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 T_а.

Если T_а < [T], то бесстыковой путь можно укладывать.

Значение T_а определяется как алгебраическая разность наивысшей t_maxmax и наинизшей t_minmin 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 [Dt_у] - допускаемое повышение температуры рельсов по сравнению с температурой их закрепления, определяемое устойчивостью пути против выброса при действии сжимающих продольных сил;

[Dt_р] - допускаемое понижение температуры рельсовых плетей по сравнению с температурой закрепления, определяемое их прочностью при действии растягивающих продольных сил;

[Dt_з] - 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 [Dt_у] 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 к_п - коэффициент запаса прочности (к_п = 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; к_п = 1,4 для рельсов, пропустивших нормативный тоннаж или переложенных без шлифования);

s_к - напряжения в кромках подошвы рельса от изгиба и кручения под нагрузкой от колес подвижного состава, МПа;

s_t - 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).

ТаблицаП.2.1Допускаемые повышения температур рельсовых плетей

^*) В кривых радиусами 350, 300 и 250 м [Dt_у] 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 s_к определяют по правилам расчета верхнего строения пути на прочность. При этом модули упругости подрельсового основания зимой при деревянных шпалах (u_д^з) принимают равными 40 и 50 МПа; при железобетонных шпалах (u^з_жб) 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 [Dt_p] 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 Допускаемые понижения температур рельсовых плетей

Продолжение таблицы П.2.2

Продолжение таблицы П.2.2

Продолжение таблицы П.2.2

Продолжение таблицы П.2.2

Продолжение таблицы П.2.2

Продолжение таблицы П.2.2

Для других вариантов верхнего строения пути указанные данные принимают со следующими поправками:

для бесстыкового пути с рельсами Р75 [Dt_р] увеличивают на 7°С по сравнению со значениями для рельсов типа Р65;

при применении плетей из рельсов Р50 [Dt_р] уменьшают на 22°С в прямых и кривых радиусом 800 м и болееи на 25°С в кривых меньшего радиуса по сравнению со значениями для рельсов типа Р65;

при старогодных плетях, уложенных в путь после профильной шлифовки головки рельса [Dt_р] принимают как для рельсов первого срока службы, а без шлифовки - уменьшают на 5°С;

при укладке бесстыкового пути с гравийным балластом значения [Dt_р] уменьшают на 3°С, а с песчано-гравийным - на 5°С по сравнению со значениями для щебеночного балласта.