【正文】 ?? ? ? (43) ? ?d 2 t c s? ? ? ?? ? ? (44) 式中， d1? —— 鋼軌軌底最大動彎應力； d2? —— 鋼軌軌頭最大動彎應力； t? —— 鋼軌溫度應力 。 t Et???? (45) ????? （略） 該區(qū)段直線和曲線上的鋼軌動彎應力已經(jīng)計算所得， 見 表 47。 表 47 鋼軌動彎應力值 計算條件 客 運 貨 車 鋼軌動彎應力 直線 曲線 直線 曲線 d1? (MPa) d2? (MPa) 由于 客運機 車的動彎應力值均大于 貨車 的動彎應力 值，所以只按 客運機 車計算。 直線上： ? ? ? ? dfd 3 5 1 . 5 1 3 5 . 4 1 0 8 2 . 4 C2 . 4 8t E? ? ???? ??? ? ? ? 曲線上： ? ? ? ? dfd 3 5 1 . 5 1 6 5 . 4 1 0 7 0 . 4 C2 . 4 8t E? ? ???? ??? ? ? ? 穩(wěn)定性檢算 通過前面鋼軌強度計算結(jié)果，對該線路路基上的無縫線路進行設(shè)計。該線路屬于大同地區(qū)，已知大同地區(qū) 最高軌溫 為 C ， 最低軌溫 C 。 長鋼軌軸向溫度壓力計算 無縫線路穩(wěn)定性的計算，不在于求出臨界溫度壓力，因為在這之前脹軌已很 明顯，不能確保行車安全，而是在于對具有一定原始彎曲的軌道，求出它產(chǎn)生橫向位移時的石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 16 溫度壓力值 NP 。 根據(jù)能量法原理和定曲率法，可推導出變形曲線弦長 l 及溫度壓力分別為： ? ?22 2 322oe39。39。14EI EIl EI f f R R? ? ? ? ?????????? ? ? ??????? (49) 22oe23N2oe 3441ffE I Q llPf f lR?? ?????? ???? ????? (410) 式中， f —— 變形曲線矢度，取 f =； oef —— 彈性原始彎曲矢度 (cm)； β —— 軌道框架水平剛度換算系數(shù)，其值取 2； I —— 鋼軌對豎直軸的慣性矩 (cm4)； l —— 變形曲線長度； E —— 鋼軌彈性模量，取值為 5 7 22. 1 10 MPa 2. 1 10 N / c m? ? ?； R? —— 合成半徑。 op2o p 081 1 1 1fR R R l R? ? ? ?? (411) ????? （略） 由穩(wěn)定條件計算容許的溫升幅度 穩(wěn)定條件容許最大軌溫升高幅度 ? ? ? ?c 22PPt EF????? (413) 式中， P? —— 對于路基地段無縫線路 P? =0；橋梁地段無縫線路 P? 為橋上無縫線路鋼軌伸縮壓力和撓曲壓力中的較大者。 長鋼軌軌道穩(wěn)定條件 ： ? ?ccΔtt?? (414) 由式 (412)得 ： 直線上： ? ? ? ?c 2709704 6 9 . 9 C2 2 2 . 4 8 7 7 4 5Pt EF ?? ? ? ??? 曲線 上 ： ? ? ? ?c 1601879 4 1 . 7 C2 2 2 . 4 8 7 7 4 5Pt EF ?? ? ? ??? 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 17 無縫線路 結(jié)構(gòu)設(shè)計與計算 確定鎖定軌溫 無 縫線路設(shè)計鎖定軌溫應根據(jù)當?shù)貧庀筚Y料，無縫線路軌道的容許溫升、容許降溫，并考慮一定的修正量計算確定。 (1) 中和軌溫確定 ? ? ? ?dcm a x m i nek22ttTTtt? ? ??? ? ? ? (415) 式中， et —— 中和 軌溫； maxT —— 當?shù)貧v年最高軌溫； minT —— 當?shù)貧v年最低軌溫； kt? —— 設(shè)計鎖定軌溫修正值， 一般可取 0～ 5 C? 。 本設(shè)計取 C3?? 。 ????? （略） 伸縮區(qū)長度計算 直線上： Htm a x 9 1 9 7 1 8 4 0 0 0 0 04 7 6 8 1 m m1 0 . 