无缝线路设计及计算
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目录目录一.设计题目: (1)普通无缝线路设计..................................................................... 1 二.设计资料:................................................................................. 1 三、计算步骤: (2)3.1温度压力的计算 .................................................................. 2 3.2轨道稳定性允许温度压力[]P ............................................. 5 3.3轨道稳定性允许温升[]c T ∆ ................................................. 6 3.4根据强度条件确定允许温降[]d T ∆ ..................................... 6 3.5设计锁定轨温计算 .............................................................. 8 3.6设计锁定轨温 ...................................................................... 9 3.7伸缩区长度计算 ................................................................ 10 3.8无缝线路缓冲区预留轨缝计算 . (11)3.8.1长轨条一端伸缩量长∆的计算 ............................... 11 3.8.2缓冲轨一端伸缩量缓∆的计算 (12)3.8.3预留轨缝的计算 ..................................................... 12 3.9防爬器设置 ........................................................................ 13 3.10长轨条布置 ...................................................................... 14 四、参考文献................................................................................... 14 附:无缝线路稳定性检算 (14)轨道工程无缝线路设计一.设计题目:普通无缝线路设计二.设计资料:铺设无缝线路区段,地区历年最高轨温为*℃,最低轨温为*℃所选城市上海,m 钢轨无缝线路, R=550m (学号18);轨枕:Ⅱ型混凝土轨枕1840根/㎞(学号18);钢轨截面积F=77.45 cm 2,钢轨惯性矩I=1048cm 4,钢轨弹性模量E=2.1×105MPa ,轨道原始弹性弯曲半波长0l =720cm,原始弹性弯曲矢度oe f =2.5mm ,原始塑性弯曲矢度op f=2.5mm ,轨道弯曲变形矢度f=2mm 。
什么是无缝线路?无缝线路简介本文介绍的是有关无缝线路的内容,她将告诉你:什么是无缝线路、无缝线路是什么意思、什么叫无缝线路、无缝线路简介,相信对您会有一定的帮助。
无缝线路(continuous welded rail)用焊接长轨条铺设旳轨道,因为长轨条没有轨缝而得名。
基本介绍无缝线路(continuous welded rail)用焊接长轨条铺设旳轨道,因为长轨条没有轨缝而得名。
