Исследования температурной работы концевых участков рельсовых плетей бесстыкового пути, страница 2

В тех случаях, когда температура понижена по сравнению с температурой закрепления плети и рельсовая плеть стремится сократить свою длину, а балласт препятствует этому, при проходе поезда происходят перемещения в сторону удлинения плети. При обратном положении, когда температура выше температуры закрепления плети, проход поездов вызывает упругие перемещения концов в сторон}' сокращения длины плети. Например, в жаркую погоду летом, когда рельсовая плеть стремится удлиниться, при проходе поезда принимающий конец ее перемещается в сторону движения поезда (создается положение, похожее на угон), а отдающий конец перемещается в сторону, противоположную движению поезда (это уже мало похоже на угон). Оба конца плети перемещаются в направлении к ее середине. Осенью, когда рельсовая плеть стремится сократить свою длину, происходит обратное явление: оба конца перемещаются в направлении от середины плети. Проход поездов не только не уменьшает сопротивляемость балласта, а наоборот, как бы временно увеличивает его. Очевидно, этим можно объяснить способность балласта длительное время сопротивляться температурным силам в рельсе, несмотря на сложные условия работы пути. Следовательно, это явление весьма благоприятно для бесстыкового пути и его нужно внимательно изучить. Очевидно, оно оказывает существенное влияние на закономерности проявления угона пути и на работу противоугонов. С этой точки зрения указанное явление также заслуживает внимания. Таким образом, летнее сопротивление продольному перемещению рельсов, определяемое сопротивлением балласта, представляет собой довольно сложное явление, в котором еще не все изучено.

В дальнейшем, исследуя температурную работу рельсовых плетей в годовом цикле колебаний температуры, будем принимать все виды сопротивлений (стыковое сопротивление, погонное сопротивление зимой и летом) величинами постоянными, неупругими и не зависящими от величины перемещения.

4.2 Методы расчета продольных температурных перемещений и напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути

Существует графический и аналитический способы расчета продольных температурных перемещений и напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути. Графический метод расчета базируется на построении эпюры продольных сил в рельсовой плети. Эпюрой продольных сил называется график, показывающий величину продольной силы в каждом сечении рельсовой плети. По горизонтали откладывается длина рельсовой плети или того участка плети, для которого строится эпюра сил. По вертикали откладывается величина продольной силы. График строится в определенном масштабе.

В каждом сечении рельсовой плети продольная температурная сила не может быть больше суммы сил сопротивления продольному перемещению на участке от рассматриваемого сечения до конца плети. Помня это правило и зная имеющиеся сопротивления, легко построить эпюру возможных максимальных продольных сил в рельсовой плети.

При наличии стыкового сопротивления Re и погонного сопротивления р максимальная продольная сила в каждом сечении определяется уравнением

Nmax=Rc+pl,

где l — расстояние от рассмотренного  сечения до конца плети.

Эпюры продольных сил или напряжений строят в такой последовательности: 1) при  максимальной  температуре; 2) при  понижении   температуры   до  температуры смерзания балласта; 3) при минимальной температуре; 4) при   г повышении   температуры   до   температуры   оттаивания   балласта;   5)   при   у максимальной температуре.

Построения эпюры будем производить для следующих условии:

-температура закрепления рельсовой плети типа  Р65 ty = +25> С;

-максимальная температура  tmax= -С56°С;

-минимальнаятемпература    tmin =-37°С;     

-стыковое сопротивление  Rc = 20 000 кГ;

-погонное сопротивление по одной нити  р = 6,5 кГ см;

Рассмотрим последовательное изменение продольных сил при изменении температуры и построим эпюры. Максимальные температурные силы в зоне пассивной температурной работы пропорциональны приращению температуры и определяются уравнением

N=aEFΔt.

В зоне активной температурной работы на концевом участке максимальные продольные силы равны силам сопротивления продольному перемещению. При многократных взаимообратных изменениях температуры на разную величину эпюра продольных сил в зоне активной температурной работы может быть довольно сложной.

Допустим, что после укладки и закрепления рельсовой плети температура поднялась до некоторого максимального значения /W, при наличии стыкового сопротивления Rc и погонного сопротивления р эпюра продольных сил при tmax будет такой, как показано на рисунке (эпюра 2), перемещение конца рельсовой плети определим по формуле:

                                                                          (4.1)

Затем предположим что температура начинает понижаться. Когда температура рельса понизится до той температуры, при которой рельс был закреплен, в зоне пассивной температурной работы, т. е. в средней части плети, продольные температурные силы будут равны нулю (эпюра 3).

При дальнейшем понижении температуры, когда будет преодолено стыковое сопротивление, конец плети начнет перемещаться к середине плети, т. е. длина плети начнет уменьшаться, перемещение можно рассчитать по формуле:

                                (4.2)

                                      (4.3)

где t0 - температура смерзания балласта.

Далее      рассчитаем        перемещение   при достижении    минимальной температуры по формуле :

                            (4.4)