599

tпред = t − t . min з p

При укладке и закреплении рельсовых плетей при температуре ниже расчетной температуры закрепления (оптимальной температуры) ввести их в расчетный режим эксплуатации представляется возможным в диапазоне температур (tmin min − (tp + 5 оC)) .

В диапазоне температур (tmin min − (tp − 5 оC)) необходимо применять гидравлические натяжные устройства для создания в раскрепленных рельсовых плетях расчетных растягивающих продольных сил. В диапазоне температур tр ± 5 оC ввод рельсовых плетей в расчетный режим

эксплуатации наиболее целесообразно обеспечить разрядкой продольных температурных сил. При укладке и закреплении рельсовых плетей при температуре выше расчетной температуры

закрепления (оптимальной температуры) ввести их в расчетный режим эксплуатации

представляется возможным в	диапазоне	температур	(tпред (t	p	+ 5 оC)) . Значение	предельной
			min
температуры tпред зависит от	температуры	закрепления	плети		и от допускаемого	понижения

min

температуры рельса относительно температуры закрепления плети: (7.4)

В диапазоне температур (tminпред − (tp − 5 оC)) ввод рельсовых плетей в расчетный режим

эксплуатации (или иначе «приведение» рельсовой плети к расчетной температуре закрепления) можно обеспечить как применением гидравлических натяжных устройств, так и частичной разрядкой продольных растягивающих сил. Гидравлические натяжные устройства необходимо применять тогда, когда при укладке плетей не производилась вывеска плетей на роликовые опоры или антифрикционные прокладки. При создании расчетных растягивающих продольных сил с применением ГНУ необходима вывеска плетей на роликовые опоры или антифрикционные прокладки.

Если при укладке плетей производилась их вывеска на роликовые опоры или антифрикционные прокладки, то можно считать достаточно определенным начальное напряженное состояние. Поэтому можно привести плети к расчетной температуре закрепления посредством частичной разрядки продольных сил или точнее уменьшением их до расчетного значения, соответствующего расчетной температуре закрепления.

В диапазоне температур tр ± 5 °С ввод рельсовых плетей в расчетный режим эксплуатации также наиболее целесообразно обеспечить разрядкой продольных температурных сил.

Технология разрядки температурных напряжений

На сети железных дорог разрядка температурных напряжений для ввода рельсовых плетей в расчетный интервал до последнего времени применялась достаточно широко. Это было вызвано:

—отсутствием технологий и технических средств, обеспечивающих создание в рельсовых плетях расчетных продольных сил в процессе их укладки;

—достаточно сложными климатическими условиями эксплуатации бесстыкового пути, особенно в регионах Сибири, ограничивающие возможность закрепления плетей в расчетном интервале и, особенно при оптимальной температуре.

Оптимальной технологией разрядки температурных напряжений для закрепления плетей на постоянный режим эксплуатации является технология, обеспечивающая минимальные остаточные напряжения и возможность проведения работ без перерыва в движении поездов. Однако применявшиеся на сети дорог способы разрядки без перерывов в движении поездов не обеспечивали достаточную степень «снятия» температурных напряжений. Так, способ, в котором по освобожденной от закрепления плети пропускают поезда с ограниченной скоростью, имеет низкую эффективность, так как вибрационное воздействие проходящих поездов существенно не уменьшает погонное сопротивление продольному перемещению плетей. Модификация данного способа, заключающаяся в том, что освобожденную от закрепления плеть вывешивают необходимое число раз по последовательным частям на ролики, установленных в шпальных ящиках и приподнимаемых с помощью домкратов, также не обеспечивает полной и равномерной разрядки, особенно в условиях резкоконтинентального климата, так как разрядка производится не сразу, а по частям. При этом данный способ достаточно трудоемкий и имеет низкую производительность труда. Более перспективным является способ, сочетающий уменьшение погонных сопротивлений за счет вывешивания плети на антифрикционные прокладки и

принудительное преодоление погонного сопротивления путем пропуска поездов по свободно лежащей плети.

Принципиальным недостатком всех способов разрядки является необходимость проведения этой работы в строго определенном интервале температур. Поэтому, учитывая появление технических средств и технологий, обеспечивающих создание расчетных напряжений в рельсовых плетях при их укладке (при температуре рельсов при производстве работ ниже расчетной температуры закрепления плетей), разрядка температурных напряжений в настоящее время рассматривается как исключительная работа.