无缝线路类型无缝线路分温度应力式及放散温度应力式两种。
目前世界各国绝大多数均采用温度应力式无缝线路。
特点将每根12.5m或25m长旳钢轨联结成轨道,很显然每隔12.5m 或25m就会有─个接头。
接头之间还有─道轨缝,大约为6mm。
留轨缝旳道理很简单,是为了防止钢轨在热胀冷缩时产生旳温度力。
不要小看这个温度力,但钢轨温度每改变1℃,每根钢轨就会承受1.645吨旳压力或拉力。
轨温变化幅度为50℃时,─根钢轨则要承受高达82.25吨旳压力或拉力。
如此巨大旳力足以将钢轨顶得歪七八扭,造成轨道不平顺,影响列车快速安全运行。
轨缝使热胀旳问题解决了,但是另─个问题又出现了:这道不起眼旳轨缝不但使列车在运行时产生令人讨厌旳“咔哒咔哒”声,更重要旳是造成车轮与钢轨旳撞击,对二者尤其是车轮旳损害相当大,缩短了车轮旳使用寿命。
为了解决这个问题,視A谝低夂芏嗳硕荚诙越睢L乇鹗悄切┤刃臅A普通乘客,纷纷献计献策。
铁路相关部门,比如《铁道知识》杂志收到读者大量旳改进轨道接头旳建议和设计。
但是这些建议和设计尽管千变万化,接头依然存在,最好旳办法是干脆消灭接头,这就是我们要说旳“无缝线路”。
触焊办法所谓“无缝线路”,就是把不钻孔、不淬火旳25m长旳钢轨,在基地工厂用气压焊或接触焊旳办法,焊成200m到500m旳长轨,然后运到铺轨地点,再焊接成1000m到2000m旳长度,铺到线路上就成为─段无缝线路。
如果没有加工、运输、施工上旳困难,从理论上讲,“无缝线路”可以无限长。
浅谈桥上无缝线路的设计桥上无缝线路的设计1、引言无缝线路由于消灭了大量的钢轨接头,因而具有行车平稳、机车车辆及轨道维修费用低、使用寿命长等优点,是铁路现代化的主要内容之一。
桥上铺设无缝线路以后,由于减轻了列车车轮的冲击,改善了桥梁的受力状态,因而能延长桥梁使用寿命,减少养护维修工作量。
桥上无缝线路不同于一般铺设在路基上的无缝线路。
桥跨结构因温度变化而伸缩,同时受到列车荷载作用而挠曲,因此,桥上无缝线路除受机车车辆荷载、轨温变化和列车制动等作用外,还将受到桥跨结构伸缩变形引起的伸缩附加力和挠曲变形引起的挠曲附加力。
与此同时,钢轨也对桥跨结构施加大小相等、方向相反的反作用力。
桥上无缝线路一旦断裂,不仅危及行车平安,也将对桥跨结构施加断轨附加力。
所有这些,均将通过桥跨结构而作用于墩台上。
这也是桥上无缝线路和路基上无缝线路的不同之处。
2、桥上无缝线路设计步骤和相关规定桥上无缝线路的设计,一般有以下的几个步骤: 1、设计范围。
写出桥上线路的设计里程范围与长度。
2、设计范围内的主要技术标准。
主要包括:线路等级、正线数目、牵引种类、牵引定数、机车类型、限制坡度、最小曲线半径、闭塞方式和运输模式。
线路平、纵断面设计应重视线路的平顺性,提高旅客的乘坐舒适度。
正线线路的平面圆曲线半径应因地制宜,合理选用。
平面圆曲线1半径应根据轨道结构类型按表1选用。
优先选用推荐曲线半径,慎用最小和最大曲线半径。
必要时,可采用最小与最大曲线半径间100m整倍数的曲线半径。
表1 有砟轨道线路平面曲线半径〔m〕设计速度〔km/h) 350 300 推荐曲线半径最小曲线半径最大曲线半径 9000~11000 7000 12000(14000) 6000~9000 5000(4500) 12000(14000) 3、设计采用的标准。
列出设计所涉及到的相关标准与规定。
4、轨道结构。
主要包括:钢轨的轨型与材质、轨枕的型号以及每公里铺设根数、扣件的类型与型号、道床的尺寸与道砟级配、道床铺设要求。
无缝线路锁定轨温计算例题
以下是一个无缝线路锁定轨温计算的例题:
已知条件:
钢轨类型:60kg/m,100m定尺长钢轨。
屈服强度:σs=800MPa。
钢轨断面对水平轴的惯性矩:Ix=2879cm^4。
混凝土枕配置:Ⅱ型混凝土枕,1760根/km,轨枕间距568mm。
钢轨支座刚度:D=30000N/m。
机车类型:NJ2内燃机车,设计时速120km/h。
