книги из ГПНТБ / Проектирование и расчет железнодорожного пути с учетом военных требований учебник

Срок службы рельсов в бесстыковом пути увеличивается, при­ мерно, на 15%, деревянных шпал на 8—13%, а балласта (до про­ чистки) на 25% против срока службы в стыковом пути. На доро­ гах США рельсы в бесстыковом пути служат дольше на 3—7 лет, а на французских железных дорогах — на 4—6 лет, чем рельсы стыкового пути.

Основное сопротивление движению поездов на бесстыковом пу­ ти (по опытным данным) снижается примерно на 10—15%, а рас­ ход рабочей силы и средств на текущее содержание 1 км по дан­ ным наших дорог меньше на 22%, по данным дорог США и ФРГ— на 30%.

Технические, а еще в большей степени экономические преиму­ щества бесстыкового пути обеспечили в последние годы этой но­ вой конструкции широкое применение в большинстве стран мира.

•Однако технические, эксплуатационные, топографические, клима­ тические и другие условия не везде позволили одинаково быстро внедрять его.

Наибольших успехов в укладке бесстыкового пути добились железные дороги ФРГ, где конструкция пути была в наибольшей степени подготовлена для работы с длинными сварными рельсовы­ ми плетями. Дороги ФРГ располагали достаточно мощными для европейских условий рельсами типа S49, раздельным скреплением типа К и мощной щебеночной балластной призмой. Поэтому освое­ ние бесстыкового пути свелось в основном к отработке приемле­ мых способов сварки и технологии путевых работ.

На дорогах СССР первые опытные рельсовые плети начали укладывать с 1935 года. Эксперименты по укладке и эксплуатации бесстыкового пути, прерванные Великой Отечественной войной, возобновились в 1949 г., а его массовая укладка началась с 1960 г., после того как был освоен выпуск раздельных скреплений, завер­ шен перевод основных железнодорожных направлений на щебеноч­ ное основание и на дороги стали поступать в достаточном количе­ стве рельсы типов Р50 и Р65.

На 1 января 1967 г. протяженность бесстыкового пути на же­ лезных дорогах ФРГ составляла 41,4 тыс. км, Франции — 10,4 тыс. км, Англии —4,7 тыс. км. В США к этому времени было уложено 26,3 тыс. км. В Советском Союзе общая протяженность бесстыко­ вого пути к 1.1.67 г. достигла 6,9 тыс. км.

Сейчас бесстыковой путь является типовой конструкцией. Ос­ новным его отличием от звеньевого является наличие в рельсовых плетях, не имеющих возможность изменить свою длину, значитель­ ных продольных усилий, вызываемых колебаниями температуры. При повышении температуры рельсовых плетей, по сравнению с температурой их закрепления, в них возникают продольные силы сжатия, которые могут создать опасность выбрасывания пути, а в некоторых случаях и вызывать перенапряжения головки рель­ сов. При понижении температуры появляются растягивающие уси­ лия, которые могут привести к излому рельсов.

71

Согласно «Техническим условиям на укладку и содержание бесстыкового пути» 1965 г. на железных дорогах СССР может применяться бесстыковой путь без сезонных разрядок напряже­ ний и с сезонными разрядками температурных напряжений в рель­ совых плетях.

Разрядка напряжений в плетях обычно достигается расшивкой их, постановкой на ролики и простукиванием. После этого плети вновь закрепляются на шпалах промежуточными скреплениями. В пути с сезонными разрядками эти работы выполняются дваж­ ды: весной и осенью. Поэтому при проектировании предпочтение отдается пути без сезонных разрядок, как наиболее эффективному в эксплуатационном отношении.

Участки укладки бесстыкового пути, способы его эксплуатации,

а также температурные интервалы закрепления рельсовых плетей

исроки производства работ по разрядке напряжений устанавли­ ваются начальником службы пути, зданий и сооружений Управ­ ления дороги на основании расчетов напряжений в рельсовых пле­ тях с проверкой устойчивости рельсо-шпальной решетки.

В плане бесстыковой путь укладывается в прямых участках и на кривых радиусом не менее 800 м. Укладка его в кривых мень­ шего радиуса, в связи с уменьшением устойчивости в горизонталь­ ной плоскости, допускается в каждом отдельном случае только

сразрешения Главного управления пути и сооружений.

Вотношении сопряжения элементов плана и профиля, ширины рельсовой колеи, положения рельсовых нитей по уровню, подук-

лонки рельсов к бесстыковому пути предъявляются те же требова­ ния и нормы, что и для обычного звеньевого.

Бесстыковой путь нельзя укладывать на больное земляное по­ лотно, так как при деформациях могут возникнуть нарушения ус­ тойчивости рельсо-шпальной решетки. Если укладка производится на действующих линиях, то существующее земляное полотно пред­ варительно оздоравливается. При строительстве новых линий или вторых путей возведение насыпей производится по специальным техническим условиям.

Для повышения устойчивости рельсо-шпальной решетки на бес­ стыковом пути применяется только щебеночный балласт и, как правило, с уширенным балластным плечом. При железобетонных шпалах в зоне нижней постели шпал укладывают щебень более мелких фракций (20—40 мм). Перед укладкой рельсовых плетей щебень в шпальных ящиках и у торцов шпал тщательно трам­

буется.

Шпалы для укладки могут использоваться как железобетон­ ные, так и деревянные I и II типов. Количество шпал на 1 км должно быть не менее 1840 шт. на прямых и в пологих кривых и 2000 шт. — в кривых радиусом 1200 м и менее.

Рельсовые плети свариваются из новых рельсов первого сорта типа Р50 или Р65 с незакаленными концами и без болтовых отвер­ стий. Только крайние рельсы подбираются так, чтобы концы свар­

72

ных рельсовых плетей были закалены и имели заводские болто­ вые отверстия.

Длина рельсовых плетей устанавливается проектом в зависи­ мости от способа сварки и условий их транспортировки, наличия кривых малых радиусов, изолирующих стыков, тоннелей, больших мостов и прочих препятствий, требующих разрыва плетей.

При назначении длины плетей учитывается наличие и протя­ женность участков пути, на которых износ рельсов и срок их служ­ бы различны (кривые, тормозные участки). Во всех случаях при проектировании стремятся к тому, чтобы длина плетей была воз­ можно больше.

На наших дорогах рельсы свариваются в плети электроконтакт - ным или газопрессовым способом в заводских условиях с после­ дующей транспортировкой специальными поездами к месту уклад­ ки. Исходя из этого и других факторов, длина плети принимается равной 700—800 м, но не менее 250 м.

На зарубежных железных дорогах сварка рельсовых плетей выполняется в два этапа. Сначала в стационарных условиях электроконтактной сваркой готовят плети длиной 120—288 м, затем в пути термитной или электродуговой сваркой их соединяют в пле­ ти необходимой длины. Некоторые дороги практикуют, кроме того, звеньевую укладку пути с последующей сваркой рельсов на пере­ гоне. При этом применяются как нормальные, так и сварные рель­ сы длиной до 75—100 м. В ФРГ считается целесообразным свари­ вать плети на зсем протяжении перегона, а иногда ,в плети вклю­

13,5 км, в Польше — 7 км.

Для компенсации изменения длины концевых частей рельсовых плетей при колебаниях температуры и обеспечения возможности разрядки температурных напряжений (сезонных или эпизодиче­ ских) между рельсовыми плетями укладываются три пары урав­ нительных рельсов длиной по 12,5 м. В местах примыкания рель­ совых плетей к звеньевому пути и к препятствиям (изолирующие стыки, переезды и др.) укладывается две пары уравнительных рельсов с каждой стороны препятствия.

При эксплуатации бесстыкового пути без сезонных разрядок напряжений между рельсовыми плетями укладываются уравни­ тельные рельсы длиной 12,5 м. В этом случае в покилометровом запасе, кроме рубки длиной 8—И м, хранится один стандартный рельс длиной 12,5 м. На участках с сезонными разрядками напря­ жений, в зависимости от температуры рельсов, при которой про­ изводятся работы, между плетями укладываются уравнительные рельсы: в зимний период длиной 12,5 ж, а в летний период укоро­ ченные длиной 12,46; 12,42 и 12,38 м. При этом наряду с уложен­ ными в путь уравнительными рельсами соответствующее число рельсов другой длины хранится на стеллажах вблизи концов рель­ совых плетей.

73

Уравнительные рельсы типа Р50 соединяются между собой н с плетями типовыми накладками, а рельсы типа Р65— специаль­ ными удлиненными шестидырными накладками (рис. 2.21). Во всех случаях накладки в стыке стягиваются шестью болтами, из­ готовленными из стали повышенного качества, с пределом прочно­ сти не менее 80 кг/мм2.

Для лучшей электропроводимости стыков в пределах блок-уча­ стков устанавливаются рельсовые соединители. Применение графи­ товой смазки на бесстыковом пути не допускается.

Для обеспечения достаточного прижатия подошвы рельсов к опорам, а следовательно, и необходимого погонного сопротивле­ ния продольному перемещению, сварные рельсовые плети и урав­ нительные рельсы прикрепляются к железобетонным и деревянным шпалам раздельными скреплениями типа «К » или других типов,

и допускающими быструю разрядку напряжений. Гайки клеммных болтов затягиваются до отказа с усилием, соответствующим кру­ тящему моменту не менее 1500 кг ■см.

На искусственных сооружениях, позволяющих укладку на бал­ ласте, бесстыковой путь укладывается так же, как и на земляном полотне. На металлических мостах с мостовыми брусьями, при об­ щей длине пролетных строений до 33 м, рельсовые плети прикреп­ ляются к брусьям скреплениями, которые не защемляют рельс и обеспечивают возможность свободного продольного температур­ ного перемещения пролетного строения. Концы рельсовых плетей должны находиться за пределами моста на расстоянии не менее 100 м от шкафных стенок устоев.

На металлических мостах с пролетами длиной свыше 33 м рель­ совые плети должны иметь уравнительные приборы на конце каж­ дого температурного пролета или на них вместо плетей укладыва­ ются рельсы нормальной длины. В последнем случае концы рель­ совых плетей бесстыкового пути располагаются не ближе 50 м до задних стенок устоев.

Особенности устройства железнодорожного пути на мостах

Рельсовый путь на мостах, позволяющих укладку балласта, по­ казан на рис. 2.22. Такая конструкция обеспечивает проектное по­ ложение головок рельсов в плане и профиле. Если возникают оста­

74

точные деформации опор мостов или пролетных строений, то иска­ жения продольного профиля рельса можно легко устранить за счет изменения толщины балластного слоя на соответствующую вели­ чину.

На мостах с железобетонными и каменными пролетными строе­ ниями, устраиваемыми на кривых, возвышение наружного рельса

Поперечный разрез мостового полотна на металлических и де­ ревянных пролетных строениях представлен на рис. 2.23.

Рис. 2.23. Общий вид мостового полотна:

Рельсовый путь на мостах состоит из стандартных рельсов, ук­ ладываемых на подкладках и прикрепляемых промежуточными -скреплениями (костылями, шурупами, клеммами). Между собой рельсы соединяются двухголовыми накладками. Стыкование рель­ сов над подвижной опорой металлических пролетных строений длиной более 100 м производится с помощью уравнительных при­

75

боров (рис. 2.24). Ширина колеи в начале остряков уравнитель­ ных приборов определяется расчетом в зависимости от темпера­ туры и величины пролета. Для этого используется формула

Рис. 2.24. Стыкование рельсов с помощью уравнительных приборов.

Значение величины а для типовых уравнительных приборов оп­ ределяется по специальным таблицам. Эти величины для ряда кон­ кретных случаев приведены в таблице 2.5.

При восстановлении мостов или их строительстве на обходах следует в максимальной степени стремиться к снижению динами­ ческого воздействия на элементы мостов. Одним из таких меро­

4 ж и более, стыки рельсов должны устраиваться за пределами мостового полотна с соблюдением ранее изложенных условий.

76

Т а б л и ц а 25

Если возникает необходимость устройства стыков на таких мос­ тах, то рельсовые стыки следует сваривать или в болтовые отвер­ стия между болтами и шейкой рельса поставить металлические заглушки. Кроме того, сварка рельсов и постановка заглушек про­ изводится:

—на мостах с уравнительными приборами в пределах темпе­ ратурных пролетов;

—на мостах длиной менее 30 ж;

—в стыках, расположенных ближе 2 ж от концов пролетных строений, деформационных швов и замков сводов в арочных мос­ тах.

Требования к устройству рельсовой колеи на мостах в плане и профиле такие же, как и на перегонах. Отклонение в положении головок противоположных рельсов не должно превышать 4 мм.

На мостах с ездой на балласте, расположенных на прямых уча­ стках пути с возвышением одной рельсовой нити над другой на 4 мм, делается такое же возвышение. На мостах с мостовыми брусьями возвышение величиной 4 мм устраивается только при их длине до 25 м. Ширина колеи на мостах может иметь отклонение на + 6 и —4 мм. Отводы уширения и возвышения делаются плав­ ными с уклоном 0,001.

Стыки рельсов на мостах располагаются строго по наугольнику и соединяются на полное количество стыковых болтов. Стыковые зазоры на мостах длиной более 30 ж должны иметь величину, со­ ответствующую температуре и длине рельсов.

Особые требования предъявляются к устройству рельсового пути при пролетных строениях, которые имеют различный строи­ тельный подъем.

77

Если не принять специальных мер, то головки рельсов в про­ дольном профиле могут располагаться с провесами или завыше­ ниями, как показано на рис. 2.25. Подвижной состав при движении по такому мосту будет создавать дополнительные динамические воздействия на мостовое полотно, пролетные строения и опоры. Выправка пути необходима, если стрела провеса или подъема со­

На восстановленных мостах с временными опорами, особенно на больших мостах, когда упругость опор различная, необходимо систематически контролировать положение рельсовой колеи в про­ филе.

Путь на мостах в плане не должен иметь отклонений от про­ ектного положения. Во избежание создания опасных односторон­ них перегрузок отклонение положения оси пути на прямом участ­ ке от оси пролетных строений допускается не более 5 см. В кри­ вых участках пути отклонение от проектного положения должно; быть не более 3 см. В случаях, когда величина смещения пути от­ носительно пролетных строений превосходит указанные величины, необходимо сдвинуть рельсовые нити, добиваясь соосности.

Одновременно контролируется выполнение габаритных требо^ ваний. Если при сдвижке рельсовых нитей резко ухудшается поло­ жение пути в плане, то исправление рекомендуется произвести за счет сдвижки пролетных строений. Подуклонка рельсов на мостах: должна быть равна 1/20.

Если мост располагается на криволинейном участке, то внут­ ренняя рельсовая нить должна иметь дополнительную подуклонку, величина которой зависит от возвышения наружного рельса.

Постановка противоугонов в пределах моста не допускается. Исключением является случай, когда при полном закреплении пу­ ти на подходах наблюдается продольное перемещение рельсов в пределах моста.

Контррельсы (контруголки) устанавливаются на всех мостах, полная длина которых превышает 20 м или длина мостового полот­ на на поперечинах превышает 5 ж, а также на всех мостах в кри­ вых радиусом меньше 1000 м. Контррельсы вытягиваются за зад­

78