Kolesnikov Sergej Ivanovich 2016 (Проект укладки бесстыкового пути на Дальневосточной железной дороге дв), страница 3

где: σ _п-о – осевое напряжение в подошве рельса, кг/см²;

σ _п-к – напряжение в кромке подошвы рельса, кг/см²;

σ _г-к – напряжение в кромке головки рельса, кг/см²;

W_n – момент сопротивления рельса относительно наиболее удаленного волокна на подошве, см³ (см. табл. 1.3);

К – коэффициент относительной жесткости рельсового основания и рельса, см ^-1;

– максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в рельсах от изгиба и кручения, кг.;

z_г и z_n – расстояние от горизонтальной нейтральной оси до крайних волокон соответственно головки и подошвы с учетом износа, см (см. табл. 1.3);

b_г и b_n – ширина соответственно головки и подошвы рельса, см (см. табл. 1.3);

- коэффициент перехода от осевых напряжений к кромочным, ;

- расчетное допускаемое напряжение в рельса от поездной нагрузки, кг/см².

Максимально напряжение в прокладках на железобетонных шпалах σ_ш, кг/см², определяется по формуле:

, (1.18)

где: ω – площадь подкладки, см² (см. табл. 1.3).

Максимально напряжение в балласте под шпалой σ_б, кг/см² определяется по формуле:

, (1.19)

где: Q – нагрузка на шпалу от рельса, кг;

– площадь полушпалы с поправкой на изгиб, см² (см. табл. 1.3);

l_ш – расстояние между осями шпал, см (см. табл. 1.3);

– максимальная эквивалентная нагрузка для расчетов напряжений в элементах подрельсового основания, кг.

Полученные в результате расчета напряжения σ_пр и σ_б сравнивают с допускаемыми [σ_пр] и [σ_б].

Превышение расчетных максимальных напряжений в рельсах σ_п-к, σ_г-к над допускаемыми [σ_б] указывает на необходимость уменьшения скорости движения поездов по условию прочности пути.

Превышение расчетных напряжений в прокладках железобетонных шпал и напряжений в балласте σ_пр и σ_б над допускаемыми [σ_пр] и [σ_б] указывает на необходимость усиления пути и улучшения его текущего содержания на таких участках. Превышение расчетных напряжений над допускаемыми в пределах 30 % не является поводом для уменьшения скорости движения поездов.

Нормальные напряжения σ_h, кг/см², в балласте на глубине h от подошвы шпалы по расчетной вертикали определяется по формуле:

, (1.20)

где: и - напряжения от воздействий соответственно 1-й и 3-й шпал, лежащих по обе стороны от расчетной шпалы, кг/см²;

- напряжения от воздействий 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, кг/см².

Рисунок 1.2. Расчетная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна.

Нормальное напряжение в балластом слое и на основной площадке земляного полотна определяются на глубине h от подошвы шпалы в сечении пути под расчетным колесом. Расчетное колесо располагается по направлению оси шпалы.

Напряжение от воздействия 2-й шпалы (расчетной) в сечении пути под колесом, σ_h2, кг/см², определяется по формуле

, (1.21)

где: æ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения давления вдоль шпалы и пространственность приложения нагрузки, для пути с железобетонными шпалами, æ = 0,7;

m – переходный коэффициент от осредненного по ширине шпалы давления на балласт к давлению под осью шпалы, при m< 1 принимается m = 1, при m> 2 принимается m =2,

, (1.22)

где: С_1, С₂ – коэффициенты, зависящие от ширины нижней постели шпалы b и глубины h, для железобетонных шпал b = 27,5 см.

_{, (1.23)}

где: σ_б – расчетное напряжение в балласте в подрельсовом сечении.

, (1.24)

где: А – коэффициент, учитывающий расстояние между шпалами l_ш, ширину шпалы b и глубину h.

_(1.25)

Углы и , радиан, определяются по формулам:

_{, (1.26)}

_где: и – средние значения напряжений по подошве соседних с расчетной шпалы, кг/см².

Напряжения в балласте под соседними с расчетной шпалами определяется из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой, и средних нагрузок от остальных колес.

, (1.27)

где: η_lш– ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁+ l_ш;

–ордината линии влияния перерезывающей силы, при x=l₁–l_ш;

Для расчета верхнего строения пути на прочность принимаем вагоны 4-осные на тележках ЦНИИ-ХЗ. Характеристики 4-осного вагона приведены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 Характеристики 4-осного вагона

Расчетные параметры, необходимые для определения нагрузок на путь и напряжений в элементах верхнего строения пути сведены в таблице 1.3.

Таблица 1.3 Расчетные параметры верхнего строения пути

Расчет:

мм;

кг;

кг;

кг;

см^-1

кг;

кг;

кг;

кг;

кг;

кг.

Табдица 1.4 Значения  и  в зависимости от k l_i для 4х-oсного вагона

кг;

кг;

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²;

кг/см²;

кг/см².

Полученные в результате расчета напряжения σ_ш и σ_б сравнивают с допускаемыми [σ_ш] и [σ_б]. В соответствии с [6] принимаем [σ_ш]=15 кг/см², [σ_б] = 3 кг/см². Данные расчетов не превышают допустимые значения следовательно уменьшение скорости на данном участке не требуется.

Расчетные напряжения изгиба и кручения в рельсах также не превышают предельно допустимого значения _.

Напряжения в балласте под шпалами определяются из условия максимальной динамической нагрузки расчетного колеса, расположенного над расчетной шпалой и средних нагрузок от остальных колес.

см;