- •Лекция 1. Температурная работа рельсов.
- •1.3. Рельсы стандартной длины. Длинные рельсы. Бесстыковой путь.
- •Лекция 2. Прочность и устойчивость бесстыкового пути
- •Лекция 3. Контроль за напряженным состоянием рельсовых плетей в процессе их эксплуатации. Определение условий устойчивости бесстыкового пути по методике вниижТа при угоне рельсовых плетей
- •3.1.Существующая методика поддержания температурного режима рельсовых плетей в процессе их эксплуатации.
- •3.2. Разрабатываемая методика контроля за температурным режимом рельсовых плетей в процессе их эксплуатации.
- •Лекция 4.Определение величины зазора в месте разрыва рельсовой плети.
- •Лекция 5 Определение условий устойчивости бесстыкового пути по методике вниижТа при отступлениях от норм содержания в плане .
- •Лекция 6 Определение условий устойчивости бесстыкового пути по методике вниижТа при наличии не подбитых шпал.
- •Лекция 7 Определение условий устойчивости бесстыкового пути по методике вниижТа на тормозных участках..
- •7.1. Определение температурного эквивалента тормозных сил. В процессе эксплуатации пути есть участки, на которых регулярно используются торможение подвижного состава. К таким участкам относятся
- •Лекция 8 Определение условий устойчивости бесстыкового пути по методике вниижТа при совокупности отступлений от норм содержания.
- •Лекция 9. Расчеты при выполнении работ по принудительному вводу рельсовых плетей в требуемый интервал температур.
- •Лекция 10 Системы контроля устойчивости бесстыкового пути на зарубежных железных дорогах.
- •(Лекция 11 ).Расчет устойчивости кривых участков пути от поперечного сдвига под поездом
- •2. Порядок определения условий поперечной устойчивости пути по критерию н ш 1 / Рш .
- •Условие поперечной устойчивости будет обеспечено если
- •Лекция 12 Отечественные методы определения устойчивости бесстыкового пути
- •1. Аналитические методы определения устойчивости и их анализ.
- •1.2. Метод определения критических сил проф. С.П. Першина.
- •2. Стендовый метод
- •Раздел 2: экспериментальное определение сопротивления балласта поперечному сдвигу пути с учетом воздействия поездной нагрузки.
- •Тема 2.1. Лекции 13 "Методика СамГапСа (киита) определения сопротивления шпал". (4 часа)
- •Определение расчетных значений сопротивлений шпал сдвигуQо Результаты корреляционного анализа интенсивности перемещений уi и соответствующих им сил, приложенных к шкале Qi, приведены в табл. 2.5.8.
- •Раздел 3: Определение условий устойчивости бесстыкового пути.
- •Считаем, что ось деформированного стержня представляет собой параболу, уравнение которой записывается уравнением 5.1.
- •Раздел 3: Определение условий устойчивости бесстыкового пути.
- •Считаем, что ось деформированного стержня представляет собой параболу, уравнение которой записывается уравнением 5.1.
- •Лекция 16 .Условия устойчивости не стабилизированного пути.
- •Обозначим
- •Расчетные значения параметров устойчивости бесстыкового пути после ремонтных работ
- •Ранее, (см. Лекцию 6-08) была получена формула для определения Куст
- •Раздел 4. Условия устойчивости бесстыкового пути при отступлениях от норм содержания.
- •Определение изменения предельного превышения температуры
- •В процессе эксплуатации пути есть участки, на которых регулярно используются торможение подвижного состава. К таким участкам относятся
- •Определение коэффициента устойчивости пути (к у т). Ранее полученная (см. Лекцию 6) формула 6.8 для определения коэффициента устойчивости пути при р65, жб, щ
Раздел 2: экспериментальное определение сопротивления балласта поперечному сдвигу пути с учетом воздействия поездной нагрузки.
Тема 2.1. Лекции 13 "Методика СамГапСа (киита) определения сопротивления шпал". (4 часа)
Характеристика существующей методики определения сопротивления шпал в балласте и результаты эксперимента. Известный способ определения сопротивления балласта поперечному сдвигу шпалы [1,2] заключается в
освобождении шпалы от связей с рельсами путем удаления подрельсовых подкладок,
пригружении шпалы дополнительной нагрузкой, равной массе рельса и скреплений, приходящейся на одну шпалу,
приложении к шпале вдоль ее оси ступенчато возрастающей статической нагрузки Qiпри помощи специального силового прибора,
замерах перемещения уiшпалы, соответствующих каждой ступени статической нагрузки и определении зависимостиуi(Qi).
По этой зависимости определяют расчетное значение сопротивления, соответствующее допускаемому перемещению шпалы.
Разъединение рельса со шпалой и удаление подрельсовых подкладок,
т. е. образование между ними зазора, не позволяет производить определение сопротивления балласта поперечным перемещениям шпал с учетом реальных условий эксплуатации.
В частности, существующая методика не позволяет учитывать ослабляющее вибрационное воздействие подвижного состава на сопротивление шпал сдвигу в поперечном оси пути направлении.
Кроме того сопротивление шпал зависит от величины сдвига шпалы , значение которого принимается волевым порядком, без достаточного обоснования.
