【正文】 所謂圖乘關(guān)系 是指用直角坐標(biāo)表示的 1()K f l? ， 2()fl?? 和 3()E f l? 函數(shù)關(guān)系的坐標(biāo)圖，即分別為 K圖、 ? 圖和 E圖之間的內(nèi)在關(guān)系。曲線測量通常沿外軌進(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，也可在外移樁上進(jìn)行。 容許最高行車速度（ km/h），計(jì)算結(jié)果取 10m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)。 2. 軌枕彎矩檢算 A． 計(jì)算 u值和 k值 計(jì)算軌枕彎矩時(shí) D=70000 N/mm u=aD = 54470000 = k= EI4u4 =45 1028 79101..24 84 ????= 計(jì)算軌枕反力的當(dāng)量荷載 ? 1?P ，結(jié)果如表 29 ： 表 29 軌枕反力當(dāng)量荷載計(jì)算結(jié)果 計(jì)算軌位 計(jì)算值（ kn） 軌位 ∑ P*φ 1 1 2 3 18 1 P(N0 112800 112800 112800 x 0 1800 3600 kx 0 φ 1 1 P*φ 1 112800 2 P(N0 112800 112800 112800 x 1800 0 1800 kx 0 φ 1 1 P*φ 1 112800 取表中最 大值 ? 1?P = N. C．計(jì)算軌枕上動(dòng)壓力 dR 速度系數(shù) ? = 105? .= 偏載系數(shù) ? = h?? = ? =. 查表可知，半徑為 600m的橫向水平力系數(shù) f=. dR =? 1?P ( ??? +1)f= 對于Ⅱ型軌枕 L=2500mm， a=500mm， e=950mm， b=150mm。其表達(dá)式如下： 軌頭 ? ? sj jd t f 2K?? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ 214） 軌底 ? ? sg g d t f 2K?? ? ? ? ?? ? ? ? ? （ 215） 式中 j? ， g? —— 軌頭、軌底的總應(yīng)力（ MPa）； jd? —— 軌頭邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值（ MPa）， djdjMW? ? ； gd? —— 軌底邊緣荷載應(yīng)力的最大可能值（ MPa）， dgdgMW? ? ； jW ， gW —— 軌頭、軌底的截面系數(shù)（ 3mm ）； t? —— 鋼軌溫度應(yīng)力（ MPa），對普通線路可按表 25 取值，對無縫線路應(yīng)用下式計(jì)算t (M P a )T? ?? ，式中 T? 為鋼軌軌溫變化幅度（ Co ），即 最高或最低軌溫與鎖定軌溫之差； f? —— 鋼軌附加應(yīng)力（ MPa），如制動(dòng)區(qū)段制動(dòng)應(yīng)力及橋上無縫線路的伸縮應(yīng)力等； ??? —— 鋼軌容許應(yīng)力（ MPa）； s? —— 鋼軌鋼屈服強(qiáng)度（ MPa）； 2K —— 安全系數(shù)，新鋼軌 2 ? ，鋁熱焊及再用軌 2 ? : 。 軌道結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算 1. 單個(gè)車輪作用下的計(jì)算 均勻連續(xù)彈性基礎(chǔ)上的鋼軌在車輪 0P 作用下?lián)锨€如圖 23所示。而連續(xù)支承 法便于理論研究，特別是對于軌枕間距較小且使用重型鋼軌的軌道來說，在工程上其計(jì)算精度是足夠的，況且又便于進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方面的分析。因此必須合理選擇相應(yīng)的軌道結(jié)構(gòu)，使其在預(yù)定的使用期限內(nèi)，在規(guī)定的使用條件下，保持良好的狀態(tài)，確保列車按規(guī)定的軸重和速度平穩(wěn)、安全和不間斷地運(yùn)行，為此應(yīng)當(dāng)正確計(jì)算軌道結(jié)構(gòu)的承載能力，使其在安全和效益兩方面都得到最佳的效果。 