铁路轨道作业参考答案word资料9页.docx
《铁路轨道作业参考答案word资料9页.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《铁路轨道作业参考答案word资料9页.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
铁路轨道作业参考答案word资料9页
中南大学现代远程教育课程作业及参考答案
铁路轨道
作业一：
缩短轨缩短量的计算及其配置
已知某曲线，其圆曲线半径R=600m，圆曲线长I。
=119.73m，两端缓和曲线各长100m,铺设标准长度25m的钢轨。
试计算缩短量及配置缩短轨。
作业二：
轨道结构竖向受力的静力计算公式的工程应用
在其它条件不变的条件下，只是
（1）将50kg/m钢轨换为60kg/m钢轨后，ymax、Mmax、Rmax有何变化？
（2）将道床清筛后，ymax、Mmax、Rmax有何变化？
（3）将木枕换为砼枕后，ymax、Mmax、Rmax有何变化？
作业三：
轨道静力计算。
某60kg/m钢轨轨道上运行韶山川型电力机车。
轨枕间距54.5cm。
机车轴重225kN、轴
列式30-30,转向架固定轴距230+200cm，机车全轴距1580cm。
试计算钢轨位移、钢轨弯矩及枕上压力的最大值。
作业四：
轨道强度计算
计算资料如下：
1）线路及运营条件：
新建铁路，曲线半径R=600m;牵引机车：
DF4内燃机车
2）轨道结构组成
钢轨：
60kg/m,U71新轨，25m长标准轨；
轨枕：
n型混凝土轨枕1760根/km;
道床：
碎石道碴，面碴25cm，底碴20cm;
路基：
砂粘土；
钢轨支点弹性系数D：
检算钢轨强度时，取30000N/mm;检算轨下基础时，取
70000N/mm。
口=51MPa;不计钢轨附加应力。
试对轨道各部件强度进行检算。
作业五：
缓冲区预留轨缝计算
已知：
北京地区铺设60kg/m钢轨无缝线路，Rj二400kN,:
.0=18mm,p=10kN/m,缓冲轨长度|=25m。
北京地区最高轨温：
Tmax=626C,北京地区最低轨温：
Tmin=—
228C。
轨道强度允许温降〔订d丨「89.9C,轨道稳定性允许温升l-^Tj-73.8C。
试对该
无缝线路缓冲区轨缝进行设计计算。
作业六：
单开道岔主要尺寸计算
已知：
60kg/m钢轨12号提速道岔，曲线尖轨、固定型直线辙叉单开道岔，N=12,R=350
717.5mm,n=2038mm,m=3954mm，曲线尖轨长lo=13880mm（与之对应的直线尖轨长10=13880mm）,基本轨前端长q=2916mm,S=1435mm,跟端支距yg=311mm,、=8mm,导曲线理论起点离尖轨实际尖端886mm，导曲线实际起点离尖轨实际尖端298mm（见下图）。
试进行道岔主要尺寸计算。
图12号固定型辙叉提速道岔平面主要尺寸
参考答案
作业一答案要点：
1）计算曲线内股轨线的总缩短量
§1」0J500119.73TOO=549（mm）
R600
2）计算缩短轨的根数N。
选用缩短量为80mm的缩短轨，则
采用7根缩短轨。
外轨标准轨根数（轨缝为8mm）
可见，上述选用的缩短量满足要求。
3）配置缩短轨
配置缩短轨以列表计算为宜。
这样计算工作简单明了，也便于复核，发现错误及时修正。
计算结果如表所示。
缩短轨在内股轨线上的布置见下图。
图缩短轨在内股轨线上的布置
曲线缩短轨配置计算表表
一、已知数据
曲线里程
K259+（186.45~506.18）
缩短轨长度（m）
24.92
圆曲线半径R（m）
600
曲线总缩短量回（mm）
549
圆曲线长度|c（m）
119.73
使用缩短轨根数No（根）
7
缓和曲线长度|0（m）
100
ZH离第一个接头距离（m）
5.5
缩短轨的缩短量（mm）
80
轨缝（mm）
8
续上表
二、计算步骤
接头
号数
由缓和曲线或圆曲线
起点至各接头的距离
（m）
计算总缩短量（mm）
钢轨
类别
实际缩短量
（mm）
接头
错开量
（mm）
附注
1
5.5
