DisCollection.ru

Авторефераты и темы диссертаций

Поступления 13.07.2008

Материалы

загрузка...

Влияние характеристик подбалластного основания на интенсивность накопления расстройств пути в вертикальной плоскости

Третьяков Василий Владимирович, 13.07.2008

 

Рст = 25 тс/ось

Полученная зависимость была аппроксимирована логарифмической кривой, описываемой уравнением y = – 2,3506·Ln(Е)+11,178 с коэффициен- том

При анализе расстройств пути в зоне стыков, было установлено, что из 49 отступлений IIой степени по перекосам, просадкам и уровню, зафиксированных за период эксплуатации, 12 располагались в зоне рельсовых стыков, упругая осадка пути в зоне рельсовых стыков была выше на деревянных шпалах на 32 %, на железобетонных – 14 %.

На участках с более мягким подбалластным основанием (в пределах исследуемых значений Е = 23 / 53 МПа) разница между значениями осадки в среднем по участку и в зоне рельсовых стыков больше, чем на участках с более жестким подбалластным основанием.

Учитывая выявленные закономерности увеличения осадки в зоне рельсовых стыков и по участку в целом, ещё раз следует подчеркнуть необходимость дифференцированного подхода к выбору параметров упругих элементов в зоне

С целью установления возможности и целесообразности проведения на экспериментальном кольце исследований по оценке деформативности основания пути при пропуске тяжеловесных поездов было произведено загружение нескольких участков статической поездной загрузкой для оценки релаксационных свойств грунтов.

Эти свойства основания пути определялись путем нивелировки фиксированных точек пути до нагрузки, во время воздействия статической нагрузки (2 – 3 раза), сразу после снятия нагрузки, через 10 мин и через 2 часа после снятия нагрузки. Нагружение пути осуществлялось в течение 8 – 9 часов тяжеловесным составом весом около 8 тыс. тонн, состоящим из 79 вагонов с осевой нагрузкой 26 / 30 тс. Нивелировку проводили по шейке рельса и торцу шпалы. Измерения охватывали зону стыка и прилегающие к ней участки. Отмечались точки положения колес вагонов.

Испытания показали, что на III пути Экспериментального кольца ВНИИЖТ пластическая деформация грунтов основания отсутствует. Осадка шейки рельса через 10 мин после снятия нагрузки не превышала 0,5 мм, через 2 часа после снятия нагрузки – 0,1 мм (что входит в погрешность измерения).

Осадка, измеренная по торцу шпалы, под нагрузкой не превышала

1,5 мм и была упругой – сразу после снятия нагрузки метка на шпале возвращалась на начальный уровень. Это свидетельствует о том, что осадка рельса обусловлена деформационными свойствами резиновых прокладок.

Для оценки воздействия подвижного состава на путь при значениях условного приведенного модуля деформации основания, выходящих за границы экспериментальных исследований, с помощью программного комплекса «Универсальный механизм» (UM, г. Брянск) были посчитаны коэффициенты динамики (Кд) при движении вагона-хоппера по двум участкам с минимальным и максимальным модулем деформации защитных слоев с последующей экстраполяцией результатов на значение Е = 65 МПа. В качестве возмущающей функции использовались профили нагруженного пути, измеренные с шагом 1 м нивелировкой по буксе вагона. Полученные на модели величины Кд были использованы в расчете пути на прочность для определения нагрузок на шпалу, которые затем были сопоставлены с результатами эксперимента и результатами стандартного расчета пути на прочность (табл. 1). При этом расчетные значения модуля упругости подрельсового основания (u) были определены для каждого участка.

Таблица 1. Зависимость нагрузки на шпалу от различных значений модуля упругости подрельсового основания

Нагрузки рельса на шпалу

Расчет по стандартным правилам при u=500 кг/см2 Расчет при фактических модулях и силовых неровностях / экспериментальные данные

u=621 кг/см2 u=773 кг/см2

5925 кг 6420 кг / 6475 кг 6767 кг / 6675 кг

В результате было установлено, что если при Е = 36 МПа на шпалу приходится 54% от статической нагрузки колеса на рельс, то при Е = 65 МПа эта величина возрастает до 60%, что должно быть учтено при выборе параметров нашпальных или подшпальных упругих элементов на более жестком основании.

