【正文】 行車速度 200 km/h 以下的路基無(wú)縫線路設(shè)計(jì)中過(guò)去未考慮鋼軌斷縫限值，只在橋上無(wú)縫線路設(shè)計(jì)中考慮了該限值。其流程圖如 ： 其中 ， 塑性初彎合成曲率為 ： R1 = 667 101 2 ??? ????? Q =120N/cm H = 310 f = ?opf cm ?oef cm 結(jié)運(yùn)行果 如 下 ：（僅檢算該段設(shè)計(jì)中半徑最小曲線） KNP蘭 州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 38 圖 穩(wěn)定性計(jì)算程序流程圖 根據(jù)穩(wěn)定條件確定允許的升溫幅度 由程序得 ??t? = oC 根據(jù)鋼軌折斷時(shí)的斷縫值確定的允許降溫幅度 無(wú)縫線路鋼軌折斷后，軌縫不能超高一定的限值，否則將引起輪軌間過(guò)大的作用力，嚴(yán)重時(shí)還可能危機(jī)行車安全。 考慮到在脹軌階段，使軌道橫向變形 f控制在彈性變形范圍內(nèi)，統(tǒng)一公式建議用 f =2mm，即以 f =2mm，代入式 ，求得 P作為計(jì)算溫度壓力 Np ，再除以安全系數(shù) K=，得到容許溫度壓力值〔 P〕： 〔 P〕 = （ ） 式中 Np —— 計(jì)算溫度壓力（ N）； K —— 安全系數(shù)， K=； 〔 P〕 —— 容許溫度壓力（ N）。139。如果不符 ,則重復(fù)上述步驟計(jì)算，直至符合。 和相應(yīng)的 39。l 如果與第二次假定 ?l 39。 再代入式 ，重新計(jì)算 l,得到的 ?l 39。 ： ? ?204 0 0 020039。 不同條件下的 Q 值見(jiàn)表 、 。39。4244322210322Rlfflfccfcql ffJpoennoey?????????????? ??????? 設(shè) ： nn fccfcqQ 210 22 ?? ???? 39。因此， 3? 為： 3? ＝ dxqdy fy f? ?10 0 將 nff yCyCqq 210 ??? 代入上式，求得 3? 為： 3? ＝ 142 12210 ????n lfCClfCflq nn? lfCCfCqf nn ?????? ?????? 2103 22? 蘭 州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 35 式中 nC —— 常數(shù)，當(dāng) n＝32時(shí)， nC ＝ ； n=43時(shí)， nC ＝ ； n=21時(shí) , nC ＝ ； n=時(shí)， nC ＝ 。所以，軌道框架抵抗彎曲變形功 A2為： A2＝fl oefl f dMdM ?? ?? ? 0021 式中 fd? —— 對(duì)應(yīng) fM 之轉(zhuǎn)角。4221Rlfflf oe ?? （ ） 2)軌道框架彎曲形變能 A2 軌道框架彎曲形變能，由兩部分組成，其一是軌道彈性初彎內(nèi)力矩 oeM 對(duì)軌道框架彎曲變形轉(zhuǎn)角 f? 所做的功；另一是軌道在溫度壓力作用下，軌道彎曲變形內(nèi)力矩 fM 對(duì)軌道彎曲變形轉(zhuǎn)角 f? 所做的功。2139。1 ??? ??? 同理，變形后的弧線差為： Tl? = ? ? dxylT20 39。 l? 為變形后的弧弦 差 Tl? 減去變形前的弧線 l? 0， l? 0是承受溫度力 P之前的原始彎曲造成的鋼軌弧線差： l? 0 = ? ?? ? ???l l dxdsld0 0 = ? ? ? ? dxydxdxy lll 20 00 210 20 39。使 P為最小值的 l。因不同初彎長(zhǎng)度 l 值對(duì)應(yīng)不同的 P 值，其中必存在一個(gè)使 P為最小的 l 值。 A1是促成軌道變形的因素。T f oe op Roey y y y yl x x l xxxffl l R Rl x xxf f oelR???? ? ? ???? ? ? ??? ? ? （ ） 當(dāng)鋼軌溫度增加 △ t 時(shí)， AB 段軌道的總形變能增加到 A。 取 AB 段為分離體進(jìn)行分析 （ 如圖 所示 ）。 