599

(КД, КБ) с неплотно забитыми костылями или клеммами с подрезанными лапками, что обеспечивает зазор между клеммой и верхом подошвы рельса. При длине мостов больше 33 м во избежание раскрытия большого зазора рельсовые плети закрепляются на ограниченном протяжении мостового полотна в зоне неподвижного конца пролетного строения (0,2–0,25lм). На этом участке рельсовые плети крепятся так же, как и на земляном полотне с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. На остальном протяжении мостового полотна плети крепятся без защемления клеммами, что практически исключает появление в плетях дополнительных сил, вызванных подвижками пролетного строения.

Подобное закрепление рельсовых плетей обеспечивает применение бесстыкового пути на однопролетных мостах длиной до 55 м и многопролетных — до 66 м.

На однопролетных мостах свыше 55 м и многопролетных свыше 60 м закрепление плетей только в зоне неподвижных концов пролетных строений не обеспечивает требование ТУ–2001 по максимальному раскрытию зазора. Поэтому на таких мостах укладывается либо звеньевой путь, либо рельсовые плети длиной не более длины температурного пролета моста (рис. 7.2). На рис. 7.2: а) — однопролетный мост с разрезными пролетными строениями при расположении на промежуточной опоре одной подвижной и одной неподвижной опорных частей смежных пролетных строений; б) — то же при расположении на промежуточной опоре двух подвижных опорных частей; в) и г) — мост с неразрезными пролетными строениями при расположении неподвижной опорной части в середине и на конце пролетного строения; д) — мост с консольными пролетными строениями; е) — мост с арочными пролетными строениями.

Рис. 7.2. Температурные пролеты мостов:

lt — температурный пролет; Ур — место установки уравнительного прибора

Для компенсации температурного удлинения рельсов, а также удлинения, вызванного проходом поезда, на мостах с длинами температурных пролетов 100 м и более применяются уравнительные приборы (рис. 7.3). Рельсовые плети в пределах таких мостов укладываются типа Р65 с костыльными, раздельными скреплениями КД-65 на мостах с деревянными мостовыми брусьями или КБ-65 на мостах с металлическими мостовыми брусьями и железобетонными плитами.

Рис. 7.3. Уравнительный прибор:

1 — передний стык рамного рельса; 2 — рамные рельсы; 3 — начало отгиба рамного рельса; 4 — остряки; 5 — лафеты;

6 — граница соседнего температурного пролета

Для предупреждения угона пути в пределах моста сварные рельсовые плети закрепляются в зоне неподвижных концов пролетных строений. На мостах с ездой по балласту, с металлическими поперечинами, железобетонными плитами рельсовые плети у неподвижных концов пролетных строений на протяжении, определяемом расчетами, прикрепляются к основанию скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. На остальном протяжении пролетного строения рельсовые плети крепятся без защемления подошвы рельса.

На безбалластных мостах с металлическими поперечинами, железобетонными плитами и с ездой по балласту устанавливаются подрельсовые резиновые или резинокордовые амортизаторы. Для уменьшения коэффициента трения между подошвой рельса и амортизаторами в пределах участков, где плети крепятся без защемления подошвы рельса, устанавливаются металлические П-образные прокладки, изготавливаемые из листовой стали толщиной 0,5–2,0 мм.

Внастоящее время широкое распространение получает укладка на мостах с температурными пролетами 100 м и более уравнительных рельсов вместо уравнительных приборов. Компенсация изменения длины рельсовых плетей на мостах с уравнительными рельсами осуществляется за счет стыковых зазоров, а в необходимых случаях на зимний период применяются, как правило, рельсы стандартной длины 12,5 м, а на летний период, при необходимости, укороченные, длиной 12,46; 12,45 или 12,44 м.

Укладка плетей с уравнительными рельсами выполняется по специально разработанному проекту, в который входит:

— схема укладки сварных рельсовых плетей и уравнительных рельсов;

— расчет зазоров в стыках и определение температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов;

— схема закрепления рельсовых плетей на мостовом полотне и подходах.