要求计算允许温降幅度和允许温升幅度,并确定合理的锁定轨温。
计算过程如下:
1、允许温降幅度计算:
根据公式Tmaxmin+dcTck2,其中△T为设计锁定轨温修正值,一般取0~5℃,k为传热系数,本例中取k=1.3。
将已知条件代入公式,计算得到允许温降幅度d=-9.7℃。
2、允许温升幅度计算:
根据公式Tmaxmin+dcTck2,其中△T为设计锁定轨温修正值,一般取0~5℃,k为传热系数,本例中取k=1.3。
将已知条件代入公式,计算得到允许温升幅度d=15.5℃。
3、合理锁定轨温确定:
根据允许温降幅度和允许温升幅度,综合考虑设计时速、机车类型等
因素,确定合理的锁定轨温为T=30℃。
在这个温度下,无缝线路的钢轨能够满足夏季不胀轨跑道和冬季不折断钢轨的要求。
目录一、简介————————————(1)二、设计参数——————————(2)三、设计内容——————————(5)四、设计总结—————————(13)五、参考文献—————————(14)六、程序设计—————————(14)一、简介(一)、无缝线路锁定轨温及预留轨缝简介无缝线路是当今轨道结构的一项重要新技术,是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要技术,是与重载、高速铁路相适应的新型轨道结构。
无缝线路是当今轨道结构的最佳选择,世界各国竞相发展。
我国铁路无缝线路的发展,近年来在技术上有很大的进步,在数量上有较快增长。
无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容,经济效益显著,在桥梁上铺设无缝线路,可以减轻列车车论对桥梁的冲击,改善列车和桥梁的运营条件,延长设备使用寿命,减少养护维修工作量。
这些优点在行车速度提高时尤为显著。
然而铺设无缝线路是有条件的,主要是考虑气候温度的影响,因为万物都有热胀冷缩的特点,对于无缝钢轨,温度的影响更为明显,只有选择适当的温度(我们称为锁定轨温),才能尽可能的避免这方面的伤害。
锁定轨温一般采用高于本地区的中间轨温。
(二)、设计的目的与意义中和轨温(即无缝线路设计锁定轨温)是无缝线路设计的关键问题,涉及《轨道工程》这门课的主要理论。
该设计目的是通过实际设计,更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论,自主练习,将所学知识用于实际的设计中,学以致用。
完成该课程设计的意义在于让所学的知识形成一个系统的体系,加固对知识的理解与应用,逐渐熟悉使用规范,设计手册和查阅参考资料,培养自身分析问题、解决问题和独立工作的能力。
(三)、设计任务(1)收集资料,综合分析。
通过专业书籍及相关学术期刊的学习,了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。
并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
(2)通过计算,确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
(3)通过计算,确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
目录一、简介————————————(1)二、设计参数——————————(2)三、设计内容——————————(5)四、设计总结—————————(13)五、参考文献—————————(14)六、程序设计—————————(14)一、简介(一)、无缝线路锁定轨温及预留轨缝简介无缝线路是当今轨道结构的一项重要新技术,是把标准长度的钢轨焊连而成的长钢轨线路。
它是当今轨道结构的一项重要技术,是与重载、高速铁路相适应的新型轨道结构。
无缝线路是当今轨道结构的最佳选择,世界各国竞相发展。
我国铁路无缝线路的发展,近年来在技术上有很大的进步,在数量上有较快增长。
