铁路线路阻力:轨道框架钢度

2020年6月11日08:02:26
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轨道框架刚度是指钢轨与轨枕通过扣件联结而成的框架结构的整体刚度,它表示轨道抵抗弯曲变形的能力。轨道框架刚度分垂直平面内的轨道框架刚度EI,和水平面内的轨道框架刚度EI'y

1.垂直平面内的轨道框架刚度EI'X

轨道框架在垂直平面内的刚度,实际上就是该框架对水平轴的刚度,它等于两根钢轨对水平中性轴的刚度,即EI'x = 2EIx

2.水平面内的轨道框架刚度EI'y

轨道框架在水平面内的刚度,等于2根钢轨在水平面内对垂直轴的刚度和轨道框架节点扭矩的总和。节点扭矩是扣件抵抗钢轨与轨枕在水平面内发生相对弯曲转动的能力。扣件越强,扣压力越大,节点扭矩越大,钢轨与轨枕相对转动也越困难;反之,扣件弱,节点扭矩也小。道钉扣件的节点扭矩几乎为零。节点扭矩的大小与钢轨和轨枕间的相对转角有关,我国曾对木枕和混凝土轨枕的轨道框架做过试验,在混凝土轨枕扣件扭矩为50~60N·m时测实验曲线,经回归分析,得如下计算公式
铁路线路阻力:轨道框架钢度式中M一一扣件节点扭矩(N·m/m );

H,μ一一扭矩系数,木枕K形扣件: H=720,μu =4;混凝土轨枕67、70型扣件:H= 3 000,μ=2;

a一一钢轨产生弯曲变形时,钢轨与轨枕间的相对转角。

从上述试验结果可以看出,节点扭矩在抵抗钢轨弯曲变形方面是有--定作用的。在变形微小的情况下,节点扭矩随转角的增大而增大,当转角达到一定值之后,扭矩的增加变为零,趋于常量。根据北京交通大学的试验结果,当转角a达到10x10-3 rad后,节点扭矩接近一常数M。各类型弹条扣件的M值如下:

弹条I型扣件(螺母扭矩150N·m)     M= 1.6kN·m

弹条II型扣件(螺母扭矩150N·m)    M=2.1kN·m

弹条I型扣件                                   M=2.5kN·m

综上所述,在进行无缝线路稳定性计算时,为使计算更符合实际,对于轨道框架刚度,应考虑节点扭矩的增值作用。统一公式建议采用增值换算系数,即

EI'y= βEIy

式中

EI'y-轨道框架水平刚度;

EIy-单股钢轨水平刚度,Iy为单根钢轨对垂直轴的惯性矩。

β一 轨道框架刚度增值换算系数,它反映了节点扭矩的作用。

木枕线路道钉扣件β=2,混凝土枕线路β=3。目前在设计计算中,为安全考虑,混凝土枕线路也采用β=2。

文献引用:

刘兴文主编《铁路轨道》2011年版

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