Взависимости от конкретного моста в каждом температурном пролете укладывается не более четырех уравнительных рельсов (в том числе один или два — сезонные). Уравнительные рельсы укладываются на подвижном конце пролетного строения так, чтобы средний или крайний рельс перекрывал промежуток между смежными пролетными строениями или пролетным строением и устоем (рис. 7.4). При укладке уравнительных рельсов и закреплении плетей, а также при содержании пути на мостах с уравнительными рельсами зазоры в стыках уравнительных рельсов должны соответствовать расчетным.

Рис. 7.4. Схемы расположения рельсовых плетей и уравнительных рельсов на смежных пролетных строениях:

а — с расположением на промежуточной опоре неподвижной и подвижной опорных частей; б — с расположением на промежуточной опоре неподвижных опорных частей; 1 — рельсовая плеть; 2 — уравнительные рельсы;

3 — сезонный (сменяемый) рельс; 4 — неподвижная опорная часть; 5 — подвижная опорная часть

Расчетные зазоры в стыках устанавливаются в зависимости от максимальной (tmax max) и минимальной (tmm min) температур рельсов на мостовом переходе, общей длины сварных рельсовых плетей и уравнительных рельсов.

Бесстыковой путь в тоннелях

Втоннелях магистральных железных дорог России в качестве типовой применяется рельсошпальная решетка, конструктивно не отличающаяся от решетки на открытых участках пути. Вследствие повышенной жесткости подрельсового основания тоннели являются зоной повышенного динамического воздействия подвижного состава на путь и обделку, что вызывает интенсивное расстройство пути, нарастание остаточных деформаций балластного слоя, повышенный выход рельсов и элементов скреплений. Поэтому укладка в тоннелях бесстыкового пути является позитивным фактором.

Распространению бесстыкового пути в тоннелях способствует существенно меньшая, чем за его пределами, амплитуда колебания температуры рельсов. Температура воздуха в тоннеле и на подходах летом на 22–27 °С меньше, чем за его пределами. Зимой в тоннелях длиной до 300 м температура воздуха зимой практически не отличается от наземной, а в более длинных тоннелях на 5–7 °С выше, чем на подходах. Поэтому в тоннелях длиной более 300 м при расположении плетей полностью внутри тоннеля расчетную амплитуду температур рельсов принимают на 20 °С меньше, чем вне тоннеля. Данный фактор, с учетом отсутствия проблемы потери устойчивости пути, практически снимает ограничения по применению бесстыкового пути в тоннелях.

При проектировании бесстыкового пути необходимо учитывать особые условия его работы вблизи порталов, где происходит смена температурного режима рельсовых плетей.

Втоннелях длиной более 300 м целесообразно концы плетей размещать внутри тоннеля на расстоянии 10–15 м от портала, соединяя их с путем вне тоннеля уравнительным пролетом.

При длине тоннелей до 300 м, при отсутствии у порталов изолирующих стыков, длина рельсовой плети должна обеспечить размещение тоннеля в средней части плети и надежное закрепление ее концов на подходах к тоннелю. В этом случае расчетной является температура, установленная для смежных открытых участков.

Параметры конструкции верхнего строения пути имеют отличия от конструкции на открытых участках пути. Так, в соответствии с ТУ–2001 эпюра шпал в тоннелях должна быть на один класс выше, чем на подходах. Толщина щебеночного слоя под шпалой — не менее 25 см. Балласт в тоннелях, как и на подходах к ним, должен быть щебеночным из камня твердых пород. Если габариты тоннеля не позволяют иметь указанную толщину балластного слоя, разрешается уменьшать ее до 20 см и в виде исключения — до 15 см.

При толщине балласта под шпалами более 20 см бесстыковой путь в тоннелях и на подходах к ним укладывают на железобетонных шпалах; при меньшей толщине балласта под шпалами — на деревянных шпалах со скреплениями КД, подкладки которых прикрепляются четырьмя шурупами на каждой шпале.