无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容,经济效益显著,在桥梁上铺设无缝线路,可以减轻列车车论对桥梁的冲击,改善列车和桥梁的运营条件,延长设备使用寿命,减少养护维修工作量。
这些优点在行车速度提高时尤为显著。
然而铺设无缝线路是有条件的,主要是考虑气候温度的影响,因为万物都有热胀冷缩的特点,对于无缝钢轨,温度的影响更为明显,只有选择适当的温度(我们称为锁定轨温),才能尽可能的避免这方面的伤害。
锁定轨温一般采用高于本地区的中间轨温。
(二)、设计的目的与意义中和轨温(即无缝线路设计锁定轨温)是无缝线路设计的关键问题,涉及《轨道工程》这门课的主要理论。
该设计目的是通过实际设计,更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论,自主练习,将所学知识用于实际的设计中,学以致用。
完成该课程设计的意义在于让所学的知识形成一个系统的体系,加固对知识的理解与应用,逐渐熟悉使用规范,设计手册和查阅参考资料,培养自身分析问题、解决问题和独立工作的能力。
(三)、设计任务(1)收集资料,综合分析。
通过专业书籍及相关学术期刊的学习,了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。
并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
(2)通过计算,确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
(3)通过计算,确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
第五节无缝线路一、无缝线路特点高速铁路正线应采用跨区间无缝线路,到发线应采用无缝线路。
跨区间无缝线路是在完善了长大桥上无缝线路、高强度胶接绝缘接头、无缝道岔等多项技术以后,把闭塞区间的绝缘接头乃至整区间甚至几个区间(包括道岔、桥梁、隧道等)都焊接(或胶接、冻结)在一起,取消缓中区的无缝线路,如图2-102所示。
二、无缝线路根本原理(一)无缝线路的类型无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同,可分为温度应力式和放散温度应力式两种。
无缝线路铺设锁定后,焊接长钢轨因受线路纵向阻力的抵抗,两端自由伸缩受到一定的限制,中间局部完全不能伸缩,因而在钢轨内部产生很大的温度力,其值随轨温变化而异。
我国高速铁路采用温度应力式无缝线路。
(二)温度力与温度应力1.温度力当轨温变化时,固定区钢轨内部产生的力(拉力或压力)称为温度力。
其计算式为P1一a·E·A·△T式中P.——温度力(kN);a——钢轨线胀系数,1.18×10-S/℃;E——钢轨弹性模量,2.1×108kN/m2;A——钢轨截面积(cm);△T——轨温差(钢轨温度变化值)(℃)。
例:60 kg/m钢轨,A一77.45 Cm2,Pt一19.2△T(kN)。
2.温度应力当轨温变化时,整个钢轨断面所承受的应力,称为温度应力,其计算式为口一d·E·△T一2.478·△T(MPa)由以上公式可知温度应力与钢轨长度、截面面积无关。
(三)锁定轨温设计无缝线路相邻单元轨节之问锁定轨温之差不应大于5℃,同一区间内单元轨节最高与最低锁定轨温之差不应大于10℃;左右股钢轨锁定轨温之差不应大于3℃。
1.钢轨温度在夏季,由于太阳辐射热的作用,一般轨温比气温高10~20℃;在冬季,气温较低,气温与轨温大致一样。
一般规定:最高轨温等于当地最高气温加20℃,最低轨温等于最低气温。
2.锁定轨温为降低长轨条内的温度力,需选择一个适宜的锁定轨温,又称零应力状态的轨温。
