铁道工程课程设计

课程设计1铁道工程桥隧路基过渡段设计方法一、主要存在问题•受到列车荷载影响较大的范围内(基床以上部分)线路结构抵抗变形能力差异，即轨道综合模量(刚度)平顺过渡的问题(舒适度问题)；•刚性桥台与土工结构的柔性路基间工后沉降差引起轨面弯折的限值问题。二、过渡段设置目的1、使线路刚度逐渐变化，将台阶式跳跃沉降变为连续的斜坡式沉降，以达到降低列车与线路的振动，减缓线路结构的变形，保证列车安全、舒适、高效运行的目的。2、过渡段长度、刚度如何匹配等国内外均没明确的结论，过渡段长度从0～60m不等。增加轨道刚度增加路基刚度UseofHotMixAsphaltUseofcantileveredslab三、路桥过渡段的工程措施工程上常用的措施:1.在轨道刚度较小一侧增大路基基床的垂向刚度，以减少路基的沉降。2.在轨道刚度较小一侧增大轨道的垂向刚度。3.在轨道刚度较大一侧降低轨道的垂向刚度。4.改进桥头路面结构。•日本新干线的路桥过渡段设置措施•德国高速铁路的路桥过渡措施国外常用的方法1、加筋土法2、碎石类优质材料填筑法•日本•德国使用力学性能较好的轻型材料（如EPS，人工气泡混凝土等）填筑过渡段是近年国内外研究开发和应用的一种减轻结构物自重的工艺方法。该法可显著减少台背填料自身的压缩变形，降低对地基竖向加载作用及对桥台结构的水平土压力，使地基变形减小，并可与地基处理进行综合考虑，降低地基处理费用，减小地基处理范围和缩短施工工期。3、过渡板法•注意：①由于列车荷载更大，速度更快，过渡段将更长更厚，这对过渡板的受力非常不利，一旦破损，更换将及其困难。②该处理方法对轨道刚度均匀过渡有利，但不能减少路堤及地基沉降，必须配以其他处理措施才能有效控制由此引起的轨面弯折变形。我国过渡段的处理措施1、路桥过渡段图2－44普通铁路过渡段200公里客货共线铁路过渡段200～250公里新建客运专线过渡段2、路堤与横向结构物的过渡段客货共线铁路路堤与横向结构物过渡段课程设计2铁路轨道单开道岔几何设计与布置单开道岔侧线我国90％以上为单开道岔侧线主线图中，a,b为道岔的前长和后长，为辙叉角道岔号数（辙叉号数）ThenumberofturnoutN=cot辙叉（道岔）号数越大，辙叉角越小，固定辙叉的有害空间越大。道岔号数越大，允许列车通过的侧向过岔速度越高。在高速铁路上，为了获得更高的侧向过岔速度，需要采用大号码道岔。辙叉部分有害空间辙叉角辙叉咽喉辙叉趾距辙叉跟距辙叉类型从平面上看：直线辙叉和曲线辙叉直线型辙叉曲线型辙叉单开道岔，轨距加宽的部位：基本轨前接头处轨距S1；尖轨尖端轨距S0；尖轨跟端直股及侧股轨距Sh；（一）单开道岔轨标准道岔各部位的轨距尺寸（mm）10hcSS（二）道岔各部分轨距加宽递减尖轨尖端轨距加宽：允许速度不大于120km／h的道岔按不大于6‰的递减率递减至基本轨接头。直尖轨在全长范围内均匀递减，曲尖轨按标准图或设计图办理。对口道岔尖轨尖端轨距递减：两尖轨尖端距离小于6m时两尖轨尖端距离大于6m时道岔前端与另—道岔后端相连时，允许速度不大于120km／h的线路北京交通大学轨道教研室36minmaxmin()tSTdmin14353(1350222)68tmm（一）转辙器部分的间隔尺寸二、道岔各部分间隔尺寸保证在最不利的条件下，即轮对一侧的车轮轮缘紧贴直股尖轨，另一侧车轮轮缘能顺利通过而不撞击1.尖轨的最小轮缘槽宽tmin074tmm07470144gytbmm直线尖轨:跟端轮缘槽跟端支距:2.尖轨动程d0尖轨动程为尖轨尖端非作用边与基本轨作用边之间的摆动幅度，规定在距尖轨尖端380mm的第一根连杆中心处量取。《铁路线路修理规则》规定：尖轨在第一连接杆处的最小动程，直尖轨为142mm，曲尖轨为152mm，AT型弹性可弯尖轨12号普通道岔为180mm，提速道岔为160mm；18号道岔允许速度大于160km／h时，为160mm，否则为160mm或180mm；（二）导曲线支距单开道岔，以直股基本轨工用边为横坐标轴，导曲线上各点距此轴的垂直距离称为导曲线支距。导曲线支距按道岔标准图或设计图设置，在曲导轨与基本轨工作边之间测量，可根据需要设置6mm的超高，并在导曲线范围内按不大于2‰顺坡。导曲线支距正确与否对保证导曲线的圆顺起着十分重要的作用。导曲线支距计算00gxoyysinKSyn（校核）导曲线后插直线长42（三）辙叉和护轨部分的间隔尺寸1tgtwtHl辙叉及护轨部分需要确定的间隔尺寸主要是：辙叉咽喉轮缘槽宽查照间隔D1及D2护轨轮缘槽宽翼轨轮缘槽宽辙叉有害空间1maxmin()tSTd114353(1350222)68tmm1.辙叉咽喉轮缘槽宽441max()DTd1max(13562)331391Dmm2.查照间隔D1及D2D1（护轨作用边至心轨作用边的查照间距）应保证车轮轮对在最不利的条件下，最大轮对一侧轮缘受护轨的引导，而另一侧轮缘不撞击辙叉心。452min2135021348DTDmmD1、D2尺寸涉及到车轮是否安全通过或撞击叉心问题，必须加以保证，每次都要检查，因此称“查照间隔”。查照间隔D2：护轨作用边至翼轨作用边的查照间隔D2：保证最小车轮通过时不被楔住。1121435(1391~1394)239~42gtSDmm《铁路线路修理规则》规定：标准为42mm。侧向轨距为1441mm时，侧向轮缘槽标准宽度为48mm，容许误差为+3、-1mm。3.护轨轮缘槽的宽和长47484.辙叉翼轨平直段轮缘槽宽为使具有最小轮背内侧距的轮对自由通过辙叉的平直段，应有：wt12wtDD5.