9PPl r ? ?? ? ?拉峰 曲線上： Htm a x 1 0 5 5 2 5 6 4 0 0 0 0 06 0 1 1 5 m m1 0 . 9PPl r ? ?? ? ?拉峰 根據(jù)相關(guān)規(guī)定，在設(shè)計中伸縮區(qū)的長度宜按 100m計。 預留軌縫計算 直線上： 長軌一端伸長量 1?? ? ? ? ?2 2Ht39。1 5m a x 7 9 3 8 6 2 4 0 0 0 0 0 4 . 4 m m2 2 2 . 1 1 0 7 7 4 5 1 0 . 9PPEFr? ? ?? ? ?? ? ? ?壓 ????? （略） (1)普通線路或無縫線路緩沖區(qū)標準軌之間的預留軌縫值 gm a x m i n0 s f22aTTa L T? ???? ? ????? 直線上： 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 18 gm a x m i n0 s f 5 8 3 0 . 5 1 80 . 0 0 0 0 1 1 8 2 5 0 0 0 1 7 8 . 9 m m2 2 2 2aTTa L T? ? ??? ??? ? ? ? ? ? ? ????? ???? ????? （略） 軌條布置 跨區(qū)間無縫線路和區(qū)間無縫線路的軌條布置應滿足下列要求： (1)跨區(qū)間無縫線路長軌條長度不受限制，區(qū)間無縫線路的長軌條長度應以車站最外道岔間的距離減去兩個緩沖區(qū)長度計算； ????? （略） 位移觀測樁的布置 位移觀測樁是分析研究無縫線路長鋼軌鎖定軌溫變化的重要依據(jù)，也是安 排線路作業(yè)軌溫范圍的重要依據(jù)。因此，正確設(shè)置位移觀測樁是跨區(qū)間無縫線路設(shè)計和施工的重要內(nèi)容。 無縫線路位移觀測樁的設(shè)置應符合下列規(guī)定： (1)線路應按單元軌節(jié)設(shè)置位移觀測樁，其設(shè)置規(guī)定見圖 43。 (2)位移觀測樁必須預先埋設(shè)牢固，在單元軌節(jié)兩端就位后立即進行標記，標記應明顯、耐久、可靠。 圖 43 單元軌節(jié)位移觀測樁的設(shè)置 (單位： m) 100 (L200)/2 (L200)/2 100 單元軌節(jié)長度 L 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 19 第 5 章 橋上無縫線路設(shè)計 設(shè)計原則 在橋上鋪設(shè)無縫線路，可以減小列車動力作用，改善橋梁運營條件，減少軌道維修工作量，延長軌道部件和橋梁 的使用壽命。 在跨度大于 24m 的橋梁上鋪設(shè)無縫線路時，都必須做單獨設(shè)計。本設(shè)計含有兩座橋梁，一座單跨 15m，不作單獨設(shè)計；一座雙跨 32m，要進行單獨設(shè)計。橋上無縫線路設(shè)計分為跨度為 24m～ 40m 的中跨度橋及跨度超過 40m 的大跨度兩種。本設(shè)計只涉及中跨度。 橋上無縫線路的設(shè)計應遵循以下原則： (1)無縫線路設(shè)計要最大限度地減小軌道和橋梁所承受的附加縱向力，使橋上線路具有廣泛鋪設(shè)無縫線路的可能性。 (2)無縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計，既要滿足軌道強度和穩(wěn)定的要求，又要使橋梁受力合理，以保證橋梁和軌道運營安全。 (3)盡可 能增加焊接軌條的長度，減少橋梁及其附近的鋼軌接頭，提高軌道的整體性和平順性，以適應高速和重載運輸?shù)男枰? (4)無縫線路的結(jié)構(gòu)設(shè)計，要考慮便于線路的養(yǎng)護維修。 設(shè)計要點 橋上無縫線路結(jié)構(gòu)設(shè)計要點： (1)一般中、小跨度橋，應將橋上無縫線路設(shè)計為固定區(qū)。伸縮區(qū)設(shè)在橋上時，長軌條之間應設(shè)緩沖區(qū)或鋼軌伸縮調(diào)節(jié)器。 ????? （略） 橋上伸縮力計算 附加伸縮力計算原理 橋梁位于無縫線路固定區(qū)，固定區(qū)鋼軌是不動的，而梁卻因溫度變化而伸縮，這樣要帶動鋼軌，給鋼軌一個縱向力，把這附加力稱 為附加伸縮力。