Определение изгибающих моментов, давлений на шпалы и прогибов рельса

Изгибающий момент пропорционален линии влияния (рис.3.1), а давление на шпалу и упругий прогиб - линии влияния (рис.3.2).

Наибольший изгибающий момент возникает под крайней осью тележки, а наибольшие величины нагрузки на шпалу и упругого прогиба могут возникнуть как под крайними осями, так и под средней осью.

Если выполняется условие х=π/4k<l_min, где l_min - минимальное расстояние между осями колесных пар, то за расчетную ось принимается первая ось тележки, иначе вторая.

Исходя из этого расчета, за расчетную ось принимается 1-ая. Оси 2 и 3 находятся в отрицательной зоне линии влияния для .

Если выполняется условие х=3π/4k<l_min, х=3π/4·1,338=1,761м<2,20м, тоза расчетную ось принимается 1. Оси 2 и 3 находятся в отрицательной зоне линии влияния для .

Иначе за расчётную принимается вторая ось тележки.

 

 

 

 

Рисунок. 3.1.Эпюра μ_кх Рисунок. 3.2.Эпюра η_кх

 

Эквивалентная сила для определения изгибающего момента от системы сил:

Эквивалентная сила для определения давления на шпалу и упругого прогиба:

 

 

Результаты расчета напряжений в элементах верхнего строения пути

 

Подвижная единица	ЧС200	ВЛ10	4-осный вагон
Температурные условия	Зима	Лето	Зима	Лето	Лето
План линии	кривая	прямая	кривая	прямая	кривая	прямая	кривая	прямая	прямая
k, м^-1	1,549	1,513	1,400	1,367	1,549	1,513	1,400	1,367	1,367
,Н
Sн, Н
Sр, Н
Sнп, Н
Sинк, Н
Sннк, Н
,Н +
М, Н∙м
Q, Н
σог, МПа
σоп, МПа
mг-к	1,35	1,27	1,35	1,27	1,32	1,3	1,32	1,3	1,28
σкп, МПа
f	1,49	1,16	1,49	1,16	1,33	1,25	1,33	1,25	1,18
σкг, МПа
σш, МПа	1,12	1,26	0,97	1,09	1,28	1,38	1,11	1,2	1,17
σб, МПа	0,18	0,2	0,16	0,18	0,21	0,22	0,18	0,19	0,19

 

 

Анализ результатов:

Наибольшие напряжения в кромке подошвы рельса, обусловленные его изгибом и кручением вследствие вертикального и поперечного горизонтального воздействия колес подвижного состава, достигают 88 МПа летом в кривой под локомотивом ВЛ10 при скорости 75 км/ч, что меньше допускаемой величины 190 МПа при грузонапряженности более 50 млн т·км брутто на 1 км в год. [2]

Наибольшие напряжения в железобетонных шпалах и балласте возникают под локомотивом ВЛ10 при скорости 75 км/ч зимой в прямом участке. Величины этих напряжений достигают соответственно 1,38 и 0,22 МПа, что меньше допускаемых величин 2 и 0,4 МПа.[2]

Результаты расчетов показали, что рассмотренная конструкция пути может эксплуатироваться при заданной скорости и осевых нагрузках.

 

Расчет прочности основной площадки земляного полотна

Напряжения на основной площадке определяются от воздействия наиболее массового подвижного состава- 4-осного вагона ЦНИИ-ХЗ-0.

Напряжения на основной площадке при толщине h балластного слоя определяются как сумма трёх составляющих – напряжений от расчётной шпалы и от двух соседних и :

 

Рисунок 3.3 Расчётная схема определения напряжений на основной площадке земляного полотна

 

Определим величины давлений на опоры от всех осей тележки вагона, в зависимости от расстояния каждой оси до соответствующей шпалы. При этом линия влияния последовательно перемещается к соответствующей шпале, от которой определяют составляющую напряжения σ_h:

 

Ординаты для определения

k
1,367	0,55	2,40	0,752	3,281	0,8657	0,0050

 

 

Ординаты для определения

k
1,367	0,55	1,30	0,752	1,777	0,8657	0,1876

Величины средних напряжений в балласте под шпалами:

 

Коэффициент, характеризующий концентрацию напряжений под шпалой:

Величина максимального напряжения под расчетной шпалой:

Напряжение на основной площадке земляного полотна от соседних шпал:

Напряжения на основной площадке земляного полотна от расчетной шпалы:

При толщине балластного слоя h =0,5м под железобетонными шпалами примем параметры С₁=0,245; С₂=0,118; А=0,214.

Суммарное напряжение на основной площадке земляного полотна от воздействия трех шпал:

 

Анализ результатов.

Напряжения на основной площадке земляного полотна при обращении грузовых вагонов летом в прямом участке достигают 0,070 МПа, что не превышает допускаемой величины 0,08МПа при грузонапряженности пути более 50 млн т·км брутто на 1 км пути в год[2].

 

 

Комплексный расчет прочности и устойчивости бесстыкового пути

Общие положения

Бесстыковой путь - участки со сварными плетями, длиной равной длине перегона, блок-участков, а также и более короткие сварные плети 500-800м.

Основные преимущества бесстыкового пути:

1)повышение плавности движения

2) увеличение межремонтных сроков

3) снижение затрат на содержание пути

4) сокращение расходов на тягу поездов

5) уменьшение металлоемкости.

Основным недостатками бесстыкового пути являются значительные температурные напряжения, которые могут привести к потери устойчивости конструкции пути.