侧加宽0.05m。道碴为一级道碴，道碴厚30cm，底碴厚20cm，道床厚度cm。3线路等级及最小曲线半径(1)线路等级：I级线路；
2、(2)最小曲线半径：Rmin600m。4行驶机车NY7型电力机车；最高行驶速度： Vmax=120km/h;轮重和轴距排列如图1所示。图1 机车轮重与轴距(二)设计步骤和方法1强度计算 轨道有关资料钢的弹性模量：E21104Mpa；钢轨的线膨胀系数：0.0118mm/;轨钢容许应力：s365Mpa；钢轨对水平轴的惯性矩：Jx2879cm4；钢轨对竖直轴的惯性矩：Jy498cm4；轨底断面系数：w1375cm3；轨头断面系数：w2291c m3； 支座弹性系数：D300kNcm；=0.012283/cm支座弹性系数：D720kNcm；=0.0153/cm轨枕间距：a54.4cm。表1 已知条件参
3、数TmaxTminED钢轨D轨下基础K钢轨K轨下基础数值65.2-20.6210000000.01183000007200000.0122830.015288单位N/cm2mm/mN/cmN/cmcm-1cm-1参数sJxW1W2PHrFa数值36528793752915700009177.4554.4单位mpacm4cm3cm3NN/cmcm2cm参数f0efopfl0QJyR数值0.30.30.240087489260000单位cmcmcmcmN/cmcm4cm参数lea1Beb数值25095501512027.5单位cmcmcmcmcmcm(1)计算P0 检算钢轨用P0表2 以第1轮位作
4、为计算轮位P0计算表计算值轮 位P0（N）项目P0（N）115000115000115000115000x(cm)02554351305kx03.1325.34316.029=1.000-0.04400.006680.00000P0（N）115000-5065.401768.3406-0.00794110702.9表3 以第2轮位作为计算轮位P0计算表计算值轮 位P0（N）项目P0（N）115000115000115000115000x(cm)25501801050kx3.13202.21112.897=-0.044 1.000-0.153 0.00000 P0（N）-5065.4011150
5、00-17635.7440.1789592299.0P0取较大的为110703N检算轨下基础用P0表4 以第1轮位作为计算轮位P0计算表计算值轮 位P0（N）项目P0（N）115000115000115000115000x(cm)02554351305kx03.8986.65019.951=1.000-0.02870.001670.00000P0（N）115000-3295.830192.2530.000309111896.4表5 以第2轮位作为计算轮位P0计算表 计算值轮 位P0（N）项目P0（N）115000115000115000115000x(cm)25501801050kx3.898
6、02.75216.052=-0.0287 1.000 -0.03480.00000 P0（N）-3295.830115000-3999.632-0.0156107704.5 P0取较大的为111896N(2)钢轨静弯矩计算（见课本P73例题） 110702.9;22532 Nm(3)轨枕上静压力计算(为检算轨下基础做准备)111896.4;46530(4)轨枕上的动压力计算Rd=(1)R0=(1+0.54+0.15)*46530=78636N(5)钢轨动弯矩计算钢轨动弯矩Md： Md=(1)M0速度系数： 偏载系数：采取未被平衡欠超高h=75mm=0.002h=0.00275=0.15横向水平
7、力系数f： f1.6 所以Md(10.720.15)22532 =42135Nm(6)钢轨动弯应力计算轨底动弯应力1：179.8MPa MPa轨头动弯应力2:231.7 MPa(7)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c10MPa(8)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： dtcs而 t=2.5t (MPa)所以，轨底容许的降温变化幅度为：轨头容许的升温变化幅度为：bian 2稳定压力计算(1)线路条件原始弹性弯曲矢度:f0e=0.3cm ；原始塑性弯曲矢度:fop0.3cm；线路容许弯曲矢度:f0.2cm；原始弯曲
8、半波长：400cm；等效道床阻力：Q87N/cm；钢轨对竖直铀的惯性矩：Iy524cm4；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： /cm有关数据计算：2EJY29.87211065242.1721011Ncm2验算变形曲线长度:=20.527104cm2=453.1cm因计算得=453.1cm，与400cm相差较大，再设0=453.1cm，重新计算f0e：cm将f0e=0.385cm代入，验算变形曲线长度：=21.163104cm因计算得=460.0cm,与 453.1cm还有一定误差，再设0=460.0cm，重新计算f0e：cm将f0e=0.397cm代入
9、，验算变形曲线长度：=21.25104cm=461.0cm=461.1cm与上面的=461.0cm相接近，因此将221.265104cm，f0e=0.399cm代入下式，求温度压力PN。 N(3)容许温度压力计算采取安全系数：K1.3容许温度压力PN(4)容许的升温变化幅度计算根据稳定性条件，计算容许的升温变化幅度。钢轨断面积F77.45cm2容许的增温变化幅度为：=70.3(强度条件允许温升)所以 40.63锁定轨温计算由强度和稳定条件确定锁定轨温铺轨下限锁定轨温（受稳定条件限制）：;65.2-40.6=24.6 铺轨上限锁定轨温（受强度条件限制）：;-20.6+70.1=49.5故 24.
10、6tsf49.5(2)确定的锁定轨温规范中规定锁定轨温的取值为;37.1+-5式中 ts，tc允许温升和允许温降； Tmax，Tmin当地历史最高、最低轨温； tk中和轨温修正值，取05。但考虑到为了便于施工，一般应保证设计锁定轨温较中间轨温的上浮一个值，本设计采用：f一般应保证设计锁定轨温较中间轨温的上浮值，取为35。故分析得出其范围为25.327.3由于取为27.3时其施工锁定轨温为22.332.3，其下限超出上述条件确定出的下限，故取为30，其施工锁定轨温为2535。(3)确定铺轨锁定轨温的范围根据上述条件确定的的锁定轨温为30是合理的锁定轨温，而且在由强度和稳定条件计算所得的锁定轨温范
11、围之内，所以最后选定锁定轨温为：设计锁定轨温tsf=303555.640.262.665.225-20.6图2 锁定轨温示意图铺轨锁定轨温范围：tsf上= tsf5=35tsf下= tsf5=25故锁定轨温范围为2131如图2所示。4伸缩区长度与防爬设备的布置(1)伸缩区长度计算接头阻力PH570kN；接头扭矩T=1000N.m道床单位纵向阻力r91N/cm；最大降温幅度tmax降：tmax降= tsf上Tmin=35+20.6=55.6最大升温幅度tmax升：tmax升=Tmaxtsf下=65.225=40.2最大温度拉力Ptmax拉：Ptmax拉=2.5Ftmax降=2.5774555.6
12、=1076.555kN最大温度压力Ptmax压：Ptmax压=2.5Ftmax升=2.5774540.2=778.373kN温度拉力引起的伸缩区长度：mbian温度压力引起的伸缩区长度：m为安全起见，伸缩区长度采用75m。(2)防爬器的布置一根轨枕上中间扣件的阻力Pc16kN；一根轨枕的道床纵向阻力Rs10kN；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。5.缓冲区预留轨缝计算(1)长轨端的伸缩量长轨一端的伸长量长伸mm长轨一端的缩短量长缩mm(2)标准轨端的伸长量短伸 =1.2mm标准轨一端的缩短量短缩： =3.5mm(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
