【正文】 ................................................................90附件 2：軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算程序 ......................................................................................96附錄 3：曲線整正計(jì)算程序 ............................................................................................108附錄 4：曲線地段鋼軌配置程序 ....................................................................................117北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 1 頁(yè)1 緒論 鐵路線路大修的基本任務(wù)鐵路線路是鐵路的主要技術(shù)裝備之一，是行車的基礎(chǔ)。鐵路線路設(shè)備大修應(yīng)貫徹“運(yùn)營(yíng)條件匹配，軌道結(jié)構(gòu)等強(qiáng)，修理周期合理，線路質(zhì)量均衡”的原則，堅(jiān)持全面規(guī)劃，適當(dāng)超前于需要的方針 [2]。由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，線路客貨運(yùn)量和行車速度的不斷提高，致使運(yùn)量與運(yùn)能直接費(fèi)用的矛盾日益突出。在丈量的過(guò)程中，應(yīng)與既有線的百里標(biāo)相核對(duì)，以取得一致為原則。與正線相鄰的站線及在同一路基上的復(fù)線且線間距小于 5 米的，應(yīng)同時(shí)測(cè)量?jī)删€的相對(duì)標(biāo)高差，對(duì)于與起道有關(guān)的建筑物均應(yīng)測(cè)量其限界。 鐵路線路大修地段的原始資料大修地段位置：豐沙線，自 K55+000 至 K68+000。2) 機(jī)車類型客機(jī)：ND2 型內(nèi)燃機(jī)車，構(gòu)造速度 120 km/h；貨機(jī)：解放型內(nèi)燃機(jī)車，構(gòu)造速度 80 km/h。為了保證鐵道線路的安全、平穩(wěn)和不間斷的運(yùn)輸，保持線路設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，根據(jù)運(yùn)輸需要及線路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性的有計(jì)劃的對(duì)損耗部分加以維修和更新，使之恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)或更新成新的狀態(tài)，使線路設(shè)備大修的根本任務(wù)。本設(shè)計(jì)依據(jù)的規(guī)范有：鐵路線路維修規(guī)則，鐵路線路設(shè)備大修規(guī)則，鐵路線路設(shè)計(jì)規(guī)范，鐵路軌道設(shè)計(jì)規(guī)范，鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)《線路》 ，鐵路工務(wù)技術(shù)手冊(cè)《軌道》等。鋼軌在這些力的作用下，軌道各部分將產(chǎn)生各種變形和應(yīng)力并逐漸失效。視鋼軌為連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的等截面無(wú)限長(zhǎng)梁，梁的下沉與基礎(chǔ)反力之間呈線性關(guān)系，或者視鋼軌為彈性點(diǎn)支座上等截面連續(xù)無(wú)限長(zhǎng)梁，支座的下沉與其反力之間呈線性關(guān)系。不考慮軌道自重。 (32) Dua?式中 ——軌枕間距(mm)。（2）連續(xù)彈性支承梁理論——它是將鋼軌視為支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的等截面無(wú)限長(zhǎng)梁，力學(xué)模型如圖 31（b）所示。 連續(xù)支承法計(jì)算公式根據(jù)均勻連續(xù)彈性基礎(chǔ)理論和力的獨(dú)立作用的原理，可得靜止車輪作用下鋼軌靜撓度y0，鋼軌靜彎矩 M0 及枕上靜壓力 R0 的計(jì)算式為：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 9 頁(yè)即 (34)02ikyP???? (35)iupM41 (36)?ikaR20式中 u——鋼軌的基礎(chǔ)彈性模量(MPa)；——軌枕間距(mm)；aPi——作用在鋼軌上的各機(jī)車車輪靜重(N) ；k——鋼軌基礎(chǔ)彈性模量與鋼軌抗彎剛度的相對(duì)比值，也稱剛比系數(shù)。 軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算 軌道動(dòng)荷載參數(shù)(1) 速度系數(shù) α列車在軌道上運(yùn)行時(shí)，由于輪軌之間的動(dòng)力效應(yīng)，在垂直方向施加于軌道上的附加動(dòng)力影響，用速度系數(shù) α 來(lái)表示，即車輪垂直當(dāng)量靜荷載最大可能值 Pd=P0(1+α)。 (313)10()/P???式中 P1——外軌（或內(nèi)軌）上的輪載；P0 ——靜輪載。f表 32 橫向水平力系數(shù) [6]f曲 線 半 經(jīng) R (m)直 線300 400 500 600 R≥800 注：此表適用于各類型蒸汽機(jī)車，東風(fēng)、東風(fēng) 2～東方紅、東風(fēng) 8 以及韶山，6Y6G 等電力機(jī)車。(2) 鋼軌強(qiáng)度檢算軌底： (324)[]gdtf?????軌頭： (325)[]jjdtf式中： 、 ——分別為軌底拉應(yīng)力和軌頭壓應(yīng)力(MPa )；g?j——附加應(yīng)力，取為 ；f——溫度應(yīng)力(MPa) ；t北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 13 頁(yè)——鋼軌允許應(yīng)力， 。(2) 混凝土軌枕彎矩計(jì)算軌枕彎矩時(shí)，通常把它視為支承在彈性基礎(chǔ)上的短梁，分別取最不利支承圖式。b——軌枕設(shè)計(jì)系數(shù)，暫定為 1；sK——軌下截面允許彎矩，與軌枕類型有關(guān)，Ⅰ型枕可取為 34 Rd1db39。、 可由軌下斷面和中間斷面為開(kāi)裂極限彎矩除以相應(yīng)的安全系數(shù)求得。dbRe??? (331)max[]b??式中 、 ——分別為道床頂面平均動(dòng)壓應(yīng)力和最大動(dòng)壓應(yīng)力(MPa)；b?maxbb——軌枕底面平均支承寬度(mm)，混凝土枕取 275mm[7]；Rd——作用于軌枕上的鋼軌動(dòng)壓力；eˊ——一股鋼軌下軌枕有效支承長(zhǎng)度(mm) ，取 1175mm[7]；m——枕底寬度道床反力分布不均勻系數(shù)，m= [7]；——道床頂面允許壓應(yīng)力(MPa)，碎石道床 =[4]。39。d39。[8]； ?——基床表面允許壓應(yīng)力(MPa)；新建線路 =，既有線路[]h? []h?=[4]。表 34 與軌枕相關(guān)的參數(shù)取值 [9]枕軌間距(mm) 長(zhǎng)度(mm) 一股鋼軌下支承長(zhǎng)度(mm) 枕軌間距(mm) 底寬 b(mm)950(I 型混凝土枕)544 25001175(Ⅱ型混凝土枕)275 500 與機(jī)車有關(guān)參數(shù)的取值如圖 36 所示。 計(jì)算剛比系數(shù) k當(dāng) N/mm 時(shí)，20D??mm144 ???當(dāng) N/mm 時(shí)，420D?北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 19 頁(yè)?mm144 ??? 計(jì)算 M0、y 0 和 R0ND2 型內(nèi)燃機(jī)車Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ輪分別放在計(jì)算截面引起的 和 見(jiàn)表 35。mm3642曲線地段： （最小半徑為 400m）()17859().df????????Nmm239。mm4896??kN[] []r?? 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（解放型蒸汽機(jī)車）手算以“連續(xù)支承法”計(jì)算鋼軌靜彎矩 M0、靜撓度 y0 和枕上靜壓力 R0。60MPat????軌頭： 。 2150136824753Nm89gsdabMKRe????????????????????，∴ ，滿足要求。[] []r??∴選擇的軌道結(jié)構(gòu)類型符合要求。圖 37 為軌道強(qiáng)度檢算程序框圖。本程序主要應(yīng)用了 do 循環(huán)加 if 選擇結(jié)構(gòu)，來(lái)保證得出最大荷載當(dāng)量（詳見(jiàn)附錄 1：軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算程序） 。 直線與圓曲線間采用緩和曲線連接，其長(zhǎng)度（m ）應(yīng)不短于 9超高度（m ）容許最高行車速度（km/h） ，特別困難地段也不應(yīng)短于 7超高度（m ）容許最高行車速度（km/h） ，計(jì)算結(jié)果取 10 m 的整數(shù)倍，如原線路的緩和曲線標(biāo)準(zhǔn)較高時(shí)，應(yīng)不低于原線路標(biāo)準(zhǔn)。 線路大修時(shí)，應(yīng)調(diào)整線路對(duì)橋梁的偏心和建筑限界等。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 34 頁(yè) 用偏角法和矢距法整正曲線方法的原理 既有曲線的測(cè)量計(jì)算既有曲線的撥距時(shí)，需要既有曲線的外業(yè)測(cè)量數(shù)據(jù)。若各個(gè)置鏡點(diǎn)處的夾角，用 、 、 、…、 表示，則既有曲線的轉(zhuǎn)角ZH?A?BCZH?等于上述各 角的總和，即? (41)ABcZH?????1234=9C8765圖 41 偏角法測(cè)量圖第一個(gè)與最后一個(gè)置鏡點(diǎn)，應(yīng)設(shè)在曲線范圍之外，在直緩點(diǎn)（ZH）和緩直點(diǎn)（HZ）外側(cè) 40～60m 的 20m 測(cè)點(diǎn)上；第二個(gè)與倒數(shù)第二個(gè)置鏡點(diǎn)，最好在緩圓點(diǎn)（HY）與圓緩點(diǎn)（YH）附近的 20m 測(cè)點(diǎn)上。