（1）_型0—X5.52
2X600X100=0.0125^5.52
0.38
O
+0.38
进入缓
和曲线
5.5m
2
5.5+25.008=30.508
（2）=0.0125X30.508
11
O
+11.0
3
30.508+25.008=55.516
（3）=0.0125X55.5162
38
O
+38.0
4
55.516+25.008=80.524
（4）=0.0125X80.5242
81
X
80
+1.0
5
80.524+19.476=100.0
25.008-19.476=5.532
T.0125X1002=125
（5）—125+1500/600X5.532
139
X
160
—21
进入圆曲线
5.532m
6
5.532+25.008=30.540
（6）日25七.5汇30.540
201
X
240
—39
7
30.540+25.008=55.548
（7）=12542.5x55.548
264
o
240
+24
8
55.548+25.008=80.556
（8）=12542.5x80.556
326
X
320
+6
9
80.556+25.008=105.564
（9）丄2542.5x105.564
389
X
400
-11
10
119.73-105.564=14.166
100-（25.008—14.166）
=89.158
总缩短量549
（10^54^0.012^89.1582
450
X
480
-30
进入缓
和曲线
10.842m
11
89.158-25.008=64.150
（11）=549_0.0125x64.150
498
o
480
+18
12
64.150-25.008=39.142
（12）=549_0.0125x：
39.1422
530
X
560
-30
13
39.142-25.008=14.134
（13）=549_0.0125乂14.1342
547
o
560
-13
注：
“O”表示标准轨，“二”表示缩短轨，“+”表示内轨接头超前量，“一”表示内轨接头落后量。
作业二答案要点:
提示：
本题主要考察对『max、Mmax、Rmax计算公式的应用。
当某条件变化后，只要
分析出钢轨基础弹性系数u及刚比系数k的变化情况，既能马上从ymax、Mmax、Rmax计算
公式中得到答案。
作业三答案要点：
D取为300kN/cm，计算枕
解：
选取重型轨道的钢轨支座刚度，计算钢轨位移和弯矩时上压力时D取700kN/cm。
计算得到钢轨基础弹性模量为：
计算钢轨位移及弯矩时：
u3005.51（kN/cm2）
a54.5
计算枕上压力时：
u=12.84（kN/cm2）
由60kg/m钢轨对水平轴的惯性矩3217cm4及钢轨钢材弹性模量2.1>105Mpa可计算得到k
值为：
计算钢轨位移及弯矩时:
=0.01195（1/cm）
45.51103
.42.1101110*3217
计算枕上压力时：
k=0.01476（1/cm）
由于前后两转向架最近的车轮相距720cm，相邻转向架的影响较小，可以忽略，仅以单
个转向架进行计算，即取其中间三个轮位。
因存在对称性，只取第一、二车轮为计算轮位，计算结果列于下表中。
由表可知，钢轨位移、钢轨弯矩及枕上压力的最大值均出现于第2轮位下，由此可计算
得到：
表计算结果列表
计算轮
计算值
轮位
合计
备注
轮1
轮2
轮3
轮1
x
0
230
430
1
0.0670
0.0064
1.0734
计算钢轨位移及枕上压力用
1
0.0356
0.0019
1.0375
1
0.0609
0.0053
1.0662
计算钢轨弯矩用
轮2
x
230
0
200
0.0670
1
0.0952
1.1622
0.0356
1
0.0548
1.0904
护3
0..0609
1
0.0879
1.1488
k.0.01195’、
ymaxPi112.51.1622=0.142（cm）
2u2x5.51
11MmaxP3112.51.1488=2703（kN-cm）
4k4x0.01195
ka0.0147654.5,
