Расчеты верхнего строения пути. Расчеты пути на прочность. Классификация рельсов по длине. Расчеты бесстыкового пути, страница 21

При устройстве в уравнительном пролете сборных изолирующих стыков укладывают 4 пары, а при использовании обычных клееболтовых стыков укладывают 3 пары уравнительных рельсов. При использовании высокопрочных клееболтовых стыков с полнопрофильными стыковыми накладками, выдерживающими усилие 300 т, уравнительные пролеты можно не укладывать. Примыкание плетей к звеньевому пути, к стрелочным переводам и т.п. должно осуществляться двумя парами уравнительных рельсов.

Уравнительные рельсы и плети стыкуются шестидырными накладками с затяжкой обычных болтов крутящим моментом 60, а высокопрочных болтов- 110 кгс.

Особенности работы уравнительных пролетов

На уравнительных пролетах бесстыкового пути в зоне стыков на железобетонных шпалах резко возрастает динамическое воздействие подвижного состава на путь. При этом выход рельсов и других элементов верхнего строения пути в зоне уравнительного пролета и на температурно-подвижных концах рельсовых плетей в 10, 20 и более раз превышает выход этих элементов в средней части бесстыкового пути. Кроме того, на содержание уравнительного пути расходуется в 8-10 раз больше средств, чем на содержание бесстыкового пути в средней его части. Поэтому, ликвидируя илисокращая число уравнительных пролетов и увеличивая длину рельсовых плетей, мы уменьшаем расход материалов и рабочей силы, повышаем технико-экономическую эффективность бесстыкового пути и уровень безопасности движения поездов. Следует отметить, что длинные и сверхдлинные плети работают устойчивее коротких рельсовых плетей и в меньшей степени подвержены угону.

5.2 Методы определения критической силы

Для каждой конкретной конструкции ВСП существует такое значение силы, сжимающей обе рельсовые нити бесстыкового пути, при котором рельсошпальная решетка теряет устойчивость и происходит выброс пути.

Расчетные формулы К.Н.Мищенко выведены из условий равенства сумм работ при деформации выброса рельсошпальной решетки и потенциальной энергии деформации системы, экстремальное значение которой соответствует условиям равновесия. Сила сжатия рельсовых плетей при этом является функцией от стрелы  искривления (энергетический метод и метод дифференциальных уравнений).

5.2.1 Метод К. Н. Мищенко

В методе К.Н. Мищенко имеются следующие допущения:

- ж.д. колею заменяют балкой такого же погонного веса и жесткости в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

- в кривых учитывается погонно-распределенная выпирающая сила (P_к/R);

- погонные сопротивления перемещению рельсовой колеи принимаются постоянными по всей длине плети.

Возможность выброса пути вбок на прямой

;                                                             ()

.                                                                                           ()

Возможность выброса путивбок на кривой

;                                                             ()

.                                                                                           ()

Возможность выброса пути вверх

;                                                             ()

,                                                                                           ()

где Рк	–	продольная сжимающая критическая сила, действующая в рельсах, при которой возможна потеря устойчивости, кгс;
F	–	площадь поперечного сечения рельса, см2;
(Iрш)г	–	момент инерции рельсошпальной решетки в горизонтальной плоскости относительно вертикальной оси, см4 ;
E	–	модуль упругости рельсовой стали, Е = 2,1·106 кгс/см2;
lк	–	длина волны искривления пути при выбросе, см;
q	–	погонное сопротивление балласта поперечному перемещению рельсошпальной решетки, кгс/см;
р	–	погонное сопротивление продольному перемещению рельсошпальной решетки, кгс/см;
R	–	наименьший радиус кривой на участке укладки бесстыкового пути, м;
I	–	момент инерции рельса относительно его центральной горизонтальной оси, проходящей через центр тяжести, см4 ;
g	–	погонное сопротивление перемещению колеи в вертикальной плоскости (вес рельсов, скреплений, шпал с учетом сопротивления балласта), кгс/см .

За расчетную по устойчивости силу принимают наименьшую с коэффициентом К_у=1,1, т. е. Р_у=minР_к/К_у.

Экспериментальное исследование устойчивости нагретого бесстыкового пути наряду с проверкой правильности теоретических расчетов по определению критических сил позволило изучить весь процесс нарушения устойчивости. В Союзе было проведено более 300 опытов на стендах, представляющих собой натурные отрезки реального бесстыкового пути.

На основании этих экспериментов были получены значения Δt для прямых и кривых участков пути, которые приведены в ТУ на укладку и содержание бесстыкового пути и других официальных документах.

,                                                      ()

5.2.2 Метод С. П. Першина

Расчеты по методу С. П. Першина учитывают нелинейность сопротивления деформациям со стороны балластного слоя и узлов прикрепления рельсов к шпалам, а также наличие начальных неровностей колеи, которые оказывают существенное влияние на устойчивость пути под действием продольных сил. Однако это осложнило процесс вычисления, поэтому Першиным предложена простая зависимость с коэффициентами для определения критической силы:

,                                                      ()

где А и m	-	параметры, зависящие от типа рельсов и плана линии;
i	-	средний уклон начальной неровности, %;
К1	-	коэффициент, зависящий от сопротивления балласта;
К2	-	коэффициент, зависящий от эпюры шпал;
К3	-	коэффициент, учитывающий влияние узла скрепления.