【正文】 333)[8][]2dhhtg??b?max北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 17 頁(yè)式中 ——基床表面動(dòng)壓應(yīng)力(MPa)；h?h——道床厚度(mm)； (334) [8]12/hbctge??A——道床壓力擴(kuò)散角，對(duì)碎石道床取 =35176。 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算（ND2 型內(nèi)燃機(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。 混凝土軌枕彎矩檢算正彎矩：N[]?max[]bM?北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 22 頁(yè)北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 23 頁(yè) 路基基床表面壓應(yīng)力檢算 ?????現(xiàn)道床厚度 ， ，故450h12h? oRetgtg???????既有線 ，∴ ，滿足要求。 混凝土軌枕彎矩檢算正彎矩： 239。如果要計(jì)算其他機(jī)車類型，只需將程序中的列車荷載參數(shù)修改為需要計(jì)算的機(jī)車類型即可。 設(shè)計(jì)曲線時(shí)應(yīng)采用單曲線，僅在困難地段允許保留復(fù)曲線，但復(fù)曲線的兩個(gè)圓曲線間，應(yīng)設(shè)緩和曲線連接，其長(zhǎng)度由計(jì)算決定，且不應(yīng)短于 20m，如條件困難不能設(shè)緩和曲線時(shí)，兩個(gè)連續(xù)圓曲線的曲率差應(yīng)不大于 1/2022，且每個(gè)圓曲線的長(zhǎng)度不得短于 50m[10]。如因建筑限界等原因不能改善時(shí)，允許保留原狀。曲線上有橋梁等控制既有線撥距的建筑物時(shí)，應(yīng)將其中心點(diǎn)或起訖點(diǎn)（加標(biāo)點(diǎn)）的偏角測(cè)出。圖 43 漸伸線幾何意義曲線 AB 表示軌道的中線，設(shè)有一柔軟且無(wú)伸縮的細(xì)線緊貼在曲線 AB，A 端固定，另一端沿著軌道中線的切線方向拉離原位，拉開的直線始終與曲線 AB 相切，則 B 點(diǎn)的移動(dòng)軌跡 B1，B2，…Bˊ就是 B 點(diǎn)相對(duì)于曲線 AB 的漸伸線，弧 B Bˊ的長(zhǎng)就是 B 點(diǎn)相對(duì)于切線的漸伸線長(zhǎng)度。表 41 K、α、E 間的微積分關(guān)系微 分 關(guān) 系 積 分 關(guān) 系)(lfE? )(lfK?dlK?2 ?ld0?lE? ?llKE00據(jù)此，可推導(dǎo)出圓曲線和緩和曲線的 K、 、E 的計(jì)算公式如下：?（a）圓曲線　　　　 (47)Ry1? (48)ly?北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 38 頁(yè) (49)RlEy2?式中 ——為計(jì)算點(diǎn)的圓曲線長(zhǎng)。0（3）測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度由上兩式可知，既有曲線無(wú)論是圓曲線或是緩和曲線，每個(gè)測(cè)點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度 Ｅ ij 均可北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 41 頁(yè)表示為：　 　　　　　　　　 (415)jiijlE??式中 ——該測(cè)點(diǎn)的偏角(rad)；i?　 ——該測(cè)點(diǎn)到置鏡點(diǎn)的曲線長(zhǎng)(m)。 設(shè)計(jì)曲線半徑和緩和曲線長(zhǎng)度的選配方法 [8]選配的基本原則在選配設(shè)計(jì)曲線半徑和緩和曲線長(zhǎng)度時(shí)，應(yīng)該遵循以下的原則：（1）曲線撥動(dòng)前后其長(zhǎng)度應(yīng)基本不變。在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的條件下，應(yīng)盡量采用原有緩和曲線的長(zhǎng)度，可使撥量最小。令測(cè)點(diǎn)終點(diǎn)既有曲線的漸伸???XES線長(zhǎng)度 ，則測(cè)量終點(diǎn)至 QZ 點(diǎn)的距離 X 為：???XEJS (426)?J?式中 ——曲線轉(zhuǎn)角(rad)。SPsRl2400lP（3）這兩三個(gè)測(cè)點(diǎn)的既有曲線漸伸線長(zhǎng)度已經(jīng)求出，可令各個(gè)測(cè)點(diǎn)的 ，求出JS?如下：SP (424)sSRLEP2??（4）將求出的兩三個(gè) 取平均值，故緩和曲線的長(zhǎng)度為：S (425)120S(4)l?