TB_2034-88_铁路轨道强度检算法.pdf

T B中牮人民共和国铁道部部标准T B2 0 3 4 8 8铁路轨道强度检算法19 8 8 一0 8 3 0 发布I9 8 8 一l2 一们实施中华人民共和固铁道部发布目次1总其q(1j2轨道基础参数(2)3 轨道荷载参数(2)4轨道各部分荷载及其应力的计算?。(4，6轨道各部分的容许应力及强度条件(8)附录A连续弹性基础上等截面无限长梁影响值“。和1 1o 系数表(补充件)(1 0)附录B弹性点支座等截面连续长梁影响值系数表(补充件)(1 6)附录C钢轨的截面模量和惯性矩及外形尺寸数值表(补允件)(7 2)附录D钢轨支座刚度和道床系数(参考件)(7 3)附录E算例(参考件)B O OQ(7 4)附录F铁路机车和车辆汁算资料表(参考件)(7 8)标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o m中华人民共和国铁道部部标准铁路轨道强度检算法本标准适用于14 3 5 1 1 1 1 1 1 标准轨距的轨道结构强度检算。l总卿1 1轨道结构承载能力的计算主要包括三个部分；强度检算一检算在最大可能荷载柞用下，轨道各裔!件的一次破坏强度，寿命计算一检算在量复荷戡作用下，轨道各部件的疲劳寿命，残余变形计算。检。算在重复荷载作用下，轨道枢体结构几何失效的速率，进而f f i 算轨道的日常维修工作量。本标准仅为强度检算部分，1 2 本标准主要用于解决下列问题t1 2 无缝线路强度计算。根据强度条件，合理确定无缝线路的锁定轨温。结合稳定性计算，为规定无缝线路的铺设范围及安全使用条件提供依据。1 2 2、对轨道设备标准较低、运量不大，但要求进入大型机车车辆的线路，可根据强度条件，躏既有壤：道设备条件下的允许最大轴重和最高速度进行检算，或根据既定的轴重和速度，选择必需的轨道设备标准1 2 3 特大型货车通过普通线路时，也可按本标准检算其通过条件。1。2 4 在进行轴重，速度、轨道设备标准及重载组合列_ i i 等参数研究时，按本标准的计算结果，可作为轨道的工作应力水平进行比较分析。1 8 前提1 毒1轨道及机车车辆的技术状态符合铁路技术管理规程和部颁有关技术标准的要求。专2 粥轨为连续弹性基础上的等截面再限长梁。梁的下沉和基础厦力之间成线性关系，或钢轨为弹性点支座上的等截面连续长檗，支座的下沉与其反力之间成线性关系。1 s a 用一个当量静荷载来簿述，乍轮对轨道的作用。作J f j 于轨道上的荷载系，符合力的独立作用原理。1 8 4 机车车辆对轨道的动力影响，采用荷i 砭系敬a、f、p 来表示。_-_-一-l-_ 一中华人民共和宙铁道部1 9 8 8 0 8 8 0 批准1 9 8 8-12-0 1 实施w w w.b z f x w.c o mT BZ O a 4 8 82 轨道基础参数2 1遭床系数C。它表示道床及路基的弹性特征。其定义为使道床顶面产生单位下沉必匆 施加于单位顶面积上的压力。量纲为N e r a 2 c 珥。由定义可得c；!。2x(1 0 0 0 R)一(1)y o卜6。口。y，式咔J，g 一道床单位顶面积上的压力，N c 毋2，y。轨枕底面的平均下沉龟,e r a)月枕上压力，k N，、6 分别为轨枕底面的有效支承长度和宽度(见G B l 5 4)，c 毋1 j，轨枕在轨下断面处的下沉量，c m!p 轨枕挠曲系数日一yo y。木枕目一0 8 2-0：9 2)混凝土枕，p=1 0。2 2 钢轨支座刚度D。将钢轨视为弹性点支座上的等莓面连续艮梁时，它奏示钢轨点支座的弹性特征。其定艾为使支座产生单位下 冗所必须施加于支座上的压力。缱纲为k N c m?对于混凝土枕线路，钢轨的弹性支座可视为由轨下“垫板弹簧”与枕下“道床、路丛曲I 簧”所组成的串联弹簧。其支座刚度D 可表示为tD _-嚣等(2，式中，DJ 垫板刚度，k N c m)D：道床、路基刚度，k N c m。D I=R y，r(3)2 3钢轨基础弹性模量u。当把钢轨视为连续弹性基础上的等截面无限长粱时，n 表示该基础的弹性特征。其定义为使钢轨产生单位下沉时，在单位钢轨长度上，该基啬出所产生的威力。