有害空间Hl11()/sinHltb11()/HltbN单开道岔的总布置图道岔设计一般分为两种一种是给出钢轨的类型、侧向容许通过速度、机车的类型等条件进行道岔的设计。另一种是在生产实际中大量遇到的情况，已知钢轨的类型和道岔号数、导曲线半径、转辙器类型、辙叉类型及长度，来计算道岔布置总图。单开道岔总图计算，包括以下几项主要内容：道岔主要尺寸计算、配轨计算、导曲线支距的计算、各部分轨距的计算、岔枕布置、绘制道岔布置总图、提出材料数量表。道岔主要尺寸O道岔中心辙叉角R导曲线半径道岔中心需要计算的尺寸如下：道岔前长a（道岔前轨缝中心到道岔中心的距离），道岔后长b（道岔中心到道岔后轨缝中心的距离）－－施工重要尺寸（定出道岔的位置、长度）道岔理论全长Lt（尖轨理论尖端至辙叉理论尖端的距离）道岔实际全长LQ（道岔前后轨缝中心之间的距离）导曲线后插直线长K（当R为已知时）或导曲线外轨半径R（当K已知时）导曲线后插直线段K是为了减少车辆对辙叉的冲击作用，避免车轮与辙叉前接头相撞，而使辙叉两侧的护轨完全铺设在直线上。道岔的配轨一组单开道岔，除转辙器、辙叉及护轨外，一般有8根连接轨，分4股，每股2根。所谓配轨就是计算这8根钢轨的长度并确定其接头的位置。配轨时应考虑如下一些原则：转撤器及辙叉的左右基本轨长度，应尽可能一致，以减少基本轨备件的数量，并有利于左右开道岔的互换；连接部分的钢轨不宜过短，小号码道岔一般不小于4.5m，大号码道岔不小于6.25；配轨时应保证对接接头，尽量使岔枕布置不发生困难，同时要考虑安装轨道电路绝缘接头的可能性；充分利用整轨、缩短轨、整轨的整分数倍的短轨，做到少锯切，少废弃，选用钢轨利用较高的方案。课程设计3铁路轨道强度计算与分析1、计算资料(1)重型轨道结构组成钢轨：60kg／m，U71新轨，25m长的标准轨；轨枕：J—2型混凝土轨枕1760根/km；道床：碎石道碴，面碴25cm，垫碴20cm；路基：砂粘土；钢轨支点弹性系数D：检算钢轨强度时，取30000N／mm，检算轨下基础时，取70000N／mm。(2)DF4内燃机车，轴重、轴距及构造速度2019/8/658——准静态计算方法计算图示2019/8/659图6-20DF4内燃机车轴距和轮载步骤1、静力计算计算刚比系数2019/8/660载的影响时只计算一个转向架轮当根据力的叠加原理：52412xkNPaRmkNPMmmPky44EJkMpaaDk8.521760100000030000其中1445400118.0103217101.248.524mmEJkx12P21－表查表：xJ1000000/1760＝570mma机车车辆图2019/8/661288.423700118.05248.4360000118.0xx载的影响时只计算一个转向架轮当根据力的叠加原理：5241,2xkNPaRmkNPMmmPky1800mm1800mm1800mm1800mm12000mm步骤2：列表计算2019/8/662计算轮位计算值轮位12311150001150001150009681201800360002.1244.2481-0.16450.0064115000-189227332115000115000115000771571800018002.12402.124-0.16451-0.1645-18922115000-18922)(NP)(mmxxP)(NP)(mmxxPPkNPaRmkNPMmmPky2412xxexsincos100118.0mmP钢轨弯矩2019/8/663)(205112299681200118.04141mmNPM准静态计算6.115.075002.0002.042.01003.44.01004.0fhRvp横向水平力系数：偏载系数：速度系数：mmNfMMpd5152420760.115.042.01205112291检算钢轨动弯应力2019/8/664MpaWMMpaWMdddd4.15233940051524207130396000515242072211MpaMpatdtd18120312轨底：轨头：钢轨基本应力为：MpaKs3123.140516200,21－表查表PWW208,56Pt－查表各种类型钢轨截面惯性矩与截面系数2019/8/665钢轨垂直磨耗（mm）名称单位钢轨类型75605043380Jmm444890000321700002037000014890000120400001Wmm35090003960002870002180001790002Wmm34320003394002510002080001780003Jmm443280000306900001946000014090000113600001Wmm34960003850002830002110001760002Wmm34200003180002420002000001710006Jmm440890000287900001827000013170000105000001Wmm34820003750002750002050001680002Wmm34050002910002300001890001610009Jmm43898000026900000170200001220000097300001Wmm34800003630002640001970001630002Wmm3390000264000216000176000148000——2轨底——1轨头温度应力钢轨重量钢轨长度7560504312.534.542.550432541.55160702019/8/666t无缝线路的温度应力tt5.2Mpa步骤3:轨枕压力计算•计算刚比系