為了簡化計算，做如下假設(shè)： 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 20 (1)梁的伸縮不受軌道的約束，而且伸縮變形不是累積的。 (2)橋上和路基上縱向阻力為常量。 根據(jù)第一項假設(shè)，梁的自由伸縮，只考慮梁的當天最大溫差引起的伸縮，即梁的某截面的位移為： xxl l t?? ? ? (51) 式中， ? —— 鋼梁的線膨脹系數(shù)，取 ?? /℃ ； xl? —— 梁的固定端至計算截面的距離； t? —— 一天內(nèi)梁的最大溫差，對于鋼梁取 25℃ ，混凝土梁取 15℃。 無碴橋上線路縱向阻力即扣件阻力。橋上鋼軌，根據(jù)設(shè)計要求，不是全部扣緊，而是采用“緊 — 松 — 緊”的形式。 表 51 橋上線路縱向阻力 (kN/m/軌 ) 擰緊情況 全緊 121 131 141 161 191 全松 無碴橋 計算伸縮力 (1)計算條件 2 32m上承式鋼板梁，橋上扣件采用 141，橋上線路縱向阻力 r =58N/cm，路基上線路縱向阻力 640?r N/cm， 60kg/m鋼軌。 (2)計算步驟 計算附圖如下： ????? （略） 橋上附加撓曲力計算 附加撓曲力計算原理 在計算附加撓曲力時，做如下假設(shè)： (1)列車荷載分階段進入梁跨，當它進入第二跨后，對第一跨反向位移可略不計； ????? （略） 圖 51 雙跨梁示意圖 32m 32m 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 21 計算撓曲力 (1)計算條件 2 32m上承式鋼板梁，低墩，梁高 h=，中性軸位于梁的中部，梁的換算慣性矩 Ix= 104cm4。 ????? （略） (2)計算梁上翼緣位移 ? ?23x x xx 3224qh ll lEI? ? ? (54) 機車荷載作用的橋跨 (1 跨 )： 10 2 10 3x1 x x28 82 .6 10 0. 60 05 10ll??? ? ? ? ? ????? （略） 橋上強度與穩(wěn)定性計算 由圖 52可知最大的伸縮拉力為 m ax 14 6. 15P ?拉伸 kN， 壓力為 max ?壓伸 kN；由圖 55 可知最大的撓曲拉力為 m ax 123. 894P ?拉撓 kN，壓力為 m ax 91 .02 1P ?壓撓 kN。 強度計算 ? ?sl ()t E? ? ? ? ??? ? ??? d1 制 伸 撓拉 或 (57) ????? （略） 將相關(guān)數(shù)據(jù)分別代入式 (57)、 (58)，其計算結(jié)果詳見表 52。 表 52 計算結(jié)果列表 計算項目 季節(jié) 夏季 冬季 Δ t 拉 (℃ ) Δ t 壓 (℃ ) 32m 1 2 C B A q1 q2 圖 54 雙跨梁荷載示意圖 32m 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 22 穩(wěn)定性計算 ? ?FE PPt ?2 2 伸穩(wěn) ??? (59) 式中， ??P —— 軌道允許臨界壓力，取值與路基穩(wěn)定性計算值相同； 伸P —— 一股軌道出現(xiàn)的最大附加伸縮壓力。 ????? （略） 確定鎖定軌溫 (1)計算容許鋪軌軌溫的上下限 m in 7 0 .5 ( 3 0 .5 ) 4 0t t t? ? ? ? ? ? ? ?拉上 ℃ ????? （略） 斷縫檢算 鋼軌在低溫折斷后，由于折斷處兩側(cè)的鋼軌產(chǎn)生收縮，從而形成較大的斷縫，為了保證行車安全，要求可能產(chǎn)生的最大斷縫值不超過容許斷縫值。由于橋上縱向阻力低于路基上阻力，而且又有附加拉力，因此，必須重新檢查斷縫值。 冬季鋼軌折斷時斷縫由最大溫度拉力 tmaxP 產(chǎn)生的斷縫 ? 斷縫值為： 2tmaxPEFr?? (510) 式中， ? —— 最大溫度拉力造成的斷縫； r —— 線路縱向阻力。 2 2t6m a x 1 0 . 22 1 1 0 7 7 . 4 5 5 8PEFr? ? ? ?? ? ?cm 但 %5%2% ??? (合格 )。 