29. Температурные силы и напряжения.

Бесстыковой путь – конструкция, которая под действием температурной силы будет перемещаться на торцевых участках и иметь неподвижную зону.

Температурная сила приложена ко всему поперечному сечению, может быть как растягивающей (+), так и сжимающей (-)

[кгс]

[кгс/м²]

где ∆t=t^факт - t^закр, α – коэф. Линейного расширения стали, Е – модуль упругости рельсовой стали

В бесстыковом пути находятся участки с максимальным значением температурного напряжения. Его значение не зависит от длины плети, а зависит только от перепада температур по сравнению с температурой напряжения.

30. Особенности работы бесстыкового пути

Бесстыковой путь содержит рель­совые плети, имеющие длину более стандартной (25 м) и изготовленные сваркой коротких рельсов без болто­вых отверстий. Длина рельсовой плети настолько велика, что в ее средней части всегда имеется неподвижный от­резок, в пределах которого при изме­нениях температуры возникают про­дольные силы, прямо пропорциональ­ные этим изменениям. Концевые участки (по 50—70 м) рельсовой плети являются температурно-подвижными ("дышащими"), они удлиняются при нагреве и укорачиваются при охлаж­дении.

Температура, при которой рельсо­вая плеть была закреплена на шпалах, называется температурой закрепления. Температура, при которой температур­ные напряжения в рельсовой плети от­сутствуют, называется нейтральной. Если укладка рельсовой плети произве­дена без принудительных силовых или температурных воздействий, то указан­ные температуры совпадают.

При нагреве рельсовой плети по сравнению с нейтральной температу­рой в летний период возникают сжи­мающие температурные силы, а при ее охлаждении зимой - растягивающие. Основное отличие в работе бесстыко­вого пути от звеньевого состоит в том, что в рельсовых плетях действуют зна­чительные продольные усилия, вызы­ваемые колебаниями температуры.

Продольные силы сжатия могут со­здавать опасность потери устойчивос­ти или выброса пути обычно в виде одно- или многоволнового горизон­тального (или в редких случаях верти­кального) искривления путевой решет­ки при высоких температурах летом. Продольные растягиваю­щие усилия при низких температурах зимой могут вызвать перенапряжения и при совместном действии с поездной нагрузкой - разрыв рельсовой плети или стыка из-за среза болтов. В связи с этим для бесстыкового пути введено ограничение допустимых отклонений температуры от нейтральной. С этой целью укладка рельсовых плетей и за­крепление их на постоянный режим эксплуатации производятся в опреде­ленном по расчету температурном интервале, при кото­ром обеспечивается необходимая ус­тойчивость рельсошпальной решетки при повышении температуры и целост­ность рельсовых плетей, а также их стыковых соединений при ее пониже­нии.

В процессе длительной эксплуата­ции происходит износ и старение эле­ментов бесстыкового пути, а при недо­статочном его текущем содержании по­являются выплески балласта (обычно в зоне сварных и особенно механических стыков), а также продольный угон бес­стыкового пути. При этом в случае ос­лабления затяжки клеммных болтов скреплений КБ возможен угон рельсо­вых плетей по шпалам, а при сильном загрязнении и неполной балластной призме — вместе со шпалами (с харак­терным перекосом шпал). Выплески снижают устойчивость бесстыкового пути на 25—50 %, что особенно опасно в крутых кривых радиусом менее 500— 600 м. Сплошное поступательное сме­щение коротких рельсовых плетей на­рушает работу автоблокировки, но еще более опасен местный угон участков длинных плетей с ослабленным закреплением, вызывающих нерасчетную концентрацию температурных сжима­ющих сил на отдельных участках и со­ответственно растягивающих сил на участках, примыкающих к ним.

Приборов, позволяющих проводить простой и надежный контроль про­дольных сил в рельсовых плетях в про­цессе эксплуатации, пока не существу­ет. Единственное доступное средство контроля напряженного состояния пле­тей — измерение продольных деформа­ций между контрольными сечениями (50—100 м) по поперечным створам или по "маячным" шпалам.

По данным таких наблюдений необ­ходимо корректировать величину ней­тральной температуры с помощью раз­рядки напряжений в рельсовых плетях.