Бесстыковых рельсовых плетях
Назначение и виды разрядок температурных напряжений.Разрядка температурных напряжений выполняется только на бесстыковом пути, основным отличием которого от звеньевого пути является наличие в рельсовых плетях, не имеющих возможности изменять свою длину, значительных продольных усилий, вызываемых изменениями температуры рельсов.
Цель разрядки — получить такие значения и распределение нормальных напряжений по длине рельсовых плетей, при которых обеспечивается устойчивость бесстыкового пути и целостность рельсов на всех этапах работы конструкции.
От своевременного и правильного "выполнения разрядки температурных напряжений зависит безопасность движения поездов.
Разрядка напряжений — одна из важных путевых работ, которая налагает определенные ограничения на конструкцию бесстыкового пути, в частности, на длину плетей.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Работы по разрядке температурных напряжений сравнительно трудоемки, выполняются в «окна» или при значительном (до 15—25 км/ч) снижении скоростей движения поездов, поэтому целесообразно всемерное сокращение потребного количества разрядок, что повысит технико-экономическую эффективность бесстыкового пути.
Из рассмотрения табл. 1 вытекает, что при обеспечении достаточной мощности верхнего строения пути (рельсы Р65, Р75) и ведении путевого хозяйства в соответствии с установленными требованиями разрядок температурных напряжений врельсовых плетях бесстыкового пути при текущем содержании не должно быть вообще или число их сведено к минимуму. Выполнение разрядок температурных напряжений как сопутствующих работ при ремонтах пути, а также сварке рельсовых плетей в пути (см. пп. 1 и 2 табл. 1) в ряде случаев является неизбежным. Необходимо в проектах и сметах соответствующих ремонтов бесстыкового пути предусматривать их выполнение. Даже в тех случаях, когда выполнение сопутствующих ремонту разрядок напряжений окажется целесообразным поручить дистанции пути (как субподрядчику), финансирование этих работ должно осуществляться за счет средств, выделяемых для капитальных работ.
Требования к технологии производства работ по разрядке температурных напряжений.Оптимальный способ разрядки температурных напряжений должен удовлетворять комплексу требований: обеспечивать требуемое качество снятия напряжений в зависимости от назначения разрядки. Нет технической необходимости и экономической целесообразности снимать температурные напряжения полностью при выполнении эпизодических, сезонных и неотложных разрядок температурных напряжений (см. пп. 2, 3, 4 в табл. 1). При расчете предусматривается запас температур 12° С, что соответствует 30 МПа), учитывающий возможные остаточные напряжения в рельсах после разрядки. Если же производится разрядка температурных напряжений с целью закрепления рельсовой плети на постоянный режим эксплуатации (см. п. 1 табл. 3.1), то необходимо принять все меры, чтобы обеспечить полное снятие напряжений.
Остаточные напряжения должны быть сведены к нулю или допустимому минимуму;
Таблица 1 - Виды разрядок температурных напряжений, их краткая характеристика.
|
| Наименование путевых работ | Условия производства работ по разрядке напряжений | ||||||||
| Причины выполнения | Время выполнения | Категория работ; финансир. | Исполнитель работ | |||||||
| Разрядка напряжений для закрепления плетей в расчетном интервале на постоянный режим эксплуатации | Укладка плетей или ремонт пути (в том числе сварка плети) за пределами расчетного интервала температур | По плану дистанции пути после окончания основных работ по ремонту пути при соответствующих температурах | Ремонт пути (сопутствующая работа) | ПМС или путевая колонна ПЧ | ||||||
| Эпизодическая разрядка напряжений | Снижение устойчивости пути при ремонте со сплошной подъемкой или рихтовкой путевыми машинами (RМ, ЭЛБ, ВПО) | Накануне основных работ по ремонту пути | То же | То же | ||||||
| Сезонная разрядка напряжений | Недостаточная прочность и устойчивость пути в заданных условиях | Два раза в год (весной и осенью) | Текущее содержание пути | ПЧ | ||||||
| Неотложная разрядка напряжений | Угроза выброса пути или неотложная необходимость выполнения работ, ослабляющих устойчивость, при высоких температурах | Немедленно | То же (в особых случаях) | ПЧ |
• В тех случаях, когда сварка плети в пути производится с целью восстановления целостности после излома (или вырезки дефекта), работа относится к текущему содержанию и выполняется Дистанцией пути за счет средств эксплуатации.