На зарубежных железных дорогах широко применяют безбалластные подрельсовые основания в виде плит, малогабаритных рам, лежней, которые позволяют повысить надежность пути и сократить расходы на его содержание. Для уменьшения жесткости основания прокладывают упругие элементы.

При укладке бесстыкового пути в тоннелях с электрической тягой и высокой влажностью необходимо обеспечить защиту рельсов и скреплений от коррозии, предусмотрев осушение тоннелей; установку вентильных устройства, снижающих утечку тяговых токов при постоянном токе; нанесение антикоррозионных покрытий, улучшение изоляции рельсов и скреплений.

Бесстыковой путь в метрополитенах

Возможность укладки бесстыкового пути в метрополитенах определяется следующими факторами.

—Практически постоянные температурные условия и соответственно небольшие амплитуды колебания температуры рельсов являются положительным фактором для укладки бесстыкового пути. Возникающие в рельсовых плетях продольные силы незначительны, что исключает разрывы болтов и выбросы пути. Стыкование рельсовых плетей может осуществляться без уравнительных рельсов или приборов.

—Сложный план и профиль пути (кривые радиусом 200–300 м и менее, уклоны крутизной более 40 ‰). Наличие кривых малого радиуса в сочетании со значительным количеством ведущих осей (до 50 %) вызывает усиленный боковой износ рельсов.

—Вследствие повышенной жесткости подрельсового основания тоннели являются зоной повышенного динамического воздействия подвижного состава на путь и обделку, что вызывает интенсивное расстройство пути, повышенный выход рельсов и элементов скреплений. При этом трудоемкость работ по текущему содержанию и ремонтам звеньевого пути в тоннелях вследствие стесненности габаритов, загазованности, увлажненности существенно выше, чем на открытых участках.

Из комплексного рассмотрения особенностей эксплуатации тоннельных участков метро следует целесообразность укладки бесстыкового пути, обеспечивающего высокую надежность и длительные сроки службы элементов железнодорожного пути.

В метрополитенах России принят единый тип верхнего строения с деревянными шпалами на перегонах и полушпалами на станциях, втопленными в путевой бетон. Основание пути сооружено из тощего бетона. В середине колеи устроен водоотводный лоток. Рельсы, как правило, не легче 50 кг/м, в большинстве метрополитенов сваривают в плети длиной 100–200 м.

Рельсовые плети сваривают электроконтактной сваркой вне тоннелей и доставляют к месту укладки на специальных тележках. Широкое применение получили клееболтовые изолирующие стыки, ввариваемые в рельсовые плети, что позволяет довести длину плетей до 325 м. В настоящее время на путях метрополитенов типовыми являются скрепления КБ, а также упругие раздельные скрепления Д4 и Д2. В ограниченных объемах используется специальное раздельное скрепление типа «Метро», конструкция которого допускает вертикальный изгиб рельса без касания им прикрепителей, что исключает выдергивание шпал из бетона или шурупов из шпал при изгибе рельсов под колесами подвижного состава.

В тоннелях метрополитена зарубежных железных дорог применяется, в основном, безбалластное подрельсовое основание — железобетонные шпалы, замоноличенные в путевой бетон; железобетонные подрельсовые основания в виде плит и рам на амортизирующих прокладках. При этом скрепления преимущественно бесподкладочные. На российских метрополитенах также внедряются новые конструкции подрельсового основания — железобетонные рамы, контактирующие с путевым бетоном через резиновые прокладки-амортизаторы; лежневое железобетонное подрельсовое основание с лежнями, замоноличенными в путевой бетон; виброзащитный путь с лежневым железобетонным подрельсовым основанием, контактирующим с путевым бетоном через амортизирующие прокладки.

7.2. Особенности эксплуатации бесстыкового пути

Общие требования к содержанию бесстыкового пути

Наличие в рельсовых плетях продольных сил, зависящих от изменения температуры относительно температуры их закрепления и вызывающих при высоких температурах опасность выброса пути, а при низких температурах излом рельса или разрыв стыка из-за среза болтов, является фактором, который необходимо учитывать при производстве путевых работ. Поэтому для обеспечения устойчивости рельсошпальной решетки

температурные условия производства путевых работ, связанных с понижением сопротивления ее поперечному сдвигу, достаточно жестко регламентируются.