其量纲为(N e m c m)。据定义所得，；1 0 0 0 D t t。，7，：(4 i)：；一t。t?。r。：4 J式中ta 觏枕间距，c m。2 4 对于混凝土枕、混凝土葛枕、照体道床、沥青煎廖等刚性轨下基础，检算钢轨的荷载罄应时，采用D 值的下限值，检算轨枕、道席和路基时采用D 值的上限值(见附录D)，以检算其最不利状毒。叠r 根据我国实测资料的统计分析结果jC，D 值的建议范围见附录b。3 轨道荷藏参教轧1逮壤系辣口。列车在直线区间运行时，F h 于轮轨之间的动力效应；在垂簋方向施加于轨标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mT BZ 0 8 4 8 8一一_ 一一道的附加动力影响，用a 表示。P-=P o(1 十a)(5)式q，P。车轮作用于钢轨上的垂直动荷载，k N jP。车轮作用于钢轨上的垂直静荷载，k N；Q 速度系数。根据我国实测资料，不同牵引种类、不同检算部件的速度系数值列于表1。表1速度系数a检算内容牵引种类捡算钢轨检算轨枕，道床路基内燃o 4 V 1 0 00 S V 1 0 0电力0 O V 1 0 00 4 S V l o o蒸汽0 8 V 1 0 00 6 V 1 0 0注V 以k m h 计3 2 横向水平力系数f。由于轮轨之间的横向水平力及垂直力的偏心作用，使钢轨承受横向水平弯曲及扭转。由此而引起的轨头及轨底的边缘应力相对于其中心应力的增量用f 系数表示。根据实测资料，不同线路平面条件时的f 值列于表2。表2横向水平力系数f曲线直线R=3 0 0g r lRz4 0 0 mR t5 0 0 mR=8 0 0 mR 8 0 0 mI 2 52 0 0t 8 0I 7 01 6 01 4 5洼本表适用范围燕汽机车全部一内燃g V-东风东风2 4 东方红I 一5 东凤8 N D l N Y N t：电力机车l 韶山6 Y 2 6 G3 3 偏载系数p。列车行经曲线时，山于未被平衡的超赢使内、外轨J 矗：_：偏载。此偏载而引起的钢轨附加荷载用系数B 来表示。B 一2 A F h-H式f f lt l l 未被平衡的超高，t 1 1 i T I#H 一机率或车辆的匿心离，m m。3w w w.b z f x w.c o mT B2 0 3 4 一一8 8S 一一内、外股钢轨-f，。叫j o。若取我l i-I L 乍最大琅心；忍。-二!：j 0 0 m I J|j!q 式f 6 1)n j 简化为。!j：。0 0 0 2 b(6 2)我国现行规宅，允许艘人术陂、7 衡超商一收：J,j 6 0 7 5 m m，特殊情况允许达列9 0 m m。4 轨道各部分荷载及其应力的计算4 1 钢轨下沉鼠，钢轨弯矩，轨枕压力的计算1 1 将钢轨视为连续弹性坫础的等；l i I 晴了【二限【乏粱时，住静轮载作用1 7 钢轨一卜沉：i jy。，钢轨弯矩M。和轨枕压力R。的计算。其力学模型如图1 所示。y。，M。和R。的汁舅公式如卜，Y。=(1。o。Pu)t 1。(t：M。：=_ 毒一一P。“：m kRo k 2 aw p。lT 1。I(k计等断面、图1 连续弹似：基础I 上，等截面无J 旺长桨力学凑犁式中。U-钢轨二链础弹性模P 咀2 1，N c m c m Ik 一钢轨堪础弹性模 i：与钢轨弯曲刚度的相对比值，其值可按下式计赞，其量纲为(1 c m)4k24 u1，一V4(1 0 0 E)I叶。，“。一连续弹性基础上等截面无限长梁的下沉量Y。和弯矩M。的影响系数。其值可f ：1k、x；值由附录A 查得。x。为第i 个轮载到计算断面的距离，c m!E 一一钢材的弹性模量。E-2 1 1 06 M P a)I 一钢轨断面的惯性矩，c m，7标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mT B2 0 3 4-8 8P j _ 笫i1、车轮作用在钢轨上的静轮载，k N。1 2“钢轨皱视匈弹性点支座J：的等截面连续长梁时，其汁并模型如l 罚2 所示。p 书斗旦牡荆圈2 弹性点支座上的等截面连续粱力学模型：阻静载作用下，支座下沉量Y。