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 23 第 6 章 鐵路線路大修工作 線路變形與修理更新 傳統(tǒng)的鐵道線路結(jié)構(gòu)是采用力學性能不同的材料組成的。它是把鋼軌與軌枕組成的軌排浮裝在堆放于土質(zhì)路基上的由松散顆粒做成的道床之上而構(gòu)成的長大帶狀工程結(jié)構(gòu)物。組合性和散體性是這種結(jié)構(gòu)的一個工作特征；而線路又是專供列車以一定速度行駛于其上的工程建筑物。其所承受的機車車輛荷載的隨機性和重復性則是它的另一工作特征。認識到這些特征，就不難理解線路產(chǎn)生殘余變形的不可避免性，以及進行線路維修和定期修理的必要性了 ????? （略） 線路大修的性質(zhì)與目的 鐵道線路是鐵路的主要技術(shù)裝備之一，是工務(wù) 部門固定資產(chǎn)的主要部分，是行車的基礎(chǔ)。目前，我國鐵路擔負著全國 60%以上的運輸任務(wù)。同時，這些線路設(shè)備在經(jīng)常不斷的運輸過程中，或者說在輪軌相互作用過程中在逐漸損耗。為了保證鐵道線路的安全、平穩(wěn)和不間斷地運輸，保持線路設(shè)備經(jīng)常處于完好狀態(tài)，根據(jù)運輸需要及線路設(shè)備損耗規(guī)律，周期性地、有計劃地對損耗部分加以修理和更新，使之恢復到原來的形態(tài)或更新成新的形態(tài)，是線路設(shè)備大修的根本任務(wù)。 線路大修工作規(guī)模龐大，每公里需要投入大量的人力、物力和財力。目前全路支付線路設(shè)備大修的費用為數(shù)巨大，而且這種支出隨著鐵路運輸?shù)陌l(fā)展而 呈現(xiàn)迅速增長趨勢。這是因為線路大修費用往往超過固定資產(chǎn)的最初價值，提高設(shè)備的最初價值用以擴大再生產(chǎn)。為此，必須積累足夠恢復全部固定資產(chǎn)的資金。定期的支付大修費用是補償固定資產(chǎn)的主要來源。 ????? （略） 線路大修的工作范圍 工作分類 我國鐵路將線路設(shè)備大修分為如下幾類： (1)線路大修 (以公里計 )。 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 24 線路上原鋪鋼軌疲勞損傷，輕型不符合要求，已不能適應當前或近期運輸發(fā)展需要，必須全面更換鋼軌，加強線路時，可進行大修。 ????? （略） 工作內(nèi)容 線路換 枕大修 線路換枕大修必須成段進行，并按設(shè)計施工，主要包括以下內(nèi)容： (1)按設(shè)計校正、改善線路縱斷面和平面； ????? （略） 鋪設(shè)無縫線路前期工程 主要工作內(nèi)容有： (1)按設(shè)計校正、改善線路縱斷面和平面； ????? （略） 鋪設(shè)無縫線路 主要工作內(nèi)容有： (1)焊接鋪設(shè)鋼軌，更換扣件，并按設(shè)計鎖定軌溫范圍鎖定線路，埋設(shè)鋼軌縱向位移觀測樁； (2)整修線路，安裝軌道加強設(shè)備； (3)整修道口； (4)回收舊料，清理場地，設(shè)置常備材料。 成段更換再用軌 主要工作內(nèi)容有： (1)更換再用軌及配件，恢復絕緣接頭及鋼軌接續(xù)線； (2)修理軌枕、更換失效的軌枕及扣件； ????? （略） 成組更換新道岔或岔枕 主要工作內(nèi)容有： (1)成組更換新道岔或新岔枕 ； (2)清篩道床，做好排水工作； (3)整修道岔及道岔前后影響范圍內(nèi)的線路； (4)回收舊料，清理場地。 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 25 成段更換新混凝土枕或再用混凝土枕 主要工作內(nèi)容有： (1)全面更換混凝土枕及其扣件； (2)清篩不潔道床，補充道碴，整修線路； ????? （略） 成段鋪設(shè) 混凝土寬枕 主要工作內(nèi)容有： (1)全面清篩道床，補充道碴，處理基床病害； (2)修補路肩，改善排水設(shè)施； ????? （略） 成段更換混凝土枕扣件 工作內(nèi)容包括全面更換新型扣件，回收舊料，清理場地。 