Пример. Пусть путь оказался не выправленным на пучине, имеющей горб h=50 мм и l=10 м. Предполагая, что горб очерчен по косинусоиде, ординаты неровности и кривизна ее будут, считая начало координат в начале горба:
;
;
.
При принятых значениях h и l 
см. Изгибающий рельс момент и
наибольшие нормальные напряжения в рельсах от изгиба
; 
,
где y – расстояние от нейтральной оси до волокна, в котором определяются напряжения.
Для рельсов Р65 I=3548
см4, W=359 см3, у=9,87 см, поэтому 
кгс/см2, что весьма
много. Поэтому предотвращение пучин, а при их наличии - своевременное исправление
пути на пучинах является задачей большой важности. При этом кроме дополнительных воздействий на элементы пути
вызываются дополнительные динамические силы инерции при движении подвижного
состава по пути с такими неровностями.
Изменения температуры длинных
рельсов могут вызвать большие сжимающие силы и даже выброс пути. Температурные
напряжения в неподвижной части плети составят 
при
, 
.
Температура рельсов в солнечную погоду на 20, а в Средней Азии на 30 градусов превышает температуру воздуха, и это надо учитывать в процессе эксплуатации ж. д. пути. Ночью и в пасмурною погоду температуры рельса и воздуха одинаковы. Зимой минимальная температура рельса принимается равной минимальной температуре воздуха.
1.3.7 Собственные воздействия
Собственными воздействиями конструкции называются воздействия на нее, вызванные способами изготовления, укладки, содержания, ремонта конструкции и составляющих ее деталей.
Изготовление рельсов
Рельсы после проката остывают неравномерно по всему сечению. Головка рельса остывает медленнее, поэтому после того, как шейка и подошва остыли, головка, продолжая остывать, укорачивается и тянет их за собой. При этом возникают внутренние остаточные собственные напряжения. Холодная правка рельсов создает дополнительное их напряженное состояние. С течением времени собственные напряжения, которые могут достигать значительных величин (10-15 тыс. кгс/см2), меняются.
На поверхности катания головки собственные напряжения у новых рельсов растягивающие и достигают 810 кгс/см2. На шейке рельсов действуют сжимающие напряжения 940; в средней части подошвы - растягивающие 1230, а по краям ее 840 кгс/см2. Остаточные растягивающие напряжения на поверхности катания головки рельса вредны.
Проходящие по рельсам колеса вызывают растяжение верхних волокон головки, а также смятие и наклеп металла и образование остаточных сжимающих напряжений, которые постоянно гасят первоначальные растягивающие напряжения. После прохода 152 млн. т брутто растягивающие напряжения с наибольшим средним значением 810 кгс/см2 переходят в сжимающие величиной 240-400 кгс/см2. После прохода 619 млн. т сжимающие напряжения достигают 900-1190 кгс/см2. За период прохода от 152 до 840 млн. т брутто по головке рельса средние сжимающие напряжения составили 640, по шейке - 1170, а по краям подошвы – 89 кгс/см2 (в средней части подошвы растягивающие напряжения оказались равными 1850 кгс/см2).
Таким образом, в результате работы рельсов под нагрузкой все собственные остаточные напряжения возрастают, а на поверхности катания растягивающие напряжения переходят в сжимающие. Остаточные напряжения у закаленных рельсов в 1,5 раза выше, чем у незакаленных.
Сжимающие напряжения в краевых частях подошвы рельса положительно влияют на ее работу при изгибе рельса под нагрузкой, т.к. максимальные по абсолютному значению напряжения развиваются в кромках подошвы и являются растягивающими; они достигают наибольшего значения в сечении под грузом.
Надо научиться регулировать собственные напряжения и сделать их полезными. Образцы, вырезанные из глубины головки рельса (d=10, 1=148 мм), не дают полной картины, т.к. они освобождаются от подавляющей части собственных напряжений. Испытывать необходимо натурные образцы (или знать коэффициенты перехода от показателей образцов к показателям целых рельсов). Большие собственные напряжения создают в предварительно напряженных шпалах, плитах и рамах.
1.3.8 Укладка пути и путевые работы
При укладке рельсов на кривой
они изгибаются, при этом изгибающий момент 
.
Уравнение переходной кривой
, где 
- параметр;
1 - текущая и 10 - полная длина переходной кривой,
примыкающей к круговой кривой радиуса R.
Тогда 
.
Напряжения от изгиба в
крайних волокнах рельсов, для которых момент сопротивления 
.
Таким образом, рельсы в кривых окажутся под воздействием момента М и напряжений σ.
Фомулы!!!
где уmax - расстояние от нейтральной оси до наиболее удаленного волокна.
Большие напряжения в рельсах могут возникнуть при производстве путевых работ. При вывеске пути они могут доходить до 3000-3500 кгс/см2. Эти напряжения относятся ко временным, и важно, чтобы они не выходили за пределы упругости рельсовой стали, чтобы в результате производства путевых работ в рельсах, как, конечно, и в других элементах ж. д. пути, не проявлялись начальные повреждения.
Образующиеся на пути неровности в плане и профиле вызывают также собственные напряжения в рельсах. Большие собственные напряжения в ненагруженном пути существенно изменяют и условия его работы под поездом. Они, суммируясь с динамическими напряжениями, и от влияния природных факторов могут осложнять работу пути. Надо обеспечивать надежную и долговечную работу пути при выгрузке рельсовых плетей со спецсостава для перевозки плетей.
Регулируя и создавая в нужном направлении собственные (предварительные) напряжения, можно получить более легкие, прочные и надежные конструкции, такие как:
- конструкции из предварительно напряженного железобетона;
- металлоконструкции со специальной термической или механической обработкой металла, создающей предварительные напряжения, обратные по знаку ожидаемым при работе (например, соответствующее упрочнение металла у стенок отверстий для стыковых болтов в рельсах) и т.п.
При затяжке стыковых стыков в накладках и пазухе рельсов создаются местные напряжения. При сборке рельсошпальной решетки при затяжке клеммных и закладных болтов монтажные напряжения возникают в подкладках и в подошве рельсов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.