От чего зависит требуемое удлинение рельсовой плети при его расчете для проведения работ каскор

Разрядка температурных напряжений в рельсовых плетях

1 Разрядка температурных напряжений в плетях бесстыкового пути должна рассматриваться как исключительная работа и выполняться в процессе его эксплуатации в следующих случаях:

при перезакреплении плетей на постоянный режим эксплуатации после их закрепления во время укладки при температуре выше или ниже оптимальной более чем на 5°С;

перед сваркой коротких плетей в длинные, если разность температуры закрепления соседних плетей превышает 5°С, а всех плетей, свариваемых в длинную, 10°С;

после восстановления сваркой целостности плетей, если оно выполнялось при температуре ниже или выше оптимальной температуры закрепления более чем на 5°С и не были выполнены работы по регулировке температурных напряжений;

при «потере» температуры закрепления в результате их угона и др

при неотложной необходимости ремонтно-путевых работ при температуре рельсов, превышающей температуру закрепления, в том числе при исправлении образовавшегося в пути резкого угла в плане и т.

• 4.6.2 Разрядка температурных напряжений в плетях должна производиться по технологическим процессам, разработанным для прямых и кривых участков пути с различными типами промежуточных рельсовых скреплений, с оформлением акта, утверждаемого установленным порядком.
• 4.6.3 Для полного снятия температурных напряжений плети после освобождения от закрепления на шпалах и в стыках должны быть вывешены на подвесные или опорные ролики, или на парные полиэтиленовые пластины общей толщиной 10-12 мм или на металлические роликовые опоры (прутки диаметром 20-22 мм), устанавливаемые на каждой 15-ой шпале.

Парные пластины устанавливаются на подрельсовые прокладки- амортизаторы. Нижняя пластина должна иметь буртики (для предотвращения ее проскальзывания), а часть верхних пластин (20-25%) должны быть длиннее нижней на 50 мм. Парные пластины с удлиненной верхней пластиной укладываются на участке от подвижного конца до точки, где перемещения плети достигают 150 мм.

При использовании парных полиэтиленовых пластин работы по разрядке напряжений на участках со скреплениями КБ при наличии инвентарных накладок с удлиненными болтовыми отверстиями и рельсовых вкладышей могут производиться без перерыва движения поездов, но с ограничением их скорости до 25 км/ч.

При вывешивании плетей на ролики независимо от конструкции скреплений и при установке парных пластин при всех скреплениях, кроме КБ, работы по разрядке температурных напряжений должны выполняться в «окно».

В кривых радиусами 800 м и менее на участках со скреплениями типа ЖБР устанавливаются специальные боковые и опорные ролики, приведенные на рисунках 4. 10 и 4. 11, а со скреплениями АРС-4 — опорные ролики, приведенные на рисунке 4. 12 и размещаемые в соответствии с требованиями п. 4 настоящей Инструкции и другие аналоги, разрешенные для применения. При отсутствии боковых и опорных роликов для полного снятия и выравнивания температурных напряжений, остающихся в рельсах после вывешивания их на парные пластины или ролики, необходимо дополнительно встряхивать плети ударным механизмом с клиновым упором или полимерными (деревянными) молотками.

Рисунок 4. 10 Опорный ролик для скреплений ЖБР-65, ЖБР-65ПШ, ЖБР-65Ш и ЖБР-65ПШМ (по проекту ПТКБ ОП-15)

Рисунок 4. 11 Боковой ролик для скреплений ЖБР-65, ЖБР-65ПШ, ЖБР-65Ш и ЖБР-65ПШМ (по проекту ПТКБОП-17)

Рисунок 4. 12 Опорный ролик для скрепления АРС-4 (по проекту ПТКБ ОП-65)

Качество разрядки напряжений контролируется по продольным перемещениям концов рельсовых плетей и контрольных рисок, нанесенных мелом на плети через 50 м. Качественная разрядка плетей, кроме рельсовых плетей, «потерявших» температуру закрепления, обеспечивается при смещении контрольных рисок на рельсе относительно рисок на шпале или боковых граней подкладок на расчетную величину. Расчетные удлинения наносятся на плети в виде рисок со смещением относительно контрольных на величины, определяемые из условия:

где а — коэффициент линейного расширения рельсовой стали;

/j- расстояние от торца неподвижного конца плети до i-ой риски на плети;

At — перепад температуры закрепления плети относительно ее температуры в момент производства разрядки напряжений.

Например, при At = 25°С расчетные риски в сечениях 1, 2, 3 и т. должны быть отнесены относительно контрольных рисок в сторону неподвижного конца плети на величины:

• 2- ое сечение: А/2 = 11,8-106-100-25 = 29,5 мм;
• 3- е сечение: А/3 = 11,8-10’6-150-25 = 44,3 мм и т.д.
• 4.6.4 Разрядка температурных напряжений в плетях длиной 800 м и менее, расположенных в прямых и в кривых радиусами более 650 м и отсутствииБ- образных кривых радиусами менее 1000 м, производится, как правило, в одном направлении. Перед началом раскрепления плети должна быть обеспечена возможность свободного перемещения ее подвижного конца. При наличии на плети кривых радиусами 650 м и менее илиБ-образных кривых радиусами менее 1000 м разрядку температурных напряжений следует выполнять полуплетями. В этом случае должна быть обеспечена возможность свободного перемещения обоих концов плети.

