Комплексные исследования прочностных и упруго-динамических параметров стрелочного перевода на плитном железобетонном основании

Размещено на http://www.allbest.ru/

Комплексные исследования прочностных и упруго-динамических параметров стрелочного перевода на плитном железобетонном основании

Парунакян В.Э.

Аннотация

Проведено комплексное исследование прочностных и упруго-динамических показателей опытно-промышленного образца стрелочного перевода на плитном железобетонном основании. Изложены основные результаты исследований

Ключевые слова: стрелочный перевод, плитное железобетонное основание, вертикальные силы, боковые силы, дефекты.

Постановка проблемы. Полигон применения железобетонных шпал, составил на металлургических комбинатах 60 - 70 % и более. В этих условиях создание равноупругого подрельсового основания на всей протяженности железнодорожных путей, включая стрелочные переводы, особенно работающие под высокими осевыми нагрузками, является важной предпосылкой для повышения надежности и существенного снижения ресурсов на их техническое содержание. Кроме того, в условиях Украины, замена в достаточно больших объемах дефицитной деловой древесины на железобетон является эффективным ресурсосберегающим мероприятием.

Для решения этой задачи разработано и создано железобетонное плитное основание для стрелочных переводов типа Р 65 марки 1/7 под высокие осевые нагрузки (до 550 кН) [1]. Конструкция основания и прикрепления к нему перевода (патент Украины № 28358А) обеспечивают: укладку перевода правого и левого направления, замену металлических частей без съема плит из пути, работу перевода в системе ЭЦ, блочную сборку и укладку перевода.

Опытно-промышленный образец перевода уложен на чугуновозном пути металлургического комбината (рис. 1). За период эксплуатации по стрелочному переводу пропущено более 25 млн. тонн брутто. Эксплуатация показала, что плитное основание предложенной конструкции работоспособно и обеспечивает стабильность перевода в наиболее сложных условиях работы железнодорожного транспорт предприятий.

Рис. 1. Общий вид стрелочного перевода на плитном основании

Вместе с этим в процессе эксплуатации стрелочного перевода на плитном основании выявилась необходимость дальнейшего совершенствования отдельных элементов его конструкции. Для их выявления проведено комплексное исследование основных параметров плитного основания. шпала железобетонный подрельсовый

Цель работы рассмотреть и оценить основные результаты комплексных исследований.

Материалы и результаты исследований. По мере роста пропущенного тоннажа начали проявляться и нарастать отдельные неисправности элементов узла скрепления и расстройства геометрических параметров колеи. Характер основных неисправностей плит основания приведены на рис. 2.

Рис. 2. Характеристика основных неисправностей стрелочного перевода 1 - сколы бетона, приходящиеся на каждую плиту, %; 2 - срезы амортизирующих прокладок, приходящиеся на каждую плиту, %; 3 - отклонения ширины колеи от нормативных значений по боковому направлению, мм.; 4 - отклонения ширины колеи от нормативных значений по прямому направлению, мм.; 5 - число микротрещин в плитах, шт.

Исследования параметров проведены на аппаратуре специализированного измерительного вагона - лаборатории ИЦ "Азовмаштест". При этом для исследования стрелочного перевода применен тензометрический метод, а железобетонных плит - метод акустической эмиссии. Полученные экспериментальные материалы обрабатывались методами математической статистики. Кромочные напряжения на подошве упорного рельса переводной кривой, полученные в результате измерений, приведены в табл. 1.

Таблица 1 - Кромочные напряжения на подошве упорного рельса переводной кривой, МПа.

Примечание: в числителе - при пошерстном движении, в знаменателе - при противошерстном.

В качестве критерия прочности принята зависимость вида:

ур ? [у],Мпа, (1)

где ур - напряжение в рельсах;

[у] - допустимое напряжение в рельсах, [у] = 240 МПа.

Анализ результатов показал, что напряжения в рельсах значительно меньше допускаемых. При этом запас прочности от напряженного состояния составил 40 %.

Кроме этого, определены боковые (горизонтальные) силы в соответствии с методикой [2].

