12. Цель и задачи расчета пути на прочность

Прочность оценивается уровнем напряжений, условие прочности должно быть следующим: напряжения, возникающие в ВСП должны быть меньше или равны допускаемым

Дополнительные напряжения определяются нормативными документами.

Цель расчетов пути на прочность – определить напряженно-деформируемое состояние основных элементов ВСП с целью определения степени надежности конструкции пути, работающего под определенным силовым воздействием.

Любые напряжения являются функцией статического давления колеса на рельс, скорости движения экипажа, расстояния между осями шпал, толщины балластного слоя, модуля упругости подрельсового основания и др.

14. Оценочные критерии прочности пути.

1. Допускаемые напряжения изгиба и кручения в кромках подошвы рельса

[σ_к] → γ

Связан с величиной одиночного выхода рельса с 1 км за весь период эксплуатации

2. Допускаемые напряжения на шпале

[σ_ш] →I

Интенсивность износа шпал под подкладками (ДШ), либо износ подкладок (ЖБШ)

I, мм, после пропуска 1 млн т брутто груза в соответствие с нормами текущего содержания пути

3. Допускаемые напряжения в балласте [σ_б] →I

4. Допускаемые напряжения в балластном слое на уровне основной площадки земляного полотна [σ_h] →I

13. Основные предпосылки и допущения к расчетной схеме расчета пути на прочность, принятого в инженерной практике.

1. Рельс считается балкой бесконеч­но большой длины неизменного сече­ния, лежащей на сплошном однород­ном упругом (равноупругом) основа­нии.

2. Вертикальные силы считаются приложенными в плоскости симметрии рельса, т. е. не учитывается подуклонка рельсов.

3. Реакции основания считаются двусторонними, линейно зависящими от просадки основания (q = -Uy): пред­полагается, что подрельсовое основа­ние сопротивляется не только давле­нию на него рельса, но и отрыву рельса от основания.

4. Предполагается, что при движе­нии колеса не отрываются от рельса (движение без удара). По ПТЭ допус­кается η_к до 0,7—2,0 мм (ползун).

5. Характеристики пути (U, |σ|, к и др.) считаются детерминированными (неслучайными, постоянными) величи­нами.

6. Рельс рассчитывается только на нормальные напряжения изгиба (не учитываются местные, в том числе кон­тактные напряжения).

7. Расчет ведется по допускаемым напряжениям. За допускаемое напря­жение принимается гарантированный Предел текучести рельсовой стали (ус­ловный предел текучести).

8. Продольные температурные силы непосредственно расчетной схемой не учитываются. Однако же учет их про­изводится в практическом методе рас­чета пути на прочность следующим об­разом.

9. Влияние поперечных сил и экс­центриситета приложения вертикаль­ных сил учитывается специальным ко­эффициентом f.

10. Вертикальные силы от расчетно­го колеса принимаются как максималь­но вероятные P_расч определяемые с уровнем вероятности их непревышения Ф = 0,994 и λ_Ф = 2,5. Одновременно давления от соседних колес тележки (или другой группы рас­сматриваемых колес) не могут быть максимальными. Ввиду относительно небольшого влияния соседних колес принимается допущение, что давления от них имеют средние значения.

11. Влияние климатических факто­ров учитывается лишь при температур­ных воздействиях на рельсы и измене­ниях жесткости пути (U, к) при промер­зании шпал, балласта и земляного полотна.

12. Собственные напряжения в расчетах не учитываются.

13. Колеблющиеся массы колеса и пути в расчетах учитываются через ко­эффициент

где m_к — колеблющаяся масса колеса;

m_п — колеблющаяся масса пути, которая выража­ется в долях m_к : m_п = α_п m_к

14. Неупругие сопротивления не учитываются.

15. За расчетное сечение пути при­нимается сечение в зоне влияния изо­лированной неровности на пути, ко­торое экипаж проходит со сжатыми рессорами.

16. Максимальная сила инерции при проходе колесом изолированной неровности на пути имеет место уже после выхода колеса из неровности.

17. Подавляющая часть неровностей на колесах принимается в виде непрерывных, доля которых (1-q) = 0,95. Считается, что остальная часть колес (q=5 %) имеет изолированные неров­ности. Дисбаланс колес не учитывается.

Несмотря на большое количество допущений и предпосылок расчет дает, достаточно удовлетворительные ре­зультаты, хорошо совпадающие с экс­периментальными данными. Это объ­ясняется тем, что входящие в расчет­ные формулы "Правил производства расчетов..." численные параметры взяты непосредственно из экспериментов такими, чтобы рас­четные и экспериментальные значения сил, прогибов и напряжений совпада­ли. Влияние допущений и неучтенных факторов учитывается в расчетах вве­дением коэффициента запаса k_н = 1,3