文档介绍：轨道结构静力计算
轨枕间距
则:
查资料可知贵广高铁机车类型为CRH3型。分别以每个轮子为计算轮,计算,(值是根据值,查表可得)列表进行(见附表1),由表中看出,动2(或动3)轮为最大,也就是最不利轮位,以它作为计算弯矩的依据。
道床路基刚度D:
则:
刚比系数k:
列表计算(见附录2),,由表中看出,动2(或动3)轮为最大,也就是最不利轮位,以它作为计算挠度和压力的依据。
、静弯矩M、静压力R计算
静挠度:
静弯矩:
静压力:
速度系数与轨道状态、机车类型等有关,可以通过大量试验确定。各国所采用的速度系数公式不尽相同,一般都是经验公式,大多与行车速度成线性或非线性关系。根据规范《铁路无缝线路设计规范》(TB10015—2013)可知速度系数的取值见表2-4:
表2-4 速度系数值
牵引类型
速度范围
电力牵引
内燃牵引
注:为设计速度(km/h)。
在贵广高速铁路中设计速度,所以速度系数。
列车通过曲线时,由于存在未被平衡的超高(欠超高或过超高),产生偏载,使外轨或内轨轮载增加,其增量与静轮载的比值成为轮载系数,用表示。
通过推导可知:
当时,轮载系数
横向水平力系数是考虑横向水平力和偏心竖直力联合作用下,使钢轨承受横向水平弯曲及扭转,由此引起轨头及轨底的边缘弯曲应力增大而引入的系数,它等于钢轨底部外缘弯曲应力与中心应力的比值。可写为:
(-1)
式中:--轨底外缘和内援的弯曲应力。
可以根据对不同机车类型及线路平面条件下的大量实测资料,通过统计分析加以确定。仅在计算钢轨应力的动弯矩中考虑值。
表2-5 横向水平力系数
直线
曲线半径(m)
300
400
500
600
800~2000
≥2000
检算轨道各部件的破坏强度时,车轮动荷载采用当量静荷载最大可能值。考虑速度及偏载等因素;在车轮动荷载作用下的钢轨动弯矩可按下式计算:
(-2)
式中 d-钢轨动弯矩();
-钢轨静弯矩();
-速度系数;
-偏载系数。
则钢轨动弯矩为:
在车轮动荷载作用下的钢轨枕上动压力可按下式计算:
(-3)
则钢轨枕上动压力为:
根据势能驻值原理,两股钢轨的计算温度压力可按下列统一稳定性计算公式计算:
(-1)
(-2)
式中:-轨道框架刚度系数,;
-轨道弯曲变形半波长(cm),;
-轨道弯曲变形矢度,;
-轨道原始弹性弯曲矢度(cm);根据现场调查资料统计分析,轨道原始弯曲相对曲率,其中塑性弯曲占83%,弹性弯曲占17%,即轨道原始塑性弯曲的相对曲率,轨道原始弹性弯曲的相对曲率;
-等效道床横向阻力,;
;
-曲线半径(cm),设计最小半径为3500m;
-钢轨原始塑性弯曲半径(cm),;
-轨道原始弹性弯曲的相对曲率,;
(-3)
其中:—钢轨钢的弹性模量,取
—钢轨截面对垂直轴的惯性矩,钢轨,取
则:
将以上参数代入(-2)式中,可得到的值;
由此可得出轨道原始弹性弯曲矢度;
将计算出的代入到(2-1)中可得温度压力;
根据《铁路无缝线路设计规范》(TB10015—2013)可知两股钢轨的允许温度压力可按式(2-3)计算:
(-4)
式中: -安全系数,可取=。
计算可得:
从理论分析和实践观察都表明,钢轨的升温幅度不由强度控制,而是由稳定性控制。在计算允许温升,采用允许温度力,然后按照下式计算钢轨的允许温升。
允许温升可按下式计算:
(-5)
式中: -钢轨钢线膨胀系数,×10-5/℃。
F -钢轨断面面积,查规范可知:钢轨断面面积
计算可得:
钢轨强度条件允许温降应按式()计算:
(-6)
(-7)
式中-钢轨容许应力(MPa);
-安全系数,;
-钢轨钢屈服强度(MPa)U71Mn标准钢轨屈服强度为457MPa;
-钢