Важнейшим условием обеспечения безопасности эксплуатации бесстыковочного пути является сохранение расчётного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей. К нарушению расчетного напряженно-деформированного состояния приводит угон локальных участков рельсовых плетей с затяжкой клеменных и закладных болтов ниже допускаемых значений, установленных ТУ. Угон плетей может привести к опасным концентрациям в плетях, растягивающих или сжимающих сил, достигающих 350 кН.

К общим требованиям по содержанию бесстыкового пути относится необходимость обследования бесстыкового пути после укладки плетей, но до сдачи отремонтированного участка совместно работниками путевых машинных станций и дистанций пути с проверкой усилия затяжки гаек клеммных, закладных и стыковых болтов, положения прокладок-амортизаторов, возможных продольных смещений плетей, осыпаний балласта и проведения работ по устранению обнаруженных неисправностей.

Целесообразность шлифовки уложенных рельсовых плетей в течение двух-трех месяцев после их укладки.

Содержание балластной призмы в установленных размерах, не допуская осыпания щебня по откосам призмы, увеличения крутизны откосов, уменьшения ширины плеча балластной призмы и уменьшения количества балласта в шпальных ящиках ниже нормы, особенно в местах примыкания к мостам. Выполнение данного требования повышает устойчивость бесстыкового пути против выброса.

Необходимость дополнительного планирования и выполнения ремонтов в зоне уравнительных пролетов и на длине 30–40 м по концам плетей с обязательным устранением выплесков, переборкой и заменой износившихся деталей скреплений, наплавкой концов или заменой рельсов.

Разборку и ослабление стыков на концах рельсовых плетей, а также между уравнительными рельсами не рекомендуется производить при температурах, отличающихся от температуры закрепления плетей более чем на ±5 °С (во избежание изменения установленных зазоров). При особой необходимости разрешается разбирать стыки при температурах, отличающихся от температуры закрепления рельсовых плетей не более чем на 20 °С с допустимым изменением зазора до 1 см. При необходимости, для восстановления нормального зазора с наступлением температур, близких к температуре закрепления рельсовой плети, конец ее на протяжении 40–50 м должен быть освобожден от закрепления и после свободного изменения длины вывешенного на ролики или пластины участка плети вновь закреплен. При отсутствии зазоров зажатый уравнительный рельс удаляют после вырезки его куска газовой резкой при закрепленных клеммных болтах.

Летом с наступлением температур рельсов, близких к наивысшей для данной местности, а зимой при понижении температур на 60 °С и более по сравнению с температурой закрепления или при температуре воздуха –30 °С и ниже на весь период действия таких температур надзор за бесстыковым путем должен быть усилен. Порядок и сроки дополнительных осмотров и проверок бесстыкового пути устанавливает начальник дистанции пути.

В жаркие летние дни требуется особенно тщательно следить за положением пути в плане. Заметные отклонения пути в плане от правильного положения на длине 8–15 м могут служить признаком начала его выброса. При появлении летом при жаркой погоде резких углов в плане следует срочно оградить место неисправности сигналами остановки и немедленно приступить к устранению неисправности, руководствуясь следующими положениями.

При отклонении пути в плане по обеим рельсовым нитям 10 мм на длине 10 м и превышении температуры рельсовой плети более чем на 15 °С относительно температуры закрепления угол в плане разрешается устранять только после разрядки температурных напряжений по обеим рельсовым нитям от места неисправности до ближайшего уравнительного пролета с последующим восстановлением температурного режима работы

плети при оптимальной температуре. При невозможности быстрого проведения разрядки необходимо вырезать кусок рельса, следуя технологии, указанной в п. 4.6 ТУ–2001.

При превышении температуры рельса над температурой закрепления менее 15 °С после устранения угла рихтовкой необходимо выполнить регулировку напряжений на участке, включающем место производства работ и примыкающие к нему участки длиной по 50 м, и произвести уплотнение балластной призмы за торцами шпал, включая плечо балластной призмы.

