ПРИЛОЖЕНИЕ 2
МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСЛОВИЙ УКЛАДКИ БЕССТЫКОВОГО ПУТИ
П.2.1 Расчет повышений и понижений температуры рельсовых плетей,
допустимых по условиям их прочности и устойчивости
Возможность укладки бесстыкового пути в конкретных условиях устанавливается сравнением допускаемой температурной амплитуды [T] для данных условий с фактически наблюдавшейся в данной местности амплитудой колебаний температуры Tа.
Если Tа < [T], то бесстыковой путь можно укладывать.
Значение Tа определяется как алгебраическая разность наивысшей tmaxmax и наинизшей tminmin температур рельса, наблюдавшихся в данной местности (при этом учитывается, что наибольшая температура рельса на открытых участках превышает на 20 °С наибольшую температуру воздуха):
.
Расчетные максимальные и минимальные температуры рельсов в различных пунктах железнодорожной сети приведены в приложении 3.
Амплитуда допускаемых изменений температур рельсов:
,
где [Dtу] - допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии сжимающих продольных сил;
[Dtр] - допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих продольных сил;
[Dtз] - минимальный интервал температур, в котором окончательно закрепляются плети; по условиям производства работ для расчетов он обычно принимается равным 10°С, но при необходимости его можно уменьшить до 5°С, если предусматривать закрепление плетей осенью, в пасмурную погоду, в ранние утренние или вечерние часы, когда температура рельсов в процессе закрепления изменяется медленно, или когда плети планируется вводить в расчетный интервал температур с применением принудительных средств (растягивающие приборы, нагревательные установки).
П.2.1.1 Допускаемое повышение температуры рельсовых плетей [Dtу] устанавливается на основании теоретических и экспериментальных исследований устойчивости пути. Данные для уложенных вновь или переложенных повторно с переборкой рельсошпальной решетки рельсовых плетей при различных конструкциях верхнего строения пути приведены в таблице П.2.1.
П.2.1.2 Допускаемое понижение температуры рельсовых плетей определяют расчетом прочности рельсов, основанным на условии, что сумма растягивающих напряжений, возникающих от воздействия подвижного состава и от изменений температуры, не должна превышать допускаемое напряжение материала рельсов:
,
где кп - коэффициент запаса прочности (кп = 1,3 для рельсов первого срока службы и старогодных рельсовых плетей, прошедших диагностирование и ремонт в стационарных условиях или профильное шлифование и диагностирование в пути; кп = 1,4 для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переложенных без шлифования);
sк - напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба и кручения под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;
st - напряжения в поперечном сечении рельса от действия растягивающих температурных сил, возникающих при понижении температуры рельса по сравнению с его температурой при закреплении, МПа; [s]-допускаемое напряжение (для термоупрочненных рельсов [s] - 400 МПа).
Таблица П.2.1 Допускаемые повышения температур рельсовых плетей
Тип рельсов
|
Эпюра шпал
|
Повышение температуры рельсовой плети [Dtу], °С, допускаемое по условию устойчивости пути
|
в пря-мом
участке
|
в кривых радиусом, м
|
2000
|
1200
|
1000
|
800
|
600
|
500
|
400
|
350
|
300
|
250
|
Со щебнем из скальных пород
|
Р75
|
2000
|
58
|
53
|
51
|
49
|
47
|
45
|
42
|
39
|
36
|
-
|
-
|
|
1840
|
54
|
50
|
47
|
46
|
44
|
41
|
39
|
36
|
33
|
-
|
-
|
|
1600
|
47
|
43
|
41
|
40
|
38
|
36
|
34
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р65
|
2000
|
58
|
53
|
51
|
49
|
47
|
43
|
41
|
38
