中和轨温及预留轨缝设计。
姓名：侯新拓。
学号：09231006
班级：土木0901
学院：土木建筑工程学院。
二〇一二年六月十九日。
目录。1路基上无缝线路课程设计任务书2
2路基上无缝线路课程设计意义8
3设计参数选取12
4.软件计算过程15
5课程设计结论23
6软件源程序**24
7参考文献29
第一部分。路基上无缝线路课程设计任务书。
中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论。
1）收集资料，综合分析。
通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。
中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。
对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来；
有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程序及计算结果附在课程设计书中。
独立完成，有自己的特色；
设计时间1周。
设计书内容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计总结（设计方案的评述、收获及建议）、参考文献。
课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时要求字迹工整、书面整洁。
无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：
图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。
因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。
主要计算如下：
1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）
强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力：
式中：——钢轨动弯应力（mpa），计算方法参见“轨道结构力学分析”一章；
—钢轨温度应力（mpa）；
—钢轨附加应力（mpa），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取；
—钢轨允许应力。
因此允许的降温幅度可由下式计算。
式中：——钢轨动弯应力（mpa），取拉应力计算值。
2、 据稳定性条件确定允许的升温幅度。
根据稳定性计算求得的允许温度压力后，可计算出允许的升温幅度：
式中：——附加压力，本设计可取为零（n）。
—轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”。
3、 中和轨温确定。
根据图，中和轨温计算如下：
4、 预留轨缝确定。
长轨条一端的伸缩量计算：
标准规一端的伸缩量计算：
按冬季轨缝不超过构造轨缝的条件，可计算预留轨缝上限：
按夏季轨缝不顶严的条件，可计算预留轨缝下限：
无缝线路的预留轨缝为：
主要技术指标：
每个学生取家庭所在地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。
1、轨道条件：
钢轨：60kg/m，屈服强度，钢轨断面对水平轴的惯性矩；
轨枕：iii型混凝土枕，1667根/km，轨枕间距；
道床：道碴为一级道碴，面碴厚25cm，底碴厚20cm。
路基填料：沙粘土；
钢轨支座刚度d：检算钢轨 d=301000（n/cm）；检算轨下基础 d=720000（n/cm）
曲线最小半径r：r=800m
2、运营条件：
机车：东风11内燃机车，vmax=160km/h
轮重和轴距查阅相关文献。
主要参考文献：
1、《轨道工程》 高亮主编中国铁道出版社。
2、《贴里轨道》 谷爱军主编中国铁道出版社。
3、《铁路无缝线路》 广钟岩等中国铁道出版社。
4、《铁道工程》 郝瀛主编西南交通大学出版社。
5、铁路轨道设计规范（tb 10082-2005）
6、高速铁路设计规范（tb 10020-2009）
7、其他相关资料。
计算相关的其他问题。
附加速度系数。
混凝土枕线路的初始弯曲
我国常用机车类型的计算参数。
当v≤120km/h时：
当120km/h＜v≤160km/h时：
当160km/h＜v≤200km/h时：
第二部分。路基上无缝线路课程设计意义。
一、设计任务。
中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的任务是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。
并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
1）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
3）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。
二、设计内容和意义。
无缝线路是把标准长度的钢轨焊接而成的长钢轨线路，又称焊接长钢轨线路。它是当今轨道结构的一项重要新技术，是与重载、高速铁路相适应的新型轨道结构。
在普通线路上，钢轨接头是轨道的的薄弱环节之一，由于钢轨街头的存在，列车通过时发生冲击和振动，并伴随有打击噪声，所产生的冲击荷载最大可达非接头区得三倍以上。为改善钢轨接头的工作状态，从20世纪30年代起，国内外学者和专家进行了大量的研究实践，采用各种方法把钢轨焊接起来构成无缝线路。无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客乘坐舒适、机车车辆和轨道的维修费用少、使用寿命长等一系列优点。
锁定轨温：无缝线路当轨温变化时，钢轨要发生热胀冷缩，但由于有约束作用，不能自由伸缩，在钢轨内部就会产生很大的温度力。为了保证无缝线路在工作时保持足够的强度和稳定性，在铺设无缝线路时，应选择一个适宜的温度范围，适当控制轨温的变化幅度，以降低钢轨内部的温度力。
通常，将零应力状态的轨温称为设计锁定轨温，将长轨条始终端落槽就位时的平均轨温称为施工锁定轨温。由于长轨条锁定施工过程中轨温是不断变化的。所以施工锁定轨温有一个范围，但应在设计锁定轨温允许变化的范围之内。
可以说，设计锁定轨温是决定钢轨温度力水平的基准。因此，正确合理的选择设计锁定轨温，是无缝线路设计中至关重要的问题，决定无缝线路的技术发展方向。
预留轨缝：在无缝线路长轨条两端的伸缩区产生的伸缩量需要留有一定的轨缝来调节，以保证轨温达到当地最高轨温时轨缝不顶严，轨温达到当地最低轨温时轨缝不超限，以免拉弯或剪断螺栓。为此，必须设计计算预留轨缝值δ，以便在铺设施工时实施。
设计的意义在于在本科生学习期间掌握简单的无缝线路设计的方法和步骤，为以后更加贴合实际的设计工作做准备。
三、设计理论依据。
无缝线路中和轨温计算的主要思路如右图。
图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。
应根据无缝线路的设计原则来确定。主要计算如下：
1、无缝线路允许降温幅度计算。
强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力：
式中：——钢轨动弯应力（mpa），—钢轨温度应力（mpa）；
—钢轨附加应力（mpa），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加力。
列车制动等引起的附加应力等。本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取；
—钢轨允许应力。
因此允许的降温幅度可由下式计算：
式中：——钢轨动弯应力（mpa），取拉应力计算值。
2、无缝线路允许升温幅度计算。
根据稳定性计算求得的允许温度压力后，可计算出允许的升温幅度：
式中：——附加压力，本设计可取为零（n）。
—轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算。
根据图，中和轨温计算如下：
3、预留轨缝的计算。
a1—长轨条与标准轨之间预留轨缝值 （mm）
a2—相邻缓冲轨间预留缝值 (mm)
ag—钢轨接头构造轨缝，取18mm
r—每股钢轨单位长度线路纵向阻力n/cm
r2—每枕纵向阻力 (kn)
a—轨枕间距 (cm)
pj—接头阻力 (n)
ptmax—最大温度力 (n)
l—缓冲轨长度（m）
e—钢轨弹性模量，取210gpa
f—钢轨断面面积 (mm2)
长—长轨条一端伸缩量（mm）
轨道工程课程设计计算书
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