Зимой при низких температурах требуется уделять особое внимание проверке рельсов, в первую очередь — в местах сварки и на протяженности 1 м в каждую сторону от них. Необходимо также следить за раскрытием стыковых зазоров в уравнительных пролетах. При зазорах, близких к конструктивным, при ожидаемом дальнейшем понижении температуры необходимо затянуть гайки клеммных и закладных болтов на концевых участках плетей по 50 м, а также стыковых болтов. При необходимости одна пара уравнительных рельсов заменяется удлиненными и производится регулировка зазоров.

При отступлениях от нормативной ширины балластной призмы на протяжении более 10 м должны обеспечиваться меры безопасности движения поездов в зависимости от величин отступлений и ожидаемых температур. При ширине плеча менее 25 см и ожидаемом повышении температур на 15 °С и более относительно температуры закрепления рельсовых плетей, скорость ограничивается до 60 км/ч или менее в зависимости от конкретного состояния балластной призмы и промежуточных скреплений.

Контроль за изменением напряженно-деформированного состояния бесстыкового пути

В настоящее время отсутствуют технические средства измерения температурных напряжений в рельсовых плетях, позволяющие осуществлять контроль напряженного их состояния в полевых производственных условиях, поэтому контроль за температурнонапряженным состоянием рельсовых плетей осуществляется посредством измерения продольных перемещений сечений плетей.

Контроль за продольными перемещениями сечением плетей, а также за усилием затяжки гаек клеммных и закладных болтов необходимо устанавливать с момента закрепления плетей при укладке.

Наличие угона характеризуется следами клемм на подошве рельсов, смещением подкладок по шпалам, зазорами между балластом и боковыми гранями шпал, а также их перекосом.

Для регистрации продольных перемещений сечений плети (угона) определяют контрольные сечения в зоне «маячных» шпал. Эти сечения отмечают поперечными полосами шириной 10 мм, наносимыми светлой несмываемой краской на подошве и шейки рельсов внутри колеи в створе с боковой гранью подкладки. В створе с подкладкой также производится кернение или нанесение тонкой риски острым металлическим инструментом на подошве рельса (рис. 7.5).

Рис. 7.5. «Маячная» шпала для контроля угона пути:

1 — риска; 2 — линия совмещения риски с кромкой подкладки

В качестве «маячной» выбирается шпала, расположенная против пикетного столбика. Ее верх около рельса окрашивается яркой краской. «Маячная» шпала должна быть всегда хорошо подбита, закладные болты на ней затянуты, типовые клеммы заменены клеммами

с уменьшенной высотой ножек, а резиновые или резинокордовые прокладки — на прокладки с низким коэффициентом трения. При отсутствии клемм с уменьшенной высотой ножек допускается в отдельных случаях клеммы на «маячных» шпалах не устанавливать.

Контроль за продольными перемещениями плети по «маячным» шпалам должен быть дополнен контролем по поперечным створам, закрепленным постоянными реперами, в качестве которых могут быть использованы опоры контактной сети, искусственные сооружения, специально врытые в грунт столбики, отрезки рельсов и другие неподвижные сооружения около пути. Створ образуется леской, натягиваемой между двумя расположенными друг против друга реперами. Начальное положение плети относительно лески фиксируется кернением на нерабочей грани головки рельса.

При регистрации смещений контрольных сечений рельсов до 5 мм необходимо проверить на участке состояние скреплений, заменить дефектные элементы, смазать резьбу, подтянуть гайки клеммных и закладных болтов.

При смещениях более 5 мм следует определить изменения расстояний между смежными контрольными сечениями, учитывая размер и направление смещения. Если изменения (удлинения или укорочения) 100-метрового участка между «маячными» шпалами не превышают 10 мм, можно ограничиться выполнением вышеуказанных мер, но при этом необходимо внести изменения температуры закрепления плети на угнанном участке, рассчитанные порядком, изложенным в ТУ–2001, в Журнал или в Паспорт-карту.