北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 46 頁(yè)將計(jì)算結(jié)果取為 10 米的整數(shù)倍，就是選定的緩和曲線長(zhǎng)度。選配曲線半徑的方法選配半徑的方法較多，一般常用的方法有：平均偏角法、三點(diǎn)法和多點(diǎn)法。0ABlLlBAdldl?? (416)BAAlE?????)( 式中 ——置鏡點(diǎn) A 的漸伸線長(zhǎng)度；AE ——置鏡點(diǎn) A 到置鏡點(diǎn) B 的曲線長(zhǎng)；Bl——弦線 AB 與始切線的夾角(rad)。鐵道工?程中，采用的是兩端加設(shè)緩和曲線的圓曲線，其圖乘關(guān)系如圖 44 所示。漸伸線長(zhǎng)度、轉(zhuǎn)向角和曲率及其相互間的關(guān)系（1）根據(jù)漸伸線的定義和特性，可導(dǎo)出下式 B 點(diǎn)的漸伸線長(zhǎng)度計(jì)算公式為： (43)??BLdlE0?式中 LB——A、B 兩點(diǎn)間的弧長(zhǎng)(m)；——曲線上任意一點(diǎn)處的曲率半徑與 A 點(diǎn)曲率半徑的夾角 (rad)；?l——曲線上任意一點(diǎn)與 A 點(diǎn)間的弧長(zhǎng)(m)。計(jì)算撥距的方法較多，一般經(jīng)常維修與中修采用繩正法；大修與改建則利用漸伸線法來(lái)計(jì)算。在第一測(cè)段，要測(cè)出每個(gè) 20m 測(cè)點(diǎn)的偏角，即切線方向與置鏡點(diǎn)到各測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；移動(dòng)置鏡點(diǎn)后的各個(gè)測(cè)段，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與置鏡點(diǎn)到每個(gè) 20m 測(cè)點(diǎn)弦線間的夾角；最后一個(gè)置鏡點(diǎn)，要測(cè)出置鏡點(diǎn)間弦線與切線方向的夾角 。 兩線路中心距離在 5m 以下的曲線地段，內(nèi)側(cè)曲線的超高不得小于外側(cè)曲線超高的一半，否則，必須根據(jù)計(jì)算加寬兩線的中心距離。本程序的難點(diǎn)在于計(jì)算荷載當(dāng)量時(shí)，如何運(yùn)用循環(huán)方式計(jì)算出最大的荷載當(dāng)量。[][]b? 路基基床表面壓應(yīng)力檢算北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 26 ?????現(xiàn)道床厚度 ， ，故450h12h? oRetgtg???????既有線 ，∴ ，滿足要求。P??P?北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 24 ?????? 計(jì)算 Md、y d、R d內(nèi)燃機(jī)車 V=80km/h檢算鋼軌： ??檢算軌枕、道床： ?取 ，偏載系數(shù)75mh??.??直線地段： ()1539().2347NmdMf????????曲線地段： （最小半徑為 400m）()759()?????????0(1).68(.).2mdy ???????? 軌道強(qiáng)度檢算軌頭： ?軌底： ??北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 25 頁(yè)鋼軌溫度應(yīng)力 ，制動(dòng)應(yīng)力 。[] []gM?負(fù)彎矩： 21482(3)cs dlealMKRl???50950912501 7981()?????N????N0194382aRP??? 計(jì)算 Md、y d、R d內(nèi)燃機(jī)車 V=120km/h檢算鋼軌： ??檢算軌枕、道床： ?取 ，偏載系數(shù)75mh??.??直線地段： ()17859().2dMf???????N表 33 與鋼軌相關(guān)的參數(shù)取值 [9]鋼 軌 參 數(shù) 鋼軌支點(diǎn)彈性系數(shù) D(N/mm)軌底寬(mm)橫截面積(cm 2)慣性矩J (cm4)軌頭截面矩Wj(cm3)軌底截面矩Wg(cm3)容許應(yīng)力[](MPa)?檢算鋼軌 檢算軌枕、道床及路 基132 1827 230 275 300 22022 42022 與軌枕有關(guān)參數(shù)的取值如表 34 所示。2 c39。因而，按此可求得道床頂面平均應(yīng)力和最大壓應(yīng)力的計(jì)算公式，并應(yīng)滿足以下要求： (330)39。檢算中間截面副彎矩 Mc 時(shí)，采用圖 33 所示的道床支承方式，即軌枕中部位部分支承，到床支承反力取全支承時(shí)的 。混凝土枕抗壓強(qiáng)度大，一般不檢算其承壓應(yīng)力。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，不同的曲線半徑有f不同的 ，其最大可能值如表 32 所示。 