5. Особенности расчетов бесстыкового пути на мостах

Работа и расчеты рельсовых плетей, перекрывающих мосты с ездой на балласте, на прочность и устойчивость не имеют никакой специфики и производятся обычным порядком. Следует лишь учитывать особенность определения летних расчетных температур рельсов.

При укладке бесстыкового пути на мостах с безбалластным мостовым полотном в зависимости от длины пролетных строений выбирается одно из рассмотренных конструктивных решений (см. рис. 1-9). При этом в тех случаях, когда мост располагается в средней, температурно-неподвижной части плетей, которые не связаны в продольном направлении с безбалласт­ным мостовым полотном или связаны частично (в зоне неподвижных опорных частей), должна проверяться расчетом величина раскрытия зазора в месте случайного излома плети на мосту. Эпюры температурных напряжений в рельсовых плетях, разрядившихся (заштриховано) в момент изло­ма на мостах, приведены на рис. 14.

5.1. Расчет и составление графика температурной работы уравнительных рельсов на мосту

Величина зазора в месте излома равняется площади эпюр разрядившихся напряжений в масштабе 1/Е:

а) при м (р_м= 0)

,

где р_п – погонное сопротивление продольному сдвигу рельсов на подходах к мосту, Н/м;

р_м то же на мосту, Н/м;

F- площадь сечения рельса (см²);

α- коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

Е- модуль упругости рельсовой стали;

–температурный перепад в момент излома плети.

б) при 33 м << 55 м (однопролетные мосты, см. рис.14, 6)

,

в) при 33 м < 2/_м * 66 м (многопролетные мосты, R_y0), в частности, для двухпролетного моста (см. рис. 14, в)

.

Расчетная величина R_y определяется в зависимости от длины участков усиленного закрепления рельсовых плетей на мосту в зоне неподвижных опорных частей:

.

Принимают 25 кН/м. Значенияв зависимости отпредставлены ниже:

………………… 33 44 55

l_у………………… 6,0 8,0 10,0

Если в результате расчета по представленным формулам окажется, что величина зазора в изломечрезмерно велика (например,> 4,0 см), то следует рассмотреть возможность закрепления плетей, перекрывающих мост, при более низких температурах – ближе к нижней границе расчетного температурного интервала закрепления. Как видно из указанных формул, величина прямо пропорциональна температурному перепаду в момент изломаи его квадрату.

При укладке рельсовых плетей на больших мостах длиной, равной температурным пролетам, нет необходимости проводить дополнительные расчеты прочности или устойчивости таких пле­тей, так как при изменениях температуры их напряженное состояние практически не отличается от состояния звеньевого пути. В последнем случае (если путь надежно закреплен от угона) нет оснований также опасаться раскрытия боль­ших зазоров в месте излома рельсовой плети на мосту. При сезонных уравни­тельных рельсах необходимо производить их своевременную замену два раза в год в расчетных интервалах температур.

Рисунок 14. Эпюры разрядившихся нормальных напряжений при изломе

плетей и различных схемах их закрепления на мостах:

а) при свободнолежащих рельсовых плетях (р_м= 0) на мостах с l_M 33 м; б) при наличии усиленного закрепления плетей в зоне неподвижных опорных частей (R_У) на однопролетном мосту с l_М55 м; в - при наличии усиленного закрепления (R) на двухпролетном мосту с 2 l_М 55

Последовательность расчетов следующая:

1. Определяются наивысшая и наинизшаятемпературы рельса для данного объекта согласно Указаниям по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах или по экспериментальным температурам воздуха,за многолетний период (СНиП 2.01.01-82). В последнем случае:

=+10°С;

=.

2. Определяется приращение температуры, соответствующее преодолению сил трения рельсов в накладках Р_н

.

3. Определяются наивысшая расчетная температура рельсов и наиниз­шая температурапутем уменьшения экстремальных на 5 °С (с последующим округлением до 5 °С в ближайшую сторону):

=-5°С;

=+5°С.

4. При наивысшей расчетной температуре рельсов минимальный зазор в каждом стыке уравнительных рельсов принимают равным 3 мм (чтобы исключить торцевое давление).

2. Определяется раскрытие стыковых зазоров при понижении температуры на каждые 5 °С (с округлени­ем до 0,5 мм в ближайшую сторону):

,

где – длина рельсовой плети с уравнительными рельсами, мм;

–температурный перепад (= 5 °С);

–число зазоров [= 4 (три пары уравнительных рельсов),= 5 (четыре пары рельсов)].

Пусть, например, = 100 м,= 5 °С,= 4. Тогда

мм.

6. Определяются зазоры в стыках уравнительного пролета на мосту с парой укороченных (12,46 м) уравнительных рельсов при другой температуре

,

где – количество интервалов по 5 °С каждый (= 1,2, 3, ...).

В качестве иллюстрации на рис. 15 и в табл. 6 приведены результаты расчета для рельсов типа Р65 и длины моста = 100 м.

,

где мм (при )

Рисунок 15. Температурная работа уравнительных рельсов на мосту (= 100 м)

Наибольший зазор не должен превышать расчетного

,

где – наибольший конструктивный зазор (мм для Р65)

–укладочный допуск (мм), очевидно, чтомм.

Из рис. 15 ясно, что каждая пара сезонных уравнительных рельсов (12,46 и 12,50 м) может безопасно работать не круглый год, а только в определенных температурных интервалах:

укороченный (длиной 12,46 м) на графике AF от °С доС, а при более низких температурах возникает опасность разрыва стыков (точкеF₁ соответствует мм);

нормальный (длиной 12,50 м) на графике ДС от °С доС, а

при более высоких температурах начнется торцевое давление и появится опасность выброса.

Прямые AF и ДС параллельны друг другу и на определенном интервале температур рельса (от до ) графически перекрывают друг друга, когда допускается эксплуатация любых сезонных уравнительных рельсов.

Для безопасной работы конструкции важно производить своевременную замену нормальных рельсов (12,50 м) на укороченные (12,46 м) весной (EF) и обратную - зимой (ВС) — осенью.

7. Определяются зазоры при укладке пары нормальных (12,50 м) сезонных уравнительных рельсов. Для этого из суммы стыковых зазоров с парой укороченных рельсов (см. , в гр. 3.1 табл. 6) вычитают 40 мм, полученную сумму записывают в гр. 5 (), а затем делят ее на число зазоров () и получают данные гр. 4().

8. Определяются зазоры и их суммы для рельсов 12,50 м с добавлением значенийнарастающим итогом при понижении температуры рельсов (СД на рис. 15) до тех пор, пока температура рельсов не достигнет(точка Д).

Если стыковой зазор при этом окажется больше допустимого ( мм), то необходимо укладывать четыре пары уравнительных рельсов () вместо трех пар (). Более четырех пар уравнительных рельсов укладывать не рекомендуется.

9. Температурный интервал, в котором может производиться замена сезонных уравнительных рельсов (заштрихован на рис. 15), определяется по табл. 6 и рис. 16 из условия возможности применения как нормальных (12,50 м), так и укороченных (12,46 м) уравнительных рельсов.

Т а б л и ц а 6