пояснительная записка (1207669), страница 3

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

Текст из файла (страница 3)

где – ординаты влияния прогибов рельса в сечениях пути, расположенные под колесными нагрузками от всей тележки, смежных с расчетной осью

При определении существует две опасные установки колесной нагрузки (рисунок 1.2)

а)

б)

Рисунок 1.2 – Схема определения эквивалентной нагрузки при расчете прогиба

Для первой схемы нагружения x₁ = 3м, x₂ = 6 м, тогда

= – 0,0011;

Для второй схемы нагружения x₁ = 3 м, x₂ = 6 м, тогда

Так как для первой схемы нагружения сумма ординат линии влияния прогибов больше, чем для второй, то для дальнейших расчетов принимаем первую схему нагружения. Тогда

1.3.6 Определение изгибающего момента, прогиба и давления рельса на шпалу

Изгибающий момент в рельсе от воздействия эквивалентной нагрузки, Н∙м, определяется по формуле

=183535 4∙1,536=29872 Н∙м;

Максимальный прогиб рельса, м, вычисляется по формуле

Давление рельса на шпалу можно определить приближенно, как

1.3.7 Определение напряжений в элементах верхнего строения пути

1.3.7.1 Осевые напряжения в подошве рельса

Максимальные напряжения в подошве рельса от изгиба и вертикальной нагрузки, МПа, определяются по формуле

где – момент сопротивления поперечного сечения рельса относительно

нейтральной оси для наиболее удаленного волокна подошвы, см³.

1.3.7.2 Кромочные напряжения в подошве рельса

Вертикальная нагрузка от колеса на рельс имеет смещение (эксцентриситет) относительно оси симметрии сечения рельса. Со стороны гребня колеса на головку рельса действует горизонтальная сила. Вследствие этого в наиболее удаленных точках от центральных осей поперечного сечения рельса (наружная кромка подошвы и внутренняя кромка от головки рельса) возникает сложное напряженное состояние от совместного действия двух изгибающих моментов и крутящего момента.

На основании многочисленных расчетов и экспериментов получена расчетная формула для вычисления нормальных напряжений в кромке подошвы рельса:

где – коэффициент перехода к кромочным напряжениям, зависящий от типа экипажа и радиуса кривой.

1.3.7.3 Напряжения в подрельсовой прокладке и в балластном слое под шпалой

Напряжение в прокладках для железобетонных шпал определяются по формуле

где – площадь прокладки, м².

Напряжение в балластном слое под шпалой в подрельсовом сечении определяется по формуле

где – эффективная опорная часть полушпалы с учетом изгиба, см².

1.3.8 Напряжения на основной площадке земляного полотна

Схема колесной нагрузки принимается той же, что и при определении наибольшей величины эквивалентной нагрузки (рисунок 1.3).

Рисунок 1.3 – Схема расчета напряжений по основной площадке земляного полотна

Напряжения на основной площадке земляного полотна на глубине определяются под расчетной шпалой с учетом давлений, передаваемых двумя соседними шпалами, МПа:

где – напряжения от действия расчетной шпалы на глубине от ее подошвы;

– напряжения от воздействия соседних шпал на глубине от их подошв.

Для определения напряжений в балласте предварительно находятся давления на расчетную и соседние шпалы. Давления на расчетную шпалу определено ранее (формула 1.23). Давления на соседние шпалы определяются с помощью линий влияния прогибов в соответствии с установкой колесной нагрузки. Для установки, показанной на рисунке 1.3, давления на соседние шпалы определяются по формулам, Н

Напряжения в балласте под расчетной и соседними шпалами находятся как напряжения при смятии

Необходимо пересчитать величину , а следовательно и , т.к. для определения использовалась первая схема на рисунке 1.2.

Нормальные вертикальные напряжения на глубине от расчетных давлений под подошвами шпал определяются на основе решения плоской задачи теории упругости при рассмотрении шпального основания как однородной изотропной среды по формулам

где – параметр, учитывающий влияние материала шпал на напряжения, принимаемый для железобетонных шпал равным 0,7;

– коэффициент, учитывающий неравномерность напряжений по ширине подошвы шпалы и определяемый как

но менее 1;

, , – константы, зависящие от геометрии шпального основания (ширины подошвы шпалы , м, толщины балласта , м, расстояния между осями шпал , м), определяемые по формулам

где

1.3.9 Допускаемые напряжения

Расчет рельсов и других элементов пути на прочность ведется по допускаемым напряжениям, которые ограничивают максимальные расчетные напряжения от поездной нагрузки:

В соответствии с характером работы каждого из элементов пути регламентируются следующие виды допускаемых напряжений (оценочные критерии прочности пути), обеспечивающих прочность и надежность железнодорожного пути:

– допускаемые напряжения растяжения в кромке подошвы рельса, обусловленные изгибом последнего и кручением от вертикального и горизонтального воздействия подвижного состава (при грузонапряженности более 50 млн. т км бр./км в год, МПа;

– допускаемые напряжения на смятие в прокладках железобетонных шпал, ,6 МПа;

– допускаемые напряжения сжатия в балласте под шпалой в подрельсовой зоне, МПа;

– допускаемые напряжения сжатия на основной площадке земляного полотна, 0,1 МПа.

Проведенные выше расчеты показали, что при заданных нагрузках и скорости движения подвижного состава напряжения во всех элементах верхнего строения пути не превышают допускаемых значений. [4]

1. Определение устойчивости пути против поперечного сдвига

Поперечная устойчивость пути – основное условие безопасности движения поездов. В первую очередь оно определяется состоянием верхнего строения пути и характером силового воздействия подвижного состава на путь.