線路大修周期的確定 鐵路線路大修的主要工作內(nèi)容為鋼軌的全面更換，所以它的周期應(yīng)由鋼軌的使用壽命決定。鋼軌的疲勞傷損日益嚴(yán)重，嚴(yán)重危及行車的安全，因此需要進(jìn)行線路大修，以改善線路的平、縱面，換鋪較重型鋼軌，增強(qiáng)線路運(yùn)輸能力。 。這些固定資產(chǎn)在經(jīng)常不斷的運(yùn)輸過程中，或者說在輪軌相互作用的過程中逐漸磨耗，為了保障鐵道線路的安全、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，周期性地、有計(jì)劃地對損耗部分加以修理和更新，使之恢復(fù)到原來的形態(tài)或更新的形態(tài)，是線路設(shè) 備大修的根本任務(wù)。為滿足日益發(fā)展的運(yùn)輸?shù)男枰?，確保列車運(yùn)行的安全、平穩(wěn)和不間斷性，我們需要適時(shí)對鐵路進(jìn)行維修和管理。 （ 8） 確定中跨度橋上無縫線路鎖定軌溫。為保證列車的正常運(yùn)行，線路必須經(jīng)常保持規(guī)定的技術(shù)完好狀態(tài)，一旦這個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)被突破，靠線路維修又不能完全防止上述破壞現(xiàn)象的發(fā)生，線路各組成部件的疲勞與磨耗傷損，以及道床臟污程度等到達(dá)了規(guī)定的限度以至于不能繼續(xù)使用時(shí)，就必須進(jìn)行線路大修來 修復(fù)軌道的承載能力。梁的伸縮將會(huì)使鋼軌產(chǎn)生伸縮力，梁的撓曲變形將會(huì)使鋼軌產(chǎn)生撓曲力，此外一旦鋼軌折斷，還將會(huì)產(chǎn)生斷軌力，以上諸力反作用于梁部、支座、墩臺(tái)。安排線路大修對其換鋪跨區(qū)間無縫線路時(shí)，必須整區(qū)段配套進(jìn)行， 并盡可能采用跨區(qū)間無縫線路。 3. 曲線測量。 選擇上部建筑類型 線路大、中修時(shí)，枕下道床總厚度應(yīng)根據(jù)五年內(nèi)的年計(jì)劃通過總重密度和鋼軌類型，按《鐵路線路設(shè)備大修規(guī)則》中表 ，而該設(shè)計(jì)在第五年的年計(jì)劃通過總重密度為 25 Mt公里 /公里，故選擇如下的軌道結(jié)構(gòu)類型： 鋼軌類型： 60 kg/m 軌枕類型： SⅡ 型鋼筋砼軌枕（軌枕數(shù)量增配至 1840根 /公里） 扣件類型：彈條 Ⅱ 型扣件 道床厚度： 50cm 軌道強(qiáng)度檢算概述 概述 軌道由鋼軌、軌枕、道床和路基構(gòu)成，是一種受力十分復(fù)雜的工程結(jié)構(gòu)物。 P05P02P01 P03 P04 圖 22 連續(xù)彈性基礎(chǔ)梁理論力學(xué)模型 比較兩個(gè)計(jì)算理論，有以下結(jié)論。 u 由下式計(jì)算： Du a? （ 22） 式中 a —— 軌枕間距（ mm）?？紤]最不利工況，即列車在最不利荷載下通過曲線地段。 E． 計(jì)算 dM ，查表可知： 速度系數(shù) ? = ? =.? 偏載系數(shù) ? = h?? = ? =. 查表可知，半徑為 600m的橫向水平力系數(shù) f=. dM =M(1+ ??? )f=19617271 ???? ）（ =49278586 N mm? . F．鋼軌的動(dòng)彎應(yīng)力，查表可知： W底 =375000mm3， W頭 =29100mm3 ? d1=底WMd = ? d2=頭WMd = 普通軌道取溫度應(yīng)力 t 51MPa? ? ，縱向附加力只考慮制動(dòng)區(qū)段制動(dòng)附加應(yīng)力 f 10MPa? ? 。 超高度（ m） 179。其余置鏡點(diǎn)應(yīng)保證通視與觀測清晰，置鏡點(diǎn)間的距離，一般不應(yīng)長于 200~300m。 4） K、 ? 、 E間的微積分關(guān) 系 任何曲線的 K、 ? 