Таким образом существующая методика определения сопротивления балласта поперечному перемещению рельсо-шпальной решетки обладает двумя неустранимыми недостатками:
- невозможностью воспринимать балластом вибрационные воздействия рельсо-шпальной решетки от проходящего подвижного состава;
- невозможностью определять предельное состояние неподвижности шпалы, характеризуемое условием у= 0, что делает некорректным использование таких сопротивлений в расчетных методах определения неподвижности пути.
Новая методика определения сопротивления шпал поперечному оси пути сдвигу. При исследованиях зависимости сопротивления шпал в продольном оси пути направлении с учетом воздействия подвижной нагрузки [7-9,10] было отмечено принципиально иное поведение шпалы, под действием приложенной к ней горизонтальной силы. Оно заключалось в том, что без воздействия поездов шпала под действием приложенной к ней горизонтальной силы остается неподвижной, а при прохождении поездов происходит ее перемещение при постоянном значении приложенной горизонтальной силы. Такого вида перемещение (без увеличения приложенной силы) вызвано свойством балласта, называемой вязкостью [4], одной из характеристик которой является коэффициент вязкости.
В соответствии с экспериментальными методами исследования вязкости [11,12] для определения в требуемых условиях закона деформирования балласта, по которому находят его характеристики, необходимо на испытуемую конструкцию воздействовать силой Qi постоянной величины и непрерывно или периодически измерять деформацииуi в течение определенного периодаτ. Так как перемещения шпал эксплуатируемого пути под действием силQi происходят только в связи с движением по нему поездов и не происходят без них, текущее времяτможно заменить на количество пропущенных за это время осейno или пропущенного груза (Тгр.бр).
Как известно, типовое промежуточное скрепление для железобетонных шпал не допускает поперечных оси пути перемещений шпалы относительно рельсов.
Поэтому для возможности реализации таких перемещений, а также для приложения к шпале горизонтальных сил автора были созданы специальные устройства, описанные в [6,13].
Комплект устройства для определения сопротивлений шпал перемещениям вдоль их оси с учетом фактических воздействий поездов на
путь состоит: из
специальных подкладок (рисунок 2.2.1), устанавливаемых вместо типовых и
пружинно-винтового прибора (рисунок 2.2.2)
Специальная подкладка, позволяющая сохранять реальные условия взаимодействия основных элементов верхнего строения пути, состоит из двух частей. Верхняя часть крепится к рельсу, нижняя – к железобетонной шпале. Соединены эти две части так, что их отрыв друг от друга невозможен, но продольное оси шпалы смещение может происходить свободно. Таким образом шпала может перемещаться поперек оси пути относительно рельсов, а рельсы остаются на месте.
Ниже приведена последовательность действий при работе с указанным устройством следующая:
1. Раскрепляют и удаляют на шпале типовые подрельсовые подкладки.
2. На их место устанавливают и прикрепляют к рельсам и шпале специальные подкладки (по рис. 2.2.1), позволяющие воспринимать вибрационное воздействие подвижного состава и перемещаться шпале вдоль ее оси вместе с нижней частью специальной составной подкладки.
3. Вращением гаек 8 (рис. 2.2.2) сжимают пружины 9, тем самым прикладывают к шпале в направлении ее оси постоянную силу определенной величины (например, 1,0 кН – 1-я ступень).
4. Пропускают поезда по пути, где расположена испытуемая шпала.
5. Замеряют (периодически в течение времени – действия приложенной силы) перемещения шпалы уи ведут учет прошедшей по шпале поездной нагрузки (прошедший тоннахТили количество пропущенных осейnос до прекращения перемещения шпалы или получения предельного значения перемещения.
6. Повторяют операции 3, 4, 5 при других значениях сил, прикладываемых к шпале (например. 2,0; 3,0; 4,0 кН).
Характеристика условий эксплуатации на опытных участках и объем экспериментальных работ Экспериментальные исследования выполнялись на эксплуатируемых участках звеньевого пути с инвентарными рельсами типа Р65, железобетонными шпалами на щебеночном балласте с типовым очертанием балластной призмы. Тип скрепления КБ-65. Подбивка подшпального основания выполнена в процессе капитального ремонта при помощи выправочно-подбивочно-отделочной машины ВПО-3000 без уплотнения откосных частей балластной призмы. Тип обращающихся локомотивов ВЛ10, 2ТЭ10Л. Установленная скорость движения поездов грузовых – 80, пассажирских – 100 км/ч. Установленная норма массы поездов грузовых 3500 т, пассажирских – 1000 т. Средняя осевая нагрузка 17 т.
Объем экспериментальных работ приведен в табл. 2.4.1..