Разрядка (снятие) температурных напряжений (продольных сил) осуществляется при температурах рельсов, соответствующих расчетному интервалу, посредством освобождения рельсовой плети на шпалах и в стыках. Для качественной разрядки (наиболее полной реализации продольных сил в продольные перемещения сечений плети) плети необходимо вывесить на роликовые опоры или антифрикционные прокладки. Если разрядка температурных сил выполняется при неотложной необходимости выполнения ремонтных работ, снижающих устойчивость пути, при текущем значении температуры рельсов выше допустимой, то рельсовые плети не вывешиваются на роликовые опоры или антифрикционные прокладки. В этом случае отсутствует необходимость минимизировать остаточные температурные силы. После выполнения ремонтных работ рельсовые плети должны быть введены в расчетный режим с обязательным вывешиванием их на роликовые опоры или антифрикционные прокладки, устанавливаемые на каждой 15-й шпале.

При установке плетей на ролики работы по разрядке температурных сил выполняются в «окно». В местах установки роликов подрельсовые прокладки должны быть временно сняты. При использовании антифрикционных прокладок разрядка может выполняться без перерывов в движении поездов с ограничением скорости до 25 км/ч. В ТУ–2001 рекомендуется использовать в качестве антифрикционных прокладок парные пластины с малым коэффициентом трения общей толщиной 8–10 мм, которые можно устанавливать без удаления подрельсовых прокладок. Для лучшей реализации продольных сил в перемещения после вывешивания плетей на ролики или антифрикционные пластины целесообразно плети дополнительно встряхнуть плети ударными приборами.

Для обеспечения свободного перемещения концов плети при ожидаемом удлинении плети необходимо снять или сдвинуть примыкающие к ее концам уравнительные рельсы. При ожидаемом укорочении плети достаточно снять накладки. Освобождают плети от закрепления на шпалах последовательно от концов к середине.

В соответствии с ТУ–2001 изменения длины плетей компенсируют соответствующей заменой уравнительных рельсов так, чтобы после закрепления рельсовых плетей на постоянный режим эксплуатации в уравнительных пролетах оставались рельсы длиной по 12,5 м. При ожидаемом удлинении плетей разрядка начинается с замены уравнительных рельсов на рельсы необходимой, заранее рассчитанной, длины. После замены уравнительных рельсов плети освобождают от закрепления. При ожидаемом укорочении плетей разрядка температурных напряжений начинается с освобождения плетей от закрепления (со стороны заменяемых уравнительных рельсов). Замена уравнительных рельсов производится после полного укорочения плетей.

Если при выполнении неотложной разрядки напряжений в стыках отсутствуют зазоры, то необходимо создать зазор в соответствии с технологией, описанной при восстановлении целостности плетей.

При разрядке с помощью антифрикционных прокладок скорость движения поездов снижается до 25 км/ч, на мостах и в тоннелях — до 15 км/ч. Антифрикционные прокладки устанавливаются без снятия клемм. Для пропуска поездов концы уравнительных рельсов соединяют типовыми накладками, а уравнительные рельсы с плетями инвентарными накладками с удлиненными болтовыми отверстиями. В зазор стыка плети с уравнительным рельсом вставляют вкладыш.

Реализация описанной технологии, предусматривающей укладку после разрядки уравнительных рельсов длиной 12,5 м, возможно только в том случае, если при укладке рельсовых плетей в уравнительном пролете были уложены укороченные рельсы (при

закреплении плетей выше оптимальной температуры) или удлиненные рельсы (при закреплении плетей ниже оптимальной температуры).

Однако применение уравнительных рельсов нестандартной длины при укладке плетей целесообразно только в том случае, если рельсовые плети длиной до 800 м не будут свариваться в плети длиной до блок-участка или перегона. Кроме того, при закреплении плетей при температурах, существенно отличающихся от расчетной температуры, разницы в длинах уравнительных рельсов стандартной длины и нестандартной (рекомендованной в ТУ–2001) недостаточно для компенсации температурных перемещений плетей.

Если по каким-либо причинам на отдельном участке между рельсовыми плетями, закрепленными вне расчетного температурного интервала, уложены уравнительные плети стандартной длины, то при разрядке температурных продольных сил возникает необходимость перемещения рельсовых плетей. Для перемещения рельсовых плетей представляется возможным использовать гидравлические натяжные устройства (ГНУ) или ударные приборы.

