3.4. Определение изгибающих моментов и давлений на шпалу

Изгибающий момент М, возникающий в сечении рельса от действия системы сил определяется по формуле:

Давление на шпалу Q определяется по формуле:

, Н

- линии влияния;

Наибольший изгибающий момент возникает под крайней осью тележки, а наибольшие величины нагрузки на шпалу могут возникать как под крайними осями, так и под средней осью.

За расчетную принимается первая ось тележки, если

- наименьшее расстояние между осями колесных пар в тележке.

Локомотив ТЭП60:

Вагон грузовой 4-осный ЦНИИ:

3.5. Напряжения в элементах верхнего строения пути

Действующие напряжения от поездной нагрузки в рельсах определяются как:

Коэффициенты m и f взяты из таблиц.

Локомотив ТЭП60:

Вагон грузовой 4-осный ЦНИИ:

Действующие напряжения в шпалах рассчитывается как:

, где ω – площадь рельсовой подкладки;

Для локомотива ТЭП60:

Для вагона ЦНИИ:

Действующие напряжения в балласте под шпалой определяются как:

, где Ω – площадь полушпалы с поправкой на изгиб;

Для локомотива ТЭП60:

Для вагона ЦНИИ:

3.6. Напряжения на основной площадке земляного полотна

Напряжения на основной площадке земляного полотна определяются от воздействия наиболее массовой единицы подвижного состава, т.е. от вагонов.

В расчетах учитываются воздействия на основание не только расчетной, но и двух соседних с ней шпал.

Напряжение на основной площадке при толщине балластного слоя h определяется как сумма трех составляющих – напряжений от расчетной шпалы и двух соседних.

Каждое из этих напряжений является функцией от напряжений в балласте под шпалой и толщины балласта (рис.3.6).

r₁ – параметр учета влияния материала шпал на напряжения (0,8-деревянные; 0,7-ж/б шпалы);

m – коэффициент, характеризующий концентрацию напряжений от краев постели шпалы к ее оси. Находится в пределах от 1 до 2.

Напряжения в балласте от соседних шпал:

при ; ;

при ;

при .

Напряжение на основной площадке земляного полотна летом на прямом участке при движении грузовых вагонов меньше допускаемого = 0,8 МПа

Расчеты сведены в таблицу 3.3

4. Проектирование бесстыкового пути

4.1. Общие положения

Стык рельсов – самое напряженное и слабое место в пути. Назначение бесстыкового пути – ликвидация или сведение к минимуму числа рельсовых стыков. Это одно из наиболее эффективных средств усиления пути.

Бесстыковая плеть – сварной рельс настолько большой длины, что сопротивления преодолеваются только на двух концевых участках, а в средней части имеет место неподвижный участок. В результате многолетних исследований и опыта эксплуатации установлены бесспорные достоинства бесстыкового пути:

1) повышение плавности движения;

2) увеличение межремонтных сроков;

3) снижение затрат на содержание пути;

4) сокращение расходов на тягу поездов;

5) уменьшение металлоемкости.

Основными недостатками бесстыкового пути являются значительные температурные напряжения, которые могут привести к потери устойчивости конструкции пути.

Температура, при которой рельсовая плеть была закреплена на шпалах, называется температурой закрепления. Температура, при которой температурные напряжения в плети отсутствуют, называется нейтральной. Если укладка произведена без принудительных силовых или температурных воздействий, то эти температуры совпадают. При нагреве рельсовой плети в ней возникают сжимающие температурные силы, а при охлаждении – растягивающие.

Рельсовые плети по длине разделяются на два типа:

• Короткие, длиной до 800 м, сваренные в стационарных условиях РСП и перевезенные на специальном составе к месту укладки. Минимальная длина плетей в главных путях не менее 400 м (в трудных условиях 250 м), а на станционных путях – не менее 150 м. Минимальная длина плети должна всегда превышать суммарную протяженность двух температурно-подвижных участков, равную 100 – 140 м;

• Длинные плети, сваренные в пути из смежных коротких плетей, в пределах блок-участка (1.5 – 2 км) или перегона (10-20 км). Сварка осуществляется машиной ПРСМ либо проводится алюминотермитная сварка.

Так как длина бесстыковых плетей ограничивается (спецсоставом, блок-участком, перегоном), то существует потребность их стыкования. Устройства стыкования должны обеспечивать: компенсацию изменений длины концевых частей плети, восприятие значительных продольных сил, возможность разрядки напряжений в плетях за счет их деформаций. Пространство между концами стыкуемых плетей называют уравнительным пролетом. Нормальная длина уравнительных рельсов – 12.5 м.