设计要求：线路采用采用60kg/m 的标准轨更换线路原50kg/m钢轨，标准轨的长度为25m，钢轨的材质采用PD3全长淬火轨轨；轨枕采用J—2型混凝土枕，每公里铺设1840根；道床采用碎石道碴，设计道床厚度为350mm；设计行驶速度为140km/h，运行行驶速度为120km/h；钢轨支座刚度：检算刚度=30000N/mm，检算轨下基础=70000N/mm；运营条件：采用DF4型内燃机车。

4.3.1 钢轨强度计算

4.3.1.1 钢轨弯矩计算

1、轨道刚比系数K值计算

mm           Mpa

Mpa                mm4

mm-1

2、最不利轮位及计算

型机车前后有两个转向架，每个转向架为三个轴，前后转向架最近轴距为8.4米，当kx>6时u,η都很小。计算表明，当轴距大于5m以上时，相邻轮子影响很小，可以不计。因此，寻找引起最大弯矩的最不利轮位时，只要用一个转向架的三个轴分别做为计算轮来求最不利轮位。而且还应注意到转向架的三个轴轮重一样，轴距亦相同，所以1、3轮引起的弯矩应该相同，只要考虑其中一个即可。这样只要在1、2轮中找最不利轮了。所以分别以动1，动2为计算轮，计算其(见表4-1)

计算表                  表4-1

3、计算钢轨静弯矩:

N·mm

4、计算钢轨动弯矩

在R=600的曲线上允许超高△h =75mm,所以

横向水平力系数f=1.45 (查表3-7)

 N·mm

4.3.1.2 计算钢轨截面动态应力

根据公式:

,,

所以在曲线地段:

Mpa(压)

Mpa(拉)

在直线地段

Mpa

Mpa

4.3.1.3 允许应力计算

对于PD3,  K=1.3 Mpa

因为25m长钢轨温度应力Mpa

所以Mpa

4.3.2 道床和基面强度计算

4.3.2.1 轨枕顶面压力

根据公式:

                       (公式4-2)

1、最大值计算

(1)、计算K值

mm            Mpa

Mpa                mm4

mm-1

(2)、列表计算

型机车前后有两个转向架，每个转向架为三个轴，前后转向架最近轴距为8.4米，当kx>6时u,η都很小。计算表明，当轴距大于5m以上时，相邻轮子影响很小，可以不计。因此，寻找引起最大弯矩的最不利轮位时，只要用一个转向架的三个轴分别做为计算轮来求最不利轮位。而且还应注意到转向架的三个轴轮重一样，轴距亦相同，所以1、3轮引起的弯矩应该相同，只要考虑其中一个即可。这样只要在1、2轮中找最不利轮了。所以分别以动1，动2为计算轮，计算其(见表4-2)

计算表                  表4-2

(3)、静态挠度计算

mm

(4)、动态挠度计算

                  (△h=75mm)

mm

(5)、轨枕顶面压力计算

=44958.28×(1+0.42+0.15)×(1+0.12)=79054.65N

4.3.2.2 轨枕弯矩计算

1、轨中截面正弯矩:

mmmmmm所以

N 

2、轨中截面负弯矩

mm所以

    N·mm

4.3.2.3计算道床轨底应力 

对于Ⅱ型轨枕，有效支承长度mm,m=1.6所以

Mpa

对于碎石道床允许应力=0.5Mpa,Mpa,所以满足要求

4.3.2.4计算路基面应力 

mm,mm

=350mm,  该轨道路基顶面处于与之间,所以

Mpa

对既有线=0.15MPa,Mpa,满足强度要求下载本文