轨枕强度检算计算公式

1. 木枕顶面承压应力

木枕顶面承压应力为:

$$ \sigma_s=\frac{R_d}{F}\leq\left[\sigma_s\right] $$

式中:

\(\sigma_s\)——木枕横纹承压动应力(MPa);

\(F\)——轨底或垫板与木枕的接触面积(mm²);

\(R_d\)——钢轨动压力(N);

\(\left[\sigma_s\right]\)——木材横纹允许承压应力,松木取 1.4MPa,杉木取 10.4MPa,桦木取 3.9MPa,桉木取 4.2MPa。󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

2. 混凝土轨枕弯矩

轨下截面正弯矩计算图示
图1 轨下截面正弯矩计算图示

计算轨枕弯矩时,通常把它视为支承在弹性基础上的短梁,分别取最不利支承方式。检算轨下截面正弯矩 \(M_g\),采用图1所示的道床支承方式,假定轨枕中间部分完全掏空,可得 \(M_g\) 的检算公式为:󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

$$ M_g=K_s\left(\frac{a_1^2}{2e}-\frac{b’}{8}\right)R_d\leq[M_g] $$

式中:

\(a_1\)——荷载作用点至枕端距离,取 \(a_1=50cm\);

\(e\)——一股钢轨下,轨枕的全支承长度,取 \(e=95cm\);

\(b\)——轨下衬垫宽度,一般取轨底宽(cm);

\(K_s\)——轨枕设计系数,暂定为 1;

\([M_g]\)——轨下截面允许弯矩,与轨枕类型有关,Ⅰ型枕可取为 11.9kN·m,Ⅱ型枕可取为 13.3kN·m,Ⅲ型枕可取为 18kN·m。

检算中间截面负弯矩 \(M_c\) 时,采用图2所示的道床支承方式,即轨枕中部为部分支承,道床支承反力取全支承的 3/4 时。

跨中截面负弯矩计算图示
图2 跨中截面负弯矩计算图示

\(M_c\) 的检算公式为:

$$ M_c=-K_s\frac{3l^2+4e^2-8a_1e-12a_1l}{4(3l+2e)}R_d\leq[M_c] $$

式中:

\(l\)——轨枕长度(cm);

\([M_c]\)——中间截面允许负弯矩,与轨枕类型有关,Ⅰ型枕可取 8.8kN·m,Ⅱ型枕可取 10.5kN·m。对于Ⅲ型枕,其支承型式为全面支承,\(M_c\) 的检算公式为:󠅅󠅃󠄵󠅂󠄪󠇖󠆨󠆨󠇕󠆞󠆒󠅬󠇘󠆭󠆘󠇙󠆝󠅵󠇗󠆭󠆁󠄐󠇗󠅹󠅸󠇖󠆍󠅳󠇖󠅹󠅰󠇖󠆌󠅹

$$ M_c=-K_s\frac{L-4a_1}{4}R_d\leq[M_c] $$

Ⅲ型枕中间截面的允许负弯矩可取为 14kN·m。

\([M_g]\)、\([M_c]\) 可由轨下断面和中间断面未开裂极限弯矩除以相应的安全系数求得。木枕有足够的抗弯强度,一般不进行此项检算。

文章来源:

易思蓉主编.《铁道工程》[M]. 2009

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