第三章、轨道力学分析
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第一节概述轨道结构力学分析,就是应用力学的基本理论,结合轮轨相互作用的原理,分析轨道在机车车辆不同的运营条件下所发生的动态行为,即它的内力和变形分布;对主要部件进行强度检算,以便加强轨道薄弱环节,优化轨道工作状态、提高轨道承载能力,最大眼度地发挥既有轨道的潜能,以尽可能少的投入取得尽可能高的效益。
此项工作还可以对轨道结构参数进行最佳匹配设计,为轨道结构的合理配套和设计开发新型轨道结构类型及材料提供理论依据。
因此,轨道结构力学分析是设计、检算和改进轨道结构的理论基础。
随着铁路运输向高速、重载方向的发展,运量大、密度高的状况都将对轮轨运输系统提出更多、更新的要求。
行车速度愈高,安全问题愈突出,要保证高速列车运行平稳、舒适、不颠覆、不说轨。
运载重量愈大,轮轨之间的动力作用越强,对轨道结构的破坏作用也越严重。
因此,进一步深入研究轮轨相互动力作用规律,寻求降低轮轨相互作用的途径,对于保证轨道的强度和稳定,减少维修工作量,延长设备使用寿命都具有十分重要的现实意义。
分析轮轨相互作用的动力响应,首先应建立一个能较真实地反映轨道结构和机车车辆相互作用基本力学特征的模型,模型的选用取决于研究问题的侧重点及分析的目的,抓住主要环节,略去次要因素,既要求计算简单又要求有必要的精度,历来是简化分析模型的一条根本原则。
在研究轨道结构的动力响应时,人们往往以轨道部分为主体,在模型中反映得要详细些,而对机车车辆部分则简化作为一个激扰源向主系统输入,按照激扰输入--传递函数(系统特性)--响应输出的模式来分析轨道系统的振动。
结构物的动力行为根本不同于其静力行为,前考比后者要复杂的多。
由于机车车辆簧上及簧下部分质量的振动而产生的,作用于轨道上的动荷载,其频率较整个轨道,尤其是较钢轨的自振频率低很多,且碎石道床具有很高的阻尼消振作用,故而不能充分激发起轨道的振动,这种动荷载对轨道所产生的作用基本上相当于静荷载,基于这种认识,发展起来的传统的轨道强度计算理论与方法已形成比较成热的体系。
轨道概念全集2011年3月23日绪论:1、轨道不平顺:轨道几何形位误差。
2、静不平顺:是指钢轨的轮轨接触面不平顺,如钢轨轨面不平顺、不连续(接头、道岔)和几何形位误差。
3、动不平顺:是指轨下基础弹性不均匀,如扣件失效、轨下支承失效、路基不均匀以及桥台与路基、路基与隧道等过渡段的弹性不均匀。
4、轴重:指一个轮对承受的机车或车辆的重量。
5、运量:常用机车车辆的通过总重量表示,它是机车车辆轴重及其通过次数的乘积,是反映轴重,速度,行车密度的一项综合指标。
6、疲劳破坏:在交变应力作用下部件的破坏叫疲劳破坏。
7、无砟轨道:用混凝土整体结构或混凝土基础层和乳化沥青砂浆层取代碎石道床的轨道。
第一章轨道结构1、钢轨伤损:是指钢轨在使用过程中发生钢轨折断、裂纹及其他影响和限制钢轨使用性能的伤损。
2、钢轨裂纹:指除钢轨折断外,钢轨部分材料发生分离,形成裂纹。
3、钢轨磨耗:主要是指侧面磨耗和波浪形磨耗。
波形磨耗指轨道顶面出现的波状不均匀磨耗。
4、钢轨二次使用:是指钢轨在繁忙线路上运营以后经过旧轨整修,再把它铺到运量小的铁路上再次使用。
5、钢轨断面打磨:是通过钢轨打磨改变钢轨的轨头形状,以改善轮轨接触状态。
6、钢轨接头:轨道上钢轨与钢轨之间用夹板和螺栓联结,称为轨道接头。
7、构造轨缝:是指受钢轨、接头夹板及螺栓尺寸限制,在构造上能实现的轨端最大缝隙值。
8、伸缩接头:即温度调节器,用以连接轨端伸缩量相当大的轨道及用于跨度大于100m 的桥上无缝线路的钢轨接头。
9、道床厚度:是指直线上钢轨或曲线上内轨中轴线下轨枕底面至路基顶面的距离。
10、道床肩宽:道床宽出轨枕两端的部分成为道床肩宽。
11、道床顶面宽度:与轨枕长度和道床肩宽有关。
12、沥青道床:是用沥青或其他聚合材料将散粒道砟固化成整体或用沥青混凝土代替碎石道床的一种新型轨下基础。
第二章轨道几何形位1、轨道几何形位:指的是轨道各部分的几何形状、相对位置和基本尺寸。
2、轮缘:为防止车轮脱轨,在踏面内侧制成凸缘,称为轮缘3、轮对的轮背内侧距离:轮对上左右两车轮内侧面之间的距离。