畢業(yè)論文--線路大修與鐵路無縫線路設計

1、<p>　　屆 繼續(xù)教育 學院</p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　學 號 </p><p>　　學生姓名 </p><p>　　指導教師 </p>

2、<p>　　完成日期 年 月 日</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）評語及成績</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書</p><p>　　注：可根據(jù)內(nèi)容加頁。</p><p>　　畢業(yè)設計（論文）開題報告</p><p>　　注：可根據(jù)報告的內(nèi)容加頁。</p><

3、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　無縫線路是鐵路現(xiàn)代化標志之一，它具有行車平穩(wěn)，旅客舒適，同時機車車輛和軌道的維修費用低，使用壽命長等優(yōu)點。隨著線路客貨運量和行車速度的不斷提高，列車軸重的增加，無縫線路已成為高速、重載鐵道的必選軌道結(jié)構，也是我國鐵路線路的主要發(fā)展方向。線路經(jīng)過長期運營，線路平縱斷面會發(fā)生變化。因此，要對現(xiàn)有的平縱斷面進行勘測，并根據(jù)勘測資料，對

4、線路平縱斷面進行改善設計。</p><p>　　本設計利用Auto CAD及Excel，對線路大修地段進行了平面、縱斷面改善設計，并繪制了的線路大修縱斷面改善設計圖；通過對軌道結(jié)構類型選擇、軌道強度及穩(wěn)定性檢算，進而對路基上無縫線路進行設計；通過計算橋上無縫線路鋼軌伸縮附加力和撓曲附加力，設計了一座中跨鋼橋上的無縫線路，并繪制了無縫線路長軌節(jié)布置圖。最后對線路大修工作作了專題研究。</p><

5、p>　　關鍵詞：線路大修 無縫線路 軌道強度 穩(wěn)定性</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　CWR is one hallmark of the railway modernization, it has some advantages such as smooth running, comfortable and le

6、ngth of service life. With the increasing of driving speed, passenger capacity and cargo carrying capacity, and increasing of axial load, CWR has been a firstly chosen-tract construction of high-speed and heavy-load trac

7、k, so interregional CWR has been trend of rail track development in China. Line after long-term operation, line profile will change. Therefore, the existing profile </p><p>　　This project improves the track’

8、s plan and profile design of track renewal on the railway with the help of Auto CAD and Excel, moreover, it draws the plan of the railway’s profile improved design; by choosing the track’s style; checking the track’s str

9、ength and stability, then designs the CWR on the roadbed, by calculating expansion forces and flexibility forces in the rails on the bridge, designing the CWR on a medium span steel bridge, and it draws the plan of long

10、section of track layout of C</p><p>　　Keywords: track renewal CWR track strength stability</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><

11、;p>　　1.1 線路大修1</p><p>　　1.1.1 概述1</p><p>　　1.1.2 設計內(nèi)容1</p><p>　　1.2 鐵路無縫線路2</p><p>　　1.2.1 概述2</p><p>　　1.2.2 路基上無縫線路3</p><p>　

12、　1.2.3 橋上無縫線路3</p><p>　　第2章 線路大修平面設計4</p><p><b>　　2.1 概述4</b></p><p>　　2.2 既有曲線漸伸線長度計算6</p><p>　　2.3 設計曲線漸伸線長度計算7</p><p>　　2.4 撥距計算

13、10</p><p>　　第3章 線路大修縱斷面設計17</p><p>　　3.1 縱斷面設計的特點及原則17</p><p>　　3.1.1 設計特點17</p><p>　　3.1.2 設計原則17</p><p>　　3.2 縱斷面設計技術條件17</p><p>　

14、　3.3 縱斷面設計方法18</p><p>　　3.3.1 縱斷面設計步驟18</p><p>　　3.3.2 設計縱斷面19</p><p>　　3.4 原始資料20</p><p>　　3.5 設計數(shù)據(jù)及計算結(jié)果22</p><p>　　3.6 設計縱斷面圖24</p>&l

15、t;p>　　第4章 路基上無縫線路設計26</p><p>　　4.1 無縫線路基本技術條件26</p><p>　　4.1.1 無縫線路分類26</p><p>　　4.1.2 無縫線路鋪設地段和位置26</p><p><b>　　59</b></p><p>　　6.3

16、.3 要求與規(guī)則62</p><p>　　6.4 線路大修的周期性62</p><p>　　6.4.1 影響因素62</p><p>　　6.4.2 現(xiàn)行規(guī)定63</p><p>　　6.4.3 如何確定大修周期63</p><p><b>　　參考文獻66</b></

17、p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 線路大修</b></p><p><b>　　1.1.1 概述</b></p><p>　　鐵路線路是由路基、軌道和橋隧建筑物組成。它是一個整體工程結(jié)構，共同發(fā)揮各自的功用，其任何組成部分的改變

18、或損壞，都將影響整體功能。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　1.1.2 設計內(nèi)容</p><p>　　本設計中采取的方法及步驟如下：</p><p>　　(1)根據(jù)設計任務書給定的運營條件及線路測量資料，對既有線路平縱斷面進行改善。</p><p>　　

19、(2)線路大修平面設計[1~4]：線路大修平面改善設計，主要是矯正既有線路平面的位置，平面設計以原線路設計標準為依據(jù)，并遵循一定的原則和基本的技術條件，根據(jù)線路勘測資料，對線路曲線部分各測點進行撥距計算。</p><p>　　(3)線路大修縱斷面設計：線路大修縱斷面設計的目的是改善原有線路設備的技術狀態(tài)，本設計在既有路基面標高、軌面標高及既有道床厚度的基礎上，利用Excel對計算軌面標高、設計軌面標高、設計道床厚

20、度等進行計算，并繪制縱斷面設計改善圖[4]。</p><p>　　1.2 鐵路無縫線路</p><p><b>　　1.2.1 概述</b></p><p>　　隨著高速、重載鐵路的發(fā)展，要求強化鐵路軌道結(jié)構，提高線路的平順性和穩(wěn)定性，消除現(xiàn)有一般無縫線路的緩沖區(qū)和道岔區(qū)鋼軌接頭的影響，實現(xiàn)線路的無縫化。把焊接軌條長度延長達整個區(qū)間或跨區(qū)間

21、并與道岔焊聯(lián)成一體，這種超長軌條的無縫線路稱為區(qū)間無縫線路或跨區(qū)間無縫線路。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　1.2.2 路基上無縫線路</p><p>　　路基上無縫線路設計主要包括[6~9]：</p><p>　　(1)無縫線路鋼軌強度計算，采用連續(xù)支承法；</p&g

22、t;<p>　　(2)無縫線路穩(wěn)定性計算，采用統(tǒng)一公式模型；</p><p>　　(3)無縫線路結(jié)構設計與計算。</p><p>　　1.2.3 橋上無縫線路</p><p>　　橋上無縫線路設計主要包括[9~12]：</p><p>　　(1)鋼軌的伸縮附加力的計算。梁因溫度變化而產(chǎn)生的伸縮變形，通過梁軌相互作用，使鋼軌產(chǎn)生

23、伸縮附加力。伸縮附加力與梁的日溫度差和扣件阻力的大小有關。</p><p>　　(2)鋼軌撓曲附加力的計算。梁在荷載作用下產(chǎn)生撓曲變形，通過梁軌相互作用，使鋼軌產(chǎn)生撓曲附加力，與撓曲變形和扣件阻力的大小有關。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　第2章 線路大修平面設計</p><p&

24、gt;<b>　　2.1 概述</b></p><p>　　線路大修平面設計主要是校正線路的平面位置。平面設計應以原線路設計標準為依據(jù)，并應遵循以下基本技術條件：</p><p>　　(1)設計曲線時應盡量采用單曲線，僅在困難條件下允許保留復曲線，但復曲線的兩個圓曲線間，應設緩和曲線連接，其長度按計算決定，但不應短于20m。</p><p>

25、<b>　　……………（略）</b></p><p>　　偏角法是應用漸伸線原理，計算既有曲線各點和設計曲線各對應點的漸伸線長度，其漸伸線長度之差即為各點計算撥量。如圖2-1所示，既有曲線B點的漸伸線長為，設計曲線上與B點相應的點漸伸線長為，因此，撥距就是兩漸伸線長度之差：</p><p>　　＞0，曲線外挑，＜0，曲線內(nèi)壓。</p><p>

26、<b>　　……………（略）</b></p><p>　　2.2 既有曲線漸伸線長度計算</p><p>　　既有線雖已錯動，但基本線形仍保持原來的形狀，可分為按緩和曲線和圓曲線的性質(zhì)計算。</p><p>　　(1)當置鏡點在曲線的始切線上時，圓曲線各測點的漸伸線長度為：</p><p>　　式中，l——圓曲線上測點

27、的曲線長；</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　2.3 設計曲線漸伸線長度計算</p><p>　　(1)選擇曲線半徑與緩和曲線長度</p><p>　　進行曲線計算與設計前，首先要根據(jù)既有技術資料和現(xiàn)場實測結(jié)果估算既有曲線半徑，既有曲線半徑可采用下列方法計算：</p>

28、<p><b>　　平均偏角法</b></p><p>　　設L為測點間弦長(一般為20m)，在圓曲線范圍內(nèi)取n個點偏角、、……、，可求得圓曲線內(nèi)L所對應的偏角的平均值為：</p><p><b>　　(2-7)</b></p><p><b>　　……………（略）</b></p&

29、gt;<p>　　設計曲線半徑R可取估算的既有曲線半徑RJ，并根據(jù)轉(zhuǎn)角的大小取整(參見表2-1)。</p><p>　　表2-1 曲線半徑取整</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　(3)設計曲線漸伸線長度的計算</p><p>　　設計曲線漸伸線的長度，可根據(jù)測點所在

30、位置，分別按下列公式計算：</p><p>　　ZH~HY第一緩和曲線上各測點：</p><p><b>　　(2-13)</b></p><p><b>　　……………（略）</b></p><p><b>　　2.4 撥距計算</b></p><p&g

31、t;<b>　　(2-17)</b></p><p><b>　　撥距計算的步驟：</b></p><p>　　計算既有曲線各測點的漸伸線長度；</p><p>　　選擇曲線半徑及緩和曲線長，確定各主要點的里程；</p><p>　　各條曲線撥距計算見表2-2~表2-3。</p>&l

32、t;p>　　第3章 線路大修縱斷面設計</p><p>　　3.1 縱斷面設計的特點及原則</p><p>　　3.1.1 設計特點</p><p>　　線路大修的縱斷面設計是在原有建筑設備的基礎上進行，并在保持原有限制坡度的條件下，修正和改善原有縱斷面上不符合技術要求的部分。因此，縱斷面的改善設計，必然會受到原有建筑物的嚴格限制。例如拉坡設計，會受到車

33、站內(nèi)的天橋、地道、站臺及區(qū)間的跨線橋、架空橋、橋梁和隧道等建筑凈空的限制，一般說是不能隨意抬道或落道的。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　3.1.2 設計原則</p><p>　　線路大修的縱斷面設計是一項復雜而費事的工作，而線路大修施工又是在營業(yè)線上列車間隙內(nèi)或“天窗”中進行的。這些特點決定了大修設

34、計的特殊性。因而設計時必須充分了解掌握線路上設施物的技術狀態(tài)，結(jié)合提高線路質(zhì)量和改善技術設備的要求，充分考慮設計斷面與原有設備間的協(xié)調(diào)性與適應性，并應特別注意以下幾項原則：</p><p>　　(1)從確保行車安全出發(fā)，消除線路縱斷面上不符合技術要求的地段。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　3.2 縱

35、斷面設計技術條件</p><p>　　線路大修縱斷面設計，須符合下列各項基本技術條件：</p><p>　　(1)盡可能改善原有線路坡度，如原有線路超過限制坡度且改善有困難時，允許保留。</p><p>　　(2)盡可能設計長的坡段，每段坡長一般不短于該區(qū)段到發(fā)線有效長的一半，個別困難地段，應不短于200m。</p><p>　　(3)相鄰坡

36、段的連接，應按原線路標準設計為拋物線形或圓曲線形的豎曲線：</p><p>　?、俜蚕噜徠露蔚钠露却鷶?shù)差大于2‰時，須用拋物線形豎曲線連接。每20m豎曲線長度的變坡率，凸形縱斷面地段不得大于1‰，凹形地段不得大于0.5‰。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　3.3 縱斷面設計方法</p>

37、<p>　　3.3.1 縱斷面設計步驟</p><p>　　縱斷面改善設計按下列順序進行：</p><p>　　(1)熟悉和整理縱斷面外業(yè)測量資料及有關現(xiàn)場調(diào)查資料；</p><p>　　(2)根據(jù)測量和調(diào)查資料繪制原始平縱面圖，其比例分別為：縱向——1：50；橫向——1：5000。圖中：</p><p>　?、僭芯€路平面——根

38、據(jù)原有平面資料進行繪制，注明里程，曲線起訖點位置，曲線半徑，圓曲線長度及緩和曲線長度；</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　3.3.2 設計縱斷面</p><p>　　線路大修縱斷面設計是在現(xiàn)有縱斷面圖上按下列步驟進行：</p><p>　　(1)確定計算軌面標高——根據(jù)采用的新軌

39、道總厚度及現(xiàn)有路基面標高，定出各百米標的“計算軌面標高”：</p><p>　　=++++[] (3-3)</p><p>　　式中，——現(xiàn)有路基面標高；</p><p>　　——設計采用的新軌高度；</p><p>　　——新軌下墊層厚度；</p><p><b>　　——新軌枕高

40、度；</b></p><p>　　[]——規(guī)定的道床允許最小厚度，根據(jù)正線軌道類型表選用。</p><p>　　(2)初步設計縱斷面——設計縱斷面是從固定建筑物(該點不能起道，作為控制點)開始，參考“計算軌面標高線”及設計技術條件，定出變坡點的位置及標高，初步確定設計坡度。</p><p><b>　　……………（略）</b><

41、;/p><p><b>　　3.4 原始資料</b></p><p>　　大修地段位置：××線K114+000~K119+100，全長5km。</p><p>　　現(xiàn)有線路條件：該大修地段屬于I級干線，正線數(shù)目單線，限制坡度12‰，最小曲線半徑為500m，到發(fā)線有效長度850m。</p><p>　　原

42、有線路縱斷面測量資料見表3-1。</p><p>　　表3-1 線路縱斷面測量資料</p><p>　　3.5 設計數(shù)據(jù)及計算結(jié)果</p><p>　　經(jīng)計算得出數(shù)據(jù)如表3-2所示：</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　3.6 設計縱斷面圖</p&

43、gt;<p>　　設計線起點里程為K114+000，終點里程為K119+100，全長5000m。線路含有一個道口，道口寬1m；一座鋼梁橋。坡段最長為900m，最短為200m。含有兩個平曲線，曲線Ⅰ半徑為500m，曲線Ⅱ半徑為600m。上坡坡度最大為5.1‰，下坡坡度最大為9.1‰。當相鄰兩坡段坡度差大于3.0‰時，應設豎曲線，所以共設置6條豎曲線?，F(xiàn)有道床最厚為29cm，設計道床最厚為67cm，挖路基最深為24cm?；痉?/p>

44、合縱斷面設計標準。在挖路基時比較集中，基本符合經(jīng)濟合理的要求。</p><p>　　縱斷面設計圖見附錄B(圖號：01)。</p><p>　　第4章 路基上無縫線路設計</p><p>　　無縫線路是用標準長度的鋼軌焊接而成的長鋼軌線路，又稱為焊接長鋼軌線路。無縫線路是軌道結(jié)構技術進步的重要標志。</p><p>　　4.1 無縫線路基本

45、技術條件</p><p>　　4.1.1 無縫線路分類</p><p>　　無縫線路按鋼軌內(nèi)部的溫度應力處理方式的不同，可分為溫度應力式和放散溫度應力式兩種類型。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　4.1.2 無縫線路鋪設地段和位置</p><p>　　

46、無縫線路鋪設地段和位置，應符合下列條件：</p><p>　　(1)軌下基礎穩(wěn)定，線路沒有翻漿冒泥、下沉擠出和大于15mm的凍害。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　4.1.3 無縫線路結(jié)構組成</p><p>　　溫度應力式無縫線路包括固定區(qū)、伸縮區(qū)和緩沖區(qū)。</p>

47、;<p>　　(1)伸縮區(qū)長度根據(jù)計算確定。</p><p>　　(2)固定區(qū)為長軌減去兩端伸縮區(qū)的長度。每段長軌的長度，應根據(jù)線路情況和施工條件決定，原則上應與自動閉塞區(qū)段的長度一致。若受條件限制，固定區(qū)也不應短于50m。</p><p>　　(3)緩沖區(qū)一般由2~4節(jié)標準軌或廠制縮短軌組成，有絕緣接頭時為4節(jié)(膠接絕緣接頭為3~5節(jié))。</p><p&

48、gt;　　4.1.4 緩沖區(qū)和伸縮區(qū)的設置</p><p>　　緩沖區(qū)應設在下列地點：</p><p>　　(1)兩段長軌之間；</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p>　　4.1.5 兩股長軌鎖定軌溫</p><p>　　鋪設無縫線路時，左右兩股長軌的鎖定軌溫應

49、基本相同，如不同，不得超過5℃。</p><p>　　4.2 鋼軌強度檢算</p><p><b>　　設計所需資料：</b></p><p>　　(1)線路條件：某線路K114+000至K119+100區(qū)段，包括直線和曲線，曲線段最小半徑為500m；鋼軌類型：60kg/m，=457MPa，25m長的標準軌；軌枕：Ⅱ型混凝土軌枕，1760根/

50、km；道床：碎石道床，=0.5MPa，道床厚度45cm；路基：砂黏土，=0.15MPa；最高軌溫：58.0℃，最低軌溫30.5℃。</p><p><b>　　(2)運營條件</b></p><p>　　客運機車韶山8：Vmax=160km/h；貨車韶山3：Vmax=100km/h。</p><p>　　(3)軌道強度計算資料</p>

51、;<p>　　表4-1 60kg/m鋼軌計算資料</p><p>　　表4-2 Ⅱ型混凝土軌枕計算資料</p><p>　　第7章 結(jié)論與展望</p><p><b>　　7.1 結(jié)論</b></p><p>　　7.1.1 線路平面設計</p><p>　　平面曲線設計主

52、要是針對已經(jīng)變形的既有曲線設計出合理的半徑，并根據(jù)漸伸線原理計算出撥距，使曲線平滑圓順，滿足運營安全和舒適要求。曲線Ⅰ：a=7733'45"，R=500m，l0=100m，L=776.862m，T=452.411m，曲線Ⅱ：a=2511'10"，R=600m，l0=140m，L=403.748m，T=204.344m。撥距為正，說明所選半徑過大；撥距為負，則說明半徑過小。</p><