形狀函數(shù)的線形越接近真實(shí)軌道的變形曲線的函數(shù) ， 公式的計(jì)算結(jié)果愈精確 ，形狀函數(shù)即軌道變形曲線的函數(shù) ， 統(tǒng)一公式選用了半波正弦曲線函數(shù) ， l xfyf ?? ?sin它是取等矢多波變形曲線兩相鄰反彎點(diǎn)間一段做為分析對(duì)象 （ 如圖 ） ， A、 B兩點(diǎn)的曲率為零 。 由虛位移原理得知 ， 這一處于平衡狀態(tài)下的受力體系 ,所有的外力和內(nèi)力對(duì)任意微小的虛位移所做的功等于零 。 蘭 州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 31 表 軌道原始彎曲失度 oef 、 opf 軌枕 類型 50kg/m 鋼軌，碎石道床 60kg/m 鋼 軌，碎石道床 原始彈性彎曲 原始塑性彎曲 原始彈性彎曲 原始塑性彎曲 oef (mm) oef/20l (mm)1? opf (mm) 0/1R (mm)1? oef (mm) oef/ 20l (mm)1? opf (mm) 1 / 0R (mm)1? 木枕 1..56X107? 106? 107? 106? 砼枕 107? 106? 107? 106? 注： 60kg/m鋼軌的 oef 、 opf 為暫定值。 oef 和 opf 均對(duì)應(yīng)一定的 0l ， 而 0l 假定等于變形曲線弦長(zhǎng) l， 它是一個(gè)無(wú)法事先知道的變量 ， 為解決這一問(wèn)題 ,可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得的有關(guān)參數(shù)用試算法求值 。 oef 、 l 、 0R 是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查得到 。 假定彈性初彎的線性為正弦曲線 ， 塑性初彎為圓曲線 ， 并認(rèn)為在變形過(guò)程中變形曲線的兩端點(diǎn)無(wú)位移 。 1）基本假設(shè)： ① 假設(shè)道床為均勻介質(zhì) ， 軌道框架為鋪于均勻介質(zhì)中的梁 ； 梁的水平面內(nèi)剛度代表軌道框架的水平面內(nèi)剛度 fEJy? (EJy 為一股鋼軌的水平剛度，是一常量 )。 圖 溫度壓力與變形的關(guān)系示意圖 統(tǒng)一公式 當(dāng)前世界各國(guó)的無(wú)縫線路穩(wěn)定性計(jì)算 ， 隨著計(jì)算的假設(shè)前提條件及計(jì)算方法不同 ，有各種各樣的計(jì)算公式 。 如圖 ： 由上述分析可知 ， 誘發(fā)軌道失穩(wěn)的因素 ： 一是鋼軌溫度壓力 ， 它是使結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的蘭 州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 29 主要因素 ； 二是軌道初始不平順 (變形 )， 它是降低軌道抵抗脹軌跑道的能力 。 為使線路不因升降溫的反復(fù)作用而擴(kuò)大殘余變形的積累 ， 必須對(duì)鋼軌所受溫度壓力的允許值應(yīng)予適當(dāng)控制 ， 即控制在允許溫度壓力作用下其所產(chǎn)生的變形 ， 能隨溫度壓力的減少而復(fù)原 。 在跑道階段 ，軌道結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重破壞 。持穩(wěn)階段 (oa )，溫度升高 ， 壓力增大 ， 軌道不變形 ； 脹軌階段 (ak )， 隨溫度壓力增加 ， 軌道出現(xiàn)微小變形 (脹軌 )， 直至溫度壓力升高到一定值 ， 在外部干擾下軌道會(huì)發(fā)生突然臌曲 ， 這時(shí)的溫度壓力稱臨界壓力 kp ， 它也是反映該軌道能夠抵抗軌道臌曲的能力 。 ③ 允許溫降計(jì)算 [? ts] =〔 [? s] ? gd? c〕 / E? = （ ） / 105 105 = ℃ 概述 無(wú)縫線路軌道 ， 軌溫升高 ， 鋼軌產(chǎn)生溫度壓力 ， 當(dāng)這壓力達(dá)到一定值后 ， 軌道會(huì)出現(xiàn)橫向變形 ， 這種變形的發(fā)展可分為三個(gè)階段 ： 持穩(wěn)階段 (不變形階段 )→脹 軌階段 (漸變階段 )→跑道階段 (突變階段 )。 據(jù)此檢算鋼軌強(qiáng)度： 軌底 ? g = ? d1 + ? t + ? c = +51+10 = MPa＜ [? s]，滿足要求。