|
34)
|
29)
|
28)
|
|
1840
|
54
|
50
|
47
|
46
|
44
|
41
|
39
|
36
|
32
|
-
|
-
|
|
1600
|
47
|
43
|
41
|
40
|
38
|
36
|
33
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р50
|
2000
|
63
|
58
|
55
|
54
|
51
|
48
|
46
|
43
|
39
|
-
|
-
|
|
1840
|
57
|
52
|
49
|
48
|
46
|
43
|
41
|
38
|
35
|
-
|
-
|
|
1600
|
50
|
46
|
43
|
42
|
40
|
37
|
36
|
-
|
-
|
-
|
-
|
С асбестовым балластом
|
Р75
|
2000
|
55
|
52
|
48
|
47
|
45
|
43
|
40
|
37
|
34
|
-
|
-
|
|
1840
|
51
|
48
|
45
|
44
|
42
|
40
|
36
|
35
|
32
|
-
|
-
|
|
1600
|
46
|
42
|
39
|
37
|
36
|
34
|
31
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р65
|
2000
|
55
|
52
|
48
|
47
|
44
|
42
|
39
|
35
|
32
|
-
|
-
|
|
1840
|
52
|
48
|
45
|
43
|
41
|
39
|
36
|
32
|
29
|
-
|
-
|
|
1600
|
46
|
42
|
39
|
37
|
36
|
34
|
31
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р50
|
2000
|
60
|
55
|
52
|
51
|
49
|
47
|
43
|
40
|
37
|
-
|
-
|
|
1840
|
55
|
51
|
48
|
47
|
45
|
44
|
39
|
37
|
34
|
-
|
-
|
|
1600
|
49
|
45
|
42
|
41
|
39
|
37
|
34
|
-
|
-
|
-
|
-
|
С гравийным и песчано-гравийным балластом
|
Р75
|
2000
|
45
|
40
|
36
|
34
|
32
|
27
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р65
|
1840
|
42
|
37
|
33
|
32
|
29
|
25
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
1600
|
36
|
32
|
29
|
28
|
25
|
22
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
Р50
|
2000
|
49
|
44
|
40
|
38
|
35
|
30
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
1840
|
46
|
40
|
36
|
35
|
32
|
27
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
1600
|
39
|
35
|
32
|
30
|
28
|
24
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
) В кривых радиусами 350, 300 и 250 м [Dtу] увеличиваются соответственно:
- до 38, 33 и 320С - при укладке железобетонных шпал с повышенным (не менее чем на 25% по сравнению с типовыми Ш-3) сопротивлением сдвигу поперек оси пути;
- до 37, 32 и 310С - при омоноличивании плеча и откоса балластной призмы со стороны наружного рельса;
- до 41, 36 и 350С - при омоноличивании плеча и откоса балластной призмы и применении шпал с повышенным сопротивлением сдвигу;
- до 35, 30 и 290С - при увеличении эпюры типовых шпал с 2000 до 2100 шт./км;
- до 38, 33 и 320С – при увеличении эпюры типовых шпал до 2100 шт./км и омоноличивании плеча и откоса балластной призмы.
Напряжения в подошве рельса sк определяют по правилам расчета верхнего строения пути на прочность. При этом модули упругости подрельсового основания зимой при деревянных шпалах (uдз) принимают равными 40 и 50 МПа; при железобетонных шпалах (uзжб) с резиновыми и резинокордовыми прокладками - 120 и 130 МПа (соответственно при 1840 и 2000 шпал на 1 км).
Температурное напряжение, возникающее в рельсе в связи с несостоявшимся изменением его длины при изменении температуры:
,
где α - коэффициент линейного расширения рельсовой стали (α = 0,0000118 1/град);
Е - модуль упругости рельсовой стали (Е = 210 ГПа = 2,1×105 МПа);
Dt - разность между температурой, при которой определяется напряжение, и температурой закрепления плети на шпалах, °С.
Наибольшее допускаемое по условию прочности рельса понижение температуры рельсовой плети по сравнению с ее температурой при закреплении:
.
В соответствии с указанным порядком расчета определены и приведены таблице П.2.2 допускаемые по условию прочности понижения [Dtp] температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой их закрепления для бесстыкового пути с термоупрочненными рельсами типа Р65 первого срока службы на железобетонных шпалах и щебеночном или асбестовом балласте в зависимости от типа обращающихся локомотивов, реализуемой скорости движения и радиусов кривых.
Таблица П.2.2
|