點(diǎn)支承法計(jì)算公式根據(jù)連續(xù)彈性支承梁理論和力的獨(dú)立理論作用原理，可得靜止車輪系作用下的 y0、M 0及 R0 的計(jì)算公式：即 (310)01iyPD??? (311)iMau北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 10 頁(yè) (312)0iRP???式中 μi，η i ——分別為彈性點(diǎn)支座上無(wú)限長(zhǎng)梁的彎矩、支座下沉影響系數(shù)；其他符號(hào)的含義及單位同前。a 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算理論（1）彈性點(diǎn)支承梁理論——它是將鋼軌視為支承在離散彈性點(diǎn)上的等截面無(wú)限長(zhǎng)的梁，力學(xué)模型如圖 31（a ）所示。機(jī)車車輛對(duì)輪軌的動(dòng)力影響，用荷載系數(shù)（速度系數(shù)、偏載系數(shù)、橫向水平力系數(shù)）來(lái)表示。北 京 航 空 航 天 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 第 6 頁(yè)3 軌道結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度檢算 概述軌道是一種受力十分復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)物，機(jī)車車輛在其上通過(guò)時(shí)，將受到垂直軌面的豎向力、垂直于鋼軌軸向的橫向水平力和平行于鋼軌軸向的水平力等。同時(shí)，這些線路設(shè)備在經(jīng)常不斷的運(yùn)輸過(guò)程中，或者說(shuō)在輪軌相互作用過(guò)程中在逐漸損耗。外業(yè)勘測(cè)完成后，即可進(jìn)行大修的技術(shù)設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：線路平面設(shè)計(jì)、線路縱斷面設(shè)計(jì)、軌道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、跨區(qū)間無(wú)縫線路技術(shù)設(shè)計(jì)及更換道岔設(shè)計(jì)等。選擇正確的公里標(biāo)作為引出基點(diǎn)，定出公里標(biāo)和每百米處作為測(cè)點(diǎn)的百尺標(biāo)，以及在控制點(diǎn)設(shè)置的加標(biāo)。線路大修的基本任務(wù)是：根據(jù)運(yùn)輸需要及線路的損耗規(guī)律，周期性地、有計(jì)劃地對(duì)損耗部件進(jìn)行更新和修理，恢復(fù)與增強(qiáng)軌道的承載能力，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，線路大修通常取決于鋼軌傷損的發(fā)展情況，以全面更換新軌為主要標(biāo)志 [1]。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]。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。 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。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)。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。不考慮軌道自重。（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。 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)。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) 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。34 Rd1db39。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]。d39。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。mm3642曲線地段： （最小半徑為 400m）()17859().df????????Nmm4896??kN60MPat????軌頭： 。[] []r??∴選擇的軌道結(jié)構(gòu)類型符合要求。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（詳見附錄 1：軌道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度檢算程序） 。 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。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