軌道強度計算

軌道強度計算簡介

軌道強度計算的主要目的，是運用力學原理，分析和計算軌道各組成部分，在機車車輛以各種不同運營條件運行時所產生的應力和變形。在保證列車安全、平穩和高速運行條件下，根據已有的軌道類型及其他特定條件，確定機車車輛所允許的最大軸重和行車速度；以及在機車車輛類型、軸重和最高行駛速度已知時，經過強度計算並結合國家技術政策，選擇合理的軌道類型。軌道強度計算的主要內容，是在列車動載作用下計算軌底邊緣的彎曲拉應力、軌頭壓應力、木枕支承面的承壓應力、道床頂面的承壓應力、路基面的承壓應力以及混凝土軌枕和寬軌枕的軌下斷面、中間斷面的彎矩等。

軌道強度計算主要研究以下三個方面：（1）確定機車車輛施加於軌道上的荷載，研究軌道變形，軌道破壞的機理。（2）研究軌道結構各組成部分的應力和變形，尋求加強或改進軌道結構，延長設備使用壽命和維修周期的措施。（3）為研究能設計適應高速、重載運輸的少維修或不維修的軌道結構，提供必要的理論依據。

軌道強度簡介

軌道強度又稱“軌道應力”。在列車動荷載作用下軌道各部分所受到的應力。按照對基礎假設的不同，軌道應力計算理論分連續彈性基礎梁法和連續支承梁法兩種。前者把鋼軌視為一根支承在連續彈性基礎上的無限長梁對整個軌道結構及其各部分的應力進行分析。假定軌道在集中輪載作用下，基礎反力與鋼軌撓度成正比，可求出鋼軌各截面上的撓度、彎矩和作用在軌枕上的鋼軌壓力。但軌道系統受一系列集中輪載的作用，計算時必須將鄰輪的影響全部考慮在內。使用連續彈性點支承梁法時，則把鋼軌視為一根支承在有限個彈性支點上的連續梁進行靜力分析。此時假定彈性支點上的沉落值與它所受的壓力成正比。同樣可求出鋼軌任一截面的撓度、彎矩和鋼軌壓力。兩種方法的計算結果僅在軌下基礎剛度較大時，相差可達10%～15%。實際上鋼軌既不是連續支承，也不是連續點支承，而是介於兩者之間，所以不論採用哪一種方法，都有一定的近似性。對於列車的動力作用，可用準靜態的計算方法，即套用靜力計算的基本原理，把軌道對機車車輛的動力回響，簡單地作為輪載或應力應變的動力增值問題來處理。引起動力增值的主要因素是行車速度、鋼軌偏載和列車通過曲線的橫向力，分別用速度係數，偏載係數和橫向水平力係數來考慮。最後計算出鋼軌撓度、彎矩、鋼軌壓力以及道床和路基頂面的壓應力。

軌道強度在英、美也稱軌道應力。軌道承受的作用力：軌道承受列車的各種垂直壓力、橫向水平力、縱向水平力。①垂直壓力主要來自車輪的靜重（靜荷載）。在列車運行時，由於機車車輛的振動，軌道和車輪的不平順，以及蒸汽機車動輪和主動輪構件的作用，除靜荷載外，在垂直方向，軌道還承受許多額外的附加力。所有這些附加力連同靜荷載一起，稱為垂直動荷載。②橫向水平力主要是由機車車輛搖擺及作蛇行運動以及它們通過曲線時向外推動而產生的。③縱向水平力主要包括機車加速、制動時的縱向水平分力，在長大坡道上機車車輛重量的縱向水平分力，以及因鋼軌的溫度變化而產生的溫度力。