Поперечный сдвиг рельсошпальной решетки под поездом является прямой угрозой безопасности движения поездов. При неблагоприятных сочетаниях воздействующих на путь вертикальных и горизонтальных поперечных сил может произойти поперечный сдвиг рельсошпальной решетки по балласту, особенно загрязненному или находящемуся в талом состоянии.

Вероятность одновременного сочетания максимальных значений поперечных сил с максимальной или минимальной величиной вертикальных нагрузок близка к нулю. Наиболее неблагоприятным случаем будет воздействие направляющей оси первой тележки на наружный рельс кривой. Поэтому горизонтальные поперечные (боковые) силы Yб принимаются максимально вероятными, а вертикальные нагрузки – средними т.е P1=P2=Pср[4]

Рис. 1.4. Расчетная схема для определения поперечной устойчивости пути

На расчетной схеме приведены следующие обозначения: P₁ и P₂ – вертикальная нагрузка от колес на рельсы; Y_б – боковая сила,119кН;Н_1-ш и Н_2-ш – поперечные силы, действующие на шпалу от двух рельсов;С₀ – начальное сопротивление смещению шпалы; F_тр – сила трения шпалы по балласту; f_p – коэффициент трения скольжения колеса по рельсу, 0,25. [4]

Из расчета прочности пути известно, что давление рельса на шпалу можно определить по формуле:

, (1.52)

где Kв – коэффициент относительной жесткости подрельсового основа- ния и рельса в вертикальной плоскости, 1,536м-1; l– расстояние между осями шпал,0,5 м. Удерживающая от сдвига шпал сила – сопротивление их поперечному перемещению в балласте:

(1.53)

где С₀– начальное сопротивление смещению шпалы при отсутствии вертикальной нагрузки, С₀=2 кН;F_тр – сила трения шпалы по балласту при наличии вертикальной нагрузки;f_ш – коэффициент трения шпалы по балласту, f_ш = 0,45

Поперечная сдвигающая сила является равнодействующей двух сил, приложенных к рельсам:

, (1.54)

где f_p– коэффициент трения скольжения колеса по рельсу, f_p=0,45

Поскольку наибольшие боковые силы передаются, как правило, от первых направляющих колес, сила трения P_cp f_p принимается со знаком минус. [4]

Поперечная сдвигающая сила H_ш-1, действующая на шпалу от наруж- ного рельса, и поперечная сила Н_ш-2, действующая на шпалу от второго (внутреннего) рельса и препятствующая сдвигу, составят следующую величину

, (1.55)

, (1.56)

где Kr – коэффициент относительной жесткости подрельсового основа- ния и рельса в горизонтальной плоскости, 1,49м-1. [4]

Суммарная сила, сдвигающая шпалу,

, (1.57)

При торможении в кривой возникает дополнительная поперечная сила

, (1.58)

где N_T – тормозная сила, кН; L_c– расстояние между центрами автосцепок вагона, м; R – радиус кривой, м. [4]

Коэффициент устойчивости пути против поперечного сдвига под поездом определяется отношением удерживающих и сдвигающих сил

, (1.59)

;

Коэффициент устойчивости пути против поперечного сдвига n=1,6.

1. Выправка (реконструкция) продольного профиля и плана линии

Для обеспечения современной потребности перевозок, необходимо решить задачу по улучшению трассы существующей дороги. При реконструкции существующих железных дорог решаются такие задачи, как доведение параметров линии до проектных, улучшение их эксплуатационных показателей, в частности повышение скоростей движения поездов и при необходимости увеличения мощности железной дороги при росте грузонапряженности – строительство дополнительных главных путей, удлинение приемоотправочных путей, развитие станций, усиление существующих устройств и т. д.

К числу недостатков трассы существующих железных дорог относятся:

• наличие крутых уклонов;

• излишнее удлинение линии;

• наличие кривых малого радиуса;

• недостаточность длин переходных кривых и прямых вставок между кривыми.

Наличие крутых уклонов не позволяет увеличивать массу поезда при заданной мощности локомотива, т.к. при следовании поезда на спуск, в пределах участка с крутыми уклонами, необходимо ограничивать скорость движения для обеспечения длины тормозного пути не более нормативной величины. [8]

До сих пор остается проблемой наличие участков излишнего развития трассы, где не производилась реконструкция по современным требованиям. Такие участки увеличивают время хода и расходов на ремонт и текущее содержание пути. В современных условиях, когда размеры перевозок многократно превышают величины, заложенные в проекте дороги, экономически выгодно спрямлять участки избыточного развития, что улучшает экономические показатели реконструируемой линии, а также план линии. [8]

Кривые малого радиуса так же остаются существенным недостатком трасы существующих железных дорог. Они ограничивают скорости движения, увеличивают износ и повреждаемость пути, износ подвижного состава. Необходимо производить реконструкцию тех участков трас, на которых располагаются кривые малого радиуса. Если имеется отдельно расположенная кривая малого радиуса, то переустройство линии ограничивается локальными работами по увеличению радиуса этой кривой. [8]

Переходные кривые и прямые вставки недостаточной длины ограничивают скорости движения поездов. Переустройство таких участков имеет комплексный характер и включает увеличение радиусов круговых кривых, длин переходных кривых и прямых вставок до нормативных значений, соответствующих установленному уровню скоростей движения поездов.

Характеристики

Список файлов ВКР