【正文】 成績評定 ： ___________ 負(fù)責(zé)人 ： ___________ ___年 ___月 ___日 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） I 目 錄 摘 要 .............................................................................................................................I 第一章 無縫線路概述 .................................................................................................. 1 國內(nèi)外無縫線路的發(fā)展 ...................................................................................... 1 無縫線路類型 ...................................................................................................... 2 橋上無縫線路設(shè)計原則 ...................................................................................... 3 橋上無縫線路縱向力計算研究概況 .................................................................. 3 第二章 橋上無縫線路縱向力計算理論 .................................................................... 10 概述 .................................................................................................................... 10 梁軌相互作用原理 ............................................................................................ 11 第三章 中跨度橋上無縫線路縱向力計算 ................................................................ 14 原始資料 ............................................................................................................ 14 伸縮附加力計算 ................................................................................................ 15 撓曲附加力計算 ................................................................................................ 22 第四章 軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定性檢算以及鎖定軌溫確定 ................................................ 29 鋼軌強(qiáng)度確定的允許溫降 ................................................................................ 29 由鋼軌斷縫確定的允許溫降 ............................................................................ 31 由橋上無縫線路穩(wěn)定性確定允許溫升 ............................................................ 31 鎖定軌溫計算 .................................................................................................... 33 第五 章 橋墩檢算 ........................................................................................................ 35 支座錨栓檢算 .................................................................................................... 