Если же расстояние между контрольными сечениями изменилось больше чем на 10 мм, то это свидетельствует о значительном отклонении фактической температуры закрепления плетей от первоначальной, полученной при закреплении плетей на постоянный режим работы. В этом случае необходимо выполнить регулировку напряжений, которая должна производиться при температуре плетей, равной или меньшей их температуры закрепления.

Если же после принятых мер смещения контрольных сечений превышают 5 мм, а изменения расстояний между ними превышают 10 мм, то на коротких плетях должна быть выполнена разрядка напряжений с введением их в оптимальную температуру закрепления. На длинных плетях в этом случае определяется отклонение фактической температуры закрепления этого участка плети от первоначальной по методике, изложенной в ТУ–2001.

Если фактическая температура закрепления не выходит за пределы расчетного интервала, то ее заносят в Паспорт-карту и ею руководствуются при дальнейшей эксплуатации длинной плети (при ремонтных работах и пр.).

При выходе фактической температуры закрепления за пределы расчетного интервала, принимаются меры по введению ее в оптимальную температуру закрепления с разрезкой плети и последующим восстановлением сваркой по технологии, в соответствии с п. 4.5 ТУ–2001.

Контроль за усилием затяжки гаек стыковых, клеммных и закладных болтов.

Для предотвращения угона плетей необходимо обеспечивать нормативное усилие затяжки гаек стыковых, клеммных и закладных болтов. Контроль за усилием затяжки гаек осуществляется динамометрическими ключами. Предельное падение крутящего момента затяжки гаек клеммных — 100 Н м, закладных — 70 Н м.

Контроль за усилием затяжки гаек клеммных и закладных болтов осуществляется по обеим рельсовым нитям на 10–15 шпалах подряд, расположенных:

на плетях длиной до 800 м в трех зонах — на концевых участках (на протяжении 100 м от концов плетей) и в средней части плети;

на длинных плетях — на концевых участках и через каждые 400 м по длине плети. Сплошное подтягивание клеммных и закладных болтов назначается при средней

величине затяжки ниже допускаемых значений.

При скреплениях КБ установлена следующая периодичность подтягивания гаек стыковых, клеммных и закладных болтов и смазки резьбы:

—на участках с грузонапряженностью до 25 млн т-км брутто/км в год один раз в год — осенью;

—на участках с грузонапряженностью более 25 млн т-км брутто/км в год сплошное подтягивание гаек со смазкой резьбы осуществляется два раза в год — весной и осенью.

Дополнительный контроль затяжки гаек клеммных и закладных болтов производится на участках, где появляется угон плетей.

При весенних и осенних осмотрах пути контроль за усилием затяжки гаек болтов дополняется простукиванием молоточком. Если при простукивании будет обнаружено более 10 % ослабших гаек из числа проверенных, то следует в недельный срок произвести проверку их затяжки динамометрическим ключом и назначить работу по приведению их затяжки до нормативной.

7.3. Восстановление расчетного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей в процессе эксплуатации бесстыкового пути

Принципы создания расчетного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей в процессе их эксплуатации

Необходимость создания расчетного напряженно-деформиро-ванного состояния рельсовых плетей в процессе их эксплуатации возникает:

—после укладки и закрепления рельсовых плетей вне расчетного интервала (необходимо «привести» к расчетному интервалу плеть в целом);

—после сварки рельсовых плетей, закрепленных в расчетном температурном интервале, при температурах рельсов, находящихся вне этого интервала (в зоне сварки и на прилегающих участках напряженное состояние отличается от расчетного);

—перед сваркой в «длинные» плети эксплуатируемых плетей, имеющих разницу температур

закрепления более 5 °С;

—после восстановления целостности рельсовых плетей без создания в зоне сварки и на прилегающих участках расчетного напряженного состояния (в зоне сварки и на прилегающих участках напряженное состояние также отличается от расчетного);

—после возникновения локальных отклонений расчетного напряженно-деформированного состояния от расчетного на участках плети с недостаточной степенью затяжки гаек клеммных болтов от воздействия сил угона.

