无缝线路设计
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设计无缝线路的已知条件铺设地点学号20087182，根据分组表可知，十位数序号是1，个位数序号是8，则由表知铺设地点在厦门。
厦门地区最高轨温为58.5℃，最低温度为-2.0℃，中间轨温为28.3℃，最大轨温差为60.5℃。
钢轨类型第二组选择60轨，为60 kg/m。
钢轨采用U71Mn材料的钢轨。
轨枕类型第二组选择Ⅱ型轨枕。
轨枕间距第二组选择1840根/Km。
扣件类型第二组选择Ⅱ型扣件。
道床类型及肩宽第二组选择肩宽40cm，厚度45cm。
钢轨接头螺栓扭矩值第二组为800mN道床纵向阻力对于轨枕间距为1840根/Km的轨道，一股钢轨下单位道床纵向阻力值为9.1 N/mm，单根轨枕的道床纵向阻力为10000N。
设计区段最小半径第二组为900m。
轨下各结构层刚度（应将胶垫、道床、路基刚度按照串联弹簧方式进行换算）1.计算钢轨位移及弯矩时扣件垫板：650KN/cm道床（半宽度）：300 KN/cm2.路基K指标30K：130MPa/m303.计算轨枕反力时换算后的总的支承刚度（胶垫+道床+路基）总刚度：750KN/cm设计最高行车速度第二组为160KM/h荷载组合（1机车+1车辆）轨道结构竖向受力计算及锁定轨温的确定 静力计算计算参数：弹性模量52.05810E M Pa =⨯60轨新轨的惯性矩432170000Jm m =31396000W m m= 32339400W m m=重型的钢轨强度30000/D N mm =重型的轨枕、道床、基床强度70000/D N mm = 轨枕间距10000005451840a m m==静力计算 钢轨：3000055.05545D k M P a a===10.0012()m mβ-===计算钢轨最大弯矩P μ∑，分别计算各轮，取最大值。
列下表计算：取最大值为P μ∑=100198N轨枕：70000128.44545D k M Paa===10.00148()m mβ-===计算轨枕P η∑，分别计算各轮，取最大值，列下表计算：取最大值P η∑=106927N 。
计算y ，M ，R)(62.010692744.128200148.02mm P ky =⨯⨯==∑ηβ)(33.208745831001980012.04141mm N P M ⋅=⨯⨯==∑μβ)(66.43123106927254500148.02N P aR =⨯⨯==∑ηβ轨道动力响应的准静态计算速度系数：SS9型客运电力机车的构造速度为170km/h ，曲线上控制速度可按h km R v /1299003.43.4m ax =⨯==，由速度系数表可知计算轨道下沉及基础部件的荷载及应用时：0.450.451200.54100100v α⨯===110.30.390.027100100v α∆⨯=== 偏载系数：0.0020.002750.15p h β=∆=⨯= 横向水平力系数：900R m =时， 1.45f =max 129/v km h =,则1(1)(1)d j p y y αβα=+++0.62(10.540.15)(1=⨯++⨯+1.08()m m = 动弯矩和动反力计算 计算轨底弯曲应力时：0.60.61200.72100100v α⨯===1(1)(1)d j p M M f αβα=+++20874583.33(10.720.15)(10.027) 1.45=⨯++⨯+⨯ 58129671.38()N m m =⋅1(1)(1)d j p R R αβα=+++ 43123.66(10.540.15)(10.027)N =⨯++⨯+=钢轨弯曲应力计算轨底：MPaW Mdd 79.14639600038.5812967111===σ轨头：MPaW Mdd 27.17133940038.5812967122===σ无缝线路稳定允许温度力和允许温升计算 1.计算稳定允许温度力无缝线路允许温度力为轨道位移为2mm 时的温度力除以安全系数K ，K 取为1.25。
应用波长相等的模型的统一简化无缝线路稳定性计算公式： yoe n EI Qf f RRQP βπ4)()1(122''+++=其中，Q 为等效道床横向阻力，查表知1840根/km 的肩宽为40的碎石道床（砼）为87N/cm=8.7N/mm 。
砼枕的原始塑性弯曲16100.11--⨯=mmR ，则：661'11111102.1110()900000m m RRR ---=+=+⨯=⨯β为轨道框架刚度换算系数，取为2。
弹性模量52.05810E M Pa =⨯ 60轨的4641024.5524mm cm I y ⨯==稳定时，0.2f cm =，此时f op =f oe =3mm ，安全系数k=1.25。