溫度應(yīng)力取 ? t=51 MPa。 m )s i n(c os2a 1i 00 iikxn i kxkxePkR i ??? ??? = 570 = 50863 N 3） 軌道強(qiáng)度檢算 ① 計(jì)算 Md、 Yd、 Rd SS4電力機(jī)車，運(yùn)行速度 V = 100 km/h 時(shí)： 檢算鋼軌： ? = / 100 = 100 / 100 = 檢算鋼軌下沉及軌下基礎(chǔ)各部件： ? = 100/100 = 曲線半徑 R = m，取其未被平衡超高的最大值為 ? h = 75 mm,故 ? 為： ? = ? h = 75 = 故有： Yd = Y0(1+? +? )（ 1+? 1） =（ 1++） = mm Md = M0(1+? +? )（ 1+? 1） = 26524511（ 1++） = 46417894 N m )s i n(c os2a 1i 00 iikxn i kxkxePkR i ??? ??? = 570 = 49960 N ②當(dāng)計(jì)算截面位于第二輪位處時(shí)， )s i n(c os2 1 00 iikxni i kxkxePuky i ?? ??? =(2 ) 112800{1 +*2300［ cos（ 2300）+sin( 2300) ］ +*2021 ［ cos （ 2021 ） + sin( 2021)］ = )s i n(c os41 1 00 iini kxi kxkxePkM i ?? ?? ? = 1/(4 ) 112800{1 +*2300［ cos（ 2300）sin( 2300) ］ +*2021 ［ cos （ 2021 ） sin( 2021)］ = 26524511 N各輪載及轉(zhuǎn)向架各軸間距均相同，故只需取第 1轉(zhuǎn)向架進(jìn)行計(jì)算。 線路條件 軌道條件： 1）鋼軌： 60kg/mPD3鋼軌； 2）屈服強(qiáng)度 s? =350MPa，鋼軌段面對(duì)水平的慣性 Ix=3217cm4； W１ =339cm3， W２ =396cm3； 3）最小曲線半徑 R =； 4）軌枕 :Ⅱ型混凝土軌枕， 1760根 /km，軌枕間距 a=，Ⅱ型彈條扣件； 5）道床 :碎石道床，道碴為一級(jí)道碴，厚度 35cm以上，肩寬 45cm，外側(cè)堆高 15cm； 6）鋼軌支座剛度 D：夏天 D =277780N/cm, 冬天 D =469700N/cm； 運(yùn)營(yíng)條件： 韶山 3型內(nèi)燃機(jī)車，最大速度 V =100km/h。 此外，遇到下列地區(qū)軌道要加強(qiáng)： 1)混凝土軌枕線路 600?R m 的曲線地段； 2)木枕線路和電力牽引地段 800?R m 的曲線地段； 3)坡度陡于 12?的制動(dòng)地段； 4)長(zhǎng)度大于 300m 的隧道。 鋼軌支座剛度（又稱支點(diǎn)彈性系數(shù)） D 查表。 不同類型的機(jī)車對(duì)軌道的作用是不同的。 對(duì)于極限強(qiáng)度 M Pab 785?? 級(jí)鋼軌， M Pas 405?? ； 對(duì)于極限強(qiáng)度 M Pab 833?? 級(jí)鋼軌， M Pas 457?? ； 一般鋼軌， ?K ；再用鋼軌 ?K 。鋼軌容許應(yīng)力等于鋼軌屈服強(qiáng)度 s? 除以安全系數(shù) K。為使鋼軌 冬天不斷裂、夏天不壓潰，作用在鋼軌上的總應(yīng)力不得超過(guò)鋼軌的容許應(yīng)力。 鋼軌豎向荷載（準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算） )1(0 ?? ??? PPd （ hmV /k120? ） )1)(1( 10 ??? ???? PPd （ hmhV /k160/km120 ?? ） )1)(1)(1( 210 ???? ????? PPd （ hmVhkm /k200/160 ?? ） （ ） 單個(gè)輪載作用下的解 1）剛比系數(shù) k 4 4k EIu? （ ） 2)作用點(diǎn)處 (x = 0) uP2 ky 0max ?? kPM 40max ? （ ） 蘭 州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 20m ax kPaR ???