- •Содержание
- •1. Введение
- •2. Исходные данные
- •3. Определение класса железнодорожного пути, конструкции, типа и характеристик верхнего строения пути
- •4. Определение условий укладки бесстыкового пути
- •4.1. Расчет повышений и понижений температуры рельсовых плетей, допускаемых по условиям их прочности и устойчивости
4. Определение условий укладки бесстыкового пути
Стык рельсов – самое напряженное и слабое место в пути. Назначение бесстыкового пути – ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков. Это одно из наиболее эффективных средств усиления пути.
Установление достоинств бесстыкового пути:
1. Снижение удельного основного сопротивления движению поездов и, в связи с этим, экономии топлива и электроэнергии на тягу;
2. Продление сроков службы верхнего строения пути;
3. Снижение объемов работ по выправке пути;
4. Снижение интенсивности бокового износа наружной рельсовой нити;
5. Сокращение потребности в очистке щебеночного балласта на угольно-рудных маршрутах;
6. Экономия расхода металла на стыковые скрепления;
7. Улучшение условной комфортности проезда пассажиров (плавность хода);
8. Повышение надежности работы электрических рельсовых цепей автоблокировки.
Укладка плетей на мостах еще более эффективна, чем на пути с земляным полотном, в связи с уменьшением динамических напряжений в элементах пролетных строений, расстройств мостовых соединений и затрат на их содержание.
Бесстыковой путь с железобетонными шпалами, имеющий повышенную однородность, равноупругость и стабильность (сопротивляемость внешним воздействиям), наиболее предпочтителен для скоростных магистралей и обычных линий с грузонапряженностью 25-80 млн. т брутто/км в год.
Возможность укладки бесстыкового пути в конкретных условиях устанавливается сравнением допускаемой температурной амплитуды [T] для данных условий с фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры ТА.
Если по расчету , то бесстыковой путь можно укладывать.
При расчетах прочности и устойчивости пути необходимо знать наивысшую и наинизшуютемпературу рельса. Их определяют как алгебраическую сумму экстремальных температур воздуха и соответствующих разностей температур воздуха и рельса.
Годовая амплитуда температур определяется как алгебраическая разность итемператур рельса, наблюдавшихся в данной местности:
. (4.1)
Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов:
, (4.2)
где = 10 ºС – минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются рельсовые цепи;
- допускаемая температура повышения рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемая устойчивостью против выброса пути при действии сжимающих сил;
- допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемой их прочностью при действии растягивающих продольных сил.
4.1. Расчет повышений и понижений температуры рельсовых плетей, допускаемых по условиям их прочности и устойчивости
Допускаемое повышение температуры рельсовых плетей устанавливается на основании исследований устойчивости пути.
Для некоторых конструкций пути величины приведены в табл. 4
Табл. 4
Тип рельса |
Эпюра шпал |
Повышение температуры рельсовой плети , ºС, допускаемое по условию устойчивости пути | |||||
В прямом участке |
В кривом участке радиусом R, м | ||||||
2000 |
1200 |
1000 |
800 |
600 | |||
Р65 |
2000 |
58 |
53 |
50 |
49 |
47 |
42 |
1840 |
54 |
50 |
47 |
46 |
44 |
40 | |
1600 |
47 |
43 |
41 |
40 |
38 |
35 |
Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей определяется расчетом прочности рельсов, основанном на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменений температуры, не должна превышать допускаемого напряжения материала рельсов:
, (4.3)
где - коэффициент запаса прочности (=1,3 для рельсов первого срока службы;=1,4 для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж);
- напряжение в кромках подошвы рельса под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;
- напряжение в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении температуры рельса по сравнению с температурой при его закреплении, МПа;
- допускаемое напряжение (для новых рельсов =350 МПа, для новых термоупрочненных – 400 МПа).
Напряжение в подошве рельса определяется по правилам расчета верхнего строения пути на прочность.
Температурное напряжение, возникающее в рельсе в связи с несостоявшимся изменением его длины при изменении температуры,
(4.4)
где - - коэффициент линейного растяжения;
Е – модуль упругости рельсовой стали ();
- разность между температурой, при которой определяется напряжение, и температурой закрепления плети, ºС.
Наибольшее допускаемое по условию прочности рельса понижение температуры рельсовой плети по сравнению с её температурой при закреплении
(4.5)
В табл. 4.2. приведены допускаемые по условию прочности понижения температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой их закрепления для бесстыкового пути с неупрочненными рельсами первого срока службы на железобетонных шпалах и щебеночном или асбестовом балласте в зависимости от типа обращающихся локомотивов и реализуемой скорости движения.
Для других вариантов верхнего строения указанные данные принимают со следующими поправками. При термоупрочненных рельсах первого срока службы значение увеличивают на 20ºС по сравнению с данными табл. 4.2.
При старогодних рельсах в главных путях и приемо-отправочных путях сквозного прохода уменьшают на 5ºС по сравнению с данными табл. 5