兰州交通大学毕业设计(论文)
图5.2连续支承梁模型
uP5.2.2几个计算参数
1）道床系数C：
道床顶面产生单位下沉所需施加的道床顶面单位面积上的压力（MPa/cm）。 2）支座刚度D：
钢轨支座下扣件和枕下基础的等效刚度。其量纲为力/长度。
/2图5.3 钢轨支座刚度计算模型
由上图可看出，轨枕相当于由一系列刚度为C的并联弹簧支承，因此，枕下基础支承可等效为一根弹簧，其值为半根轨枕底面积与道床系数的乘积。
考虑到轨枕挠曲变形会降低轨下基础刚度，引进轨枕挠曲系数α修正。从而，枕下基础等效刚度
Db?C?S?C?l2?b??
混凝土枕可看做是刚性的，取?=1；木枕的弹性很好，取?=0.81～0.92。 枕下基础等效刚度Db与扣件刚度Dp为串联，因此，钢轨支座刚度
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1D?1Db?1Dp
即
D?Db?DpDb?Dp （5.1）
对于有砟轨道，扣件刚度还大于枕下基础等效刚度所以可将枕下基础等效刚度近似作为钢轨支座刚度（D≈Db）
即：
有砟：D?Db Db?Dp 无砟：D? （5.2）
Db?Dp
23）钢轨基础弹性模量u：
单位长度钢轨基础产生单位下沉所需施加的单位长度上的分布力，量纲力/长度。
u =D / a
式中，C、D两个参数随轨道类型，路基、道床状况及环境因素而变化，离散性很大，在进行设计计算时，应尽可能采用实测值或应用规范。
5.2.3钢轨竖向荷载（准静态计算）
Pd?P0(1????) （V?120km/h）
Pd?P0(1????)(1??1) （120km?/hV?160km/h）
（160km/h?V?200km/h） （5.3）
Pd?P0(1????)(1??1)(1??2)5.2.4单个轮载作用下的解
1）刚比系数k
k?4u4EI （5.4）
2)作用点处 (x = 0)
ymax?M?P0?k2uP04k （5.5）
max22
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Rmax?a?P0?k2
（x ≠0）通解
y?P0?k2u?kxe?kx (coskx?sinkx) （5.6）
M?eP04k(coskx?sinkx)
?kx R?a?P0?k2e(coskx?sinkx)
5.2.5轮群作用下的解
y0??P2ui?1nkn0ie?kxi (coskxi?sinkxi) （5.7）
(coskxi?sinkxi)M0??4ki?11P0ie?kxi （5.8） （5.9）
R0?a*k2n?Pi?1e0i?kxi(coskxi?sinkxi)5.2.6动位移、动弯矩、动压力
上面各式所得到的结果只是静轮载群作用下轨道结构的位移、弯矩和轨枕压力值，要求得到动位移、动弯矩和轨枕动压力值yd，Md，Rd，还要考虑动载增量影响。根据动轮载与静轮载的关系，得
yd?y0(1????) （5.10）
Md?M0(1????)Rd?R0(1????）
5.2.7允许温降
?t??d??c??f???s?
?t???s???d??c??f
因此
?t?PtF?2.48F?tF?2.48?t （5.11）
5.2.8强度检算方法
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无缝线路强度计算的目的在于求出轨道强度条件容许的轨温变化幅度?t拉和?t压。为使钢轨冬天不断裂、夏天不压溃，作用在钢轨上的总应力不得超过钢轨的容许应力。即：
?式中 ?动动??t??附?[?s] （5.12）
---- 钢轨动弯应力；
?t---- 钢轨温度应力；
?附---- 桥上附加应力，如伸缩应力、挠曲应力等，以及附加制动应力
?制，一般?制?10MPa；
??s?---- 钢轨容许应力。钢轨容许应力等于钢轨屈服强度?s除以安全系
数K。即??s???sk。
对于极限强度?b?785MPa级钢轨，?s?405MPa； 对于极限强度?b?833MPa级钢轨，?s?457MPa； 一般钢轨，K?1.3；再用钢轨K?1.35。
自锁定轨温起算，容许轨温伸高值?t升、及容许轨温降低值?t降的算式如下： ?t升? ?t降???s???头250??附??附 （5.13） （5.14）
??s???底250式中， ?头----- 钢轨头部上缘动弯应力； ?底----- 钢轨底部下缘动弯应力。
不同类型的机车对轨道的作用是不同的。为此，设计之前应首先了解该线近远期使用的机车类型，然后通过计算确定控制设计的机车和该机车的最不利轮位。
钢轨支座刚度（又称支点弹性系数）D查表。如条件允许最好实测冬季、夏季的D值，然后计算冬、夏季的M动，进而求算?头和?底。
此外，遇到下列地区轨道要加强： 1)混凝土轨枕线路R?600m的曲线地段；
2)木枕线路和电力牵引地段R?800m的曲线地段； 3)坡度陡于12?的制动地段； 4)长度大于300m的隧道。
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加强的方法是对混凝土线路每公里加80根轨枕；对木枕线路每公里加60根轨枕，但每公里轨枕最多不能超过1920根。
5.2.9线路条件
5.2.4.1轨道条件：
1）钢轨：60kg/mPD3钢轨；
2）屈服强度?s=350MPa，钢轨段面对水平的惯性Ix=3217cm；W１=339cm，W２=396cm； 3）最小曲线半径 R =695.6m；
4）轨枕:Ⅱ型混凝土轨枕，1760根/km，轨枕间距a=56.8cm，Ⅱ型弹条扣件； 5）道床:碎石道床，道碴为一级道碴，厚度35cm以上，肩宽45cm，外侧堆高15cm； 6）钢轨支座刚度D：夏天 D =277780N/cm, 冬天 D =469700N/cm； 5.2.4.2运营条件：
韶山3型内燃机车，最大速度V =100km/h。 5.2.4.3气温条件
当地历年最高轨温为+58.7℃，最低轨温为－24℃
图5.4 SS3机车的轮重与轴距
4
3
3
5.2.10检算过程
1）计算刚比系数K
当D = 30000 N/mm，a =570 mm时， u = D/a = 30000 / 570 = 52.63 MPa
k = (u/4EI)1/4 =［52.63/(4×2.1×10×2879×10)］ =0.0012146 mm
5
4
1/4
-1
当D = 70000 N/mm，a = 570 mm时，
u = D/a = 70000 / 570 = 122.81 MPa
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