【鐵路鋼軌強度檢算計算的過程案例】3200字

鐵路鋼軌強度檢算計算的過程案例綜述1.1速度系數(shù)直線軌道上豎向動輪載可以根據(jù)準靜態(tài)方法計算得到。計算公式如下：Pd式中Pd Pjα——速度系數(shù)，按表2-9取值。表2-9速度系數(shù)牽引類型速度電力牽引內燃牽引V0.60.4V1.0注其中V為設計速度，本設計為250km/h。1.2橫向水平系數(shù)動車組在開行過程中，在直線地段不會準確的沿直線運動，會產(chǎn)生蛇行運動；在曲線地段，在輪軌之間會產(chǎn)生的橫向水平力與垂直力的偏心作用，這兩種情況均會導致鋼軌邊緣應力產(chǎn)生變化，與中心應力存在差異，這個差異增量就用橫向水平系數(shù)f表示。不同曲線半徑的橫向水平系數(shù)f按下表2-10取值。表2-10不同曲線半徑橫向水平系數(shù)直線曲線半徑（m）300400500600800~2000≥20001.251.001.801.701.601.451.301.3偏載系數(shù)列車在曲線地段運行時，由于外軌超高會導致內、外軌所承受的荷載存在差異，發(fā)生偏載現(xiàn)象，由此產(chǎn)生的鋼軌附加荷載由偏載系數(shù)β來表示，其計算公式為：β=2?式中?h——未被平衡的超高（mm）； H—— S——將H和S代入公式（2-11）可得：β=0.002?h1.4鋼軌動彎應力鋼軌受到的動彎矩由下式計算得到：Md式中Md——鋼軌動彎矩（kN? Mj——鋼軌靜彎矩（kN? α β——偏載系數(shù)。鋼軌受到的動彎應力由下式計算：1）鋼軌上部受到的最大可能動彎應力：σ上式中σ上 W上 f2）鋼軌下部受到的最大可能動彎應力：σ下式中σ下 W下1.5鋼軌受到的最大溫度拉應力本設計標段為DK030+000~DK040+000段，其大致范圍在四川省德陽市附近，所以本設計所用的溫度取德陽市的最高溫度和最低溫度來計算。其歷年最高溫度和最低溫度見表2-11。表2-11德陽市歷年最高、最低溫度時間（年）最高溫度/℃最低溫度/℃201235-3201336-2201435-12015360201637-3201736-1201837-32019351202035-1根據(jù)表2-11可以得到近幾年德陽市最高溫度為37℃，最低溫度為-3℃。所以最高軌溫為57℃，最低軌溫為-3℃。1.5.1設計鎖定軌溫的確定1）根據(jù)強度條件確定允許的降溫幅度。計算公式為：?ts式中?ts σs——鋼軌容許應力，它是通過鋼軌的屈服強度σs，除以安全系數(shù)K得到，K σσgd σc——鋼軌承受的制動應力，一般取10Mpa E——鋼材的彈性模量， α'——鋼軌線膨脹系數(shù)，取1.18無縫線路在鋪設時存在一個決定鋼軌溫度力的軌溫水平的基準溫度，這個溫度叫做鎖定軌溫。所以計算設計鎖定軌溫是在無縫線路鋪設時，此時鋼軌磨耗為0mm。①當軌道處于直線上時，由式（2-17）得：σgd其中Mj②當軌道處于曲線上時，由于各段曲線半徑均不相同，按照最不利情況來考慮，取最不利曲線半徑來計算，由《鐵路線路設計規(guī)范》[12]中得：Rmin式中Rmin ?max Vmax ?qy——欠超高允許值（mm），本設計選為60mm由式（2-18）得：Rmin式中R——規(guī)范規(guī)定時速250km客運專線的最小曲線半徑值一般情況下為4000m，困難情況下為3500m[13]。超高設置值計算公式為：?所以超高設置值為170mm。由式（2-12）得：β=0.002由式（2-17）得：σgd軌道處于直線和曲線上的拉、壓應力計算結果見表2-12。表2-12軌道拉、壓應力計算結果車型軌道位置應力狀態(tài)鋼軌磨耗（mm）0369CRH1E直線拉應力105.253108.169109.700111.253壓應力121.805130.959141.366151.973曲線拉應力111.039114.116115.731117.370壓應力129.556138.159149.138161.383CJ2直線拉應力91.31993.39094.80096.267壓應力106.548113.066121.165131.367曲線拉應力96.34098.524100.012101.560壓應力111.406119.282128.881139.644由式（2-16）得：?t?t2）根據(jù)斷縫條件確定允許溫降由規(guī)范可得：?t式中?t α'——鋼軌鋼線膨脹系數(shù)，取1.18×10 λ——鋼軌斷縫容許值（mm），一般情況下取70mm，困難情況下取90mm； r——線路縱向阻力[kN/（m?軌）]，有砟軌道參照相應線路開通驗收時道床縱向阻力值，根據(jù)《軌道工程》教材[11]，本設計取為15.2[kN/（m?軌 F——鋼軌斷面積（mm2）。由式（2-19）可得：?通過比較由強度條件和鋼軌斷縫條件所允許的溫降，取較小值作為無縫線路允許的溫降，即?t3）根據(jù)穩(wěn)定性條件計算線路允許溫升根據(jù)規(guī)范按統(tǒng)一穩(wěn)定性計算公式[9]計算：Pwl21R'ω=2βE式中β——軌道框架剛度系數(shù)，有砟軌道可取1.0；l——軌道彎曲變形半波長（cm），l=f——軌道彎曲變形矢度，取0.2cm；foe——軌道原始彈性彎曲矢度（cm），根據(jù)調查資料統(tǒng)計分析，軌道原始彈性彎曲的相對曲率f Q——等效道床橫向阻力（N/cm），見表2-13； R——曲線半徑（cm），本設計取最不利情況，最小曲線半徑為4000m； Rop——鋼軌原始塑性彎曲半徑（cm），1 t——軌道原始彈性彎曲的相對曲率，t=表2-13等效道床橫向阻力（kN/m）軌枕類型等效道床阻力新Ⅱ型混凝土軌枕1760根/km8.51840根/km8.9Ⅲ型混凝土軌枕1667根/km11.5由式（2-20）~（2-23）可得：1ω=2βEl2Pw鋼軌允許溫度壓力可由下式計算：P=式中P——允許溫度壓力； K——安全系數(shù)，本設計取1.3。鋼軌允許溫升?t?t式中F——鋼軌截面面積（mm2）。由式（2-24）、（2-25）可得：?4）確定設計鎖定溫度t設計鎖定溫度按照圖2-3計算。圖2-3設計鎖定軌溫計算圖te式中tmax ?由式（2-26）得：te本設計選取設計鎖定溫度為t1.5.2施工鎖定軌溫的確定無縫線路鋪設時，施工鎖定溫度應該是一個范圍，一般取設計鎖定軌溫的±5℃，困難情況下可取±3℃。本設計的