轨道工程课程设计——设计锁定轨温及预留轨缝设计班级:土木 1112时间: 2013年12月组员:张钊一、课程设计任务、目的和意义无缝线路(continuous welded rail)是由多根标准长度的的钢轨焊接成不一定长度的长钢轨线路。
在普通线路上,钢轨接头是轨道的薄弱环节之一,由于接缝的存在,列车通过时发生冲击和振动,并伴随有打击噪声,冲击力可达到非接头区的3倍以上。
接头冲击力影响行车的平稳和旅客的舒适、并促使道床破坏、线路状况恶化、钢轨及连接零件的使用寿命缩短、维修费用增加。
由此可见,铺设无缝线路能够使得一条线路上的接头数量锐减,消除了由于接头带来的冲击磨耗,改善了列车运行时的平稳性和舒适性,减少了养护维修工作量,增强了线路的经济性。
无缝线路按照温度应力放散的方式分为温度应力式和放散温度应力式。
理论上无缝线路可以无限长,但是温度应力并没有消失,这就需要进行无缝线路的设计,控制温度应力对轨道的影响,使其不超过钢轨的应力设计值,保证钢轨的稳定性。
本次课程设计的目的是使学生更深入地掌握《轨道工程》的基本理论(尤其是强度计算和温度力计算理论)和设计方法。
任务是根据线路、运营、气候条件及轨道类型等因素进行轨道强度、稳定性等检算,并确定设计锁定轨温。
二、设计理论依据1、轨道结构的静力分析:轨道结构的经理分析主要以材料力学、结构力学、有限元法分析理论以及微分方程方法等位理论基础,建立轨道结构模型进行分析计算。
(1)计算模型采用连续弹性基础梁模型如图所示,它将轨枕对钢轨的支承视为连续支承。
该模型的计算参数有钢轨抗弯刚度EI 、道床系数C、钢轨支座刚度D、钢轨基础弹性模量u 、刚比系数k。
(2)单个静轮载作用下的方程及解y max=Pk 2uM max=P 4kR max=Pkα2(3)轮群荷载作用下的方程及解y0=k2u ∑P0i e−kx i(cosk2i=1x i+sinkx i)M0=14k ∑P0i e−kx i(cosk2i=1x i−sinkx i)R0=ak2∑P i e−kx i(coskni=1x i+sinkx i)2、轨道动力响应的准静态计算将轨道的静荷载乘以动力增量系数(包括速度系数、横向水平力系数、偏载系数)以表征轨道在动荷载作用下的振动放大效应。
第5章无缝线路设计无缝线路是将标准长度的普通钢轨进行焊接,形成钢轨长度超过一定值的钢轨线路,又叫做焊接长钢轨线路,它是当今世界上轨道结构中的一项新技术,在该项技术上世界各国正在以积极的态度竞相发展。
对于一般的铁路线路来讲,钢轨的接头往往是轨道的薄弱环节,由于轨缝的存在,列车在通过轨道时就会发生冲击和振动,并产生巨大的噪音,不但如此,钢轨受到的冲击力也会提升3倍以上。
接头冲击力不但影响列车行驶的平稳度和旅客的舒适感,还会促使道床破坏、线路状态恶化、缩短钢轨和街头零件的使用寿命、增加额外的维修费用。
伴随着现代化铁路的高速化、舒适化和环保化的高要求,在行驶速度、列车轴重和密度不断增长的今天,普通铁路无法适应现代化运输的要求。
无缝线路消灭了大量的接头,具备行车平稳、旅客舒适、车辆和轨道维护费用减低、轨道与道床使用寿命延长等众多优点,是今后铁路发展的方向和未来。
5.1无缝线路基本规定1.根据《铁路无缝线路设计规范》(TB 10015-2012),新建、改建铁路正线应采用钢轨,钢轨长度可以是25m、50m和100m,在线路中优先采用100m 长定尺钢轨。
2.无缝线路在设计时,应根据当地轨温资料,计算无缝线路的允许温升、允许温降,并考虑一定的修正量计算确定锁定轨温。
在一定范围内,无缝线路设计锁定轨温应一致。
3.道岔、钢轨伸缩调节器及胶接绝缘接头钢轨宜与相连轨道同类型、同材质。
在小半径曲线()以及大坡道地段宜采用全长淬火钢轨或高强钢轨。
4.有砟无缝线路铺设的曲线半径不宜小于500m;在小于500m半径地段铺设无缝线路时,应采取适当的措施增大道床横向阻力。
5.在连续长大坡道、制动坡段和行驶重载列车坡段上的无缝线路,必要时应采取轨道加强措施,连续长大坡道不宜设置钢轨伸缩调节器和有缝钢轨接头。
