Расчеты верхнего строения пути. Расчеты пути на прочность. Классификация рельсов по длине. Расчеты бесстыкового пути, страница 18

,                                                ()

где α – коэффициент линейного расширения равный 0,0000118;

       Е – модуль упругости рельсовой стали, 2,1·10⁶ кг/см²;

       F – площадь поперечного сечения рельса, для рельса Р65 с приведенным износом до 6 мм F = 78,24 см²;

       R – стыковое сопротивление, тс;

       r – величина летнего и зимнего погонного сопротивления,

          r_л =6,5 кгс/см, r_з = 25 кгс/см;

      t_max, t_min – соответственно максимальная и минимальная температура

                     рельсов;

      t_з – температура закрепления рельсовых плетей.

Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при температурах закрепления плетей 25 и 35 ºС показаны в таблицах 4.1 и 4.2 соответственно.

Таблица 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при   температуре закрепления плетей 25ºС

Rс, тс	20	30	40
, м	59,51	44,12	28,74
, м	42,07	38,07	34,07

Таблица 4.2 – Влияние стыкового сопротивления на длину участка «дыхания» при  температуре закрепления плетей 35ºС

Rс, тс	20	30	40
, м	29,42	14,03	0,00
, м	49,90	45,90	41,90

Влияние стыкового сопротивления на длину "дыхания" конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.1.

Рисунок 4.1 – Влияние стыкового сопротивления на длину "дыхания" конца рельсовой плети

4.8 Влияние погонного сопротивления

Погонное сопротивление продольному перемещению рельсовых плетей ввиду непостоянства затяжки клеммных и закладных болтов во времени уменьшается, вызывая на отдельных пикетах угон пути. При этом происходит перераспределение температурных сил по средней неподвижной части плети, изменяя вид эпюры, при построении которой мы полагаем, что средняя часть плети неподвижна. На самом деле перемещения отдельных участков плети имеют место при изменении температуры

Влияние погонного сопротивления на концевых участках плети хорошо видно на объемлющей эпюре температурных сил. Уменьшение погонного сопротивления продольным перемещениям рельсовых плетей бесстыкового пути приводит к резкому увеличению длины дышащих концов и величины температурных перемещений конца рельсовой плети. Оказывается, что длина дышащего конца плети обратно пропорциональна величине погонного сопротивления, а величина перемещений конца плети нелинейно зависит от погонного сопротивления.

Погонные сопротивления сдвигу путевой решетки (вместе со шпалами) вдоль пути имеют особое значение весной, летом и осенью. В эти периоды перемещения могут происходить за счет недостаточной связи шпал с балластом. После ремонта и выполнения других путевых работ балласт определенное время остается неуплотненным. Норма принимаемого для расчета погонного сопротивления сдвигу шпал щебеночного и асбестового балласта вдоль пути - 13 кг/см при 1840 и 14 кг/см при 2000 шпал/км.

Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25 ºС отображено в таблице 4.3, при температуре закрепления плетей 35 ºС – в таблице 4.4.

Таблица 4.3 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 25ºС

Таблица 4.4 – Влияние погонного сопротивления на длину участка «дыхания» при температуре закрепления плетей 35ºС

	лето		зима
r, кгс/см	3,25	6,5	12,5	25
lД, м	58,83	29,42	99,80	49,90

Влияние погонного сопротивления на длину "дыхания" конца рельсовой плети показано на объемлющих эпюрах на рисунке 4.2.

Рисунок 4.2 – Влияние погонного сопротивления на длину "дыхания" конца рельсовой плети

4.9 Температурные воздействия на путь

Лежащие в пути рельсы под воздействием температуры вынуждены преодолевать стыковые и погонные сопротивления, в результате чего в них возникают температурные силы. При повышении температуры уменьшаются стыковые зазоры и могут достичь своего минимального, или нулевого, зазора в момент наступления максимальной расчетной температуры. В том случае, если нулевой зазор образовался при температуре, не достигшей своего максимального значения, дальнейшее повышение температуры приводит к появлению и увеличению сил торцевого давления, максимальное значение которого будет в момент наступления максимальной расчетной температуры рельсов.

При понижении температуры рельсов происходит раскрытие стыкового зазора до своего конструктивного значения, а дальнейшее понижение температуры приводит к изгибу и срезу болтов, а также к разрыву стыков при минимальных или близких к ним температурах.

Величина погонного сопротивления продольному смещению путевой решетки зависит от эпюры шпал, степени уплотнения балласта и скрепления.

В случае слабого скрепления рельса к подрельсовому основанию, что имеет место при костыльном скреплении, величина погонного сопротивления незначительна. Это происходит в результате того, что надернутые костыли не обеспечивают необходимого прижатия рельса к опорам, а балласт в работе  почти не участвует. При костыльном скреплении погонное сопротивление лимитируется перемещением рельса относительно шпалы, поэтому зимой и летом погонное сопротивление принимается одинаковым. Для нового костыльного скрепления величина погонного сопротивления продольному перемещению по одной  рельсовой нити не превышает 3 кгс/см, а в процессе эксплуатации снижается до 1 кгс/см и менее. При сотрясениях рельсов под воздействием проходящей подвижной нагрузки погонное сопротивление уменьшается вдвое.