道口大修 主要工作內(nèi)容有： (1)根據(jù)需要，改善道口條件和受其影響的兩側(cè)進路； (2)改善或更換道口鋪面板、護輪軌； ????? （略） 線路中修 主要工作內(nèi)容有： (1)校正線路縱斷面，恢復線路平面； (2)清篩道床、補充道碴，改善道床斷面，原砂子或天然級 配卵石道床改鋪為碎石道床；對基床翻漿冒泥地段進行整治； ????? （略） 要求與規(guī)則 鐵路線路設(shè)備大修必須有正常的工作條件，應設(shè)置大修設(shè)計和施工專業(yè)隊伍，裝備必要的施工機械和工程運輸車輛，在列車運行圖中，安排施工 “ 天窗 ” ，同時應密切各有關(guān)部門的協(xié)作配合，為大修的正常進行創(chuàng)造條件。 ????? （略） 線路大修的周期性 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 26 影響因素 如前所述，線路大修是為了補償固定資產(chǎn)的正常損耗，為了及時地、適當超前地進行所規(guī)定的線路修理工作，需要有科學根據(jù)地確定它們的實施周期，以便據(jù)此來制訂線路修理的計劃。 ????? （略） 現(xiàn)行規(guī)定 我國鐵路線路大中修周期，按線路通過總質(zhì)量 (Mt? km／ km)確定 。 一般情況下，現(xiàn)行是按表 61 規(guī)定執(zhí)行。 表 61 我國鐵路線路大中修周期 軌道條件 周 期 (通過總質(zhì)量 )(Mt km/km) 軌型 軌枕 道床 中修 大修 75kg/m 無縫線路 混凝土枕 碎石 待定 待定 60kg/m 無縫線路 混凝土枕 碎石 300~400 700 60kg/m 普通線路 混凝土枕或木枕 碎石 300~350 600 50kg/m 無縫線路 混凝土枕 碎石 300 550 50kg/m 普通線路 混凝土枕或木枕 碎石 250 450 43kg/m 普通線路 混凝土枕 或 木枕 碎石 160 250 但在小半徑曲線、大坡道或隧道等集中地段、軌型與所承擔運營條件不匹配的地段、煤、砂、礦碴等散裝貨物運輸集中地段，以及風沙為害地段等，鐵路局可根據(jù)特殊情況，做適當調(diào)整。 如何確定大修周期 鐵道線路大修的主要工作內(nèi)容為鋼軌的全面更換，所以它的周期應由鋼軌的使用壽命決定。鋼軌的使用壽命通常以其鋪入后至 更換前累計通過的總質(zhì)量表示。把這一累計通過的總質(zhì)量除以平均通過的總質(zhì)量即為鋼軌使用年限。由于鋼軌磨耗程度及疲勞傷損發(fā)生率極不一致，所以在達到平均使用壽命以前，將會有部分鋼軌先期磨耗逾限或發(fā)生疲勞傷損，因而必須進行大量的抽換，而增大無縫線路地段更換鋼軌的期限，應該短于鋼軌的平均使用壽命。 ????? （略） 石家莊鐵道 大學 畢業(yè)設(shè)計 27 第 7 章 結(jié)論與展望 結(jié)論 線路 平 面設(shè)計 平面曲線設(shè)計主要是針對已經(jīng)變形的既有曲線設(shè)計出合理的半徑，并根據(jù)漸伸線原理計算出撥距，使曲線平滑圓順，滿足運營安全和舒適要求。 曲線 Ⅰ ：a=77? 3339。45， R=500m， l0=100m， L=， T=，曲線 Ⅱ ： a=25? 1139。10，R=600m， l0=140m， L=， T=。撥距為正，說明所選半徑過大 ； 撥距 為負，則說明半徑過小。 線路縱斷面設(shè)計 本設(shè)計線線路起點里程為 K114+000， 終點里程為 K119+100， 全程 5km，泥污程度 30%。線路在 K115+ 含一道口，寬度為 1m；一座橋頭 、橋中心 的鋼橋。坡段最長為 900m，最短為 200m。含有兩個平曲線，曲線 Ⅰ 半徑為 500m，曲線 Ⅱ 半徑為 600m。上坡坡度最大為 ‰ ，下坡坡度最大為 ‰ ?，F(xiàn)有軌面標高最大值為 ，最小值為 。設(shè)計軌面標高最大值為 ，最小值為?，F(xiàn)有道床厚度最大值為 29cm，最小值為 11cm。設(shè)計道床厚度最大值為 67cm，路基開挖深度最大值為 24cm。由于相鄰坡段的坡度差最大為 ‰ ， 故應設(shè)置 6 段豎曲線。 基本符合縱斷面設(shè)計要求。 路基上無縫線路設(shè)計 (