Таблица 2.4.1
Объем экспериментальных работ
Обкатка пути до эксперимента |
Значение силы, при-ложенной к шпале, кН |
Количест-во экспе-рименти-руемых шпал, шт. |
Обкатка пути в процессе эксперимента | ||
тыс. т То |
тыс. осей nо |
тыс. т Тобк |
тыс. осей nос | ||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1,65 |
0,16 |
1 |
19 |
299 |
29 |
2 |
18 |
268 |
26 | ||
3 |
20 |
268 |
26 | ||
4 |
20 |
268 |
26 | ||
16,35 |
0,95 |
2 |
20 |
258 |
15 |
3 |
20 |
258 |
15 | ||
4 |
20 |
189 |
11 | ||
457,85 |
31,07 |
1 |
19 |
192 |
13 |
2 |
19 |
339 |
23 | ||
3 |
20 |
398 |
27 | ||
4 |
20 |
221 |
15 | ||
734,05 |
49,74 |
2 |
19 |
177 |
12 |
3 |
20 |
207 |
14 | ||
4 |
20 |
177 |
12 | ||
Всего: |
274 |
|
|
Обработка результатов эксперимента Условия и характер перемещения шпалы. На рисунке 2.5.1 приведен фрагмент записи перемещения шпалы при постоянном значении силы, приложенной к шпале Q = 4,0 кН, на нестабилизированном пути.
Из рисунка 2.5.1 видно, что перемещение шпалы под действием постоянной силы происходит только при проходе поезда и не происходит без его воздействия. Этот факт указывает на ослабляющее влияние воздействия поездов при сопротивлении шпал, а не усиливающее, как считалось ранее. Ступенчатое перемещение шпалы в балласте под действием постоянной силы и дополнительном воздействии поездов, прохождение которых разделено временем, показывает, что перемещения зависят от частоты движения поездов.
Рис. 2.5.2 - У1, У2, У3, У4– перемещение шпал под действием сил, равным соответсвенно 1, 2, 3, 4 кН.
Зависимость <нагрузка-перемещение>
Функции y(nос) в интервале аргументаnо= 0,16 – 49,74 тыс. осей аппроксимируется уравнением вида, т. е.
y = Q + В·nос (2.5.1)
Средние по выборкам значения максимальных перемещений приведены в таблице 2.5.4.
Таблица 2.5.4
Средние значения итоговых перемещений шпал уmax
Обкатка пути до приложения сил |
Q, кН |
В период действия сил пропущено |
уmax, мм | ||
noc, тыс.осей |
T, тыс. т |
интервал по наблю-дениям | |||
То, тыс. т |
no, тыс.осей | ||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
1,65 |
0,16 |
1 |
29 |
299 |
3,82 0,9-9,7 |
2 |
26 |
268 |
14,04 1,2-33,0 | ||
3 |
26 |
268 |
24,74 1,7-41,7 | ||
4 |
26 |
268 |
24,30 3,8-40,9 | ||
16,35 |
0,95 |
2 |
15 |
258 |
6,95 0,4-17,8 |
3 |
15 |
258 |
10,84 3,3-34,9 | ||
4 |
11 |
189 |
12,9 2,0-44,5 | ||
457,85 |
31,07 |
1 |
13 |
192 |
0,79 0,2-2,0 |
2 |
23 |
339 |
7,69 0,1-24,0 | ||
3 |
27 |
398 |
10,46 0,3-26,3 | ||
4 |
15 |
221 |
15,63 0,5-28,8 | ||
734,05 |
49,74 |
2 |
12 |
177 |
2,14 0,3-4,4 |
3 |
14 |
207 |
2,08 0,2-16,6 | ||
4 |
12 |
177 |
8,46 0,6-24,9 |
Зависимость <нагрузка – интенсивность перемещения> В таблице 2.5.5 приведены средние (по выборкам) значения скоростей перемещения шпал у (в дальнейшем интенсивность перемещения) для каждого из четырех исследуемых уровней nо, а также значения коэффициентов корреляции (r1) между Qi и yi для этих уровней.
Таблица 2.5.5
Средние значения интенсивностей перемещения шпал, у
Обкатка пути до приложения сил |
Qi, кН |
y мм103 тыс.ос. |
Пропущенный тоннаж брутто |
Средне-квадра-тическое откло- нение y |
Коэффици-ент корре-ляции r1междуQi и yi | |
То, тыс. т |
no, тыс. осей | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1,65 |
0,16 |
1 |
138,8 |
299 |
88,9 |
0,95 |
2 |
448,6 |
268 |
502,4 | |||
3 |
717,5 |
268 |
460,3 | |||
4 |
1653,1 |
268 |
1051,9 | |||
16,35 |
0,95 |
2 |
603,4 |
258 |
491,1 |
0,92 |
3 |
676,6 |
258 |
725,8 | |||
4 |
1106,7 |
189 |
1029,2 | |||
457,85 |
31,07 |
1 |
66,4 |
192 |
41,4 |
0,97 |
2 |
324,6 |
339 |
319,2 | |||
3 |
371,5 |
398 |
340,6 | |||
4 |
667,4 |
221 |
723,7 | |||
734,05 |
49,74 |
2 |
182,0 |
177 |
190,5 |
0,99 |
3 |
373,1 |
207 |
440,8 | |||
4 |
614,5 |
177 |
726,7 |
Как видно из таблицы 2.5.5 для каждого значения уровня nозначенияr1(Q, у) близки к единице, что показывает не только коррелированностьQiиyi, но и о наличии зависимости между ними, близкой к функциональной.