第四章 轨道强度计算.pdf

第四章 轨道强度计算 （重点章节） §4－1 概述 轨道结构力学分析， （1）（整体结构：）就是应用力学的基本理论，结合 轮轨相互作用的原理，分析轨道在机车车辆不同的运 营条件下所发生的动态行为，即它的内力和变形分 布； （2 ）（部件：）对主要部件进行强度核算，以便加强 轨道薄弱环节，优化轨道工作状态，提高轨道承载能 力，最大限度地发挥既有轨道的潜能，提高效益。 （3 ）还可以对轨道结构参数进行最佳匹配设计，为轨 道结构的合理配套和设计开发新型轨道结构类型及材 料提供理论依据。 因此，轨道结构力学分析是设计、检算和改进轨 道结构的理论基础。（导弹能否在轨道上发射？ 多次提速、重载等均密切相关） 一、轨道强度计算 静力计算（不考虑动力荷载的影响）； 准静态计算：利用静态基本原理，考虑一 定动力影响；（已达到实用） 动力计算：处于研究开发阶段，尚处于完 善中，如桥、线、车四家四结果（99年长 沙会议，现有一定的统一） 二、静力计算 连续弹性基础理论 连续弹性点支撑理论 连续弹性基础理论 连续弹性点支撑理论 两种理论变形等计算结果相差不大，但 二者的弯矩相差9～10%，但前者计算过 程方法简单，使用较多，第二种方法较 繁，使用也较少。 对于第二种方法要有以下基础： (1)连续梁的三弯矩方程 (2)差分方程（现解方程组方法很多） (3)有限元方法 本章只重点讲授第一种方法。 三、准静态 静力计算原理 考虑动力增值系数 考虑轨道的动力响应试验后→数理统计→动力 增值系数； 过去Vmax=120km/h,系数较完整； 现发展高速下，多借鉴国外的技术参数，我国 这方面研究较少。 四、目的： （一）荷载条件一定时，从轨道强度的角 度 ， 选 择 优 化 轨 道 结 构 与 部 件 。 （二）轨道结构一定时，从轨道强度的角 度 ， 确 定 允 许 的 最 大 速 度 和 轴 重 。 五、荷载 垂直荷载； 横向水平力→用系数来考虑； 纵向水平力：起动、制动，CWR纵向力等。 →给出常数（除温度力以外）。 在轨道计算分析中的常用方法：为了简化 计算过程，以垂直荷载为主，其余用系数 或常数校核来考虑。 §4－2 连续弹性基础梁理论 一、基本假设与计算参数 （一）基本假设 标准结构； 对称结构（可考虑一根轨）； 钢轨铺在连续基础上，不考虑钢轨的重量 （在力学分析时有何好处？）。 （二）计算参数（P69~P71）： 钢轨抗弯刚度EI； 钢轨支座刚度D(钢轨支座顶面单位下沉时需要加 于支座顶上的力)； 纲比系数k（轨道系统特性参数）； 轨道刚度Kt(钢轨产生单位下沉所需的竖直荷 载)。 ……. 主要介绍： 1．道床系数C：表征道床与路基弹性特 征的系数。 定义：道床表层（顶面）产生单位下沉必须 给道床顶面施加的单位面积的力。 C=p/y 单位： Pa/cm,Mpa/cm,N/cm3 数值： 木枕轨道：C=0.4～0.8Mpa/cm 砼枕轨道：C=0.8 ～1.0Mpa/cm P y 2．钢轨支点弹性系数D 表征钢轨支点弹性特征； 定义：钢轨支点产生单位下沉时，必须在支点上 施加的力(扣件及枕下基础的等效刚度－－串 联)。 D=R/y 单位：N/cm 数值： 木枕：100～200 KN/cm 砼枕：200～1000KN/cm D=C×半个轨枕的面积=C×b×L/2× α α －挠曲系数（抗弯）