Ввод рельсовых плетей, закрепленных вне расчетного интервала температур, в расчетный режим эксплуатации, как уже указывалось ранее, представляется возможным обеспечить посредством создания в рельсовой плети при текущем значении температуры рельса расчетных продольных сил. Так, при расчетной температуре закрепления плети tр на рис. 7.6 закономерность изменения расчетной продольной силы в средней части плети в зависимости от температуры рельса описывается линией АВ. При закреплении рельсовой плети при некоторой температуре t1 < tp изменение продольной силы описывается линией А1В1, а при закреплении при температуре t1 > tp

—линией А2 В2.

Рассмотрим возможность ввода рельсовой плети в расчетный режим эксплуатации,

закрепленной при температуре t1 < tp. В разд. 4 выполнен анализ температурного режима рельсовых плетей, закрепленных вне расчетного температурного интервала. При закреплении рельсовой плети при температуре t1 < tp закономерность изменения продольной силы в средней части плети описывается зависимостью:

Nt = αEF(t1 − ti ) ,	(7.1)
1

где t1 — температура рельса при закреплении плети; ti — текущее значение температуры рельса.

Рис. 7.6. Температурная диаграмма продольных сил

При закреплении плети при расчетной температуре tp закономерность изменения продольной

силы в средней части плети описывается зависимостью
Nt	= αEF(tр − ti ) ,	(7.2)
	i

где tp — расчетная температура рельса при закреплении плети.

Продольная сила в плети, закрепленной при температуре t1, отличается от расчетной на величину N = αEF(tр − t1), численно равной ординате t1 – K на рис. 7.6. Из анализа

температурной диаграммы, приведенной на рис. 7.6, следует, что данное отклонение продольной силы сохраняется в процессе эксплуатации. Для ввода плети в расчетный режим в диапазоне

температур (tmin min − tр ) ,	в плети необходимо создать растягивающие силы величиной
NP(t ) = αEF(tр − ti ) , где ti	— температура рельсов при производстве работ по вводу рельсовых
i

плетей в расчетный режим эксплуатации. Величина создаваемой растягивающей продольной силы NP(ti ) численно равна ординате ti – F на рис. 7.6. Создать растягивающие силы в рельсовой плети

представляется возможным посредством их раскрепления и применения гидравлических натяжных устройств по технологии, используемой при укладке плетей.

При текущем значении температуры рельса ti, соответствующей расчетному интервалу mint3 ≤ ti ≤ maxt3 , для ввода плети в расчетный режим нет необходимости в создании в ней продольных сил. В этом случае достаточно раскрепить рельсовую плеть и создать условия для полной реализации продольных сил в продольные перемещения, иначе говоря, необходимо произвести «разрядку температурных напряжений». В этом случае обеспечится удовлетворительная эксплуатация «перезакрепленных» рельсовых плетей. Если же стоит вопрос о приведении температурного режима плети к расчетной температуре закрепления (оптимальной температуре закрепления), то «разрядку температурных напряжений» необходимо производить при температуре tр ± 5 °C (точка Д на рис. 7.6). С учетом изложенного, создание растягивающих

продольных сил с использованием гидравлических натяжных устройств необходимо производить при температуре рельсов ti < tр − 5 °C. Диапазон температур ti − (tр − 5 °C), в котором можно

создать расчетные продольные силы, определяется характеристиками гидравлических натяжных устройств.

