Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Рисунок 2.1 – Факторы, влияющие на образование и развитие трещин в

железобетонных опорах

Опоры в процессе всего времени эксплуатации подвергаются атмосферным воздействиям. Атмосферные воздействия опрeдeляются колeбaнием атмосфeрных осадков, температур и интенсивностью ветра.

Изменение суточных температур воздуха, перепады температур по толщине стенки опоры, перепады температур в месте перехода опоры в грунт, все это характеризует температурные воздействия. Для опор имеющих тонкую стенку наибольшее влияние из выше перечисленного оказывают суточные изменения температуры воздуха. Солнечная радиация, холодные ветра и осадки неблагоприятно влияют на опоры, их воздействия вызывают появление напряжений в поверхностных слоях бетона и по длине окружности поперечного сечения.

Высокие растягивающие усадочные напряжения, возникающие в связи с неравномерным высыханием бетона опор, способствуют появлению и развитию продольных трещин в надземной и подземной частях железобетонных опор, изменению цвета, отслаиванию.

Рисунок 2.2 – Пример продольных трещин

Воздействия, характеризующиеся давлением воздуха на поверхность опоры, которые приводят к выветриванию поверхностного слоя железобетонной опоры называются – ветровыми. Степень данных воздействий определяется направлением ветра, его скоростью и интенсивностью.

Рисунок 2.3 – Пример выветривания

поверхностного слоя бетона

Осадки, в виде дождя, приводят к резким перепадам температуры по толщине и периметру опоры, циклическому замерзанию и оттаиванию, повышению влажности воздуха, увлажнению опоры и попеременному высыханию. Последствия таких воздействий:

– оголение арматуры железобетонных опор;

– коррозия арматуры железобетонных опор.

Рисунок 2.4 – Пример оголения арматуры

и ее коррозии

Агрессивные воздействия действуют в процессе всего времени эксплуатации опор контактной сети, как и атмосферные. Они вызывают старение материалов из которого состоит опора и способствуют изменению физико-технические свойства материала опор [3].

Например, содержание солей – определяет степень их кристаллизации, а состав воды определяет степень растворения и вымывания цементного камня.

Воздействия, вызванные движущимся подвижным составом, а также перевозкой радиационных грузов являются – ионизирующими. В результате агрессивных воздействий образуются сетки трещин на поверхности железобетонных опор.

Конструкционные факторы, такие как технология изготовления бетона и его структура, закладываются на стадии производства опорных конструкций. Обусловлены конструкционные факторы химическим составом бетона и его усадкой, неоднородностью по толщине стенки опоры, обжатием и термов лажной обработкой бетона, временем изготовления и условиями хранения опор. Воздействие таких факторов приводит к образованию продольных и поперечных трещин, а также и сетки трещин [3].

Рисунок 2.5 – Примеры трещин: а) продольные трещины; б) сетки трещин; в) поперечные трещины

На целостность опор контактной сети большое влияние оказывают технологические факторы, которые в свою очередь определяются конструктивной особенностью исполнения контактной сети, токами утечки, а также динамическими воздействиями, передаваемыми от проходящего подвижного состава [4].

Участки железных дорог, на постоянном токе, имеют специфические для такой электрификации электрокоррозионные повреждения опор контактной сети. Электрокоррозионные повреждения происходят из-за токов утечки, которые протекают через цепь заземления на рельс и токами, а также протекают между опорами при групповом заземлении. Их сопровождает вынос металла, результатом это процесса является уменьшение сечение арматуры, эта причина снижает несущую способность опоры контактной сети [4, 5].

Результатом механических воздействий на железобетонные опоры является:

– образование местных выколов бетона с обнажением арматуры;

– образование сквозных отверстий в стенке опор и сколы.

Рисунок 2.6 – Пример местного выкола бетона

с обнажением арматуры

Нагрузки, возникающие от собственного веса конструкции контактной подвески, называются – статическими нагрузками. Данные нагрузки определяют: тип поддерживающего устройства, нагрузки от типа проводов размещенных на опоре и их количеством. Статические нагрузки приводят к возникновению изгибающего момента опоры. Вдобавок, образование гололеда приводит к действию дополнительной нагрузки, которая способствует увеличению статической нагрузки и, как следствие происходит увеличение изгибающего момента. На примере значений результирующей статической нагрузки рассчитывается изгибающий момент, величина которого определяет требуемую несущую способность опоры контактной сети, конструктивное исполнение и как следствие стоимость.

Сверхнормативное значение изгибающего момента приводит к образованию поперечных трещин.

Воздействие подвижного состава складывается из двух факторов:

– колебания контактного провода;

– колебания грунта, окружающего опору.

Последствиями таких воздействий является образование сетки продольных трещин.

Рассмотренные выше факторы оказывают безусловно негативное воздействие на опору контактной сети, что приводит к значительному снижению ее несущей способности.

В связи интенсификацией пассажирского и грузового движения, скоростного движения и введением тяжеловесных поездов, производится усиление электрифицированных участков железных дорог.