RmaxP1112.51.1622=52.6（kN）
22
作业四答案要点：
1）机车通过曲线轨道的允许速度的确定：
新建铁路，允许速度按Vmax=43.R计算，由此得vmax=105km/h。
2）钢轨强度的检算：
DF4内燃机车的两个转向架距离较大，彼此影响很小，可任选一个转向架作为计算。
由
于三个车轮的轮重和轮距相同，两端的车轮对称，可任选1、2轮或2、3轮作为计算轮来计算弯矩的当量荷载p'3。
计算结果见表1。
计算步骤如下：
（A）计算u值
计算钢轨强度的D=30000N/mm，按无缝线路的要求，轨枕均匀布置，轨枕间距
1000000/1760=570mm，有此可得u=D/a=30000/570=52.6MPa
（B）计算k值
k=
52.6
~54
42.110321710
=0.00118
-1
（mm）
式中J——60kg/m新轨对水平轴的惯性矩，其值为3217x104（mm4）。
（C）计算7P；：
3
以1、2轮分别为计算轮计算P-3，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩。
表1lp：
3计算值
计算轮位
计算值
轮位
送P电
1
2
3
1
P（N）
115000
115000
115000
96813
x（mm）
0
1800
3600
kx
0
2.214
4.248
电
1
-0.1645
0.0063
P%
115000
-18912
725
2
P（N）
115000
115000
115000
77176
x（mm）
1800
0
1800
kx
2.214
0
2.214
-0.1645
0
-0.1645
P%
-18912
115000
-18912
由表1可知，计算轮
1的ap：
3=96813为其中的最大值，该值用以计算钢轨静弯矩。
（D）计算钢轨静弯矩M
11
MP396813=20511229（N•mm）
4k4X0.00118
（E）计算钢轨动弯矩Md
查取内燃机车计算轨底弯曲应力的速度系数公式为2色，其计算值a为
100
由计算偏载系数3，式中的△h=75mm
3=0.002X75=0.15
选取R=600m的横向水平系数f=1.60。
将上述系数代入计算公式，得
=20511229X（1+0.42+0.15）X1.60=51524207（N•mm）
（F）计算钢轨的动弯应力和;⑦
查得新轨的W1=396000mm3及W2=339400mm3°
则
二2d
Md
-W1
51524207
396000
=130（MPa）
Md
W2
51524207
339400
=1524（MPa）
查得25m长的60kg/m钢轨的温度应力口=51Mpa°
则钢轨的基本应力为
轨头Gd+门=152+51=203（MPa）
轨底+□=130+51=181（MPa）
U71新轨的屈服极限W=405（MPa），安全系数K=1.3，其允许应力为
■1405
312（MPa）
1.3
上述轨头和轨底的基本应力均小于I-I,符合钢轨的强度检算条件。
3）轨枕弯矩的检算
（A）计算u和k值
计算轨枕弯矩时，用D=70000N/mm，由此可得u和k值:
-70000
=123.0（MPa）
123
5
42.1105321710
=0.00146
（mm-1）
（B）计算轨枕反力的当量荷载其结果见表2。
取表中最大的'、•P=111810N。
（C）计算轨枕上动压力Rd
速度系数按下式计算而得
偏载系数3=0.002△h=0.002X75=0.15
=1.470.00146570111810=68390（N）2
Rd约为静轮载的61.3%，作为算例，以此计算值来确定轨枕弯矩。
计算轨下截面正弯矩如下。
表2ip.］计算值
计算轮位
计算值
轮位
ZP毋1
1
2
3
1
P（N）
115000
115000
115000
111810
x（mm）
0
1800
3600
kx
0
2.628
5.256
巴
1
-0.0255
-0.00224
115000
-2932
-258
2
P（N）
115000
115000
115000