Это требование основано на том, что при действии в рельсах различных продольных сжимающих усилий устойчивость бесстыкового пути снижается. В то же время разница в температурах закрепления двух полуплетей вдоль по длине пути (если она в пределах расчетного интервала температур) практического значения не имеет;
обеспечивать возможность производства работ в широком диапазоне температур, так как улавливание температур внутри небольшого расчетного интервала (10ч-20° С) на практике затруднительно и приходится отменять «окна», выделенные для разрядки напряжений из-за несоответствия температур;
обеспечивать возможность производства работ с наименьшим ущербом для движения поездов;
быть простым и требовать для выполнения работ минимальных затрат труда, средств и времени;
обеспечивать возможность надежного контроля качества разрядки простыми средствами (например, по деформациям отрезков плети).
Технология разрядки температурных напряжений. Взависимости от состава бригад, продолжительности «окна» или интервалов между поездами разрядка температурных напряжений может производиться: по обеим рельсовым нитям одной полуплети или двух смежных полуплетей, примыкающих к общему уравнительному пролету; по обеим нитям коротких рельсовых плетей (длиной до 400 м) сразу по всему их протяжению.
При любых способах работ разрядка температурных напряжений состоит из следующих основных операций:
освобождение от закрепления и замена уравнительных рельсов (укороченными или удлиненными). Количество сменяемых рельсов и их длина зависят от деформаций рельсовых плетей, примыкающих к уравнительному пролету;
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
принудительное снятие остаточных напряжений в плетях, предварительно освобожденных от закрепления в стыках и на шпалах (обязательно только при закреплении плетей на постоянный режим эксплуатации или в особых случаях, когда путь задозирован балластом, и возможность самопроизвольного снятия напряжений затруднена при всех остальных видах разрядки);
закрепление рельсовых плетей в стыках и на шпалах;
контроль качества снятия напряжений по всей длине;
регистрация температуры рельсов при их закреплении, длин уравнительных рельсов, стыковых зазоров при закреплении, а также особенностей способа разрядки температурных напряжений производится руководителем работ (дорожным мастером) в Журнале учета температурного режима рельсовых плетей, в который заносятся только путевые работы, влияющие на температурный режим плети.
В зависимости от конкретных условий и возможностей перечень работ, выполняемых во время разрядки напряжений, расширяется: заменяются дефектные гайки, болты, шайбы, подрельсовые прокладки, изломанные подкладки, смазываются болты, устанавливаются на места сместившиеся прокладки-амортизаторы, а также проводится выправка пути прокладками-регуляторами (карточками) в необходимых местах.
Такое совмещение профилактических работ с разрядкой напряжений дает экономический эффект в целом, хотя и увеличивает трудоемкость работ в день разрядки.
Наиболее простой способ разрядки напряжений — последовательное освобождение рельсовых плетей от закрепления в стыках и на всех шпалах.
Однако при этом температурные напряжения снимаются не полностью и наибольшие остаточные напряжения из-за трения между подошвой рельса и опорами могут достигать 30—40 МПа. Без принудительных внешних усилий (ударных или разгоночных приборов) или без вывески плети на ролики невозможно полностью снять температурные напряжения в рельсах.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Наиболее полное снятие напряжений достигается вывеской рельсов на ролики (d= 20 мм), в результате чего силы трения скольжения рельсов на опорах заменяются силами трения качения, которые меньше в 5—6 раз. Соответственно наибольшие остаточные напряжения уменьшаются до 5—10 МПа, что эквивалентно изменению температуры всего на 2—4°С.
Разрядка напряжений в рельсовых плетях вывеской на ролики согласно типовым технологическим процессам выполняется бригадой в составе 28 монтеров пути (не считая сигналистов, четырех машинистов передвижных электростанций и двух бригадиров пути). Работами руководит дорожный мастер. Работы по разрядке температурных напряжений делятся на подготовительные, основные и заключительные. При ожидаемом удлинении плети они выполняются в такой последовательности (рис. 2).
