钢轨强度计算Word版
线路设计：
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D ：检算刚度
1D =30000N/mm ，检算轨下基础2D =70000N/mm ；运营条件：采⽤DF 4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
10000005431840a ==mm 3000055.2543D a µ===Mpa
52.110E =?Mpa 4287910J =?mm4
0.00123K ===mm-1
2、最不利轮位及max P µ∑计算
4DF 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P µ∑(见表4-1)P µ∑计算表 表4-1
表中看出，Ⅰ(Ⅲ)轮为最不利轮位,P µ∑=955.28N 为最⼤.由此作为计算弯矩和应⼒并进⾏强度检算.3、计算钢轨静弯矩M :011
955.2819604731440.00123M P K µ=
=?=?∑N ·mm 4、计算钢轨动弯矩dM
0.4V 0.4140=0.56100100α?==
在R=600的曲线上允许超⾼△h =75mm,所以
0.0020.002750.15h β=??=?= 横向⽔平⼒系数f=1.45 (查表3-7)1(1)(1)
d o M M f αβα=+++
19604731(10.560.15) 1.45(10.12)=?++??+54443122= N ·mm 4.3.1.2 计算钢轨截⾯动态应⼒d σ根据公式:dd M W σ=,3291W cm =头,3375W cm =底所以在曲线地段:9
6544431221029110d σ--?=头
187.09=Mpa(压)9
6544431221037510d σ--?=底
145.18=Mpa(拉)在直线地段3
19604731(10.560.15)(10.12) 1.2510291d σ-?++?+?=?头122.61=Mpa
95.15d σ=底Mpa 4.3.1.3 允许应⼒计算对于PD3,496s Mpa σ= K=1.3 3496[]381.541.3Kσσ==
=Mpa 因为25m 长钢轨温度应⼒51t σ=Mpa所以187.0951238.09t d σσ+=+=头Mpa []σ<4.3.2 道床和基⾯强度计算4.3.2.1 轨枕顶⾯压⼒d R根据公式:d d R y µα=?? (公式4-2)1、P η∑
最⼤值计算(1)、计算K 值
10000005431840a ==mm 70000128.9543µ==Mpa
52.110E =?Mpa 4287910J =?mm4
0.0015K ==
=mm -1
(2)、列表计算max P η∑
4DF 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∑η
P (见表4-2)P η∑计算表 表4-2
表中看出，Ⅰ(Ⅲ)轮为最不利轮位, ∑ηP =1042.24N 为最⼤.由此作为计算弯矩和应⼒并进⾏强度检算.(3)、静态挠度y 计算00.0015
1042.240.22128.9K y P u η=
=?=?∑mm (4)、动态挠度dy 计算0.31400.42100α?=
= 0.15β=(△h=75mm)
1(1)(1)0.(10.420.15)(10.12) 1.13d o y y αβα=+++=?++?+=mm(5)、轨枕顶⾯压⼒dR 计算044958.282KR P u η==∑
1(1)(1)d o R R αβα=+++=44958.28×(1+0.42+0.15)×(1+0.12)=79054.65N4.3.2.2 轨枕弯矩计算 1、轨中截⾯正弯矩:211',1,50028gds d s a b M k R k e α??=-==
mm ,950e =mm ',60150b =轨mm 所以2500150
1()79054.6519652.9429508=?-?=?gd M N2、轨中截⾯负弯矩()221143128,L=2500432zd
s d e L La ea M k R L e ??+--=-??+??mm 所以
()2249503250012250050050500179054.654325002950zdM ??
+--=-+
7484961.54=-N ·mm 4.3.2.3计算道床轨底应⼒zσ
对于Ⅱ型轨枕，有效⽀承长度'1175e =,257b =mm,m=1.6所以79054.65 1.60.419'1175257d z R m be σ=
=?=?Mpa 对于碎⽯道床允许应⼒[]
z σ=0.5Mpa,[]0.4190.5z z σσ=<=Mpa,所以满⾜要求
4.3.2.4计算路基⾯应⼒l σ
125735183.522b h ctg ctg ?==?=mm,2'117535839.022e h ctg ctg ?==?=mmh 计算
=350mm, 该轨道路基顶⾯处于1h 与2h之间,所以84741
0.1422'2350117535d l R he tg tg σ?===Mpa对既有线[]
l σ=0.15MPa,[]0.1420.15l l σσ=<=Mpa,满⾜强度要求（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）