109136
x（mm）
1800
0
1800
kx
2.628
0
2.628
巴
-0.0255
0
-0.0255
-2932
115000
-2932
对于n型轨枕L=2500mm,a1=500mm,e=950mm,60kg/m轨底宽b'=150mm，代如上式得
5002150；
両—〒r68390=7716307N•mm=7j16kN•m<13.3kN•m（通过检算）
在计算轨枕中间截面弯矩时，可按两种不同中部支承方式的计算结果进行比较。
-_6475223N•mm=|-6.475|kN•mv10.5kN•m（通过检算）
it-4a^25004疋500
Mc-Rd6839=085487N0mm=—8.549kN•m
C.4d4
显然，轨枕中部满支承所产生的负弯矩比中部部分支承的负弯矩大32%。
4）道床顶面应力的检算:
对于n型轨枕，其中部600mm不支承在道床上时，e'=950mm;中部支撑在道床上
时，e'=1175mm,b=275mm，所以按照上述两种支承情况可算得道床顶面压应力为
门二匹m=^9^i.6=0.419（MPa）be'275X950
Cb^m683901.6=0.339（MPa）
be"275X1175
上述匚bvbb=0.50Mpa，满足道床强度条件。
5）路基面道床压应力的检算：
有两个检算道床应力的方案，一是根据已知的道床厚度，检算路基面的道床压应力;或是根据路基填料的允许应力反算所需的道床厚度。
第一方案计算方法如下:
计算h和h2:
m=bctg^275ctg
22
35196.4（mm）
180
h2
1175
2
=8390（mm）
由已知条件，道床的计算厚度h=250+200/2=350mm。
所以计算厚度在h1和h2之间,
计算G，得
Rd
2hetg：
68390
235001175tg35
=0.12（MPa）v
L'b1=0.15（Mpa）
第二方案计算如下:
Rd
2e；「rtg‘
68390
211750.15tg
l^=277mm）
180
所需道床厚度小于设计的道床厚度，通过检算。
作业五答案要点：
解：
1设计锁定轨温Ts计算
其中：
修正值.汀k，本题取为—3,得出锁定轨温Ts为25C。
最大温升幅度max=62.6—25.0=37.6C
最大温降幅度max.汀2=25.0—（—22.8）=47.8C
2）对于60kg/m钢轨
（721.6-400）2
8Z4
22.11077.451010
=0.0032（m）=3.2（mm）
最大温度压力：
5
maxP1=Eotmax也「F=247.8X37.6X77.45=7.216X10（N）
=721.6（kN）
最大温度拉力：
5
maxP2=Egmax也T2F=47.8x47.8x77.45=9.173X10（N）
=917.3（kN）
3）长轨条一端部伸长量’'i
其中：
钢轨钢的弹性模量E,取2.1X105MPa=2.1X108kN/m2
60kg/m钢轨断面积F=77.4510*m2
缓冲轨一端伸长量'2
112T
8-4721.6—40025「一1025?
=0.002（m）
22.11077.4510_4
=2.0（mm）
九'=X,+人2=3.2+2.0=5.2（mm）4）长轨条一端缩短量'1
2
（maxPt-Rj）
2EFp
=0.0082（m）=8.2（mm）
（917.3-400）2
8-4
22.11077.451010
缓冲轨一端缩短量■2
11
22.110877.4510V917^40025蔦10〜0。
35㈣
=3.5（mm）
丸=打+入2=8.2+3.5=11.7（mm）
5）预留轨缝计算
由二得-_5.2mm
由—一"得—18—11.7=6.3mm
计算预留轨缝为：
5.2mm：
：
：
丄：
：
：
6.3mm,本设计取丄=6mm。
作业六答案要点：
有关计算结果如下：
由N=12，得
S-R（cos：
-cos：
）-yg
sin。
Lt=Rsin：
-AoKcos:
=350717.50.08304495-88626920.99654580=30922mm
升级会员 