Таким образом дополнительные нагрузки от проводов способствуют появлению дефектов опоры, дефекты в свою очередь уменьшают несущую способность, таким образом необходимо принимать меры по сохранению целостности опор контактной сети.

3 Анализ внешних воздействий, влияющих на устойчивость опор контактной сети

3.1 Факторы, влияющие на устойчивость опор контактной сети

При эксплуатации железобетонных опор контактной сети на опору действуют различные факторы и силы. В связи с длительным воздействием этих сил и факторов, долгой эксплуатации опор в частности, опоры отходят от своего строго вертикального положения. Влияние различных факторов на устойчивость опор приведено на рисунке 3.1 в Приложении А [6]. При подборе мероприятий, по обеспечению надежной работы опорных конструкций контактной сети, возникает задача их расчета с учетом конкретных условий эксплуатации. Зная места установки опор (прямые, кривые участки пути), реальные нагрузки, действующие на опору, определяемых длиной пролета, зная фактический износ элементов опор за известный срок службы в определенных условиях и природными условиями, появляется возможность правильно оценивать надежность этих конструкций.

3.2 Определения опрокидывания опор контактной сети

Опору контактной сети, находящуюся в грунте, можно представить в виде защемленного в породах стержня. Для определения устойчивости железобетонной стойки в теле земляного полотна составим расчетные схемы нагружения внешними силами.

К внешним воздействиям на опору относится: давление от сил ветра, вес контактной подвески, вес поддерживающих конструкций, вес дополнительных проводов, натяжение проводов, воздействие сил морозного пучения, силы оползневого давления на откосах насыпи, воздействия вибродинaмических сил от поездной нагрузки [7 – 13].

Схема действия внешних сил на опоры контактной сети представлена на рисунке 3.2 в Приложении Б.

Основой расчетной схемы (рис. 3.2) является метод определяющий несущую способность опор контактной сети. В этом методе силовые воздействия имеют плечи относительно точки, находящейся в месте условного обреза фундамента (УОФ) [14].

Данная схема имеет следующие обозначения:

– натяжение несущего троса цепной подвески;

– горизонтальные нагрузки от давления ветра;

– горизонтальные нагрузки от излома проводов на кривых, при отводах на анкеровки и т.п.;

– вертикальные нагрузки от веса поддерживающих конструкций, контактной подвески, усиливающих и иных проводов, вертикальная составляющая натяжения в оттяжках;

– суммарный момент от воздействия сети;

– результирующий момент от воздействия оползневого давления и морозного пучения;

– натяжение контактных проводов;

– силы морозного пучения;

– оползневое давление грунта.

Силы на схеме относительно оси вращения создают несколько моментов, их величина и знаки определяют куда может произойти опрокидывание опоры контактной сети на путь или в поле. В расчетах устойчивости опор зачастую принимают глубину расположения центра вращения из условия, что все горизонтальные силы равны нулю, расположением центра вращения является фундаментная часть от подошвы фундамента на расстоянии одной трети высоты.

При действии данных сил на опору, происходит возникновение следующих моментов:

1. момент, включает в себя моменты от сил воздействия ветра, воздействия сил поддерживающих устройств, воздействия сил возникающих от натяжения проводов контактной подвески и линии ДПР и т.п. (далее данные моменты будем называть суммарным моментом от действия сил сети).

2. момент реакций грунта, составляет силы оползневого давления (суммарного момента от влияния силы грунтов) и силы морозного пучения грунта.

При превышении момента сети , над моментом грунта , то есть , наклон опоры происходит в сторону пути. Угол поворота опоры зависимости от преимущественного направления ветра на данном участке, может быть больше при направлении ветра от пути на опору и меньше при направлении ветра от опоры на путь (рис. 3.3, б).

Рисунок 3.3 – Схема поворота опоры в грунте:

а) ; б) .

Если момент сети будет меньше момента грунта , то есть , происходит поворот опоры в породах на угол α, относительно точки, лежащей на расстоянии 1/3 (согласно законам строительной механики) от глубины нахождения опоры в грунте в сторону поля (рис. 3.3, а). Угол поворота так же, как и в первом случае, будет зависеть от преимущественного направления ветра.

Преобладающий фактор в опрокидывании опоры можно выявить при решении расчетных схем.

Далее рассмотрим случай, когда точка поворота опоры находится от подошвы фундамента 1/3 на высоте. Если расчет всех имеющихся силовых воздействий проводится относительно данной точки, то есть возможность и определения результирующего опрокидывающего момента, который будет определяться выражением:

(3.1)

где – опрокидывающий момент от действия сил морозного пучения; – момент оползневого давления грунта; – опрокидывающий момент от суммарного действия сил сети.

В данной формуле знак «–», свидетельствует о том, что данные моменты, воздействующие на опрокидывание направлены в разные стороны.

Поездная нагрузка, а именно воздействие динамики движения поездов влияет на устойчивость стоек опор контактной сети. Таким образом, необходимо учитывать усилия, возникающие при взаимодействии токоприемника с контактным проводом и вибродинамическое воздействие на опору передающееся через грунт.

Характеристики

Список файлов ВКР