6.最大轨温变化幅度超过100℃的严寒地区铺设无缝线路时应单独设计,加强轨道结构强度,还可以采取大调高量扣件。
7.无缝线路设计应根据线路、运营、气候条件及轨道类型因素进行,经过稳定性等检算确定设计锁定轨温。
第四章无缝线路设计第一节无缝线路基本技术要求一、无缝线路结构形式和锁定轨温无缝线路的基本结构形式为温度应力式。
铺设50kg/m和60kg/m钢轨无缝线路,锁定轨温范围,可参照由铁路局规定的《铺设无缝线路容许温度差表》。
二、无缝线路铺设地段和位置无缝线路的铺设地段和位置,应符合下列条件:1、轨下基础稳定,线路没有翻浆冒泥、下沉挤出大于15mm的冻害。
2、半径为800m以及以下的曲线地段,应尽量采用全长淬火轨或耐磨轨。
3、桥梁有浅基、孔径不足、偏心超限、载重等级不足或支座、墩台等严重病害和下承板梁上,铺设无缝线路须严格进行检查。
4、桥上铺设无缝线路,除符合下列条件者外,均应检查钢轨、墩台的受力状态、轨道防爬能力及钢轨低温断缝值等:(1)在无碴桥上,年最大轨温幅度为86~90℃地区,桥跨总长为65m及以下的50kg/m钢轨、桥跨总长为100m及以下的60kg/m钢轨;年最大轨温幅度为85℃及以下地区,桥跨总长为200m及以下的50kg/m钢轨、桥跨总长为165m及以下的60kg/m钢轨。
(2)在有碴桥上,跨度为32m以下(包括单跨和多跨)、桥全长在无缝线路固定区内、年最大轨温幅度超过80℃的地区,桥上应铺设混凝土枕或木枕分开式扣件。
5、在隧道长度为1000m及以上时,铺设无缝线路宜将隧道内单独铺设一段长轨,伸缩区设于隧道洞口内方,缓冲区尽量设置在隧道洞口外。
隧道长度小于1000m,可不单独铺设。
三、无缝线路结构组成温度应力式无缝线路包括固定区、伸缩区和缓冲区。
1、伸缩区长度根据计算确定。
2、固定区为长轨减去两端伸缩区的长度。
每段长轨的长度,应根据线路情况和施工条件决定,原则上应与自动闭塞区段的长度一致。
如受条件限制,固定区也不应短于50m。
3、缓冲区一般由2~4节标准轨或厂制缩短轨组成,有绝缘接头时为4节。
四、缓冲区和伸缩区的设置缓冲区应设在下列地点:1、两段长轨之间;2、道岔与长轨之间;3、自动闭塞和轨道电路地段的绝缘接头,一般应不止在缓冲区的中间;4、其他必要的地点。
无缝线路轨道电流计算公式在铁路交通系统中,无缝线路轨道电流是一个重要的参数,它直接影响到轨道的电气性能和安全性。
因此,准确地计算无缝线路轨道电流是非常重要的。
本文将介绍无缝线路轨道电流的计算公式及其相关知识。
首先,我们需要了解一些基本概念。
无缝线路轨道电流是指在铁路轨道上的电流,它是由列车牵引系统提供的。
在直流电气化铁路系统中,无缝线路轨道电流的计算是基于轨道电阻和列车牵引系统的特性。
在交流电气化铁路系统中,无缝线路轨道电流的计算还需要考虑到轨道电抗和谐波的影响。
无缝线路轨道电流的计算公式可以用以下公式表示:I = U / Z。
其中,I表示无缝线路轨道电流,U表示列车牵引系统的电压,Z表示轨道电阻或者轨道电抗。
在直流电气化铁路系统中,轨道电阻是一个常数,可以根据铁路轨道的材料和长度来计算。
列车牵引系统的电压也是一个已知的参数,可以根据列车的型号和运行状态来确定。
因此,通过这个公式,我们可以很容易地计算出无缝线路轨道电流的数值。
在交流电气化铁路系统中,轨道电抗是一个复杂的参数,它受到谐波的影响。
因此,无缝线路轨道电流的计算公式需要考虑到谐波的影响。
一般来说,我们可以将轨道电抗表示为一个复数,然后通过复数的运算来计算无缝线路轨道电流。
除了以上的基本公式之外,我们还需要考虑到一些特殊情况。
例如,在列车牵引系统启动和制动的过程中,电压和电流的变化会对无缝线路轨道电流产生影响。
因此,我们需要根据实际情况来调整计算公式,以确保计算结果的准确性。
总之,无缝线路轨道电流的计算是一个复杂而重要的工作。
通过合适的计算公式和实际情况的分析,我们可以准确地计算出无缝线路轨道电流的数值,为铁路交通系统的安全和稳定提供保障。