轨道结构课程设计路基上无缝线路课程设计方案中和轨温（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。一、基本内容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）。二、基本要求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。答疑时间：另作通知。三、设计思路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 （4-）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： （4-）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”教材和参考文献1。2、 中和轨温确定根据图，中和轨温计算如下： 四、设计参数（自己选取、组合）主要技术指标：北京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：检算钢轨 =301000（N/cm）； 检算轨下基础 =720000（N/cm）曲线最小半径的区段营条件机车：东风11内燃机车，Vmax=160km/h，轮重和轴距请查阅相关文献。 其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。主要参考文献：1、教材2、铁路轨道 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。计算相关的其他问题 附加速度系数附加速度系数和速度范围km/h电力机车120V160160V200混凝土枕线路的初始弯曲 初始弯曲50kg/m钢轨60kg/m钢轨75kg/m钢轨弹性初弯（mm）3.02.52.0塑性初弯（mm）3.02.52.0我国常用机车类型的计算参数机车种类机车型号轮轴名称轮重（kN）轮距（cm）构造速度（km/h）内燃机车ND5第一转向架I106255118II106180III106820第二转向架I106II106180III106250东风4（DF4）第一转向架I112.8180客120货100II112.8180III112.8840第二转向架I112.8II112.8180III112.8180东风11（DF11）第一转向架I112.8200客160II112.8200III112.8826.7第二转向架I112.8II112.8200III112.8200电力机车韶山1（SS1）第一转向架I112.823090II112.8230III112.8580第二转向架I112.8II112.8230III112.8230韶山3（SS3）第一转向架I112.8230100II112.8200III112.8720第二转向架I112.8II112.8230III112.8200韶山4（SS4）第一转向架I112.8300100II112.8520第二转向架I112.8300II112.8520第三转向架I112.8II112.8300第四转向架I112.8520II112.8300韶山8（SS8）第一转向架I107.8290160II107.8610第二转向架I107.8II107.8290当V120km/h时： 当120km/hV160km/h时： 当160km/hV200km/h时：路基上无缝线路课程设计（说明书） 中和轨温和预留轨缝的设计一、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）。重点、难点：1无缝线路强度及稳定性计算2设计锁定轨温范围的合理确定二、设计目的和意义所谓“无缝线路”，就是把不钻孔、不淬火的25m长的钢轨，在基地工厂用气压焊或接触焊的办法，焊成200m到500m的长轨，然后运到铺轨地点，再焊接成1000m到2000m的长度，铺到线路上就成为一段无缝线路。如果没有加工、运输、施工上的困难，从理论上讲，“无缝线路”可以无限长。这种彻底消灭轨缝的办法，我国铁路正在一些主要干道上采用。它是当今轨道结构的一项重要新技术，世界各国竞相发展。但是无缝线路也存在一个问题就是：热膨胀问题。钢轨温度每改变1，每根钢轨就会承受1.645吨的压力或拉力。轨温变化幅度为50时，一根钢轨则要承受高达82.25吨的压力或拉力。但是人们在铁路线上采用强大的线路阻力来锁定轨道，限制了钢轨的自由伸缩。在我国是采用高强螺栓、扣板式扣件或弹条扣件等对钢轨进行约束。实验表明，直径24mm的高强螺栓，六孔夹板接头可提供40至60吨的纵向阻力。弹条扣件每根轨枕可提供1.6吨的纵向阻力。由于无缝线路中钢轨所承受的温度力的大小和轨温的变化有直接关系，所以我们锁定钢轨时必须正确、合理地选定锁定轨温，以保证无缝线路钢轨冬天不被拉断，夏天不致胀轨跑道，危及行车安全。无缝线路是铁路轨道现代化的重要内容，经济效益显著。据有关部门方面统计，与普通线路相比，无缝线路至少能节省15%的经常维修费用，延长25%的钢轨使用寿命。此外， 无缝线路由于消灭了大量的接头，因而具有行车平稳、旅客舒适。有资料表明，在桥梁上铺设无缝线路，可以减轻列车车论对桥梁的冲击，改善列车和桥梁的运营条件，延长设备使用寿命，减少养护维修工作量。这些优点在行车速度提高时尤为显著。 然而铺设无缝线路是有条件的，主要是考虑气候温度的影响，因为万物都有热胀冷缩的特点，对于无缝钢轨，温度的影响更为明显，只有选择适当的温度（我们称为锁定轨温），才能尽可能的避免这方面的伤害。锁定轨温一般采用高于本地区的中间轨温。我国无缝线路从1957年开始铺设，开始时采用电弧焊法，分别在北京、上海各试铺了1km，以后逐步扩大。后来在工厂采用气压焊或接触焊将钢轨焊成250500m的长轨条，然后运至铺设地点在现场用铝热焊或小型气压焊将其焊连成设计长度。一般情况下，一段无缝线路长度为1 0002 000m。每段之间铺设24根调节轨，接头采用高强螺栓连接。目前京广、京沪、京沈、陇海等主要干线均已铺设无缝线路。至今无缝线路已铺设约2.46万km。90年代开始了对超长无缝线路的研究和铺设工作，至今已在北京、上海、郑州等路局铺设了超长无缝线路近千公里。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： （4-）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”教材和参考文献1。中和轨温确定根据图，中和轨温计算如下： 3、预留轨缝的计算（1）符号约定如下：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18mmr每股钢轨单位长度线路纵向阻力N/c