Кроме того вертикальные виброускорения щебня под шпалой на глубине 10см в среднем в 2,2-5,8 раза больше, чем в шпальном ящике на той же глу- бине. Это указывает на отрицательное влияние вибрации на устойчивость пути в процессе эксплуатации.
Приведённый анализ вибродинамического воздействия на балластный слой соответствует осевым нагрузкам до 25т/ось. В случае действия нагрузок до 30т/ось таких данных нет. Следовательно, для последующих расчётов не- сущей способности балласта требуется определить величины вертикальных ускорений под подошвой шпалы, изменение ускорений по глубине балласта, их распределение по подошве шпалы и величины ускорений, возникающих в горизонтальном направлении поперёк пути, при движении поездов с осевыми нагрузками до 30т/ось.
По данным проведённых испытаний были получены значения ускорений под подошвой железобетонной шпалы в различных её сечениях в зависимо- сти от величины осевой нагрузки, изменяющейся от 23 до 30т/ось.
На рис. 6.3 представлены зависимости вертикальных ускорений от осевой нагрузки, а также горизонтальных ускорений в подрельсовом сечении.
Рис. 6.3 Зависимость величин ускорений в балласте от осевой нагрузки.
Анализируя полученные результаты, приходим к выводу о практически прямо пропорциональном росте ускорений с увеличением осевой нагрузки, которая существенно сказывается на динамическом воздействии в зоне стыка на балластный слой железнодорожного пути. При увеличении осевой нагруз- ки от 23т/ось до 30т/ось в сечении у торца шпалы и по оси рельса ускорения увеличиваются от 2,8g до 9,0g и от 3,6g до 9,9g соответственно или в среднем в три раза. Увеличение осевой нагрузки на 1т/ось даёт увеличение вертикаль- ного ускорения на 0,9g, горизонтального ускорения – на 0,63g.
При увеличении глубины вертикальные ускорения изменяются следую- щим образом: при осевой нагрузке 30т/ось в пределах первых 15см верти- кальные ускорения уменьшаются с 9g до 7,4g или на 18%; при увеличении глубины от 15см до 30см их уровень снижается от 7,4g до 5,3g или на 28%. Наибольшее динамическое воздействие воспринимает зона балласта до глубины 30см под подошвой шпалы. Величины ускорений на каждой отметке представлены в относительных величинах по отношению к значе- нию под подошвой шпалы:
,
где 
–
вертикальное ускорение на глубине z под подошвой шпалы;
– вертикальное
ускорение под шпалой.
Распространение ускорений по глубине описывается следующей зависи- мостью:
,
где 
–
угловой коэффициент или коэффициент затухания вертикальных ус-
корений по глубине, равный 1,75м -1.
Для горизонтальных ускорений коэффициент затухания равен 1,66м -1. Учитывая незначительные расхождения в величине коэффициентов прини- мается среднее значение равное 1,70м -1.
Отличием вертикальных и горизонтальных ускорений при распределении под подошвой шпалы является то, что при приближении от оси рельса к сере-
дине шпалы вертикальные ускорения уменьшаются, а горизонтальные увели- чиваются. Но и вертикальные и горизонтальные ускорения при удалении от оси рельса к торцу шпалы, то есть под опорной частью, характеризуются сла-
бым затуханием.
Для расчётов несущей способности балластного слоя необходимо знать зависимости затухания ускорений в горизонтальном поперёк оси пути на- правлении. Колебания наиболее интенсивно затухают в пределах первых 6м от оси рельса. Распространение вертикальных и горизонтальных ускорений описывается следующими формулами:
,
где и
– величины вертикальных и
горизонтальных ускорений в сече-
нии по оси рельса, g;
и
– величины вертикальных и
горизонтальных ускорений на рас-
стоянии 
от оси рельса, g;
и
– коэффициенты затухания
вертикальных и горизонтальных ус-
корений в горизонтальной, равные соответственно 0,15м -1 и
0,15м
-1, то есть 
.
Колебания угасают одновременно в двух плоскостях, вертикальной и го- ризонтальной, поэтому функция распространения ускорений в балласте бу- дет выглядеть следующим образом:
.
По полученному выражению можно определить распространение ускоре- ний колебательного процесса балласта по телу призмы в любой точке с коор- динатами z и y.
6.3. Влияние засорённости балласта, воспринимающего
повышенную вибродинамическую нагрузку, на
прочностные характеристики
Исследования выполнялись на песчаных грунтах различного грануломет-
рического состава, от мелкозернистых до крупнозернистых. Рассматривались пески, засорённые угольной пылью. Угольная пыль в общем случае характе- ризуется существенно большей способностью аккумулировать атмосферные осадки, создавая повышенную естественную влажность засорённого песка, что приводит к значительному снижению прочностных характеристик опре- деляемых при действии статических нагрузок. Если характеристики опреде- ляются в условиях воздействия вибродинамических нагрузок, то в сравнении с исходными чистыми песками регистрируется их чувствительность к дина- мике, то есть существенно возрастают показатели относительного снижения удельного сцепления и угла внутреннего трения.
Кроме того, для засорённых угольной пылью песков существенно воз- растает коэффициент виброразрушения грунта, характеризующий интенсивность нарастания показателей относительного снижения прочност- ных характеристик при увеличении вибродинамического воздействия.
Эксперименты проводились для условий работы земляного полотна при движении по пути грузовых поездов с осевой нагрузкой 30т/ось и скорости движения 90км/ч.
Обобщённые данные по исследованию прочностных характеристик засо- рённых угольной пылью песков приведены в таблице 6.2.
Таблица 6.2.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.