道床及路基顶面强度检算

1.道床顶面应力

道床顶面的应力,无论是沿轨枕纵向还是横向,分布都是不均匀的,其压力分布如图1所示。

图1 道床顶面应力分布

道床顶面上的平均压应力为

式中

b——轨枕底面宽度,木枕b=22 cm,混凝土枕取平均宽度b=27.5 cm;

e'——股钢轨下的轨枕有效支承长度,木枕e'=110cm,混凝土枕中间部分掏空时,取e'=95 cm(适用Ⅰ型枕);中间不掏空时e'=3l/8+e/4，当l=250cm,e=95cm时，e'=117.5 cm(适用Ⅱ型枕)，Ⅲ型枕取枕长的一半,当l=250 cm时,e'=130 cm。

考虑到实际应力分布的不均匀性,道床顶面上的最大压应力为

maxσ_b=m·σ_b

式中

m——应力分布不均匀系数,取m=1.6。

2.道床内部及路基顶面应力

常用的道床应力近似计算法，有如下假设:

(1)道床上的压力以扩散角β按直线扩散规律从道床顶面传递到路基顶面。

(2)不考虑相邻轨枕的影响。

(3)道床顶面的压力是均匀分布的。

图2 道床应力传递示意

道床内部压力的传递如图2所示。轨枕横向及纵向的压力扩散线交点分别为k₁,k₂，距枕底高度分别为h₁,h₂。由图2可求得

式中

φ----压力扩散角,φ=35°。

根据h₁,h₂将道床划分为三个区域，三个区域中应力计算的公式也不相同。

①第一区域0≤h≤h₁

从图2中可见,如在深度h处作一水平层面,层面上的压应力分布形成一梯形台体,台体的高度为该处的道床应力σ_h。台体的体积V=b·e'·σ_h和道床顶面的压力R_d应相等。由此得出

考虑到道床顶面应力的不均匀性,因此,此区域道床应力应为(下式6)

②第二区域h₁<h≤h₂

在该区域内,道床深度h超过k点,台体的体积V=σ_h·A₁D₁·a₁d1₁，而A₁D₁=2htanφ，a₁d=e'。因此,此区域道床应力

③第三区域h>h₂

在该区域内,道床深度h超过k₂点，台体的体积V=σ_h·A₂D₂·a₂d1₂，而A₂D₂=a₂d₂=2htanφ。因此此区域道床应力(下式8)

路基面应力o,可根据道床厚度h的不同,分别按式(6)～式(8)进行计算。

3.道床及路基面的强度检算

道床                                      σ_h≤〔σ_h〕

路基面                                        σ_r≤〔σ_r〕

式中

〔σ_h〕——道床允许承压应力,对碎石道床〔σ_h〕=0.5MPa,筛选卵石道床〔σ_h〕=0.4 MPa，冶金矿渣道床〔σ_h〕=0.3 MPa;

〔σ_r〕——路基表面允许承压应力,新建线路路基〔σ_r〕=0.13 MPa,既有线路基〔σ_r〕=0.15 MPa。

文章来源：郝瀛主编. 《铁道工程》[M]. 2000