【文章內(nèi)容簡介】 為當?shù)刈罡呋蜃畹蛙墱嘏c鎖定軌溫之差值 (0C)。 鋼軌應力的檢算 條件為 : 軌底 (332) 軌頭 (二 )局部應力計算 局部應力包括車輪蹋面與鋼軌接觸處產(chǎn)生的接觸應力和螺栓孔周圍及鋼軌截面發(fā)生急劇變化處的應力集中。接觸應力由于輪軌接觸面積很小，出 現(xiàn)局部應力的高度集中，大大超過鋼軌的屈服極限，引起頭部壓潰、鋼料流動或形成高低不平的波浪形軌面，而在鋼質(zhì)較脆時．會產(chǎn)生頭部劈裂和其它種類的鋼軌傷損。 根據(jù)經(jīng)典的赫茲接觸理論．假定車輪和鋼軌是兩個互相垂直的彈性圓柱體，兩者的接觸面是一個橢圓形，最大接觸應力 qo 發(fā)生在橢圓形中心。 其值為 (333) 式中 P—— 兩圓柱體間的壓力 (N) M 一 一橢圓形面積、等于 ,a 、 b 分別為橢圓形的長半軸和短半軸（ cm）其值可由下式求出： 其個 r r2— 車輪踏面及鋼軌頂面半徑 (cm)。 沿著橢圓面的法向壓應力 q，按半橢圓體規(guī)律分市： 輪軌接觸產(chǎn)生的剪應力，根據(jù)前蘇聯(lián) 教授的研究，最大剪應力發(fā)生在輪軌接觸面以下的某一深度，其值約為： (334) 在接觸面以下發(fā)生最大剪應力的深度 h和半軸 a 及 b0的大小有關(guān)。 (335) 表 37 m9 及 n0的值 對于接觸應力和其他局部應力不進行直接驗算，而是根據(jù)研究問題的件質(zhì)、通過理論分析或?qū)嶒灧椒ù_定局部應力與基本應力之間的關(guān)系，并與基本應力為表達式建立局部府力的強度條件。 軌枕強度檢算 （ 一）木枕項面承壓應力 (336) 式中 一木枕橫紋承壓動應力 (MPa)； F—— 軌底或墊板與木枕的接觸面積 (cm2)； Rd—— 鋼軌動壓力 (N)； [ ]—— 木材橫紋允許承壓應力，對松木取 1． 4MPa，杉木取 10． 4MPa，樺木取 3． 9MPa 桉木取 4． 2MPa。 混凝土枕抗壓強度大、一般不檢算其承壓應力。 （二）混凝土軌枕彎矩 計算軌枕彎矩時，通常把它視為支承在彈性基礎上的短梁，分別取最不利支承圖式。檢酸軌下截面正彎矩 Mg。采用圖 3—— 11所示的道床支承方式，是假定軌枕中間部分完全掏空，可得 Mg的檢算公式： 式中 al—— 荷裁作用點至枕端距離，取 a1=50cm； e—— 一股鋼軌下，軌枕的全支承長度，取 e＝ 95cm b’ —— 軌下襯墊寬度，一般取 gui 5底寬 (cm)； Ks—— 軌枕設計系數(shù)，暫定為 1； [Mg]—— 軌 下截面允許彎矩，與軟枕類型有關(guān)， I型枕可取為 11． 、 II 型枕可取 13． 3kN m。 檢算中間截面負彎矩 Mc 時，采用圖 3— 12所示的道床支承方式，即軌枕中部為部分支承，道床支承反力取全支承時的 3/4。 Mc 的檢算公式為： (338) 式中 l—— 軌枕長度 (cm)； [Mc]—— 中間截面允許負彎矩，與軌枕類型有關(guān)， I 型枕可取 8． 8kN m，II型枕可取 10． 5kN m； [Mg]、 [Mc]可由軌下斷面和中間斷面未開裂極限彎矩防以相應的安全系數(shù)求得； 木枕有足夠的抗彎強度，一般不進行此項檢算。 道床應力分析 （一）道床項面應力 道床頂面的應力，無論是沿軌枕縱向還是橫向，分布都是不均勻的，壓力分布如圖 313所示。 道床頂面上的平均壓應力為 (339) 式中 b—— 軌枕底面寬度，木枕 b=22cm，混凝土枕取平均寬度 b＝ ； e39。一股鋼軌下的軌枕有效支承長度、木枕 e39。=110cm，混凝土枕中間部分掏空時，取 e39。=95cm(適用 I型枕 )；中間不掏空時 e39。=3l/8+e/4。當 l＝ 250cm，e=95cm 時， e39。＝ l17． 5cm(適用 II 型枕 )。 