В подготовительный период все монтеры пути (1—28) подготовляют рабочие места и инструмент. Двумя группами по восемь монтеров пути (1—8; 15—22) с обоих концов плетей с применением съемных портальных кранов раскладывают новые уравнительные рельсы требуемых длин и подготовляют их к смене. На время работы с портальными кранами место работ ограждают сигналами остановки. Восемь монтеров пути (9—12; 23—26) также двумя группами по четыре человека на каждой полуплети в стыках заменяемых уравнительных рельсов снимают 2-й и 5-й болты, на остальные болты ставят дополнительные пружинные шайбы. Четыре монтера пути (13; 14; 27; 28) раскладывают на заранее намеченные места по фронту работ ролики для обеих рельсовых нитей. Затем все 28 монтеров пути (1—28) двумя группами по 14 чел. по обеим нитям двух полуплетей ручными торцовыми ключами ослабляют гайки клеммных болтов на семь-восемь оборотов на каждой десятой шпале.Основные работы в «окно» (2 ч) выполняют после закрытия перегона и ограждения места работ сигналами остановки в местах замены рельсов.28 монтеров пути (1—28) двумя группами по 14 чел. с обоих концов плетей заменяют по одному уравнительному рельсу, примыкающему к плети, на рельсы требуемой длины.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Рисунок 2 - График разрядки температурных напряжений в плетях бесстыкового пути
Условные обозначения:
- Расстановка рабочих, подготовка инструмента
- Раскладка уравнительных рельсов и подготовка их к смене
- Раскладка роликов по местам установка
- Снятие двух стыковых болтов и постановка дополнительных шайб на
остальные болты
- Ослабление гаек клеммных болтов на каждой. 10-й. шпале
- Установка обводных перемычек, смена уравнительных рельсов
- Ослабление гаек клеммных болтов на остальных шпалах
- Вывеска рельсовых плетей с установкой их на ролики и снятием монтаных
прокладок
- Снятие и уборка роликов, постановка монтажных прокладок, опускание рельсовых
плетей на подкладки
- Постановка стыковых накладок и болтов, снятие обводных перемычек
- Завертывание гаек клеммных болтов на каждой 5-й шпале
- Уборка смененных уравнительных рельсов и роликов дрезиной ДГКу
- Завертывание гаек клеммных болтов на оставшихся шпалах
- Постановка недостающих болтов в стыках
- Переходы в рабочей зоне
После замены уравнительных рельсов 20 монтеров пути (1—10; 15—24) двумя группами по 10 чел. и четыре машиниста передвижных электростанций, двигаясь от обоих концов плетей к их середине по обеим рельсовым нитям, путевыми гаечными ключами ослабляют сплошь гайки клеммных болтов на семь-восемь оборотов. Вслед за этим восемь монтеров пути (11—14; 25—28) двумя группами по четыре человека по обеим рельсовым нитям двух полуплетей в направлении от концов плетей к их середине устанавливают плети на ролики. При этом в каждой группе по два монтера пути (И; 12; 25; 26) вывешивают рельсовую плеть рычажными приборами или домкратами на каждой 15-й шпале, а (13; 14; 27; 28) снимают прокладки и на место устанавливают ролики.
После ослабления всех клеммных болтов, установки роликов и удлинения плетей на требуемую величину 14 монтеров пути (1—7; 15—21) двумя группами
по семь человек, двигаясь от середины плети к ее концам, по обеим рельсовым нитям двух полуплетей удаляют роликовые опоры и устанавливают на их место прокладки. Вслед за этим 10 монтеров пути (8—12; 22—26) двумя группами по пять человек и четыре машиниста передвижных электростанций, двигаясь от середины плети к ее концам, на каждой рельсовой нити путевыми гаечными ключами закрепляют гайки клеммных болтов на каждой 5-й шпале. Одновременно четыре монтера пути (13; 14; 27; 28) двумя группами по два человека по обоим концам плети устанавливают стыковые накладки и по четыре болта в стыках вновь уложенных рельсов, после чего снимают обводные перемычки. Дрезиной ДГКУ убирают с перегона смененные уравнительные рельсы и ролики. После постановки накладок и сболчивания стыков уравнительных рельсов, закрепления клеммных болтов на каждой 5-й шпале и проверки состояния пути скоростью 25 км\ч.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Условные обозначения:
х х х х Рельсовая плеть закреплена
о о о о Рельсовая плеть освобождена от закрепления и вывешена на ролики
Рисунок 2 - Технология и организация работ на разрядке температурных напряжений:
а —график организации работ по разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях бесстыкового пути с постановкой их на роликовые опоры в «окно» продолжительностью 2 ч (при ожидаемом удлинении плети); б — схема разрядки температурных напряжений в рельсовой плети (L1) и полуплети (L2).