所以：NEIQf f RRQP yoe n 6652662''1063.21024.510058.2247.8)32()1011.2(1011.27.824)()1(12⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯+⨯+⨯+⨯⨯=+++=--πβπ 因此无缝线路稳定温度力：[]NKP P n 6610104.225.11063.2⨯=⨯==2.允许温升计算对于路基上的无缝线路：[][]FE P t u α2=∆其中C 05/1018.1-⨯=α22007745.045.77m cm F == Pa MP E 115102.058a 10058.2⨯=⨯= 则[][]CFE P t u 0511656007745.01018.110058.2210104.22=⨯⨯⨯⨯⨯⨯==∆-α设计锁定轨温的确定允许的温降：[][]ασσσE t c d s d --=1已知U71Mn 的钢轨，抗拉强度为883MPa ，其屈服强度为457MPa ，则其允许应力[]457351.541.3ss M PaK σσ===MPa d 79.1461=σ路基上的制动区段的MPa c 10=σ 则：[][]CE t cds d 0551801018.110058.21079.14654.351=⨯⨯⨯--=--=-ασσσ已知厦门地区最高轨温为58.5℃，最低温度为-2.0℃。
因此可得该地区的锁定轨温：[][]ku d sf t t t T T T ∆±∆-∆++=22m inm axkt ∆为温度修正值，取±5℃。
则： 58.528056540.25522sf T --=+±=±（℃）轨道结构强度验算钢轨基本应力验算无缝轨道钢轨中的温度力按 2.48t t σ=∆计算钢轨温度拉应力：'min 2.48() 2.48(40.2552)117.18()t sf T T MPa σ=-=⨯++= 钢轨温度压应力：m ax 2.48() 2.48(58.540.255)57.66()t sf T T M Pa σ=-=⨯-+= 轨底：[]'1146.79117.18263.97351.54d t s MPa MPa σσσ+=+=<= 轨头：[]2171.2757.66228.93351.54d t s MPa MPa σσσ+=+=<= 轨枕弯矩验算Ⅱ型轨枕L=2500mm ，1500a mm =，e=950mm ，60kg/m 钢轨轨底宽'b =150mm 。
Ⅱ型轨枕的[]m kN M g ⋅=3.13，[]m kN M c ⋅=5.10。
轨下截面正弯矩：2'21500150()()74846.728444876.63()8.442829508gd a bMR N m m kN me=-=-⨯=⋅=⋅⨯中间截面弯矩：1425004500()()74846.729355840()9.3644c d L a M R N m m kN m--⨯=-=-⨯=-⋅=-⋅ 符合钢轨弯矩验算要求。
道床及路基顶面应力验算1.道床顶面应力验算：对于Ⅱ型轨枕，中部可以支承在不捣实道床上，此时'1175e m m =，275b mm =。
则：m a x 'd b R mbe σ=m 为道床应力分布不均匀系数，取1.6。
m a x '74846.721.60.37()2751175d b R m M P a beσ==⨯=⨯[]max 0.50b b MPa σσ<=，符合强度要求。
2.路基面道床压应力的检算：已知道床厚度为45cm ，应力扩散角为35°则：1275cot cot 35=196.422b h ϕ︒==⨯（mm)'21175cot cot 35=839.022eh ϕ︒==⨯（mm)h=450mm ，在计算厚度1h 和2h 之间，则：'74846.720.101()2tan 24501175tan 35d r R M Pa he σϕ===⨯⨯⨯︒新建线路砂黏土路基的[]0.15r MPa σ=。
故符合强度要求。
无缝线路结构计算轨条长度及缓冲区的设计该无缝线路设置为普通无缝线路，其长轨条长度一般为1~2km ，在两长轨条之间铺设2~4根25m 长的标准轨组成缓冲区。
选择长轨条长度为1500m 。
缓冲区设计为4根25m 长的普通钢轨。
伸缩区长度本线路接头扭矩为800m N ⋅，查表得60轨的接头阻力j R 490kN 。
1840根/m 道床阻力m N r /9100=。
Ft P t m in m in 48.2∆=因为C t 0m in 25.42)2(25.40=--=∆，故：kNN P t 812)(1.8115211045.771025.4248.246m in ==⨯⨯⨯⨯=-Ft P t m ax m ax 48.2∆=因为C t 0m ax 25.185.5825.40-=-=∆，故：KNF t P t 3511045.771025.1848.248.246m ax m ax -=⨯⨯⨯⨯-=∆=-则：m r R P L j t 8.3359100/)490000812000(/)(m in m ax =-=-=拉 故伸缩区长度取最大值且为25的整数倍，故伸缩区长度为50m 。
绘制温度力分布图并标注主要位置的数值已知j R =490kNkNP t 812m in = KN P t 351m ax -==50l m伸缩故m ax m in 11=()(812351)581.5()22t t P P P kN +=+=峰11()(581.5490)10.05()9.1j L P R m r=-=-=峰峰温度力分布图预留轨缝设计在缓冲区需设置预留轨缝，以保证轨温升高时轨缝不顶严，温度降低时螺栓不受力。