考慮到實際應力分 布的不均勻性，道床頂面上的最大壓應力為 (340) 式中 m—— 應力分布不均勻系數(shù)，取 M＝ 1． 60。 (二 )道床內(nèi)部及路基頂面應力 常用的道床應力近似計算法，有如下假設： (1)道床上的壓力以擴散角 2按直線擴散規(guī)律從道床頂面?zhèn)鬟f到路基頂面； (2)不考慮相鄰軌枕的影響； (3)道床頂面的壓力是均勻分布的。道床內(nèi)部壓力的傳遞如圖 3— 14所示。 軌枕橫向及縱向的壓力擴 散線交點分別為 k k2，距枕底高度分別為 h h2。由圖中 可求得 根據(jù) h h2將道床劃分為三個區(qū)域．三個區(qū)域中應力計算的公式也不相同。 (1)第一 區(qū)域 從圖中可見，如在深度 h 處作一水平層面，層面上的壓應力分布形成 — 梯形臺體，臺體的 高度為該處的道床應力 。臺體的體積 V=39。. .相鄰道床頂面壓力 Rd應相等、由此得出 考慮到道床頂面應力的不均勻性，因此，此區(qū)域道床應力為 (341) (342) (343) 路基面應力 可根據(jù)道床厚度 h 的不問，分別按 L(3— 41)— (3— 43)進行計算。 (三 )道床及路基面的強度檢算 道床 (344) 路基面 (345) 式中 [ ]—— 道床允許承壓應力，對碎石道床 [ ]＝ ，篩選卵石道床[ ]=，冶 金礦碴道床 [ ]＝ ； [ ]—— 路基表面允許承壓應力，新建線路路基 [ ]＝ ，既有線路基 [ ]=。 鋼軌接頭受力分析 英國鐵路 Derby 技術(shù)中心在 70年代韌，曾對鋼軌接頭的輪軌沖擊問題做了大量深入的研究工作。首先是萊昂 (Lyon)用彈性地基上的歐拉 (Enler)梁模型提出了對接頭輪軌力的分析結(jié)果，如圖 3— 15所示。它表明輪軌力 P(t)隨時間而變化，并存在兩個峰值。車輪越過接頭后 1/41/2ms 時間內(nèi)，出現(xiàn)第一個力的蜂值 P1，這是個高頻力。車輪越過接頭約 ms 后出現(xiàn)了第二個峰值 P2，是個中頻力。當行車速度為 160Km／ h 時， p2力將作用在接頭駛?cè)攵说牡谝桓壵砩稀?P1是高頻瞬時沖擊荷載，其作用很快被鋼軌及軌道的慣性反作用力所抵消。 P1力的破壞作用對鋼軌最嚴重，其次由于 P1引起的道床振動加速度對道床斷面的穩(wěn)定性也有較大的破壞作用。而 P2則是小頻的推靜態(tài)動力荷載，其對軌枕、道床和路基基面的破壞作用較大。 以下介紹的內(nèi)容主要來自許實儒教授的研究工作。 ，產(chǎn)生沖擊的必要條件是在某一瞬間輪軌有兩點接觸、如圖 3— 16所示．鋼軌接頭處右側(cè)鋼軌沉陷角 248。，接頭錯牙為 h。設車輪以速度 v0運行，在鋼軌接頭處以 A 點為瞬心以絕對速度Vp沖擊鋼軌 B點。 式中 稱為沖擊角； 將 VB 分解為法向速度 Vc 和切向速度 Vt，從而有 (347) Vc 即碰撞速度。這時鋼軌給車輪以沖擊反力． P 通過車輪質(zhì)心，對車輪來說成了對心正碰撞問題， P 力即為所求沖擊壓力，切向反力 PT 則阻止車輪滑動，如圖 3— 17所示。 圖 3— 17沖擊壓力 圖 3一 18 P1力計算模型 2． Pl 的計算 經(jīng)典力學的碰撞問題多不考慮沖擊體的靜載。采用圖 3一 18的計算模型，簧下質(zhì)量 mu 以速度 Vc 沖擊軌端。將軌道的參振質(zhì)量簡化為一個集中的有效質(zhì)量Mt。對輪與軌分別取隔離體并列出相應的動力平衡方程。坐標及符號規(guī)定為：輪軌各自的坐標原點為開始接觸瞬間輪軌各自的重心位置，輪軌位移均以向下為正。由牛頓第二定律可得： (348) (349) 式 (348)減 (3— 49)得 (350) 由彈性力學的赫茲理論知： p=na3/2 式中 P—— 輪軌壓力 (N)； a—— 輪軌接觸時相互壓縮的距離 (mm)；