книги из ГПНТБ / Боченков, М. С. Расчет бесстыкового пути (учебное пособие)

М П С — С С С Р

НОВОСИБИРСКИЙ ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРОВ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

М. С. БОЧЕНКОВ

Р А С Ч Е Т

БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

(Учебное пособие)

НОВОСИБИРСК, 1974

Настоящее учебное пособие предназначается для сту­ дентов строительного факультета, знакомых с устройст­ вом бесстыкового пути и выполняющих курсовые и дип­ ломные проекты по бесстыковому пути.

В пособии изложены методы расчета, даны необходи­ мые пояснения к ним и расчетные характеристики для некоторых конструкций пути.

Пособие будет полезно также при подготовке к экза­ менам и зачетам за 7 и 8 семестры.

Редактор и. о. проф. Л. М. ДАНОВСКИЙ

Н овосибирский инст ит ут инж енеров

железнодорожного т рснсоорт а СНННЖТ)

1.ЗАДАЧИ РАСЧЕТА БЕССТЫКОВОГО ПУТИ

Взадачу расчета бесстыкового пути входит:

1.Определение устойчивости пути выбросу.

2. Определение допускаемых температурных напряжений

врельсовых плетях.

3.Определение допускаемой амплитуды колебания темпе­ ратуры рельсов.

4.Определение температурного интервала укладки и за­ крепления рельсовых плетей.

5.Определение продольных температурных деформаций рельсовых плетей.

6.Определение условий производства путевых работ на бесстыковом пути.

Кроме указанного, в задачу расчета может входить опре­ деление сопротивлений температурным деформациям рельсов, необходимых для нормальной работы бесстыкового пути, оп­ ределение сопротивлений, обеспечиваемых той или иной кон­ струкцией скреплений, определение напряжений в элементах скреплений и другие частные задачи, связанные со специфи­ кой работы бесстыкового пути.

2. СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ДЕФОРМАЦИЯМ РЕЛЬСОВЫХ ПЛЕТЕЙ

Продольным температурным деформациям рельсов пре­ пятствуют погонные и стыковые сопротивления. Поперечные деформации, связанные с изгибом рельсо-шпальной рамы в горизонтальной плоскости, зависят от жесткости самих рель­ сов, от сопротивления шпал перемещению в балласте поперек пути и от сопротивления промежуточного скрепления поворо­ ту рельсов относительно шпал.

3

Поперечные деформации, связанные с изгибом рельсошпальной решетки в вертикальной ‘плоскости, зависят от жест­ кости рельсов, веса рельсо-шпальной решетки и от силы со­ противления балласта вертикальному перемещению шпал. Поперечные деформации как в горизонтальной, так и в верти­ кальной плоскости связаны с продольными перемещениями. Поэтому погонные сопротивления продольным деформациям оказывают влияние и на поперечные деформации.

Рассмотрим каждое из этих сопротивлений.

Погонное сопротивление продольным перемещениям рель­ сов. Погонные сопротивления создаются или за счет трения между подошвой рельса и элементами промежуточных скреп­

тально; Ра — начальное погонное сопротивление.

В расчетах годовых температурных деформаций, величина которых существенно больше 3—4 мм, часто сопротивление

4

балласта принимают величиной постоянной. Щебеночный бал­ ласт в уплотненном состоянии обеспечивает примерно одина­ ковое сопротивление перемещению деревянных и железобе­ тонных шпал в пределах Р ц =700 - г 800 кГ вдоль пути и Р6и =350 -г 400 кГ поперек пути (для одной шпалы).

Сопротивление за счет трения между подошвой рельса и элементами промежуточных скреплений еще в меньшей степе­ ни зависит от величины перемещения и в расчетах, как прави­ ло, принимается величиной постоянной. Раздельное скрепле­ ние типа КБ обеспечивает сопротивление перемещению одного рельса относительно одной шпалы .порядка Рс =1200—1500 кГ.

Обычно погонные сопротивления определяются по одной рельсовой нитке по формулам:

ния рельса относительно шпал, кГ/см; Рс— сопротивление скрепления, кГ;

I — расстояние между осями, см;

р— погонное сопротивление в случае перемещения шпал вместе с рельсами, кГ/см;

Р6д— сопротивление балласта перемещению шпал вдоль

пути, кГ.

При раздельном и бесподкладочном клеммном скреплении, которые обычно применяются для бесстыкового пути, в летний период проявляется сопротивление р, а зимой, когда балласт смерзается и шпалы не могут перемещаться в балласте, про­

Погонное сопротивление принимают зависящим от величи­ ны перемещения чаще всего только при расчете суточных тем­ пературных деформаций и при анализе экспериментальных данных о величине этих деформаций.