、 E之間的微積分關(guān)系如表 213所示： 表 213 曲線的 K、 α 、 E 之間的微積分關(guān)系 微分關(guān)系 積分關(guān)系 )(lfE? )(lfK? dldE?? 0l Kdl??? dlddlEdK ??? 22 0 0 0l l lE K d ld l d l???? ? ? 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： Ⅰ 圓曲線 RKy 1? （ 223） Rlyy ?? （ 224） RlE yy 22? （ 225） 式中 yl —— 計(jì)算點(diǎn)的圓曲線長。 表 214 漸伸線長度計(jì)算公式 測點(diǎn)范圍 計(jì)算公式 符號(hào)意義 ZH— HY 3 0/6E l Rl? l = 測點(diǎn)里程 ? ZH點(diǎn)里程 HY— YH 2 /2E L R P?? L = 測點(diǎn)里程 ? ZY點(diǎn)里程 YH— HZ 23 0/ 2 / 6E L R P l R l? ? ? L = 測點(diǎn)里程 ? ZY點(diǎn)里程 l = 測點(diǎn)里程 ? YH點(diǎn)里程 HZ以后 EX??? X = 測點(diǎn)里程 ? QZ點(diǎn)里程 R — 曲線半徑（ m）， 0l — 緩和曲線長（ m）， ? — 轉(zhuǎn)角（ rad）， 20 /24P l R? 1. 基本計(jì)算公式 既有曲線已錯(cuò)動(dòng)，但基本線形仍保持原來的形狀，可分別按緩和曲線和圓曲線的性質(zhì)來進(jìn)行計(jì)算，由式（ 225）和式（ 228）可得： 1）圓曲線的漸伸線長度 2 122YY Y Y Y YlE l l lR ??? ? ? （ 229） 式中 Y? —— 測點(diǎn)偏角； 25 Yl —— 計(jì)算點(diǎn)的圓曲線長； ? —— 為轉(zhuǎn)向角； R —— 圓曲線的半徑。 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計(jì)算。 4. 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。 該線為既有線，故有 ?t a n 3 51 1 7 55 0 02 6 9 3 2 92 h e t a ndr ????? ??R =＜ ? ?r? =。 σ maxlσ pS1Rd RdbRd 圖 24 枕下道床反力分布圖 由此可近似得到道床頂面的平均壓應(yīng)力的計(jì)算式： db Rbe? ? ? （ 216） 式中 b? —— 道床頂面平均壓應(yīng)力（ MPa）； dR —— 枕上動(dòng)壓力（ N）； b —— 軌枕底面平均支承寬度（ mm），混凝土枕取 275mmb? ； e? —— 一股鋼軌下軌枕有效支承長度（ mm），混凝土枕中間部分掏空時(shí)，取 950mme?? （適用于Ⅰ型枕），中間不掏空時(shí)， 1175mme?? （適用于Ⅱ或Ⅲ型枕）。 故有 4 44 40dy kydx ?? （ 25） 解此四階齊次微分方程，得 鋼軌下沉 00 (co s sin )2 kxPky e k x k xu ??? 11 鋼軌彎矩 2 00 2 (c os s in )4 kxPdyM EI e k x k xdx k ?? ? ? ? 枕上壓力 00 (c o s s in )2 kxP k aR q a a u y e k x k x?? ? ? ? 令 (c os sin )kxe k x k x? ???， (c o s sin )kxe k x k x? ??? ?、 ? 分別為均勻連續(xù)彈性基礎(chǔ)上無限長梁的下沉（壓力）和彎矩影響線系數(shù)。 基本計(jì)算參數(shù) 1．鋼軌抗彎剛度 EJ 鋼軌材料的彈性模量 E與鋼軌截面的慣性矩 J的乘積 EJ稱之為鋼軌抗彎剛度。在進(jìn)行軌道強(qiáng)度檢算時(shí)，只計(jì)算鋼軌基本彎曲應(yīng)力，枕上壓力，道床頂面應(yīng)力和路基面應(yīng)力。