В ряде случаев возникает необходимость проведения разрядки в одну сторону, когда рельсовая плеть с одной стороны не освобождается от соединения с уравнительным рельсом. Подобная ситуация возможна, например, в том случае, если соседняя с «разряжаемой» плеть закреплена в расчетном режиме эксплуатации. Однако при этом необходимо обеспечить высокое качество разрядки, так как при прочих равных условиях величина остаточных продольных сил будет существенно больше.

На рис. 7.7 приведены эпюры остаточных продольных сил в рельсовой плети после разрядки растягивающих продольных сил в обе стороны (а) и в одну сторону (б). При разрядке продольных сил в обе стороны величина остаточных продольных сил составляет Nост = r0L / 2 , при разрядке в одну сторону — Nост* = r0L . Таким образом при разрядке продольных сил в одну сторону величина остаточных продольных сил увеличивается в два раза. При величине погонного сопротивления перемещению плети, вывешенной на ролики или антифрикционные прокладки r0 = 0,15 кН / м , оценка остаточных продольных сил для плети длиной 800 м будет равна: при разрядке в обе стороны — 60 кН, а при разрядке в одну сторону — 120 кН. Температурный эквивалент данным остаточным силам

соответственно равен 3 и 6 °С.

Рис. 7.7. Эпюры остаточных продольных сил в рельсовой плети после разрядки растягивающих температурных сил:

а — разрядка плети в обе стороны; б — разрядка плети в одну сторону; r0 — погонное сопротивление продольному перемещению плети, вывешенной на ролики или антифрикционные прокладки

После окончания разрядки рельсовую плеть сначала закрепляют на каждой пятой шпале (для более точного фиксирования температуры), затем на остальных шпалах подряд.

Осуществить разрядку температурных сил в рельсовых плетях, равных длине блокучастков и перегонов практически не представляется возможным. В соответствии с ТУ– 2001 в исключительных случаях, при необходимости выполнения работы, требующей полного снятия напряжений, длинные плети следует разрезать на короткие и разрядить их. После проведения необходимой работы надо восстановить оптимальную температуру закрепления плетей и сварить их в длинные плети. Однако, учитывая трудоемкость таких работ, на практике необходимо исключить появление длинных рельсовых плетей, закрепленных вне расчетного температурного интервала.

Качество разрядки проверяют по продольным перемещениям концов и контрольных сечений плети относительно «маячных» шпал и нанесенных между ними через 50 м дополнительных рисок. Качественная разрядка обеспечивается при совпадении расчетных рисок на рельсах с боковыми гранями подкладок.

Рассмотрим пример определения расчетных перемещений сечений плети при разрядке в ней продольных температурных сил. В ТУ–2001 приведены расчетные формулы, не учитывающие погонное сопротивление перемещению плети, вывешенной на ролики или антифрикционные прокладки. Целесообразно получить оценку погрешности, вызываемым этим допущением.

Пример

Рельсовая плеть длиной 800 м (рельсы типа Р65) закреплена при температуре tз = −10 °С. Оптимальная температура закрепления — tопт = +30 °С. Следовательно, при разрядке продольных сил в рельсовой плети при температуре tопт = +30 °С в продольные деформации будет реализовываться продольная растягивающаяся сила, равная: Nt = αEF(tз − tопт ) , или в соответствии с разд. 3:

Nt ≈ 20,5(tз − tопт ) = 20,5× (−10 − 30) = −20,5× 40 = −820 кН .

Примем допущение, что указанная продольная сила реализуется в деформации на всем протяжении плети, то есть пренебрегаем тем, на концевых участках плети продольная сила отличается от расчетной.

При определении расчетных перемещений сечений плети будет использовать полученный в третьем разделе вывод о том, что при изменении температуры на 1 °С отрезок свободно лежащей плети длиной 100 м изменяет свою длину на 1,2 мм. Соответственно отрезок плети длиной 50 м при изменении температуры на 1 °С изменит свою длину на 0,6 мм. Тогда перемещения сечений плети с шагом 50 м можно определить как совокупность продольных деформаций участков длиной по 50 м от рассматриваемого сечения до середины плети. Так как разрядка производится в обе стороны, то будем рассматривать полуплеть длиной 400 м.

Величину погонного сопротивления продольному перемещению плети вывешенной на ролики примем r0 = 0,15 кН/м .