В настоящее время изучается изменение погонного сопро­ тивления по времени [1] и изменение погонного сопротивления под воздействием поездов, а также непосредственно в момент прохода поезда [2].

Стыковое сопротивление продольным перемещениям рель­ сов. Различают три вида стыкового сопротивления: стыковое

5

сопротивление за счет трения между рельсом и накладками R, стыковое сопротивление за счет нажатия рельсов торцами друг на друга А*г и стыковое сопротивление, обеспечиваемое

Ф1 — коэффициент трения между рельсом и накладка­ ми в процессе эксплуатации болтового стыка;

п — количество болтов в стыке; у — угол наклона нитей грани головки и верхней гра­

ни подошвы рельса по отношению к горизонталь-, ной плоскости;

<р2 — коэффициент трения между рельсом и накладка­ ми в момент стягивания накладок болтами.

• Для современных рельсов железных дорог СССР tgy = 0,25, коэффициенты трения обычно принимают равными cpi = 0,1,

Ф2 = 0,2.

В том случае, когда при стягивании накладок болтами при­ меняется обстукивание накладок, в результате которого на­ кладки вдвигаются в пазуху рельсов и стыковые болты только удерживают их в таком положении, сопротивление стыка су­ щественно увеличивается и определяется по формуле

d ■— средний диаметр нарезки, см;

D — средний диаметр шайбы под гайкой, см,

6

гать большой величины и весьма существенно уменьшать тем­ пературные деформации рельсов. Однако при торцевом дав­

наличии косого среза в горце рельса возникает опасность вы­ броса пути.

Сопротивление за счет работы болтов на изгиб R& относи­ тельно невелико. Данное сопротивление связано с большими напряжениями и остаточными деформациями болтов и приво­ дит к образованию зазора больше конструктивной величины. Все это не позволяет рекомендовать его применение [3]. Зна­ чительно рациональнее использовать болты по их прямому назначению — интенсивнее стягивать стыковые накладки и тем самым обеспечивать большое стыковое сопротивление за счет трепня между рельсами и накладками R.

Величина сопротивления R при 4-болтовых накладках с рельсами Р65 может достигнуть 25—30 т, однако, как показа­ ли наблюдения, сопротивление таких стыков в обычных экс­ плуатационных условиях не превышает 12—16 т. Все зависит от ухода за болтовыми стыками и своевременного подтягива­ ния болтов.

Погонное сопротивление поперечному смещению рельсо­

7

Здесь q — погонное сопротивление, отнесенное к рельсо­ шпальной решетке в целом, кГ/см;

Р6и— сопротивление балласта смещению шпалы попе­ рек пути, кГ;

I — расстояние между осями шпал, см.

Величина q, как и Р, в известных пределах зависит от ве­ личины смещения. В расчетах часто эту величину принимают постоянной, полагая Ябп =350—400 кГ.

Погонное сопротивление перемещению рельсо-шпальной рамы вверх. Как известно, выброс пути возможен как в гори­ зонтальной, так и в вертикальной плоскости. Выбросу пути в

I — расстояние между осями шпал, см.

Силы трения между балластом и боковыми поверхностями шпал существенно изменяются в зависимости от уплотнения балласта. В расчетах принимают TT=0-i-50 кГ при деревян­ ных шпалах и тт =50 4- 100 кГ при железобетонных шпалах. Увеличение тт при железобетонных шпалах объясняется тем, что подошва шпалы уширена по сравнению с верхней по­ стелью, в результате чего при подъеме шпалы поднимается часть балласта.

Сопротивление рельсо-шпальной рамы изгибу. Изгибу в вертикальной плоскости сопротивляется жесткость двух

где Е — модуль упругости рельсовой стали, кГ/см2; /в— момент инерции одного рельса при его изгибе в вер­

тикальной плоскости, см4.

Изгибу рельсо-шпальной рамы в горизонтальной плоскости сопротивляется жесткость самих рельсов и жесткость в узлах

8

прикрепления рельсов к шпалам. Последнее объясняется тем, что при изгибе рельсо-шпальной рамы в горизонтальной плос­ кости имеет место поворот рельсов относительно шпал (см. рис. 2). Этому повороту сопротивляется промежуточное скреп­ ление.

У

I 1 1 <

1

1

!

рельсов относительно шпал учитываются по-разному. Иногда рассматривают путь как стержень с условной жидкостью в го­ ризонтальной плоскости:

/г— момент инерции одного рельса при его изгибе в го­

=const. Иногда, что более правильно, полагают т = ф(а), т. е. принимают этот момент, зависящим от угла поворота оси рель­ са относительно оси шпалы.

9