Проект земляного полотна. Определение нагрузки на земляное полотно

Введение.

Железнодорожный путь состоит из верхнего и нижнего строения. К нижнему строению относятся: земляное полотно и искусственные сооружения. К основным элементам верхнего строения пути относятся: рельсы со скреплениями, шпалы, балластный слой и противоугоны.

Рельсы служат для поддержания и направления колес подвижного состава и непосредственно воспринимают нагрузку, передают ее на шпалы.

Шпалы служат для обеспечения неизменности положения рельс в плане, а также для передачи давления от рельсов на балласт.

Балласт воспринимает давление от шпал и передает его на большую площадь основной площадки земляного полотна.

Земляное полотно выравнивает неровности земной поверхности, воспринимает давление от верхнего строения пути и передает его на земную поверхность.

1  Глава 1.

1.1  Динамический расчет бесстыкового пути.

1.1.1  Выбор типа верхнего строения пути.

Выбор типа и конструкции верхнего строения пути должен производиться для разных конкретных условий на основании детальных технико-экономических расчетов, анализа и учета опыта эксплуатации, в результате надлежащих научных исследовании и тщательного проектирования.

Важнейшим элементом верхнего строения пути является рельс, для рельсов современного производства за основную характеристику принимается их вес, поэтому вес в известной степени может быть принят за обобщенную характеристику типа верхнего строения пути.

Профессором Г. М. Шахунянцем была установлена зависимость между требуемым весом рельса q, статистическими нагрузками подвижного состава “Р”, грузонапряженностью “Т”, скоростью движения “v”, которая выражается следующей формулой:

Где:

            А и В параметра, которые учитывают прочностные свойства и лежат в пределах:

;   

А=2-3

В=0,33-0,59

С=28-31 параметр, учитывающий экономические требования

А=1,20 – для вагона, а=1,13 – для локомотива

l=1.3-1.8

В рассчитываемом примера получаем:

            q_лок=48,06 кг/пог. М

            q_ваг=51,04 кг/пог. М

            А=2,22

            В=0,567

            С=22,91 <[C]

Так как тип рельса Р50 не подходит по экономическим показателям, принимаем рельс Р65 с большим погонным весом q=64,72 кг/пог. М

Для этого случая:

            А=2,814

            В=0,72

С=29,056

С учетом выбранного нами типа рельса будем производить дальнейший расчет пути.

1.1.2  Практический расчет верхнего строения пути на прочность.

При практическом расчете пути на прочность приняты следующие правила и допущения:

Расчет ведется по формулам статического расчета; переменные динамические силы принимаются в их максимально вероятном значении;

Характеристики пути принимаются детерминированными;

Рельс рассматривается как сплошная неразрезная балка на упругом основании;

Упругая реакция основания считается линейно зависящей от осадки;

Расчет ведется на вертикальные силы, приложенные по оси симметрии рельса. Учет горизонтальных сил, внецентренного приложения вертикальных сил ведется при помощи коэффициента f;

Колеса подвижного состава при движении не отрываются от поверхности( рассматривается безударное движение);

При действии на путь системы грузов используется закон независимости, т.е. напряжения в зоне действия складываются с учетом их знака;

Путь и подвижной состав находятся в исправном состоянии, отвечающем требованиям ПТЭ;

За критерии прочности рельсов принимаются допускаемые напряжения;

Характеристики пути на рельсах Р65 представлены в таблице 1.

Расчет, согласно заданию на проектирование производится летом, зимой в прямой и кривых участках пути с радиусами R=300,500,800 м.

Необходимые для расчета данные по подвижному составу приведены в таблице 2.

Расчет начинаем с определения максимального прогиба рессор подвижных единиц, по формуле:

Z_max=A+B10^-4v²

Где коэффициенты Аи В приняты:

Для локомотива

А=10,9

В=9,6

Для вагона

А=10

В=16,0

Данные по расчету для зимы и для лета сведены в таблицу 3.

Далее определяем динамическое давление колеса на рельс, по формуле:

P_ср=Р_ст+0,75ЖZ_max

Где:     Р_ст =11500 по заданию

Ж - жесткость комплекта рессор( смотри таблицу 3)

Расчетные данные сведены в таблицу 4.

Далее определяем дополнительное динамическое давление от колебания надрессорного строения и его среднеквадратическое отклонение, по формулам:

Р_р=ЖZ_max и       S_p=0.08ЖZ_max