Величину несостоявшихся перемещений определяем, в соответствии с разд. 3, по формуле:

U =	r (L2	/ 4 − x2 )
	0		,	(7.5)

2EF

где L — длина плети; х — расстояние от начала плети до рассматриваемого сечения; EF — продольная жесткость рельса.

В табл. 7.1 приведены результаты расчетов. Здесь uα —расчетные перемещения сечений плети,

вывешенной на ролики, без учета погонного			сопротивления;		uα — разность перемещений
соседних сечений; ur	— нереализовавшиеся		перемещения		вследствие наличия	погонного
0
сопротивления r0 = 0,15	кН/м ; ur	— разность		не реализовавшихся перемещений		соседних
	0
сечений.
Разность перемещений соседних сечений			uα	соответствует величине продольных сил,
реализовавшихся в перемещения в соответствии с известной зависимостью:
N = EFξ = EF		uα ,		(7.6)
		l

где EF — продольная жесткость рельса; ξ — относительная деформация участка l = 50 м.

Таблица 7.1

	№	Расстояние	u		,	u		,	u r ,	u r	,
		от начало плети		α			α
									0	0
	сечения		мм			мм			мм	мм
		до сечения, м
	1	0	192			24			6,9	0,1
	2	50	168						6,8
						24				0,3
	3	100	144						6,5
						24				0,4
	4	150	120						5,9
						24				0,7
	5	200	96						5,2
						24				1,0
	6	250	72						4,2
						24				1,2
	7	300	48						3,0
						24				1,4
	8	350	24						1,6
						24				1,6
	9	400	0						0

Разности перемещений соседних сечений Δλα соответствует также температурный эквивалент продольных сил, определяемый из зависимости

uα = αl t ,			(7.7)
где t = tз − tопт .
При α =11,8×10-6 1/°C и учете размерности	u	α	в мм и l в м, получим приведенную в ТУ–
2001 формулу:
t ≈ 85 Δλα .			(7.8)
l

Средняя разность перемещений соседних сечений ( uα )сред определяет среднюю величину продольных сил, реализовавшихся в перемещения, а также ее температурный эквивалент. Для

(uα )сред = 24 мм (см. табл. 7.1), в соответствии с формулами (7.6) и (7.8) получим: Среднюю величину продольных сил, реализовавшихся на полуплети длиной 400 м:

Δλ

24

×10−3

N

разр

= EF

l

α = 173,67×104

= 834 кН.

50

Температурный эквивалент реализовавшихся продольных сил:

t

≈

85

(Δλα )сред

= 85

24

= 40

°С.

разр

l

50

Отличие

полученного

значения

продольной силы (834 кН) от силы, соответствующей

tзакр = (tз − tопт ) = 40 °С (820 кН), вызвано тем, что при определении свободного удлинения плети мы принимали изменение участка длиной 100 м равным 1,2 мм при изменении температуры на 1 °С. Более точно это изменение составляет 1,18 мм.

Разность нереализовавшихся перемещений соседних сечений ur0 соответствует величине остаточных продольных сил, возникающих вследствие наличия погонного

сопротивления. Разности перемещений соседних сечений	ur	соответствует
	0

температурный эквивалент продольных сил, определяемый также по формуле (7.8). При использовании среднего значения не реализовавшихся перемещений соседних сечений ( u r0 )сред получим соответственно среднее значение остаточных продольных сил на

полуплети. Из табл. 7.1 следует, что максимальная относительная деформация ur0 имеет

место на участке l = 50 м перед серединой плети (1,6 мм). Соответственно, величина остаточной силы равна

			ur			1,6		×10−3
N		= EF		0	=173,67×104				= 56 кН.
	ост		l					50

Соответствующий температурный эквивалент равен

t		≈ 85	ur		= 85	1,6		≈ 3	°С.
				0
	ост		l			50

Из анализа данных табл. 7.1 следует, что реализующиеся перемещения сечений будут меньше расчетных на величину несостоявшихся (до 6 %). Наибольшее отклонение наблюдается на конце плети. Однако относительное несостоявшееся удлинение (в % от расчетного свободного) возрастает к середине плети и соответственно возрастает величина остаточных продольных сил. Поэтому наряду с общим перемещением необходимо контролировать относительные смещения сечений.

