轨道强度计算.doc

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1、轨道强度计算　　在英、美也称轨道应力。将轨道作为一个工程构筑物,运用力学理论进行分析和计算的方法。通过计算,保证轨道具有必要的承载能力。它对轨道各部件的设计起指导作用,并为轨道建筑标准（即轨道类型）的划分,部件的合理配套提供理论依据。　　轨道承受的作用力 　轨道承受列车的各种垂直压力、横向水平力、纵向水平力。①垂直压力主要来自车轮的静重（静荷载）。在列车运行时，由于机车车辆的振动，轨道和车轮的不平顺，以及蒸汽机车动轮和主动轮构件的作用，除静荷载外，在垂直方向，轨道还承受许多额外的附加力。所有这些附加力连同静荷载一起，称为垂直动荷载。②横向水平力主要是由机车车辆摇摆及作

2、蛇行运动以及它们通过曲线时向外推动而产生的。③纵向水平力主要包括机车加速、制动时的纵向水平分力，在长大坡道上机车车辆重量的纵向水平分力，以及因钢轨的温度变化而产生的温度力。　　计算方法 　静力计算 　按照对基础假设的不同，静力计算分为：连续点支承梁的计算和连续基础梁的计算。在连续点支承梁的计算法中，把钢轨视为一根支承在许多弹性支点上的无限长梁。弹性支点的沉落值假定与它所受的压力成正比(图1a)。运用力学理论，任一截面处的钢轨弯矩、压力和挠度都可求得。如果有许多荷载同时作用于钢轨上，可先分别计算每个荷载对轨道所产生的作用，然后叠加起来。如需求最大数值时，可选择几个较重的

3、车轮分别置于计算截面上，按照机车车轮的排列进行计算比较求得。在连续基础梁的计算法中，则把钢轨视为一根支承在连续弹性基础上的无限长梁(图1b)。同样,用力学理论,可求出钢轨任一截面的弯矩、压力和挠度。与连续点支承梁方法相比，计算结果相差不多。但在基础刚度较大时，两种计算结果相差可达10％左右。轨道强度计算　　动力计算 　一直沿用等效静荷载法，即考虑到列车动力作用而把轨道所承受的静荷载适当加大。动荷载的确定有两种方法:①力素分析法。对轨道所承受的各种力素进行分析,对每一种力素乘以不同的系数,再以概率理论将其组合起来,以求得可能发生的最大动荷载。②速度系数法。把静荷载乘以速

4、度系数α,得出换算的动荷载。计算速度系数的公式,各国不同,如美国采用α＝1+v/120，式中速度v以英里/时计；对速度v小于100公里/时,联邦德国采用α＝1+v2/30000。中国1979年颁布的《铁路轨道强度计算法》规定：在蒸汽牵引,列车速度在120公里/时以下时，计算轨底弯曲应力,用α＝1+8v/1000,式中v为行车速度，以公里/时计；计算轨道下沉的轨下基础各部件的荷载及应力，则用α＝1+6v/1000。力素分析法在理论上似较速度系数法严密，但实际上各种力素变化多端，情况极为复杂，计算结果的可靠度不大，且计算十分繁琐，使用不便，不如速度系数法简单易行。到80年

5、代除苏联外，世界各国大多采用速度系数法。　　轨道各部件应力计算 　主要包括：①钢轨底部的动弯应力。即：σ＝M/W,式中σ为钢轨底部纵向纤维应力；M为钢轨弯矩；W为钢轨底部对水平中性轴的截面模量。②轨枕的压应力。仅对木枕进行计算。压应力σa＝Q/A，式中Q为钢轨压力；A为轨底或垫板与木枕接触的面积。③道床顶面的压应力。即道床顶面承受轨枕底面传来的压力，假定分布在轨枕两端长度为e的范围内(图2),其值为p＝Q/be,式中Q为钢轨压力；b为轨枕宽度。最大压应力则乘以大于1的系数,一般采用1.6。④路基顶面的压应力。一般随道床厚度的增加而减小，但道床厚度达到一定限度时，即使再

6、增加道床厚度，路基面的压应力也不会再减小。以上均为对垂直方向的荷载所进行的计算，横向水平力，在直线上数量不大，约为静荷载的10～15％；在曲线上，视曲线半径大小，机车、车辆类型的不同而异，但一般也只为静荷载的50％以下。在普通线路上，纵向水平力数值很小，一般可不计算。轨道强度计算