35 橋墩檢算 ............................................................................................................ 35 第六章 結(jié)論 ................................................................................................................ 42 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................... 43 中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） I 摘 要 為滿足強(qiáng)度、穩(wěn)定、控制鋼軌斷縫等項要求，橋上無縫線路的設(shè)計應(yīng)對各種制約因素綜合考慮，合理組合 ，既要滿足軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，使鋼軌斷縫不超過允許值，又要使橋梁受力合理。 主要設(shè)計內(nèi)容如下： （ 1） 根據(jù)橋上 無縫線路梁軌相互作用原理，計算橋上無縫線路縱向力，包括伸縮力、撓曲力和斷軌力等。 （ 3） 根據(jù)橋上無縫線路橋梁墩臺縱向力組合原理，檢算 橋墩、 支 座固定螺栓的強(qiáng)度 、 穩(wěn)定性 。鋪設(shè)無縫線路以后，可以大大降低線路及機(jī)車車輛的養(yǎng)護(hù)和修理費(fèi)用，改善列車運(yùn)行的平穩(wěn)性，提高軌道電路的可靠 性和導(dǎo)電性，延長軌道部件及機(jī)車車輛走行部分的使用年限 。 1926 年在線路上鋪設(shè)了 120m 長的鋼軌；1935 年鋪設(shè)了 1km長的無縫線路試驗段 。到 1961年底，原聯(lián)邦德國無縫線路總長達(dá)到了 29000km， 1974 年底達(dá)到了 53000km，占線路總延長的 %。 美國于 1930 年首先在隧道內(nèi)鋪設(shè)了無縫線路，于 1933 年正式鋪設(shè)于露天的線路上。從 1950 年起，隨著一些固定焊軌工廠的建立才有一個新的局面。到 1979 年底全美已有無縫線路超過12021km，是世界鋪設(shè)無縫線路最多的國家。法國的無縫線路多數(shù)是使用伸縮調(diào)節(jié)器的溫度應(yīng)力式構(gòu)造。法國于 1948~1949 年期間進(jìn)行了大量鋪設(shè)試驗，而后即推廣開來。 原蘇聯(lián)鐵路 1935 年于莫斯科近郊的車站鋪設(shè)了第一段無縫線路，軌條長約600m。累計延長至 1960 年約為15000km， 1970 年約為 16000km。所用鋼軌為 50kg/m或 65kg/m，多使用混凝土軌枕、碎石道床。至 1978 年底已鋪設(shè)無縫線路 14565km，占線路總延長的 31%左右。 日本于 50 年代開始鋪設(shè)無縫線路，現(xiàn)已鋪設(shè) 5000 余公里。近年來建成的新干線，未經(jīng)有 縫線路過渡，直接鋪成了無縫線路。 我國鐵路無縫線路起步于 1957 年，當(dāng)時用電弧焊法焊接鋼軌，首先在北京、上海兩地各試鋪無縫線路 1km。以后引進(jìn)工廠焊，在工廠采用氣壓焊機(jī)和電接觸焊機(jī)將鋼軌焊成 125~500m 的長軌條運(yùn)至工地，再按軌條設(shè)計長度用鋁熱焊法焊接聯(lián)合接頭。長軌條鋪入線路之后，在長軌條之間設(shè) 2~4 根緩沖軌，用普通夾板聯(lián)接，以利調(diào)節(jié)軌縫和設(shè)置絕緣接頭。京廣、京滬、京沈、隴海、長大等主要干線幾乎全是無縫線路 。多為 50kg/m 和 60kg/m 的鋼軌，大部分軌下基礎(chǔ)為混凝土軌枕。 隨著無縫線路的迅速發(fā)展，各國鐵路都取得了一些新的經(jīng)驗。此外，在養(yǎng)護(hù)維修方面，除繼續(xù)對無縫線路的穩(wěn)定性，做進(jìn)一步探索外，還總結(jié)和制定了一些管理規(guī)則和確保行車安全的措施。 無縫線路類型 按處理焊接長鋼軌因軌溫變化而引起收縮方法的不同，無縫線路分為溫度應(yīng)力式和放散溫度應(yīng)力式兩 種。兩端接頭采用魚尾板接頭型式。一般并不放散其鋼軌的溫度力。 放散溫度應(yīng)力式無縫線路又分為自動放散式和定期放散式兩種。 大橋上鋪設(shè)的自動放散式無縫線路，系在焊接長鋼軌兩端設(shè)置鋼軌收縮調(diào)節(jié)器，隨時釋放溫度力。另外還設(shè)有消除列車作用下引起的爬行的彈簧復(fù)原裝置。 定期放散式無縫線路與溫度應(yīng)力式相同。放散時，松開焊接長鋼軌的全部扣件，使它自由收縮，放散內(nèi)部溫度力，應(yīng)用更換緩沖區(qū)不同長度調(diào)節(jié)軌的辦法，保持必要的軌縫。 