Выше были рассмотрены расчетные и несостоявшиеся перемещения сечений плети. При производстве работ по разрядке продольных сил расчеты при контроле степени разрядки целесообразно вести в форме табл. 7.2.

Таблица 7.2

№	Расстояние	uр,		uф,	uф,	tразр,			− t	,
сечен	от начало плети		uр, мм				t	разр
		мм		мм	мм	°С				закр
ия	до сечения, м								°С
14	0	192	24
15	50	168
			24
16	100	144
			24
17	150	120
			24
18	200	96
			24
19	250	72
			24
20	300	48
			24
21	350	24
			24
22	400	0
			24
23	450	24
			24
24	500	48
			24
25	550	72
			24
26	600	96
			24
27	650	120
			24
28	700	144
			24
29	750	168
			24
30	800	193

Здесь up — расчетные перемещения сечений плети; uр — разность расчетных перемещений

соседних сечений; uф — фактические перемещения сечений плети; uф — разность фактических

перемещений соседних сечений; tразр — температурный эквивалент продольных температурных сил, реализовавшихся в перемещения, определяемый по формуле (7.8); tразр − tз — отклонение

температурного эквивалента продольных температурных сил, реализовавшихся в перемещения от расчетного.

Расчетный температурный эквивалент продольных сил tзакр = tз − tопт — температурный

эквивалент продольных сил, имевшихся в плети до разрядки при tопт, и которые теоретически должны полностью реализоваться в продольные деформации. То есть, теоретически tразр − tз . На

практике, очевидно, целесообразно ограничить tразр − tз = ±5 °С. В табл. 7.2 приведены расчетные перемещения для рассматриваемого примера.

Технология частичной разрядки температурных напряжений

При рассмотрении принципов создания расчетного напряженно-деформированного состояния рельсовых плетей в процессе их эксплуатации было установлено, что при закреплении рельсовых плетей выше расчетной (или оптимальной) температуры закрепления (tз > tр ) представляется

возможным введение плетей в расчетный режим посредством частичной разрядки продольных растягивающих температурных сил. Частичная разрядка продольных растягивающих

температурных сил осуществляется в диапазоне		температур (tпред − (mint		з	+ 5 °С)). Значение
		min
предельной температуры tпред	определяется по	формуле (7.4) и	зависит от температуры
min

закрепления плети и от допускаемого понижения температуры рельса относительно температуры закрепления плети. При частичной разрядке необходимо уменьшить продольные температурные силы на величину N = αEF(tр − tз ) посредством их частичной реализации в продольные

деформации. Необходимые расчеты, которые должны сопровождать частичную разрядку продольных сил рассмотрим на примере.

Пример

Рельсовая плеть длиной 800 м (рельсы типа Р65) закреплена при температуре tз = +45 °С. Оптимальная температура закрепления — tопт = +30 °С. Следовательно, в рельсовой плети будет «избыток» растягивающих температурных сил, равный:

N = αEF(tзакр − tопт ) ≈ 20,5(45− 30) = 307,5 кН .
Следовательно, необходимо в диапазоне температур	(tпред − (mint	з	+ 5 °С)) уменьшить
	min

растягивающие продольные силы на указанную величину. Учитывая, что допускаемое понижение

температуры рельса в рассматриваемом примере							t			= 86 °С, по формуле (7.4) получим:
								p
tпред = t	з	−	t		= 45 оC − 86 оC = −42 оC .
min				p

Учитывая необходимость недопущения предельно допустимых растягивающих сил, а также температурные условия производства работ, целесообразно предельную температуру tminпред

ограничить значением, равным (–) 20 °С.

Условием ограничения tminпред является также необходимость обеспечения в стыках уравнительных рельсов, примыкающих к плети нормативной величины стыковых зазоров. Для выполнения этого условия продольная сила в рельсовой плети после частичной разрядки не должна превышать величины стыкового сопротивления. Из данного условия tminпред определяется из следующего очевидного выражения:

αEF(t

p

− tпред ) ≤ R .

(7.9)

min

Из (7.9) получим:

tпред ≥ t

−

R

= t

−

t

.

(7.10)

αEF

min

p

p

R

При нормативной величине стыкового сопротивления R = 420 кН (температурный эквивалент tR = 20,5 оC ) для рассматриваемого примера получим: tminпред = 30 − 20,5 = 9,5 оC .

Определим необходимые расчетные перемещения сечений полуплети для приведения напряженно-деформированного ее состояния к расчетному. Рассматриваем полуплеть, так как расчетные перемещения второй полуплети будут идентичны первой. Рельсовая плеть закреплена при температуре, превышающей оптимальную на 15 °С. Учитывая, что отрезок плети длиной 50 м при изменении температуры на 1 °С изменит свою длину на 0,6 мм, его продольная деформации при изменении температуры на 15 °С составит 9 мм.

Соответствующие перемещения сечений плети приведены в табл. 7.3.

Контроль степени частичной разрядки производится аналогично полной разрядки. Необходимость частичного снятия растягивающих продольных сил приводит к необходимости

производства работ в следующей последовательности:

1.Перед производством работ подготавливаются уравнительные рельсы, обеспечивающие расчетное перемещение концов плети.

2.После закрытия перегона и снятия накладок в стыках, прилегающих к плети последовательно от концов плетей производится раскрепление плети до достижения расчетных перемещений концов плети (в рассматриваемом примере 72 мм).

3.Укладываются уравнительные рельсы, сболчиваются стыки.

4.Производится дальнейшее раскрепление плети с установкой роликов или антифрикционных прокладок.

5.После достижения расчетных перемещений в контрольных сечениях производится удаление роликов или антифрикционных прокладок и рельсовая плеть закрепляется.

Следует отметить, что описанная технология частичной разрядки не прошла широкую экспериментальную проверку, но, учитывая, что компоненты технологии отработаны, ее можно рекомендовать для использования с соответствующим жестким контролем за процессом разрядки.

Технология перераспределения (регулирования) напряжений

При производстве работ по восстановлению целостности рельсовых плетей в зоне сварки и на прилегающих участках могут возникать локальные отступления напряженного состояния от

расчетного.

Так,

после

восстановления целостности плетей

без

применения

технологий,

обеспечивающих

восстановление в

зоне

сварки

расчетного

напряженного

состояния, в

этой

зоне

возникнет

неравномерность

продольных

сил,

изображенная

на

рис.

7.8,

а.

Максимальная величина

неравномерности

определяется

выражением:

N

=

= αEF(tз − tв ) , где: tз — температура

рельсов

при

укладке

и

закреплении плети; tв— температура

рельсов

при

восстановлении целостности плети.

На рис. 7.8, а приведен

случай,

когда

температура

рельсов

при

восстановлении

ниже

температуры

закрепления

плети

при

укладке

(tв < tз ),

т.е.

при

восстановлении

целостности в рельсовой

плети вне зоны восстановления в

рельсовой

плети

Рис. 7.8. Продольные силы в зоне

растягивающие продольные силы.

При

дальнейшем

восстановления целостности плети:

изменении температуры

рельса

данная

неравномерность

lв — длина рабочей зоны

сохраняется

(в

соответствии

с

принятыми

восстановления целостности плети;

допущениями

и

предпосылками

lд — участок продольных

расчета

температурно-

напряженного состояния рельсовых

деформаций плети

плетей).

Так,

при

понижении

температуры

относительно температуры рельса при восстановлении, эпюра продольных сил принимает вид, приведенный на рис. 7.8, в, а при повышении — на рис. 7.8, с.

В шестом разделе дана оценка возникающих дополнительных сил в зоне сварки рельсовых плетей и сделан вывод о недопустимости эксплуатации рельсовых плетей с данным отклонением напряженного состояния от расчетного. Произведем оценку возникающих дополнительных сил в соответствии с регламентацией температурных условий производства работ по восстановлению целостности рельсовых плетей. В соответствии с ТУ–2001 сварка рельсовых плетей может производиться при температуре рельсов не ниже –5 °С, а также при температуре, отличающейся от расчетной в сторону повышения до 15 °С. Тогда, при сварке рельсовых плетей при ti = −5 оС , без

использования гидравлического натяжителя, и закрепленных при tопт = +30 °С (Новосибирск), в зоне сварке продольные силы будут отличаться от расчетных на величину:

N = αEF(tопт − ti ) = 20,5×(30 − (−)5) = 717,5 кН .

При сварке плетей при температуре, отличающейся от расчетной в сторону повышения до 15 °С и закрепленных при tопт = +30 °С, в зоне сварке продольные силы будут отличаться от расчетных на величину:

N = αEF(tопт − ti ) = 20,5×(30 − 45) = 307,5 кН.

Очевидно, эксплуатация восстановленных рельсовых плетей с подобной неравномерностью продольных сил является недопустимой.

Для устранения возникающей неравномерности необходимо осуществить перераспределение (регулирование) продольных сил, которое можно осуществить раскреплением сваренной плети в зоне сварки и на прилегающих участках. Данное перераспределение представляется возможным осуществить раскреплением плети в зоне и на прилегающих участках. Для уменьшения погонного сопротивления необходимо участки раскрепления на каждой 15-й шпале на ролики или антифрикционные пластины.

На рис. 7.9 изображено изменение напряженного состояния плети при раскреплении плети в зоне сварки и на прилегающих участках при температуре рельсов ниже температуры закрепления (ti < tз ). На рис. 7.9, а приведена эпюра продольных сил до раскрепления плети. После раскрепления плети в зоне сварки и на прилегающих участках общей длиной 2Lраскр происходит перераспределение продольных сил (рис. 7.9, в). При этом выполняется очевидное равенство:

ω0 = 2ω1 .

Рис. 7.9. Перераспределение растягивающих продольных сил в зоне сварки и на прилегающих участках:

2Lраскр — общая длина раскрепления;

r0 — продольное погонное сопротивление перемещению раскрепленной плети;

r1 — продольное погонное сопротивление перемещению закрепленной плети

Продольные силы площадью ω1 реализуются в продольные деформации растяжения, а в середине зоны раскрепления появятся дополнительные растягивающие силы площадью ω0 . В результате перераспределения продольных сил их неравномерность уменьшится. На рис. 7.9, с приведена возникшая эпюра продольных сил.

На рис. 7.10 изображено перераспределение продольных сил в зоне сварки и на прилегающих

участках при температуре рельса ti > tз (восстановление	целостности производилось при
температуре рельсов ниже температуры закрепления плети —	tв < tз ). На рис. 7.10, а приведено

начальное напряженное состояние. В этом случае в зоне сварки продольные силы больше расчетных на величину N. После раскрепления и вывески на роликовые опоры или антифрикционные прокладки зоны сварки и прилегающих участков протяженностью 2Lраскр произойдет перераспределение сжимающих продольных сил. Эпюра продольных сил принимает вид, представленный на рис. 7.10, в. При этом в зоне сварки отклонение сжимающих продольных сил от расчетных уменьшится (максимальное отклонение от расчетных Nmax). На рис.7.10, с приведено окончательное напряженное состояние.

Очевидно, как показано в разд. 6, при восстановлении целостности рельсовой плети при температуре рельсов выше температуры закрепления (ti > tз ) и последующем раскреплении плети

в зоне сварки и на прилегающих участка также при ti > tз	в зоне сварки продольные силы меньше
расчетных, а при раскреплении при ti < tз больше	расчетных. Наличие в зоне сварки

дополнительных сжимающих сил при достаточной неопределенности их величины, при достаточно высоких температурах повышает вероятность выброса пути. Поэтому

перераспределение продольных сил в зоне сварки необходимо производить при температуре рельса не выше температуры закрепления плети.

Необходимая длина участка раскрепления плети в зоне сварки и на прилегающих участках определяется величиной допустимого отклонения продольных сил Nmax в зоне сварки от расчетных. В соответствии с ТУ–2001 суммарная разность температур закрепления по всей длине не должна превышать 10 °С. Тогда, учитывая, что по длине плети могут быть восстановленные места с отклонениями продольных сил от расчетных в зоне сварки ±ΔNmax, допустимое значение отклонения Nmax должно соответствовать изменению температуры на 5 °С. Изменению температуры на 5 °С соответствует продольная сила, равная 102,5 кН (для рельсов типа Р65).

Рис. 7.10. Перераспределение продольных сжимающих сил в зоне сварки и на прилегающих участках:

2Lраскр — общая длина раскрепления;

r0 — продольное погонное сопротивление перемещению раскрепленной плети; r1 — продольное погонное сопротивление перемещению закрепленной плети

Очевидно, при увеличении длины участка раскрепления отклонение продольных сил в зоне сварки от расчетных будет уменьшаться. На рис. 7.11 приведено перераспределение растягивающих продольных сил в зоне сварки и на прилегающих участках в зависимости от длины участка раскрепления. Длина участка раскрепления от рис. 7.11, а до рис. 7.11, с увеличивается:

2Lраскр < 2L*раскр < 2L**раскр .