单位长度的钢轨基础产生单位下沉所需的施加在钢轨基础上的分布力
力学意义:表征钢轨基础的弹性特征,量纲为力/长度2
u?Da 刚比系数k:
钢轨基础弹性模量与钢轨抗弯刚度的比值,又称为轨道系统特征性参数
k?4uD4EI?44EIa 车轮荷载作用处的解:
yPk?max?2u??MP?max?4k?
?RPka?max?2??轨道整体刚度Kt:
定义为使钢轨单位下沉所需的竖向荷载,在荷载作用处,令位移y=1cm,则所许荷载即为Kt,表达式如下:
Kut?2k?244EIu3 准静态法中如何考虑动力增值系数: 将轨道的静荷载乘以动力增量系数(包括速度系数、偏载系数以及横向水平力系数)以表征轨道在动荷载作用下的振动放大效应 速度系数?:
动态增量与静轮载之间的比
??Pd?P0P 0速度小于120km/h时,电力牵引??0.6v100内燃??0.4v100 偏载系数?:
车辆通过曲线时,未被平衡的超高(欠超高或过超高)会引起外轨(或内轨)动载增加,其增量与静轮载的比值称为偏载系数
???PP2?P0P? 0P0横向水平力系数f:
由于车辆通过曲线地段时轮缘的导向作用,以及直线地段转向架的蛇形运动的影响,轮轨之间将产生横向水平力以及垂直力的偏心,使钢轨产生横向弯曲和扭转
轨底外缘弯曲应力与中心应力的比值,表征轨底边缘的应力增大情况
f???1?
1?22
应用准静态法计算的yd,Md,Rd: v≤120km/h:
yd?(1????)y0?M?(1????)fM?d0? Rd?(1????)R0??v>120km/h:
yd??(1??)(1??1)???y0?M(1??)(1???d??1)???fM0?
R???R?d??(1??)(1??1)0?为什么在钢轨弯矩计算时,应考虑横向水平力系数,而在位移计算中又不考虑:
由于车辆通过曲线地段时轮缘的导向作用,以及直线地段转向架的蛇形运动的影响,轮轨之间将产生横向水平力以及垂直力的偏心,使钢轨产生横向弯曲和扭转
推导混凝土轨枕下截面和中间截面的弯矩表达式: 轨下截面正弯矩最不利支承情况:
2MK?a1b??g?s? ?2e?8??Rd???Mg??轨枕跨中截面负弯矩最不利支承情况:
22M3l?4e?8a1e?12a1lc??Ks4(3l?2e)Rd??Mc?
若路基应力检算不合适,采取哪些措施:
①增加枕宽度 ②加厚道床
③轨变重些(动力小) ④路基改良、挤密桩等
轨道结构强度检算分为哪几个内容,每个内容有什么特点:
钢轨强度检算、轨枕强度检算、道床及路基顶面强度检算
钢轨强度检算:钢轨应力包括基本应力、局部应力、残余应力、附加应力、制动应力等。在采用准静态法计算动荷载作用下的钢轨挠曲变形yd、钢轨弯矩Md以及枕上压力Rd时不考虑残余应力和局部应力的影响
钢轨强度检算:计算轨枕弯矩时通常将其视为支承于弹性基础上的有限长梁进行考虑,捡算内容通常包括轨枕压力检算及轨枕抗弯强度检算 两种模型的异同点:
相同点:都视钢轨为连续弹性基础上的等截面无限长梁,梁的基础反力与各自弹性下沉之间成线性关系
不同点:弹性点支承梁模型将对钢轨的支承按一定间隔离散至各个轨枕上,每个轨枕处简化为对钢轨的弹性点支承。因此可采用差分法或有限元法进行求解分析
连续弹性基础梁模型将轨枕对钢轨的支承视为连续支承,其支承刚度为钢轨基础弹性模量。用该模型可以求得精确严密的解析解,方法简便直观, 应用广泛。
两种模型计算结果所得的钢轨变形相差不大,但弯矩相差9~10%,但后者计算过程方法简单,应用较为广泛
第六章 道岔
什么是道岔,道岔的功能是什么:
道岔是使机车车辆由一股轨道转向或越过另一股轨道的连接设备,是铁路轨道重要的组成部分 道岔有哪些种类:
分为道岔、交叉和道岔与交叉组合
主要有普通单开道岔、单式对称道岔、三开道岔、交叉渡线、交分道岔
单开道岔由哪些主要部分组成,画图:
单开道岔由尖轨、基本轨和转辙器、连接部分、辙叉及护轨、岔枕
辙叉有哪些类型,各自的特点是什么:
辙叉有直线辙叉和曲线辙叉,曲线型辙叉的优点是可加大道岔的导曲线半径,有利于提高侧向过岔的速度
按辙叉类型分有固定辙叉、可动式辙叉。可动式辙叉的优点是能保持两个行车方向轨线的连续性,消除了固定式辙叉的有害空间,并可取消护轨,以提高行车的平顺性,降低机车车辆对辙叉的附加冲击力及列车摇摆现象,减少养护工作量,延长使用寿命,并且改善了旅客列车过岔时的舒适度 什么是辙叉角,道岔号数一般如何表示:
辙叉角:叉心两侧工作边之间的夹角叫辙叉角? 道岔号数定义为:N?cot?
什么是有害空间,其大小与什么因素有关,怎么消除:
从辙叉咽喉至心轨实际尖端之间的轨线中断的距离称为有害空间,有害空间的大小与辙叉咽喉轮缘槽宽t1、叉心实际尖端宽度b1和辙叉角?有关,采用可动式辙叉
道岔的几何形位包括哪些主要尺寸: 单开道岔轨距、道岔各部分轨距加宽递减
道岔各部分间隔尺寸:尖轨最小轮缘槽宽tmin、尖轨动程d0、导曲线支距、辙叉咽喉轮缘槽宽t1、查照间隔D1和D2、护轨中间平直段轮缘槽宽tg1、辙叉翼轨平直段轮缘槽宽tw、有害空间lH 什么是尖轨动程:
尖轨动程d0为尖轨尖端非作用边与基本轨作用边之间的摆动幅度,规定在距尖轨尖端380mm的第一根连杆中心处量取
查照间隔D1和D2指的是什么,对行车有何影响: 查照间隔D1指的是护轨作用边至心轨作用边的距离
查照间隔D2指的是护轨作用边至翼轨作用边的距离
D1保证车轮轮对在最不利的条件下,
最大轮对一侧轮缘受护轨的引导,而另一侧轮缘不撞击辙叉心。D2保证最小车轮通过时不被楔住。D1、D2尺寸涉及到车轮是否安全通过或撞击叉心问题
影响道岔的直向和侧向过岔速度的因素有哪些: 直向:道岔平面冲击角的影响、道岔立面几何不平顺的影响
侧向:未被平衡的离心加速度?、未被平衡的离心加速度增量、撞击时的动能损失? 提高过岔速度的措施: 提高道岔侧向通过速度:
1、加大道岔的导曲线半径,即采用大号码道岔; 2、减小各部分的冲击角,加强道岔结构; 3、采用对称道岔;
4、采用曲线尖轨、曲线辙叉 5、采用变曲率的导曲线 6、改善道岔的平面布置 提高直向过岔速度:
1、加强道岔整体结构,采用新型结构和新材料,提高道岔整体稳定性
2、减小道岔各部位的冲击角
3、采用可动部件辙叉,从根本上消除有害空间保持线路连续 4、采用特种断面尖轨和弹性可弯式固定型尖轨跟端结构
5、采用无缝道岔,加强道岔的维修养护,及时更换不符合标准的零部件,保持道岔的良好状态,提高道岔轨道几何形位的平顺性 单开道岔图,标出辙叉咽喉、有害空间、道岔中心、道岔前长、道岔后长、道岔实际全长、及道岔理论全长:
第七章 无缝线路
无缝线路有哪些分类方式:
无缝线路根据处理钢轨内部温度应力方式的不同,可分为:温度应力式、放散温度应力式 根据铺设位置、设计要求不同可分为路基无缝线路、桥上无缝线路、区间无缝线路等
根据无缝线路轨条长度、是否跨越车站,可分为普通无缝线路和跨区间无缝线路
无缝线路温度力、伸缩位移与轨温变化的关系: ?l???l??t
?lt?E??t?E?l?E?l?tl?E??t?2.48?t Pt??t?F?2.48?t?F
影响无缝线路稳定性的因素: 保持稳定的因素:
1、道床横向阻力:道床抵抗轨道框架横向位移阻力称道床横向阻力,它是防止无缝线路胀轨跑道、保证线路稳定的主要因素
2、轨道框架刚度:轨道框架刚度是反映其自身抵抗弯曲能力的参数。轨道框架刚度愈大,弯曲变形愈小,所以是保持轨道稳定的主要因素
丧失稳定的因素:温度应力和轨道初始弯曲 无缝线路设计锁定轨温范围确定的步骤:
先确定升温幅度和降温幅度,降温幅度可根据强度条件确定也可根据钢轨折断时的断缝值确定。然后设计锁定轨温计算如下:
ttmax+tmin[?ts]?[?te?2?c]2??tK 范围一般取设计锁定轨温?5?C 跨区间无缝线路有何特点,其设计包含哪些内容: 1.用胶接绝缘接头替代原来缓冲区的绝缘接头 2.道岔无缝化技术
3.跨区间无缝线路的焊接和施工 4.跨区间无缝线路的维修养护方法 5.冻结接头技术 6.桥上无缝道岔技术 设计内容:
1.单元轨条长度设计 2.锁定轨温设计 3.爬行观测桩的设置 4.无缝道岔单元轨条设计 什么是无缝线路的锁定轨温:
把无缝线路钢轨锁定不能自由伸缩时的轨温叫锁定轨温
锁定轨温的设计计算原则:夏天不涨轨,冬天不断轨
无缝线路胀轨跑道的含义是什么:
在夏季高温季节,无缝线路的钢轨内部会产生巨大的温度压力,容易引起轨道横向变形。在列车动力或人工作业等干扰下,轨道弯曲变形有时会突然增大,这一现象常称为胀轨跑道(也称臌曲),在理论上称为丧失稳定
无缝线路胀轨跑道发展的过程: 基本上可分为三个阶段:持续稳定阶段、胀轨阶段、跑道阶段
在持续稳定阶段,轨温升高,温度压力增大,但是轨道不变形;胀轨阶段,随着轨温升高,温度压力也随之增加,轨道开始出现微小的横向变形,温度压力增加与横向变形之间呈非线性关系;温度压力达到临界值时,轨温稍有升高或稍有外部干扰时,轨道会突然发生鼓曲,道砟抛出,轨枕裂损,钢轨发生较大变形,轨道受到严重破坏,此为跑道阶段,至此稳定性完全丧失
道床横向阻力是什么,它起什么作用:
道床抵抗轨道框架横向位移阻力称道床横向阻力,它是防止无缝线路胀轨跑道、保证线路稳定的主要因素
道床横向阻力的影响因素:
影响道床横向阻力的因素有道砟(道床的饱满程度和道砟的材质、粒径尺寸对道床横向阻力都有影响)和道床肩部(适当的道床肩宽可以提供较大的横向阻力)
为了使无缝线路轨道保持稳定,其轨道阻力有哪几种:
道床横向阻力,温度压力
简述一般无缝线路设计的思路:
确定设计锁定轨温和无缝线路结构计算两部分 伸缩区长度、预留轨缝、放爬设备的设置、轨条长度
画出基本轨温度应力图,并标出固定区、伸缩区: 无缝线路锁定以后,轨温单向变化时,温度力沿钢轨纵向分布的规律,称为基本温度力图
固定区:无缝线路长轨节中部承受大小相等的温度力,钢轨不能伸缩,成为无缝线路固定区。钢轨长度有伸缩的区叫伸缩区。伸缩区两侧的调节轨成为缓冲区
降温的温度应力图:
maxPt?2.48F?tmax
lmaxPt?PHs?r
看书
升温的温度应力图:

