路基上无缝线路课程设计
——中和轨温及预留轨缝设计
中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论。
一、基本内容
1）收集资料，综合分析。
通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。
中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。
二、基本要求
z 对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来；
z 有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程
序及计算结果附在课程设计书中。
z 独立完成，有自己的特色；
z 设计时间1周。
z 设计书内容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计
总结（设计方案的评述、收获及建议）、参考文献。
z 课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时要求字
迹工整、书面整洁。
z 答疑时间：另作通知。
三、设计思路
无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：
图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（T max, T min ）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。
因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。 主要计算如下：
1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）
强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力[σ]：
σd +σt +σf ≤[σ]
，计算方法参见“轨道结构力学分析”一章； 式中：σd ——钢轨动弯应力（Mpa ）
σt ——钢轨温度应力（Mpa ）；
σf ——钢轨附加应力（Mpa ），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。
本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取σf =10Mpa ；
[σ]——钢轨允许应力。
因此允许的降温幅度[Δt d ]可由下式计算
[Δt d ]=[σ]−σd −σf E α （4-）
式中：σd ——钢轨动弯应力（Mpa ），取拉应力计算值。
2、据稳定性条件确定允许的升温幅度
根据稳定性计算求得的允许温度压力[P ]后，可计算出允许的升温幅度[Δt c ]：
[Δt c ]=[P ]−2P f 2EF α （4-）
式中：P f —— 附加压力，本设计可取为零（N ）。
[P ]——轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”[教材和参考文献1]。
2、 中和轨温确定
根据图，中和轨温t e 计算如下：
t e =
T max +T min [Δt d ]−[Δt c ]+±Δt k 22
四、设计参数（自己选取、组合）
主要技术指标：
北京地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。
1、 轨道条件
4σ=457Mpa I =3217cm s x ，钢轨断面对水平轴的惯性矩； 钢轨：60kg/m，屈服强度
轨枕：III 型混凝土枕，1667根/km，轨枕间距a =60cm ；
道床：道碴为一级道碴，面碴厚25cm ，底碴厚20cm 。
路基填料：沙粘土；
； 钢轨支座刚度D ：检算钢轨 D =301000（N/cm）
检算轨下基础 D =720000（N/cm）
曲线最小半径R =800m 的区段
营条件
机车：东风11内燃机车，Vmax=160km/h，
轮重和轴距请查阅相关文献。
其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。 主要参考文献：
1、《轨道工程》 高亮主编 中国铁道出版社
2、《铁路轨道》 谷爱军主编 中国铁道出版社
3、《铁路无缝线路》 广钟岩等， 中国铁道出版社。
4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学出版社。
5、铁路轨道设计规范（TB 10082-2005）
6、高速铁路设计规范（TB 10020-2009）
7、其他相关资料
计算相关的其他问题
附加速度系数
混凝土枕线路的初始弯曲
初始弯曲钢轨60kg/m钢轨75kg/m钢轨
弹性初弯f oe （mm ）塑性初弯f op （mm ）
我国常用机车类型的计算参数 机车种类 机车型号 轮轴名称 轮重（kN）轮距（cm） 构造速度
（km/h）
I 106 255 第一转向II 106 180 ND 5 架 III 106 820 I 106 118 第二转向II 106 180
架 III 106 250
内 I 112.8 180 燃 第一转向机 II 112.8 180
东风4 架 车 III 112.8 840 客120
（DF4） I 112.8 货100
第二转向II 112.8 180
架 III 112.8 180
I 112.8 200
第一转向II 112.8 200
东风11 架 III 112.8 826.7 客160
（DF11） I 112.8
第二转向II 112.8 200
架 III 112.8 200
I 112.8 230 第一转向II 112.8 230 韶山1 架 III 112.8 580
（SS1） I 112.8 90 第二转向II 112.8 230
架 III 112.8 230
I 112.8 230 第一转向II 112.8 200
韶山3 架 III 112.8 720
（SS3） I 112.8 100 电
力 第二转向II 112.8 230
机 架 III 112.8 200
车 I 112.8 300
第一转向II 112.8 520
韶山4 架
（SS4） I 112.8 300 100
第二转向II 112.8 520
架
I 112.8
第三转向II 112.8 300
架
I 112.8 520
第四转向II 112.8 300
架
I 107.8 290
韶山8 第一转向II 107.8 610
（SS8） 架 160
I 107.8
第二转向II 107.8 290
架
格式
一． 简介
二． 设计参数
三． 设计内容
四． 设计结论
五． 参考文献
路基上无缝线路课程设计
——中和轨温及预留轨缝设计
中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论。
一、基本内容
1）收集资料，综合分析。
通过专业书籍及相关学术期刊的学习，了解无缝线路铺设的意义及国内外发展的现状。并对路基上无缝线路设计的基本原理、方法及步骤有较清楚的了解。
2）通过计算，确定路基上无缝线路的允许降温幅度。
3）通过计算，确定路基上无缝线路的允许升温幅度。
4）通过计算，确定中和轨温（即无缝线路设计锁定轨温）。
中和轨温确定是无缝线路设计的关键问题，涉及《铁路轨道》这门课的主要理论。该设计的目的是通过实际设计，更深入地掌握《铁路轨道》的基本理论（尤其是强度计算和温度力计算理论）。
二、基本要求
z 对设计从全局上把握，思路清晰，将个人的独立见解在设计说明书中完整地表达出来；
z 有关计算建议上机完成，语言不限，但程序要具有通用性，即对各种参数条件都适用；并将源程
序及计算结果附在课程设计书中。
z 独立完成，有自己的特色；
z 设计时间1周。
z 设计书内容主要包括：设计任务、设计目的和意义、设计理论依据、设计参数、计算过程、设计
总结（设计方案的评述、收获及建议）、参考文献。
z 课程设计报告的文字部分要求详细完整、章节清晰、计算过程详尽、结论合理可靠。同时要求字
迹工整、书面整洁。
z 答疑时间：另作通知。
三、设计思路
无缝线路中和轨温计算的主要思路如图：
图中揭示了该设计的主要思路。中和轨温应根据当地的轨温条件（T max, T min ）和轨道允许的升温幅度和降温幅度来确定。
因此确定轨道允许的升温幅度和降温幅度是设计的关键。应根据无缝线路的设计原则来确定。 主要计算如下：
1、 无缝线路钢轨强度检算（确定允许降温幅度）
强度条件应使作用在钢轨上的各种应力总合不超过钢轨的允许应力[σ]：
σd +σt +σf ≤[σ]
，计算方法参见“轨道结构力学分析”一章； 式中：σd ——钢轨动弯应力（Mpa ）
σt ——钢轨温度应力（Mpa ）；
σf ——钢轨附加应力（Mpa ），如桥上的伸缩应力和挠曲应力、无缝道岔基本轨附加应力、列车制动等引起的附加应力等。
本设计只考虑路基上由制动引起的附加应力，可取σf =10Mpa ；
[σ]——钢轨允许应力。
因此允许的降温幅度[Δt d ]可由下式计算
[Δt d ]=[σ]−σd −σf E α （4-）
式中：σd ——钢轨动弯应力（Mpa ），取拉应力计算值。
2、据稳定性条件确定允许的升温幅度
根据稳定性计算求得的允许温度压力[P ]后，可计算出允许的升温幅度[Δt c ]：
[Δt c ]=[P ]−2P f 2EF α （4-）
式中：P f —— 附加压力，本设计可取为零（N ）。
[P ]——轨道允许的最大温度压力；根据无缝线路稳定性理论计算，采用“统一公式”[教材和参考文献1]。
2、 中和轨温确定
根据图，中和轨温t e 计算如下：
t e =
T max +T min [Δt d ]−[Δt c ]+±Δt k 22
四、设计参数（自己选取、组合）
主要技术指标：
北京地区某段提速线路铺设无缝线路，设计其锁定轨温。
1、 轨道条件
4σ=457Mpa I =3217cm s x ，钢轨断面对水平轴的惯性矩； 钢轨：60kg/m，屈服强度
轨枕：III 型混凝土枕，1667根/km，轨枕间距a =60cm ；
道床：道碴为一级道碴，面碴厚25cm ，底碴厚20cm 。
路基填料：沙粘土；
； 钢轨支座刚度D ：检算钢轨 D =301000（N/cm）
检算轨下基础 D =720000（N/cm）
曲线最小半径R =800m 的区段
营条件
机车：东风11内燃机车，Vmax=160km/h，
轮重和轴距请查阅相关文献。
其它参数按设计要求，参见有关规则和图书资料合理选取，并说明理由。 主要参考文献：
1、《轨道工程》 高亮主编 中国铁道出版社
2、《铁路轨道》 谷爱军主编 中国铁道出版社
3、《铁路无缝线路》 广钟岩等， 中国铁道出版社。
4、铁道工程，郝瀛主编，西南交通大学出版社。
5、铁路轨道设计规范（TB 10082-2005）
6、高速铁路设计规范（TB 10020-2009）
7、其他相关资料
计算相关的其他问题
附加速度系数
混凝土枕线路的初始弯曲
初始弯曲钢轨60kg/m钢轨75kg/m钢轨
弹性初弯f oe （mm ）塑性初弯f op （mm ）
我国常用机车类型的计算参数 机车种类 机车型号 轮轴名称 轮重（kN）轮距（cm） 构造速度
（km/h）
I 106 255 第一转向II 106 180 ND 5 架 III 106 820 I 106 118 第二转向II 106 180
架 III 106 250
内 I 112.8 180 燃 第一转向机 II 112.8 180
东风4 架 车 III 112.8 840 客120
（DF4） I 112.8 货100
第二转向II 112.8 180
架 III 112.8 180
I 112.8 200
第一转向II 112.8 200
东风11 架 III 112.8 826.7 客160
（DF11） I 112.8
第二转向II 112.8 200
架 III 112.8 200
I 112.8 230 第一转向II 112.8 230 韶山1 架 III 112.8 580
（SS1） I 112.8 90 第二转向II 112.8 230
架 III 112.8 230
I 112.8 230 第一转向II 112.8 200
韶山3 架 III 112.8 720
（SS3） I 112.8 100 电
力 第二转向II 112.8 230
机 架 III 112.8 200
车 I 112.8 300
第一转向II 112.8 520
韶山4 架
（SS4） I 112.8 300 100
第二转向II 112.8 520
架
I 112.8
第三转向II 112.8 300
架
I 112.8 520
第四转向II 112.8 300
架
I 107.8 290
韶山8 第一转向II 107.8 610
（SS8） 架 160
I 107.8
第二转向II 107.8 290
架
格式
一． 简介
二． 设计参数
三． 设计内容
四． 设计结论
五． 参考文献