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

Тип рельсов

Эпюра шпал

Повышение температуры рельсовой плети [Dtу], °С, допускаемое по условию устойчивости пути

в пря-мом участке

в кривых радиусом, м

Со щебнем из скальных пород

Р75

-

-

-

-

-

-

-

-

Р65

34*)

29*)

28*)

-

-

-

-

-

-

Р50

-

-

-

-

-

-

-

-

С асбестовым балластом

Р75

-

-

-

-

-

-

-

-

Р65

-

-

-

-

-

-

-

-

Р50

-

-

-

-

-

-

-

-

С гравийным и песчано-гравийным балластом

Р75

-

-

-

-

-

Р65

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Р50

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

^*) 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

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Электровоз ВЛ10
											-
								-	-	-	-
Электровоз ВЛ10у
											-
								-	-	-	-
Электровоз ВЛ15
											-
								-	-	-	-
Электровоз ВЛ60
											-
								-	-	-	-
Электровоз ВЛ65
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Электровоз ВЛ80
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-
Электровоз ВЛ85
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-
Электровозы ЧС2, ЧС2т
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Электровозы ЧС4, ЧС4т
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Электровоз ЧС7
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Электровоз ЧС8
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Электровоз ЧС200
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Электровоз Э5К
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Электровоз 2ЭС5К
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-
Электровоз ЭП1
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
Электровоз ЭП2К
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Тепловоз ТЭ10
											-
								-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ116К, КМ, У, УП,
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-
Тепловозы ТЭ10В, С, М, МК, 2ТЭ10В, С, М, МК, 3ТЭ10С, М, МК
											-
								-	-	-	-
Тепловоз М62
											-
								-	-	-	-
Тепловоз ДМ62
											-
								-	-	-	-
Тепловоз 2М62у
											-
								-	-	-	-
Тепловоз 2М62к
											-
								-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Тепловоз 2М62ут
											-
								-	-	-	-
Тепловозы 2ТЭ116, 2ТЭ116К, КМ, У, УП, 3ТЭ116
											-
								-	-	-	-
							-	-	-	-	-
Тепловоз ТЭП60
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Тепловоз ТЭП70
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-

Продолжение таблицы П.2.2

Скорость, км/ч	Допускаемое по условию прочности рельсов понижение температуры [∆р], 0С
в прямом участке	в кривой радиусом, м
Тепловоз ТЭП70У
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-
Тепловоз ТЭП70БС
											-
								-	-	-	-
						-	-	-	-	-	-
					-	-	-	-	-	-	-
				-	-	-	-	-	-	-	-

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.