锅炉强度计算

《电力名词》第三版。 2100433B

锅炉构架及各个承压件设计时(或对已有部件校核时),根据选定的材料许用应力,计算给定工作条件下保证安全运行应有的结构尺寸。

内容简介

《锅炉强度计算标准应用手册(增订版)》编著者长期从事锅炉强度的教学与科研工作，一直参与主编我国锅壳锅炉与水管锅炉受压元件强度标准工作，并参加了这两个标准的修订工作。《锅炉强度计算标准应用手册(增订版)》中，将制定与修订标准中所遇到的主要问题予以纳入，还对标准进行了逐条分析，此外给出有关技术问题的出处(参考文献)以供读者进一步查考。

《锅炉强度计算标准应用手册(增订版)》中部分内容以“附注”形式给出。基本上它们是作者多年来应用强度标准、强度分析方法参与处理解决过的锅炉设计、制造、运行中所出现的一些实际问题。借此用以协助读者开阔思路，并了解许多实际强度问题是如何处理解决的，其中某些问题也是标准急待修订的。

为便于读者可直接了解标准所列出基本公式的来源，《锅炉强度计算标准应用手册(增订版)》给出了简易推导过程，较繁琐的推导内容也指明了出处，这样，可知基本公式的准确程度与裕度大小等。

轨道强度计算的主要目的，是运用力学原理，分析和计算轨道各组成部分，在机车车辆以各种不同运营条件运行时所产生的应力和变形。在保证列车安全、平稳和高速运行条件下，根据已有的轨道类型及其他特定条件，确定机车车辆所允许的最大轴重和行车速度；以及在机车车辆类型、轴重和最高行驶速度已知时，经过强度计算并结合国家技术政策，选择合理的轨道类型。轨道强度计算的主要内容，是在列车动载作用下计算轨底边缘的弯曲拉应力、轨头压应力、木枕支承面的承压应力、道床顶面的承压应力、路基面的承压应力以及混凝土轨枕和宽轨枕的轨下断面、中间断面的弯矩等 。

轨道强度计算主要研究以下三个方面：（1）确定机车车辆施加于轨道上的荷载，研究轨道变形，轨道破坏的机理。（2）研究轨道结构各组成部分的应力和变形，寻求加强或改进轨道结构，延长设备使用寿命和维修周期的措施。（3）为研究能设计适应高速、重载运输的少维修或不维修的轨道结构，提供必要的理论依据 。

轨道强度计算静力计算

按照对基础假设的不同，静力计算分为：连续点支承梁的计算和连续基础梁的计算。在连续点支承梁的计算法中，把钢轨视为一根支承在许多弹性支点上的无限长梁。弹性支点的沉落值假定与它所受的压力成正比。运用力学理论，任一截面处的钢轨弯矩、压力和挠度都可求得。如果有许多荷载同时作用于钢轨上，可先分别计算每个荷载对轨道所产生的作用，然后叠加起来。如需求最大数值时，可选择几个较重的车轮分别置于计算截面上，按照机车车轮的排列进行计算比较求得。在连续基础梁的计算法中，则把钢轨视为一根支承在连续弹性基础上的无限长梁。同样，用力学理论，可求出钢轨任一截面的弯矩、压力和挠度。与连续点支承梁方法相比，计算结果相差不多。但在基础刚度较大时，两种计算结果相差可达10%左右。

轨道强度计算动力计算

一直沿用等效静荷载法，即考虑到列车动力作用而把轨道所承受的静荷载适当加大。动荷载的确定有两种方法：①力素分析法。对轨道所承受的各种力素进行分析，对每一种力素乘以不同的系数，再以概率理论将其组合起来，以求得可能发生的最大动荷载。②速度系数法。把静荷载乘以速度系数α，得出换算的动荷载。计算速度系数的公式，各国不同，如美国采用α=1 v/120，式中速度v以英里/时计；对速度v小于100公里/时，联邦德国采用α=1 v/30000。中国1979年颁布的《铁路轨道强度计算法》规定：在蒸汽牵引，列车速度在120公里/时以下时，计算轨底弯曲应力，用α=1 8v/1000，式中v为行车速度，以公里/时计；计算轨道下沉的轨下基础各部件的荷载及应力，则用α=1 6v/1000。力素分析法在理论上似较速度系数法严密，但实际上各种力素变化多端，情况极为复杂，计算结果的可靠度不大，且计算十分繁琐，使用不便，不如速度系数法简单易行。到80年代除苏联外，世界各国大多采用速度系数法。

轨道各部件应力计算主要包括：①钢轨底部的动弯应力。即：σ=M/W，式中σ为钢轨底部纵向纤维应力；M为钢轨弯矩；W为钢轨底部对水平中性轴的截面模量。②轨枕的压应力。仅对木枕进行计算。压应力σa=Q/A，式中Q为钢轨压力；A为轨底或垫板与木枕接触的面积。③道床顶面的压应力。即道床顶面承受轨枕底面传来的压力，假定分布在轨枕两端长度为e的范围内，其值为p=Q/be，式中Q为钢轨压力；b为轨枕宽度。最大压应力则乘以大于1的系数，一般采用1.6。④路基顶面的压应力。一般随道床厚度的增加而减小，但道床厚度达到一定限度时，即使再增加道床厚度，路基面的压应力也不会再减小。以上均为对垂直方向的荷载所进行的计算，横向水平力，在直线上数量不大，约为静荷载的10～15%；在曲线上，视曲线半径大小，机车、车辆类型的不同而异，但一般也只为静荷载的50%以下。在普通线路上，纵向水平力数值很小，一般可不计算。2100433B