, кН, (2)

где кб, А 1, А 2 - коэффициенты, полученные расчетным путем исходя из геометрических размеров и прочностных параметров рельса;

- напряжения на наружной и внутренней кромках подошвы рельса, МПа.

Вертикальные силы определялись по напряжениям в наружной и внутренней части шейки рельса:

, кН, (3)

где кв - коэффициент, полученный расчетным путем.

Результаты проведенных исследований приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Силы, действующие на упорный рельс в середине переводной кривой, кН

В результате максимальные значения вертикальных и боковых сил оказались на 17 % и 12 % соответственно ниже допускаемых значений, принятых при проектировании плит. Поэтому имеется запас прочности и по силовому взаимодействию.

Исследования показали, что концентрация неисправностей и расстройств геометрических параметров колеи характерны в основном для зоны переводной кривой. При этом отклонения по ширине колеи имеют место только для бокового направления движения.

По результатам исследований установлено также, что основной причиной уширения колеи в зоне переводной кривой по боковому направлению явилась недостаточная прочность и упругость амортизирующей резиновой прокладки, снизившей работоспособность узла прикрепления.

Указанное привело к значительным механическим повреждениям, а затем и к срезу резиновой прокладки. Вслед за этим, под действием боковых сил, промежуточная пластина, расположенная на резиновой прокладке и обеспечивающая закрепления элементов стрелочного перевода, сместилась до контакта с бетонным упором, вызывала его выкрашивание и, как следствие, уширение колеи.

Полученные данные по величине боковых и вертикальных сил положены в основу разработки специальной методики расчета параметров амортизирующих элементов узла прикрепления. [3]

С целью исследования дефектостойкости железобетонных плит в конструкции пути впервые был применен акустический метод. Контроль развивающихся дефектов в плитах методом акустической эмиссии (АЭ) состоял в регистрации импульсных колебаний, возникающих в плитах при нагружении.

Выявление активных дефектов проводилось в железобетонных плитах №№ 1, 3, 6, 9. По результатам испытаний наибольшая активность сигналов - АЭ зарегистрирована в бетоне плиты № 3. где амплитуда сигнала составила 9,88 В, превысив предельно допускаемое значение 5 В, что свидетельствует о продолжающемся процессе развития трещин, вызванным неравномерным опиранием плиты на основание земляного полотна. Однако после завершения процесса приработки и стабилизации земляного полотна развитие дефектов в бетоне плиты № 3 прекратилось, что подтверждено эксплуатационными наблюдениями.

При нагружении плитных оснований №№ 1, 6, 9 в бетоне зарегистрированы единичные сигналы АЭ, что свидетельствует о прекращении процесса развития трещин и более тщательно подготовленным основанием.Выводы

Конструкция стрелочного перевода на железобетонном плитном основании работоспособна, обеспечивает перевозочный процесс в наиболее сложных условиях металлургических предприятий при осевой нагрузке до 526 кН и позволяет существенно снизить затраты на его эксплуатацию.

Результаты комплексных исследований свидетельствуют о необходимости совершенствования узла прикрепления рельсов к плитам, в первую очередь, за счет повышения прочности и упругости аммортизирующей резиновой прокладки, что позволили значительно снизить расстройства бокового пути по ширине колеи.

Перечень ссылок

Железобетонное плитное основание для стрелочных переводов на промышленных предпри-ятиях./Л.М Суслов, Л.П. Чумак, В.Э. Парунакян и др.// Залізничний транспорт України. - 2001.-№3. - С. 20-24.

Ершков О.П. Расчет поперечных горизонтальных сил в кривых. /0.П. Ершков // - М.: Транспорт, 1966.-235с.

3. Парунакян В.Э. Исследование прочностных параметров амортизационных элементов узла прикрепления стрелочного перевода к железобетонным основаниям./В.Э. Парунакян., О.Ф Адаманов // Вісник Приазов. держ. техн. ун-ту. - Маріуполь, 2002. - Вип. 12. - С. 270-275.

Размещено на Allbest.ru