曲線測(cè)量北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 35 頁(yè)通常沿外軌進(jìn)行，也有沿線路中心線進(jìn)行的，行車繁忙的線路上，為安全起見(jiàn)，也可在外移樁上進(jìn)行。本設(shè)計(jì)為線路大修，故采用漸伸線法。（2）漸伸線的基本特征（a）漸伸線上某一點(diǎn)（ B3）的法線（N 3B3）是曲線對(duì)應(yīng)點(diǎn)上的切線。（2）曲線轉(zhuǎn)向角 ?若 R 為 OM 曲線計(jì)算點(diǎn)的半徑，K 為該曲線計(jì)算點(diǎn)的曲率，則可得：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 37 頁(yè) (44)IR??? (45)??llmKd00 (46)/II上式表明：OM 曲線的轉(zhuǎn)向角 （rad）為計(jì)算曲線 K 在其對(duì)應(yīng)弧段上的定積分。yl（b）緩和曲線　　　 (410)0RlCKH? (411)02l? (412)HHlClE316?式中 ——為計(jì)算點(diǎn)的緩和曲線長(zhǎng)。(a) 平面圖北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 39 頁(yè)(b) 曲率圖(c) 角圖(d) 漸伸線圖圖 44 內(nèi)切圓曲線的圖乘關(guān)系漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算公式綜上所述，漸伸線長(zhǎng)度實(shí)用計(jì)算公式如表 42 所示。jl置鏡點(diǎn)漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算（1）置鏡點(diǎn)在始切線 O 點(diǎn)上（見(jiàn)圖 45）B圖 45 置鏡點(diǎn)在始切線 O 點(diǎn)在曲線的起始線段內(nèi)，K 較小，故弧長(zhǎng) OA 近似等于弧長(zhǎng) LA，漸伸線長(zhǎng)度 EA 也近似等于相應(yīng)的弧長(zhǎng)，因而可得： (415)AAAlE????（2）置鏡點(diǎn)在曲線的 A 點(diǎn)上（如圖 46） B39。?（3）置鏡點(diǎn)在曲線的 B 點(diǎn)上（如圖 47） α bC C ElA OaB Cnlγ cβψβ圖 47 置鏡點(diǎn)在曲線的 B 點(diǎn)上同理可得： (417)cBcEl???A式中 EB——置鏡點(diǎn) B 的漸伸線長(zhǎng)度；lc——置鏡點(diǎn) B 到置鏡點(diǎn) C 的曲線長(zhǎng)；——弦線 BC 與始切線的夾角(rad) 。（2）保證曲線撥動(dòng)前后的終切線方向不變。（1）平均偏角法外業(yè)測(cè)量時(shí)，在圓曲線范圍內(nèi)一置鏡點(diǎn) A 上，測(cè)出了圓曲線內(nèi)各測(cè)點(diǎn)3……、n 點(diǎn)的偏角 、 、 ……、 ，如圖 48 所示兩測(cè)點(diǎn)間的弦長(zhǎng)為 L=20 1?23n??m，則兩測(cè)點(diǎn)間的平均偏角為：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 44 頁(yè)= (420)??1?n式中 ——短弦 L 所對(duì)應(yīng)的圓周角，應(yīng)等于 L 短弦所對(duì)圓心角的一半，則既有曲線的??半徑 RJ 為： (421)/210(m)siniJR????1 ORJ3Δ αΔ α Δ αΔ LYHΔ 4ΔΔ αΔ Δ =2ΔΔ αHYAΔ Δ ????2/1)(a ???sin/10)(JRb圖 48 平均偏角法（2）三點(diǎn)法在既有曲線的圓曲線范圍內(nèi)，連續(xù)選取三個(gè)間距相等（L）的測(cè)點(diǎn) A、B、C，三點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度分別為 、 、 ，則通過(guò)此三點(diǎn)的既有曲線半徑為：AEBC (422)CBAJELR???2（3）多點(diǎn)法三個(gè)點(diǎn)不能體現(xiàn)整個(gè)曲線的全貌，當(dāng)圓曲線較長(zhǎng)、測(cè)點(diǎn)較多的時(shí)候，可以用下列公式計(jì)算既有曲線的半徑：北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 45 頁(yè) (423)???nJElR12)(式中 ——測(cè)點(diǎn)間的長(zhǎng)度，一般取為 20 米；l?——測(cè)點(diǎn)既有漸伸線的二次差值；E2n——二次差值的個(gè)數(shù)。在已經(jīng)選定設(shè)計(jì)曲線半徑 RS 的條件下，為了減小撥動(dòng)量，可采用下述方法選取緩和曲線的長(zhǎng)度。 計(jì)算設(shè)計(jì)曲線中點(diǎn)及各主要點(diǎn)的里程 [8]已選定的設(shè)計(jì)曲線半徑，可保證設(shè)計(jì)曲線圓弧和既有曲線圓弧相當(dāng)接近，但尚未確定設(shè)計(jì)曲線的具體位置，為此要計(jì)算曲線中點(diǎn)和各主要點(diǎn)的里程。?這樣，可