В заключительный период после открытия перегона 24 монтера пути (1—12; 15—26) двумя группами по 12 чел. и четыре машиниста передвижных электростанций по обеим нитям двух полуплетей завертывают гайки клеммных болтов на остальных шпалах. Четыре монтера пути (13; 14; 27; 28) двумя группами по два человека на обоих концах плетей устанавливают недостающие болты в стыках замененных уравнительных рельсов и завертывают ихгайки. После проверки состояния пути предупреждение об ограничении скорости отменяется. Достоинство способа разрядки температурных напряжений с вывеской плетей на ролики — высокое качество, т. е. наиболее полное снятие напряжений. К недостаткам способа относится возможность производства работ только в определенных условиях, в частности: в «окна» продолжительностью не менее 2 ч, потребность в которых особенно велика на линиях, где интенсивно
проводятся ремонты пути, т. е. с особо высокой грузонапряженностью. Между тем именно на этих линиях выделение «окон» весьма затруднительно и наносит ущерб движению поездов в пределах небольшого температурного интервала
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Расчеты и измерения, выполняемые перед разрядкой температурных напряжений. Целью расчета, выполняемого накануне разрядки напряжений, является определение: длины уравнительных рельсов для замены ранее уложенных, которые подбираются так, чтобы сумма укорочений (удлинений) примерно равнялась сумме расчетных удлинений (укорочений) смежных полуплетей (или плетей при их короткой длине); расчетных деформаций рельсовых плетей по всей длине.
Распределение деформаций должно быть близким к линейному исходя из простого расчета, что каждому 1° С температурного перепада соответствует деформация каждого пикета (100 м) порядка 1,1—1,2 мм.
Исходными данными для расчета являются:
-температура укладки рельсовых плетей ty, ° С;
- прогнозируемая температура закрепления при разрядке tz, ° С;
-длина смежных полуплетей (или плетей) L, м;
-длина рельсов, лежащих в уравнительном пролете, li км;
-значение стыковых зазоров в уравнительном пролете bi, мм.
Длины уравнительных рельсов li и стыковые зазоры bi измеряют накануне разрядки (при температурах в пределах расчетного интервала, чтобы не было искажения зазоров; i — номер рельса и стыка в пролете). Очевидно (см. рис. 2), что
Lyp.0 + dl1 + dl2 = LУр-1, (6)
где Lyp.0 -----
LУр-1— длина уравнительного пролета, т. е. расстояние между концами
смежных плетей до и после разрядки напряжении, мм;
dl1, dl2 — расчетные деформации рельсовых полуплетей (или плетей), мм,
длиной Lx и L2 соответственно, определяемые как свободные
деформации стержня в среде без сопротивления:
dli = aLi (t3-i - ty-i ), (7)
В формулу (6) подставляются длины уравнительного пролета, равные при трех уравнительных рельсах:
Lyp-o= l1-0 + l2-0 + l3-0 + bi-0 ; Lyp-o= l1-1 + l2-1 + l3-1 + bi-1 ;
Требуемая длина уравнительных рельсов li-1 после разрядки напряжений
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |
Предварительные расчеты деформаций разряжаемых плетей по формуле (7) дают лишь ориентировочные сведения. Фактические изменения длины плетей при разрядке обычно отличаются от расчетных из-за несоответствий фактической температуры при разрядке от принятой в расчет и др.
Поэтому лучше всего, если позволяют возможности предоставления «окон» и температурные условия, произвести разрядку напряжений для закрепления на постоянный режим с вывеской на ролики, а уже затем заготовить рельсовые рубки по месту (после деформации плетей) и уложить их в уравнительном пролете. В тех случаях, когда таких возможностей нет, укладывают в путь уравнительные рельсы с заранее определенным по расчету укорочением (или удлинением), а затем определяют новую температуру закрепления плети по ее фактической деформации dlф во время разрядки. Из формулы (7) определяется
tз=dlф/аL+ty.
В этом случае постановка плетей на ролики обязательна.
3.
| Изм. |
| Лист |
| № докум. |
| Подпись |
| Дата |
| Лист |
| СП-51 |