高速铁路有砟轨道设计

石家庄铁道学院毕业设计

k?4u5500?1 ?4?0.01194cm74EJ4?2.1?10?3217(3) 中国ZGS高速列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架。本设计选1、2轮作为计算轮来计算当量荷载∑Pμ(N)，并选取其中最大值来计算钢轨的弯矩，计算结果见表3-4。

表3-4 中国ZGS动车组当量荷载∑Pμ计算表

计算轮

项目 P(N) x(cm) kx μ Pμ(N) P(N) x(cm) kx μ Pμ(N)

轮位

动1 95000 0 0 1 95000 95000 300 3.582 -0.0133 -1263.1

动2 95000 300 3.582 -0.0133 -1263.1 95000 0 0 1 95000

动3 95000 1146 13.683 -0.24×10-6

-0.4 95000 846 10.101 -0.27×10-5

-3.5

∑Pμ(N)

动1

93736.5

动2 93733.4

由表3-4可知计算轮动1轮的当量荷载93736.5N为其中的最大值，该值用以计算钢轨静弯矩。

(4) 计算静弯矩Mj，根据式(3-3)得，

11Mj?P???93736.5?1962657N?cm ?4k4?0.01194(5) 计算钢轨动弯矩Md，由于ZGS高速列车设计行驶速度为300km/h＞200km/h，则由表3-2知只考虑速度系数?，?=1~1.5，本设计取?=1.3，根据式(3-4)得，

直线上： 曲线上：

Md?Mj[(1??)??]f?1962657?[(1?1.3)?0]?1.25?5642638.88N?cm?5642.64kN?cmMd?Mj[(1??)??]f?1962657?[(1?1.3)?0.15]?1.45?6972338.99N?cm?6972.34kN?cm(6) 计算钢轨的动弯应力?d1和?d2，根据式(3-5)得，

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直线上：

?d1?Md5642.64?=14.25kN/cm2=142.5MPaW1396M5642.64?d2?d?=16.65kN/cm2=166.5MPaW2339曲线上：

?d1??d2?Md6972.34?=17.61kN/cm2=176.1MPaW1396Md6972.34?=20.57kN/cm2=205.7MPaW2339

直线上轨底应力：?d1??t?142.5?51?193.5MPa

轨头应力：?d2??t?166.5?51?217.5MPa 曲线上轨底应力：?d1??t?176.1?51?227.1MPa 轨头应力：?d2??t?205.7?51?256.7MPa

无论直线还是曲线上，上述钢轨轨头和轨底的基本应力均小于允许应力???，满足钢轨的强度条件。

3.2.2 轨枕弯矩检算

(1) 计算轨下基础弹性模量u，根据式(3-1)得，

弯矩，计算结果见表3-5。

由表3-5可知计算轮动2轮的当量荷载93347.3N为其中的最大值，该值用以计算轨枕静弯矩。

(4) 计算轨枕上静压力R0，根据式(3-6)得，

ka0.0144?60P??kx???93347.3?40326.03N=40.33kN?22u?D1400000??23333.3MPaa60(2) 计算轨下基础刚比系数k，根据式(3-2)得，

k?4u23333.3?1?4?0.0171cm4EJ4?2.1?107?3217(3) 分别以1、2轮为计算轮，计算?P?(N)，并选取其中最大值来计算钢轨的

R0?

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表3-5 ZGS高速列车当量荷载计算轮

项目 P(N) x(cm)

动1

动1 95000 0 0 1 95000 95000 300 5.13 -0.0174 -1653

?P?(N)计算表 动3 95000 1146 19.60 -0.14×10-5

-6.8 95000 846 14.47 3.2×10-5

0.3

轮位 动2 95000 300 5.13 -0.0174 -1653 95000 0 0 1 95000

?P?(N)

kx ?

93340.2

P?(N)

P(N) x(cm)

动2

kx ?

93347.3

P?(N)

(5) 计算轨枕上动压力Rd，先计算速度系数?，由于ZGS高速列车设计行驶速度为300km/h＞200km/h，则由表3-2知只考虑速度系数?，本设计取?=1.2，?=1~1.2，根据式(3-7)得，

直线上：

Rd????1???????R0????1?1.2??0???40.33?92.76kN曲线上：

Rd????1???????R0????1?1.2??0.15???40.33?98.81kN

(6) 轨枕下截面正弯矩 g 计算，根据式(3-8)得， M直线上：

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?a12b??Mg????Rd?2e8??50215??????92.76?2?1108??881.43kN?cm?8.81kN?m石家庄铁道学院毕业设计

曲线上：

直线上： 曲线上：

?3L2?4e2?8a1e?12a1L?Mc???Rd?4(3L?2e)???3?2602?4?1102?8?50?110?12?50?260??????98.814?(3?260?2?110)????710.44kN?cm??7.10kN?m?a12b??Mg????Rd?2e8??50215??????98.81?2?1108??937.61kN?cm?9.38kN?m(7) 轨枕中间截面负动弯矩Mc计算，根据式(3-8)得，

?3L2?4e2?8a1e?12a1L?Mc????Rd4(3L?2e)???3?2602?4?1102?8?50?110?12?50?260?????92.76?4?(3?260?2?110)????666.94kN?cm??6.67kN?mIII型混凝土轨枕的允许弯矩 ? g 19.05kN ? m ， c ? ? ? 17.30kN ，所以轨? ? M?m? M? ?枕弯矩检算合格。

3.2.3 道床顶面应力计算

道床顶面应力检算，根据式(3-9)得， 直线上： 曲线上：

max?z?Rd98.81m??1.6?0.000422kN/mm2?0.42MPabe?300?1250max?z?Rd92.76m??1.6?0.000396kN/mm2?0.40MPabe?300?1250特级碎石道床允许应力??z??0.5MPa，因此道床强度满足要求。

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