，钢轨弯矩M。和轨枕压力R。的计算公式如下。Y。一面J L 屯P G 叫1Mo=a E PoIp。(c m k N)I(8)Ro=E Po I r l I(k N)式中lD，PoI，a 一如前，T 1。，“。一弹性点支座连续梁的支座下沉和长梁弯矩的影响系数。其值可按K，耋两值出附录日查得。轨道刚比系数K 及孝值按下式计算：(K、当均为无量纲)。K=器(”耋=x l a(1 0)式中，D，a，E，I 一如前，X。一第i 4-轮载到计算断面的距离c m。4 1 3 钢轨动力下沉Y，动弯矩Md 和轨枕动压力Ra 的计算。上述各值的计算公式如下。M=Mo(1+a+1 3)(c m k N)lRd=R。(1+口+B)(k N)一(1 1)Y。=Yo(1+a+1 3)(e r a)J式中符号同前。4 2 钢轨应力计算4 2 1轨底边缘动弯应力盯；。计算一訾f(MP a)(1 2)式巾：W。一钢轨的下部断面系数，c m3。_ 2 2 轨头边缘弯曲应力口，计算w w w.b z f x w.c o mT Bl：垂3 4。8 8仃，a=盯可W u式中：W 一钢轨上部断而系数，C m3。不同轨型，表3。表3(M P a)(13)不同钢轨垂直磨耗W WI 之值列于一：j、芝=。T 58 0G 04 33 83 3垂直唐耗m m-OI I r1 二1 6t 1 6t 0 4t 0 0i t 031 1 8l。2 I1 I TI 0 51 0 3I I381 191 2 91 2 01 0 81 0 41 I791 2 l1 3 71 2 21 1 21 1 04 2 3 钢轨温度应力计算4 2 3 1无缝线路固定区温度应力盯。计算o。=2 4 5 t(MP a)一一一：I4)式 l。t 一当地最高轨温(计算压应力时)或最低轨温(计算拉应J J 时)与无缝线路锁定轨温之差(。C)。不同地区轨温变化 f l 见T B l 8 5 7 附表3。4 2 8 2 有缝线路钢轨温度应力计算有缝线路的钢轨温度应力按表4 选用。表4钢轨温度应力o。MP a钢轨类型k g m钢轨长度m7 5d 05 04 31 2 53 4 64 2 dS 08 02 5l l。55 l8 07 04。3 轨枕弯矩及承压而应力许算4 3 1木枕横纹承压应力仃。计算。7，：罂!(M P a、(1 j)1 1式-1 1 F 一轨底或铁垫板与木枕顶面的接触面积，c I T I2。4 0 2 混凝士枕弯矩的计算4 8 2。1轨下断面正弯矩计算轨枕F 道床的支承罔式如图3 所示。计算轨F 断f I i i i F 弯矩时，假定中间部分处下完令掏6标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mT B2 0 3 4 一一8 8_-_一一空的最不利状态。轨下断而正弯矩M 值为。雪b fe图3 混凝t 枕下道床支承图式帆娟R。(丢一警)(k 怔c m)I=-f，：a。一钢轨-l，心线至枕端的距离，按现行设计标准，a。=5 0 c m，e 一股钢轨下，轨枕的全支承长度c n l。按现行设计标准，t 净9 5 c m，b：钢轨底宽，c m，W 查附录C，K 轨枕设计系数。4 3 2 2 钢轨巾问断面负弯矩计算计算轨枕|l 间断面负弯矩时，假定I|I 问部分(图3 中长度为b 的范刚内)为部分支承其支承反力为全支承部分的0 7 5 倍。负弯矩Mz 的算式为：Mz-K R t 严等备豢P 坠)式I|l。l 一轨枕长度，c m，在现行标准设计巾l=2 5 0 c m，其它符号同前。4 4 道床顶面及基床表i f i i 压应力计算4 4 1道床顶丽压应力o 计算式为。o：娑肇n 1(M P；)一一(18)o。F 一号n 1(Mr；1)I 抖，：t 弋t 1 1 1，一枕底f 均支承宽度“r n，n，沿轨底宽遭床幢，分巾1 i 均匀系数1 1 1。；一1 6，t。7 一股钢轨下f f 勺轨枕有效支承长度，C I l l。水枕时，取，|7=】1O c m，混凝卜枕巾问部分掏空时，取e7：=9 5 c m，淝凝f 1 枕-I 不掬窜叫，按图3，e7 一里_ 三一。