由于鋼軌磨耗程度及疲勞損傷發(fā)生率極不一致，所以在達(dá)到平均使用壽命之前，將會(huì)有部分鋼軌先期磨耗逾限或發(fā)生疲勞傷損，因而必須進(jìn)行大量的單根抽換，而增大無縫線路地段工作的難度。 線路設(shè)備大修必須加強(qiáng)管理，積極發(fā)展施工機(jī)械化，采用新技術(shù)，改革施工方法，開展標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，不斷提高職工素質(zhì)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和施工質(zhì)量，降低成本，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善職工生活條件。包括鋼軌伸縮附加力計(jì)算和撓曲附加力計(jì)算。 線路大修分為：①、線路換軌大修；②、鋪設(shè)無縫線路前期工程；③、鋪設(shè)無縫線路。最后，對一座中等跨度橋梁上的無縫線路進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 （ 5）根據(jù)無縫線路穩(wěn)定性理論及方法，檢算軌道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，確定無縫線路最大容許溫升幅值。這種殘余 變形的存在，不僅影響列車的高速和平穩(wěn)運(yùn)行，并且但這種變形積累到一定程度后，將大大削弱和降低線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)將威脅行車的安全。因此，對于無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì)，選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)鎖定軌溫是 無縫線路技術(shù)設(shè)計(jì)的核心，應(yīng)當(dāng)全面考慮強(qiáng)度及穩(wěn)定性來確定。這種殘余變形的存在，不 僅影響列車的高速和平穩(wěn)運(yùn)行，并且但這種變形積累到一定程度后，將大大削弱和降低線路的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)將威脅行車的安全。 2. 縱斷面測量。 線路大修原始資料 1. 大修地段位置：既有線，自 K110+000至 K126+450。它認(rèn)為鋼軌并非支承在連續(xù)彈性基礎(chǔ)上 ,而是支承在有一定間隔的軌枕上 ,其計(jì)算理論和公式推導(dǎo)均較復(fù)雜，一般需用差分方程或有限元等方法。 2. 鋼軌支座剛度 D 鋼軌支座剛度 D直接表示了彈性點(diǎn)支撐梁模型的鋼軌基礎(chǔ)彈性特征，定義為使鋼軌支座產(chǎn)生單位下沉?xí)r，所需要施加于支座上面的力，其量綱為力 /長度。不同曲線半徑的 f 值見表 24 表 24 橫向水平力系數(shù) f 值 直線 曲線半徑 (m)R 300 400 500 600 ≥ 800 3）偏載系數(shù) ? 列車通過曲線時(shí)，由于未被平衡的超高導(dǎo)致內(nèi)軌或外軌偏載，由此 而引起的鋼軌附加荷載用偏載系數(shù) ? 表示。 表 27 與軌枕相關(guān)的參數(shù)取值 枕軌間距 (mm) 長度 (mm) 一股鋼軌下支承長度 (mm) 底寬 b(mm) 2500 950(I型混凝土枕 ) 270 1175(Ⅱ型混凝土枕 ) 3. 與機(jī)車有關(guān)參數(shù)的取值如圖 28所示 圖 28 DF4 型機(jī)車輪重和軸距圖 (軸距單位為 cm，軸載單位為 kN) 軌道強(qiáng)度檢算 1. 鋼軌強(qiáng)度的檢算： 新建鐵路，允許 v= R =105 hkm A. 計(jì)算 u值 計(jì)算鋼軌強(qiáng)度的 D=30000N/mm。 鐵路大修平面改善設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)原則和技術(shù)條件 鐵路線路大修平面改善設(shè)計(jì)，主要是矯正既有線路平面