Манюгина Е.А., ассистент каф. «Путь и путевое хозяйство», Московский Государственный Университет путей сообщения (МИИТ)

В статье приведены результаты исследования влияния локального ослабления поперечному сдвигу шпал и момента сопротивления повороту рельса относительно шпалы на критическую силу при потери устойчивости бесстыкового пути.

Ключевые слова: железнодорожный путь; бесстыковые плети; устойчивость; сопротивление поперечному сдвигу; критическая сила.

 

THE INFLUENCE OF LOCAL DISTURBANCES ON THE SHEAR RESISTANCE OF THE CROSS-RESISTANCE WELDED PATH

Manyugina E., Assistant, Road and track facilities chair, Moscow State University of Railway Engineering (MIIT)

The results of investigation of the effect of weakening the local transverse shear ties and the moment of resistance with respect to rotation of the rail sleepers on the critical force for buckling welded track.

Keywords: railway track; non-joint track; stability; resistibility; critical force

 

Бесстыковой путь все более и более становится основной конструкцией верхнего строения пути железных дорог РФ. В целом он проявляет себя как надежное инженерное сооружение. Однако, в последние годы, участились случаи аварий и крушений, связанных с температурной потерей устойчивости бесстыковых рельсовых плетей. Это делает актуальным дальнейшие поиски мероприятий по усилению конструкции бесстыкового пути, повышению его надежности и долговечности. Такие поиски должны базироваться на хорошем знании особенностей его работы, а это, в свою очередь, требует дальнейшего изучения особенностей его функционирования при температурных и поездных воздействиях.

Разработанные методы расчета устойчивости пути, и прежде всего, метод А.Я. Когана [1] позволяют достаточно уверено прогнозировать устойчивость рельсовых плетей при снижении параметров сопротивляемости в случае, если она происходит по всей длине пути. Однако, хорошо известно, что, как правило, потеря устойчивости происходит в местах локального ослабления этой сопротивляемости в связи с проведением путевых работ, обусловленных ослаблением связи рельса со шпалой и шпалы с балластом. Поэтому существует целая система превышения температуры рельса по отношению к температуре укладки в зависимости от вида работы и применяемой ремонтной техники. Однако, для оперативного принятия решений относительно конструктивного изменения верхнего строения пути, желательно, уметь давать оценку влияния степени изменения параметров сопротивляемости пути на его температурную деформативность и устойчивость к выбросам. Для этого нами разработана модель устойчивости и соответствующая программа расчета, позволяющая получать необходимое представление о поведении пути в зависимости от длины такого локального ослабления, параметров сопротивляемости и степени ослабления. В расчете были смоделированы следующие исходные данные:

·         сжатая балка длиной 64 м;

·         прямой участок пути;

·         период начальной ненапряженной неровности равный 8 м;

·         амплитуда начальной ненапряженной неровности равная 0,001м (1мм);

Ниже приведены примеры расчетов.

В качестве примера ослабление сопротивляемости было выбрано ослабление на 20%, 50% и 70%. Как видно на рис. 1 критическая сила уменьшается с увеличением степени ослабления поперечного сопротивления смещения шпал. Те же параметры ослабления сопротивления представлены на рис. 2, но при условии ослабления сопротивляемости поворота шпал относительно рельса.

На рисунке 3 представлена форма потери устойчивости при условии ослабления сопротивлений на 50%.

Рисунок 4 показывает изменение критической силы в зависимости от длины локального ослабления при степени ослабления поворота рельса относительно шпалы на 50%. В качестве примера были выбраны длины зон ослабления равные 3,5, 7,5 и 10,5м.

Те же параметры длины зоны ослабления были выбраны и для расчета, показанного на рисунке 5 при условии ослабления на 50% сдвига шпалы поперек пути.

Амплитуда и период начальной ненапряженной неровности также играют немаловажную роль при определении критической продольной силы в бесстыковом пути. На рис. 6 и 7 представлены зависимости перемещения при потери устойчивости балки от амплитуды и периода начальной ненапряженной неровности.

Полученные результаты свидетельствуют о сложном характере деформационных процессов, протекающих при нагреве рельсов бесстыкового пути, и требуют дальнейшего из изучения как теоретически, так и экспериментально.

Рис.1 Зависимость критической силы от степени ослабления поперечного сопротивления смещения шпал

 

 

Рис.2 Зависимость критической силы от степени сопротивления поворота рельса относительно шпал.

 

Рис.3 Расчет при ослаблении на 50% (0.5) сопротивляемости поворота рельса относительно шпал и сдвига шпал на прямом участке

 

 

Рис.4 Зависимость критической силы от длины зоны ослабления при степени ослабления повороту рельса на 50%(0.5)

 

Рис.5 Изменение критической силы от длины локального ослабления при степени ослабления сдвига шпал на 50%(0.5)

 

Рис.6 Влияние амплитуды  начальной ненапряжонной  неровности на перемещение при ослабление на 50% сопротивления сдвига шпал и поворота рельса относительно шпал.

 

Рис.7 Влияние периода начальной ненапряженной  неровности на перемещение при ослаблении на 50% сопротивления перемещению

 

 

Литература:

1.       Коган А.Я., Лебедев А.В. Устойчивость бесстыкового пути при различных конструкциях скреплений и условиях их эксплуатации. Вестник ВНИИЖТ, № 2, 2007

Вернуться к разделу

Транспортное дело России №12 (2010)