I47w w w.b z f x w.c o m曹B 拍3 4 一一一一一_ 二一_-_ m-_ _ _ _-。”。4。一当l=2 5 0 c m，e=9 5 c m 时，e=1 1 7 5 c m o4 4。2 基床表面压应力计算道床顶面压力在道床中按扩散角叩向下传递(1 琴f 4)。不同道床厚度时的基床表面压应力按下列公式计算。当道床厚度h h t 时。a L 一器m(M Pa)(1 9)图道床应力扩散图胀h l h：时，a。=煮导，式中，bI。皂c t g 叩，h l=c t g q)jh 道床厚度，c m，叩有碴道床压应力扩散角，一般情况下可取叩=3 56。5 轨道各部分的窘许应力及强度条件5 1钢轨的容许应力及强度条件钢轨的强度条件是要求在列车作用下，钢轨的最大可能工作应力不超过钢轨钢的屈服点除以一定的安全系数所得出韵容许应力。钢轨的碣宦条件可用下式表示：a 汁a 2 u 一 a 。0。式中。a 钢轨最大可能工作应力，M P a，8标准分享网 w w w.b z f x w.c o m 免费下载w w w.b z f x w.c o mT B2 0 8 4 8 8一，”。一 a 钢轨容许应力，M P a#o。经标准拉伸试验所得出的钢轨钢屈服点。根据国产钢轨试验资料的统计结果，按极限强度0 f b 的不同级别，a。的取值不同。对于o r b 为?8 5 M P a 级的钢轨，o 取用4 0 5 M Pa，对于ab 为8 8 3 M P a 级的钢轨，o 取用4 5 7 M P a jK。一一安全系数，采用1 3。对于再用轨采用1 3 5 5 2 木枕容许应力及强度条件木枕横纹承压强度条件可表示为。a ll o l I (23)式中，o 门木枕支承面横纹容许承压应力t 其值见表5。表5木枕横纹容许承压应力M P a木材种类松木杉木桦来桉水(口z i)1 41 0 43 94 25 3 混凝土枕容许弯矩及强度条件对于轨下断面：M。M：警卫三(2 4)j _。对于中间断面，I fM。、l-M，=等!(2 5)n-式中。M。、M。混凝土枕轨下断面和巾间断面的容许弯矩，k N c m，M，M。混凝土枕轨下断面和中间断面的未开裂极限弯矩，k N C I l l!K。，K。混凝土枕轨下断面和中间断面的安全系数。5 4 道床的容许应力及强度条件、道床的承压强度条件可表示为。a，az (2 6)式中。a z 道床顶面容许压应力，M P a。碎石道床 az =0 5M P a I一筛选卵石道床 o z 一0 4M P a,冶金矿碴道床 o：=0 3M P a。5 5 基床表面容许应力及强度条件毓床褒而强度条件可表示为。o L o。(2 7)式-，：a t 一基床表l 酊容许压应力。新建线路 o L =0 1 3M P a l既仃线 oL 一o 1 5M P a。T B2 0 3 4 8 8附录A连续弹性基础上等截面无限长梁影响值，。和7 7。系数表(补充件)七x10叶O局x0D0 9 00 0 6 5 10 5 7 2 l1 0 90 142 60 4 5 3 60 9 10 0 1 0 8O 5 8 4 81 I O0 I4 5 7O 4 4 1 6O 9 2一O0 1 5 70 5 5 8 41 I l一n 1 4 8 80、4 4 In0 9 3一O 0 8 0 50 5 5 2 l1 1 20 15 lB0 4 3 5 8O 9 4-0 0 8 5 10 5 4 5 91 I3Ol5 4 30 4 2 9 80 9 500 8 9 80 5 3 9 6l1 40 1 5 7 004 2 4 009 6一0。0 9 4 l0 5 33 31 15一一05 9 704 18 30 9 7一一O0 9 8 40 5 2 7 0l _ l6一l、l f；2 204 l2 009 801 0 2 10 5 2 0 7I17一“l6 4 704 j l 9U9 90 10 6 90 5 l4 51180l I；7 l04 0 I，l0 001 1 0 80 5 0 83i I9一一0IE H 03 9 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