Учитывая, что в диапазоне температур tр + 5 °C ввод в расчетный режим обеспечивается разрядкой температурных напряжений, то в диапазоне температур (tр + 5 °C) − tmax max необходимо

создать расчетные сжимающие продольные силы. Создать сжимающие продольные силы в раскрепленной рельсовой плети технически и технологически не представляется возможным. Однако теоретически в диапазоне температур (tр + 5 °C) − tmax max можно уменьшить существующие

продольные силы до расчетных посредством «частичной разрядки температурных напряжений». Частичная разрядка температурных напряжений заключается в том, обеспечивается

реализация продольных перемещений сечений плети, эквивалентных превышению имеющихся в плети продольных сжимающих сил над расчетными ( N = αEF(tр − t1)). После определения

расчетных перемещений концов плети необходимо заменить прилегающие к плети уравнительные рельсы на укороченные на величину удлинения концов плети. Далее производится раскрепление рельсовой плети с обязательной вывеской ее на роликовые опоры или антифрикционные пластины. После достижения расчетных перемещений контрольных сечений производится закрепление стыков и плети. Очевидно, частичную разрядку сжимающих температурных продольных сил необходимо производить при температуре рельса ti < tmaxпред , где tmaxпред — температура рельса при которой в плети возникают максимально допустимые сжимающие продольные силы Ntmax (см. рис. 7.6). Вторым необходимым условием проведения частичной

разрядки сжимающих продольных сил является укладка рельсовых плетей с применением роликовых опор или антифрикционных прокладок. Это условие связано с необходимостью иметь достаточно определенное начальное напряженное состояние при проведении частичной разрядки.

Однако реализовать частичную разрядку сжимающих температурных напряжений не представляется возможным, так как нельзя допускать появление в раскрепленной рельсовой плети сжимающих продольных сил. Возможно, в перспективе удастся определить величину допускаемой сжимающей продольной силы в раскрепленной плети. Очевидно, она будет весьма незначительной.

Рассмотрим возможность ввода рельсовой плети в расчетный режим эксплуатации, закрепленной при температуре выше расчетной температуры закрепления (t2 > tр на рис. 7.6).

Продольная сила в плети, закрепленной при температуре t2 отличается от расчетной на величину N = αEF(tр − t2 ) , равную ординате tр − E на рис. 7.6. Данное отклонение продольной

силы также сохраняется		в процессе эксплуатации.
Для	ввода плети в	расчетный режим при температуре ti < tр , в диапазоне температур
(tmin min	− (tр − 5 °С)), в плети необходимо создать растягивающие силы, равные NP(t		) = αEF(t2 − ti ) ,
		i

где ti — температура рельсов при производстве работ по вводу рельсовых плетей в расчетный режим эксплуатации. Создаваемая растягивающая продольная сила равна ординате ti − F . Однако

в рельсовой плети имеется растягивающая продольная сила	NP(t	) = αEF(t2 − ti ) , равная ординате
	i
ti − F1 . Имеющаяся в плети продольная сила превышает расчетную на величину			N = αEF(tр − t2 ) .
Очевидно, целесообразно не создавать в раскрепленной	плети расчетные		растягивающие

продольные силы, а уменьшить существующие на величину N . Подобное уменьшение продольных сил представляется возможным осуществить частичной их разрядкой, т.е. реализацией избытка продольных сил N в продольные деформации. Наличие растягивающих продольных сил в раскрепленной плети не вызывает проблем при производстве работ. При этом частичную разрядку напряжений необходимо выполнять при температуре не ниже tminпред (см. рис. 7.6), так как эта температура соответствует предельно-допустимой растягивающей силе в

рельсовой плети. Значение предельной температуры tпред определяется допускаемым понижением
						min
температуры рельса относительно температуры при закреплении плети								t	:
									p
tпред	= t	2	−	t	.	(7.3)
min					p
В диапазоне температур	tр ± 5°С приведение					температурного режима плети к расчетной

температуре закрепления (оптимальной температуре закрепления) осуществляется разрядкой температурных напряжений.

В диапазоне температур (t	р	+ 5 оC) − t	max max	необходимо создать расчетные	сжимающие
продольные силы. В рельсовой плети, закрепленной при температуре t2, при ti < t2					продольные

силы являются растягивающими, а при ti > t2 — сжимающими и меньше расчетных на величину

N . Следовательно, в диапазоне температур (t	р	+ 5 оC) − t	max max	не представляется возможным

создать расчетные сжимающие продольные силы.

Резюме из рассмотрения принципов создания расчетного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей в процессе их эксплуатации: