Полученные формулы дают возможность относительно просто опреде-; лять ожидаемые напряжения и перемещения рельсов под воздействием тем-j ператур при переменных сопротивлениях этим перемещениям.
3 АНАЛИЗ ТЕМПЕРАТУРНОЙ РАБОТЫ РЕЛЬСОВ
Знание температурной работы рельсов позволяет работникам путевого хозяйства с минимальными трудовыми и материальными затратами обеспечить безопасное движение поездов. Умение определить фактические сжимающие или растягивающие температурные силы, которые могут возникнуть в рельсах в момент наступления максимальных или минимальных расчетных температур, дает возможность проверить работоспособность звеньевого пути и принять правильное решение о мерах, необходимых для дальнейшей эксплуатации железнодорожного пути. Если температурные силы, возникающие в пути, превышают допускаемые, то для обеспечения нормальной эксплуатации пути и безопасности движения поездов необходимо проведение специальных, а в некоторых случаях и экстренных мер (разгонка или регулировка стыковых зазоров, сезонная разрядка температурных напряжений с укладкой рубок или удлиненных рельсов с последующей заменой их стандартными рельсами и др.). Наряду с этим необходимо знать влияние противоугонов и способа закрепления пути от угона на стабилизацию звеньевого пути и погонное сопротивление продольным перемещениям рельса, влияние стыкового и погонного сопротивлений на температурную работу 25-метровых рельсов.
Установка стыковых зазоров, отличающихся от рекомендуемых, приводит к появлению в пути дополнительных температурных (сжимающих или растягивающих) сил. Дополнительные температурные силы осложняют и без того тяжелую работу 25-метровых рельсов, вызывая нарушения прочности и устойчивости железнодорожного пути.
3.1 Определение температурных сил и напряжений
Температурную силу по концам лежащего в пути рельса можно определить по формулам:
а) для летних условий
Na = R + Nmp4 = R + 2,5F&mfU;(3.1)
б) для зимних условий
N3 = R + N6 = R + 2,5F&6.(3.2)
В соответствии с принятыми допущениями наибольшая продольная температурная сила наблюдается в стандартном рельсе в средней его части. В общем случае температурные силы, возникающие в рельсах, определяются по формулам:
75
3.2.1 Влияние погонного сопротивления
Величина погонного сопротивления продольному перемещению
релЯ
сошпальной
решетки зависит в основном от типа и эпюры шпал, от рода jf
степени уплотнения балласта в
шпальных ящиках, от типа промежуточного
скрепления и силы прикрепления рельсов к шпале. >щ
Годовые изменения длины свободнолежащих 25-метровых рельсов ддш
различных температурных амплитуд,
приведенные в таблице 3.2, превыше
ют конструктивную величину стыкового зазора даже в самых теплых pajfcf
онах,
где годовая амплитуда колебаний температуры рельса превышает 70 °О?
При этом
в самых суровых климатических условиях указанные перемещё*
ния могут достигать 39 мм. •'-"•
Таблица 3.2 - Годовые деформации 25-метровых рельсов
|
Годовая амплитуда |
|||||||
|
колебаний температуры, °С |
70 |
80 |
90 |
100 |
ПО |
120 |
130 |
|
Годовые деформации |
|||||||
|
25-метровых рельсов, мм |
20,7 |
23,6 |
26,6 |
29,5 |
32,5 |
35,4 |
38,1 |
Пользуясь данными таблицы 3.2, можно определить потребную величину уменьшения годовых деформаций 25-метровых рельсов для любого кон-; кретного района для того, чтобы фактические изменения его длины не пре-, вышали величины конструктивного стыкового зазора. При установке нормальных стыковых зазоров будет исключено торцевое давление и работа, болтов на изгиб.
В случае слабого прикрепления рельса к шпалам, что имеет место при, костыльном скреплении, величина погонного сопротивления незначительна, так как балласт в работе не участвует, а наддернутые костыли не обеспечивают необходимого прижатия рельса к опорам. При этом зимой и летом по-* гонное сопротивление принимается одинаковым, потому что лимитируется"' оно сопротивлением перемещения рельса относительно шпалы. Для нового1 костыльного скрепления величина погонного сопротивления продольному перемещению по одной рельсовой нити не превышает 30 Н/см (3 кН/м). Погонное сопротивление изношенного скрепления снижается до 10 Н/см (1 кН/м) и менее. За счет постановки противоугонов можно добиться незначительного увеличения погонного сопротивления при костыльном скреплении. (Подробно влияние противоугонов на температурную работу стыкового пути будет рассмотрено в п. 3.5).
В случае применения раздельного (пружинного или жесткого) скрепления сопротивление рельсов продольному перемещению по шпалам летом больше, чем сопротивление перемещению шпал в балласте. В зимних условиях при замерзшем балласте погонное сопротивление определяется уже проскальзыванием рельса относительно скрепления. Поэтому для практических расчетов летнее погонное сопротивление для раздельного скрепления
82
можно принимать 65 (6,5), а зимнее -250 (25) Н/см (кН/м) по одной рельсовой нитке.
В результате преодоления погонного сопротивления часть температурной работы идет на изменение длины рельса, а часть - на изменение его напряженного состояния. Причем в момент преодоления погонного сопротивления на всей длине рельса эти части оказываются одинаковыми. Такое положение указывает на то, что в этот момент фактические перемещения рельса равны половине теоретических.
Уменьшение годовых деформаций 25-метрового рельса разных типов в зависимости от величины погонного сопротивления можно определить по формуле
rl rl
ДХ, =а/ = а/—-—. (3.11)
|
2aEF |
2-2,5Г
Условные обозначения приведены выше.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.