В четвертой главе рассматривается влияние защитных слоев на эксплуатационные показатели работы пути и накопление расстройств в вертикальной плоскости.

Оценка интенсивности развития неровностей и их связи с потребностью в проведении выправочных работ рассматривалась в трудах многих отечественных и зарубежных исследователей В.Г. Альбрехта, Л.С. Блажко, М.В. Вериго, А.И. Гасанова, В.И. Грицыка, Л.М. Дановского, В.М. Ермакова, О.П. Ершкова, Г.Г. Желнина, А.А. Ильяшенко, В.Б. Каменского,

Н.И. Карпущенко, Н.И. Коваленко, А.Я. Когана, П.И. Колесникова,

Н.П. Кондакова, Г.Г. Коншина, Н.И. Корна, М.А. Левинзона,

А.П. Леманского, Г.В. Лидерса, Н.П. Лященко, А.Н. Марготьева,

С.И. Матвеева, В.О. Певзнера, Б.И. Позднякова, Ю.С. Ромена, В.В. Рыбкин, В.В. Семерханова, В.П. Сычева, В.М. Филиппова, П.П. Цуканова,

Г.М. Шахунянца, Б.С. Шинкарева, В.Я. Шульги, Г.К. Щепотина, а также

М. Комиура, М. Маркова, Т. Нагафузи, К. Рисбергера, Дж. Сато, В. Хенн, А. Хетлера, М. Хирано, Дж. Эйзенвана, однако прямых исследований влияния характеристик подбалластного защитного слоя на накопление расстройств пути в вертикальной плоскости на отечественных дорогах не проводилось.

По результатам определения остаточных и упругих осадок пути были получены зависимости между ними, представленные в табл. 2.

Таблица 2. Уравнения связи упругих и остаточных деформаций

№ участка Е, МПа Путь на железобетонных шпалах Путь на деревянных шпалах

Уравнение связи R2 Уравнение связи R2

1 36 Y=3,4126·x-2,3843 0,4842

2 41 Y=3,1872·x-1,4024 0,2435

3 45 Y=2,553·x-1,5841 0,7397

4 53 Y=0,9677·x-1,2081 0,6048 Y=4,4467·x-11,671 0,6352

Y=6,7027·x-24,291 0,3243

Y=6,3652·x-23,009 0,7689

По полученным данным построена зависимость коэффициентов k из функций аппроксимирующих линий (коэффициенты k взяты из уравнений связи упругих и остаточных деформаций табл. 2) от условного приведенного модуля деформации подбалластного основания рис. 9.

Рисунок 9. Зависимость коэффициента k от модуля деформации

Как видно из графика увеличение условного приведенного модуля деформации подбалластного основания ведет к уменьшению влияния упругих осадок на остаточные.

В результате проведенных режимных наблюдений в процессе пропуска до 400 млн. т поездной нагрузки на Экспериментальном кольце ВНИИЖТ установлено, что применение защитных подбалластных слоев даже с минимальными значениями условного приведенного модуля деформации

25 – 30 МПа, при их постоянстве в течении всех климатических периодов года, позволяет практически вдвое – до 400 млн. т – увеличить период работы пути до проведения планово-предупредительной выправки пути. Данные, полученные в 2005 – 2007 годах на стендовой насыпи ВНИИЖТ, показывают, что увеличение условного приведенного модуля деформации рабочей зоны земляного полотна с 23 МПа до 36 МПа приводит к снижению остаточной осадки пути в 1,25 раза, а с 23 МПа до 53 МПа в 1,52 раза. Принимая, что затраты на выправку пути снижаются пропорционально остаточной осадке, с учетом уменьшения частоты планово-предупредительной выправки (ППВ), стоимость текущего содержания пути снизится в последнем случае в 1,7 раза.