53、;p>　　7.1.2 線路縱斷面設計</p><p>　　本設計線線路起點里程為K114+000，終點里程為K119+100，全程5km，泥污程度30%。線路在K115+100.5含一道口，寬度為1m；一座橋頭2-15.0m、橋中心4-32.0m的鋼橋。坡段最長為900m，最短為200m。含有兩個平曲線，曲線Ⅰ半徑為500m，曲線Ⅱ半徑為600m。上坡坡度最大為5.1‰，下坡坡度最大為9.1‰?，F(xiàn)有軌面標

54、高最大值為186.54m，最小值為168.49m。設計軌面標高最大值為186.65m，最小值為168.79m?，F(xiàn)有道床厚度最大值為29cm，最小值為11cm。設計道床厚度最大值為67cm，路基開挖深度最大值為24cm。由于相鄰坡段的坡度差最大為8.8‰，故應設置6段豎曲線。</p><p>　　基本符合縱斷面設計要求。</p><p>　　7.1.3 路基上無縫線路設計</p>

55、;<p>　　(1)確定設計鎖定軌溫為17℃；</p><p>　　(2)設計鎖定軌溫能滿足該區(qū)段無縫線路的強度和穩(wěn)定性條件；</p><p>　　(3)伸縮區(qū)長度為75m；</p><p>　　(4)長軌與標準軌之間的預留軌縫取7mm，標準軌之間的預留軌縫取8mm；</p><p>　　(5)不需設置防爬設備；</p&g

56、t;<p>　　(6)長軌條布置見附錄B(圖號：02)。</p><p>　　7.1.4 橋上無縫線路設計</p><p>　　(1)橋上無縫線路伸縮附加力計算：最大拉力為146.15kN，最大壓力：126.50kN；</p><p>　　(2)橋上無縫線路撓曲附加力計算：最大拉力為123.89kN，最大壓力：91.02kN；</p>

57、<p>　　(3)根據(jù)軌道結(jié)構強度檢算原理及方法，檢算橋上無縫線路軌道結(jié)構強度，確定橋上無縫線路最大容許溫降幅值為61℃；</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p><b>　　7.2 展望</b></p><p>　　改革開放以來，我國的鐵路建設和鐵路交通得到了快速發(fā)展，在經(jīng)過幾次

58、提速后，鐵路交通的運輸能力得到大幅度提高。但是，隨著我國國民經(jīng)濟高速平穩(wěn)的發(fā)展，對鐵路運輸提出了更高的要求。</p><p><b>　　……………（略）</b></p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 王其昌．鐵路線路大修工程[M]．北京：中國鐵道出版社，1994．</p>

59、<p>　　[2] 鐵道部．鐵路線路維修規(guī)則[M]．北京：中國鐵道出版社，1989．</p><p>　　[3] 谷愛軍．鐵路軌道[M]．北京：中國鐵道出版社，2006．</p><p>　　[4] TB/T10059-98，鐵路工程制圖標準[S]．</p><p>　　[5] 盧耀榮．無縫線路研究與應用[M]．北京：中國鐵道出版社，2004．</

60、p><p>　　[6] 童大塤．鐵路軌道[M]．北京：中國鐵道出版社，1996．</p><p>　　[7] 陳秀方．軌道工程[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2005．</p><p>　　[8] 練松良．軌道工程[M]．上海：同濟大學出版社，2006．</p><p>　　[9] 廣鐘巖，高慧安．鐵路無縫線路[M]．北京：中國鐵道出版社，20

61、04．</p><p>　　[10] 陳岳源．鐵路軌道[M]．北京：中國鐵道出版社，1994．</p><p>　　[11] 郝瀛．鐵道工程[M]．北京：中國鐵道出版社，2000．</p><p>　　[12] TB10082-2005，鐵路軌道設計規(guī)范[S]．</p><p>　　[13] 易思蓉．鐵路選線設計[M]．成都：西南交通大學出版

62、社，1994．</p><p>　　[14] Mischa Wanek．2004 crosstie market no sleeper[J]．Railway Track&Structures，August 2004：25~33．</p><p>　　[15] Js Mundery．Railway Track Engineering[M]．Tata McGraw-Hill Publi