在我國東北的寒冷地區(qū)，曾試鋪過這種形式的無縫線路。 （ 2）無縫線路結(jié)構(gòu)的設(shè)計，既要滿足軌道強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，又要使橋梁受力合理，以保證橋梁和軌道運(yùn)營 的安全、可靠。提高軌道的整體性，以適應(yīng)高速和重載運(yùn)輸?shù)男枰? 橋上無縫線路縱向力計算研究概況 在橋上無縫線路的設(shè)計與計算中既可以采用常量阻力，也可以采用變量阻力。但每跨橋梁只假設(shè)有一個梁軌位移相同點(diǎn)，不能處理梁軌間位移可能出現(xiàn)的沒有相同點(diǎn)和有兩個 或兩個以上相同點(diǎn)的情況。在梁軌相對位移較小時，線性阻力和非線性阻力均能得到較為滿意的結(jié)果；但當(dāng)梁軌相對位移較大時（如大跨度梁的計算），鋼軌與橋梁之間的縱向阻力表現(xiàn)出彈塑性特征，采用常量阻力會產(chǎn)生較大的誤差。 迄今為止，我國對簡支梁橋橋上無縫線路附加力的分析已取得了較為豐富的理論成果，但對于大跨度連續(xù)梁橋，由于其 結(jié)構(gòu)的特殊性，如連續(xù)剛構(gòu)橋（其不僅具有橋面連續(xù)、行車舒適等優(yōu)點(diǎn)外，而且其上部結(jié)構(gòu)受力合理，能充分發(fā)揮高強(qiáng)材料的作用，有利于增大跨徑，因此，近十年來在國內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用和大量的推廣），給橋上無縫線路的研究帶來了新的課題，同時也要求橋上無縫線路技術(shù)向更深的層次發(fā)展。德國針對設(shè)計時速 250km/h，實際時速不低于 200km/h 的新干線無縫線路橋梁的設(shè)計與施工制定了《鐵路新干線橋梁的特殊規(guī)程 （ BESB）》，并在 1985 年生效。它詳細(xì)規(guī)定了高速行駛列車形成的離心力、牽引力，以及結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力、無縫線路軌道縱向水平力傳遞的計算原則、方法等，并專門介紹了德國傳遞縱向力的幾種特殊結(jié)構(gòu)： RSB 傳力桿、徐變連結(jié)器、縱向連結(jié)器、減少鋼軌伸縮長度的平衡梁。德國鐵路還應(yīng)用有限單元法，根據(jù)橋梁與線路間的相互作用關(guān)系，建立了橋上無縫線路縱向力的計算方法。 日本鐵路 60 年代初期就開始研究橋上鋼軌伸縮力的計算，并在其新干線段試鋪了無 縫線路，引起了各國的關(guān)注。在鋼橋上，日本根據(jù)梁長和橋長的不同來決定橋梁支座的布置方式、伸縮調(diào)節(jié)器的設(shè)置和橋上線路縱向阻力等。線）之分。跨度在 60m以下，橋長大于 60m 的橋梁，將相鄰橋墩的固定支座設(shè)在同一橋墩上，線路阻力采用 15kN/（ m但在既有線上，考慮 60kg/m 鋼軌的發(fā)展，不論梁或橋的長度是多少，線路縱向阻力一律采用 10kN/（ m在板式軌道橋梁上也采用同樣的取值。 美國鐵路規(guī)定，橋上鋪設(shè)無縫線路時，跨度大于或等于 30 英尺（ m）的鋼梁橋，或總長大于 500 英尺（ ），曲線轉(zhuǎn)角為 2176。 前蘇聯(lián)鐵路規(guī)定，在跨度大于 33m 的橋上鋪設(shè)無縫線路時，橋 上線路要使用一定數(shù)量的 K 型扣件鋼軌。在 20 世紀(jì) 70 年代，有 、 和 等人進(jìn)行了研究。南斯拉夫鐵路的 對于線性與非線性計算進(jìn)行了對比。隨著現(xiàn)代計算技術(shù)的發(fā)展加速，拓展了橋上無縫線路計中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 算理論的研究，使得計算機(jī)數(shù)值模擬技術(shù)在橋上無縫線路設(shè)計中得到廣泛的應(yīng)用。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國以往的研究成果大多針對普通鐵路無縫線路，國際鐵路聯(lián)盟試驗研究所（ ORE）在 60至 80年代關(guān)于縱向力的系統(tǒng)試驗研究也是在既有普通鐵路進(jìn)行的，與普通線路相比，高速鐵路的線路條件、荷載條件、橋梁都有較大的區(qū)別，普通鐵路及國外的研究成果不能完全照搬到我國高速鐵路。近年來，由于新建橋梁不斷采用新的橋式，給橋上無縫線路的研究帶來了新的課題 ，同時也推動了橋上無縫線路技術(shù)向更深的層次發(fā)展。 從 20 世紀(jì) 60 年代開始，我國鐵路對橋上無縫線路梁軌相互作用原理進(jìn)行了大量的研究。通過對大跨度鋼橋橋面系在溫度變化和列車荷載作用下的變形與軌道產(chǎn)生縱向力的關(guān)系進(jìn)行了研究，擬定了撓曲力、伸縮力的計算方法。無縫線路研究人員從 1966 年開始進(jìn)行附加縱向（伸縮）力的試驗，在此基礎(chǔ)上建立了計算理論，認(rèn)為橋上無縫線路最大伸縮力