При ожидаемом удлинении плети необходимо снять или сдвинуть примыкающие к концам плети уравнительные рельсы, а при ожидаемом укорочении рельсовых плетей на стык, примыкающий к плети, устанавливаются инвентарные накладки. Освобождают плети от закрепления на шпалах, начиная от концов к середине.

5 При выполнении работ без закрытия перегона и ожидаемом удлинении плетей разрядка начинается с замены уравнительных рельсов, примыкающих к концам плетей, на рельсы заранее рассчитанной длины. Концы уравнительных рельсов соединяют с плетями типовыми инвентарными накладками с удлиненными болтовыми отверстиями. Для пропуска поезда в зазор стыка плети с уравнительным рельсом вставляют подобранный по износу вкладыш (не более одного), инвентарные накладки стягивают на конце одного рельса двумя типовыми болтами, а на конце другого рельса двумя болтами, один из которых проходит через вкладыш в месте его расположения. Размеры типовых вкладышей, типовых инвентарных накладок приведены в Правилах и технологии выполнения основных работ при текущем содержании пути.

Плети, начиная от подвижных концов, освобождают от закрепления так, чтобы обеспечить возможность укладки под рельсы парных пластин и, в тоже время, не допустить выхода подошвы рельса из реборд подкладок скрепления КБ.

При ожидаемом укорочении плетей разрядка температурных напряжений начинается с освобождения плетей от закрепления со стороны заменяемых уравнительных рельсов. Замена уравнительных рельсов производится после полного укорочения плетей.

• 4.6.6 Если при выполнении неотложной разрядки температурных напряжений в стыках уравнительного пролета отсутствуют зазоры, то предварительно необходимо вырезать кусок рельса длиной 10-20 см в соответствии с технологией, приведенной в П.4.1.
• 4.6.8 Сразу же после окончания разрядки рельсовая плеть должна быть закреплена. Для более точного фиксирования температуры плеть необходимо закреплять сначала на каждой второй -пятой шпале (периодичность закрепления и установления скорости движения поездов по данным участкам приведена в Инструкции по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ), затем на остальных шпалах подряд.
• 4.6.9 На время разрядки температурных напряжений в зависимости от организации работ участок должен быть огражден сигналами в соответствии с Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ.

На время разрядки под поездами на участках со скреплениями КБ с использованием парных пластин, на поезда должны выдаваться предупреждения о снижении скорости движения до 25 км/ч, на мостах и в тоннелях — до 15 км/ч. При этом клеммы не снимаются.

Работами по разрядке температурных напряжений должны руководить начальник дистанции пути, начальник путевой машинной станции или их заместители.

• 4.6.10 Восстановление температурного режима длинных плетей на концевых участках длиной до 800 м осуществляется путем разрядки напряжений при температуре рельсов, соответствующей tonT ±5°С, а в средней части длинной плети целесообразно добиваться регулировкой напряжений. В исключительных случаях при необходимости выполнения работы, требующей полного снятия напряжений, длинные плети необходимо разрезать на короткие (до 800 м) и разрядить их. После проведения работы необходимо восстановить оптимальную температуру закрепления плетей и сварить их в длинные плети.
• 4.6.11 О выполнении разрядки температурных напряжений в рельсовых плетях должна быть сделана запись в Журнале учета службы и температурного режима рельсовых плетей. При этом должны быть указаны дата выполнения разрядки, расчетные и фактические удлинения (укорочения) плети и температура рельсов при разрядке и способ ввода в оптимальную температуру закрепления.

Ввод рельсовых плетей в расчетный интервал температур с выполнением разрядки температурных напряжений в плетях

Разрядка внутренних температурных напряжений в рельсовых плетях производится:

при вводе в расчетный интервал температур рельсовых плетей, уложенных (или сваренных) вне расчетного интервала;

накануне выполнения путевых работ, уменьшающих боковую устойчивость бесстыкового пути в летнее время года, например, при сплошной очистке щебеночного балласта щебнеочистительной машиной, сплошной выправке пути с подъемкой и др. , производимых при температуре рельсов, превышающей допустимую;

при обнаружении признаков, могущих привести к потере устойчивости бесстыкового пути в процессе эксплуатации, например, при внезапном появлении угла (углов) в плане в жаркую летнюю погоду.

Величина удлинения или укорочения плети (уравнительных рельсов) ΔL, м, уложенной при температуре вне расчетного интервала, при вводе ее в расчетный интервал температур (разрядке температурных напряжений) определяется по формуле

где L — длина плети, м; tз — расчетная температура рельсов при закреплении плети на постоянный режим работы (устанавливается дистанцией пути в зависимости от ее региональности, в соответствии с Техническими указаниями по устройству, укладке и содержанию бесстыкового пути), o С; ty — температура рельсовой плети в момент ее первоначальной укладки, o С; а = 0,0000118 — коэффициент температурного расширения рельсовой стали.

Пример определения удлинения плети. L = 800 м; tз = 18 °С; ty = 3 °С.

ΔL = 800(18 — 3)0,0000118 = 0,142 μ = 142 мм.

При работах по вводу плетей в расчетный интервал температур должны быть соблюдены требования по равномерности распределения внутренних температурных напряжений по длине одной плети и плетей по одной и другой рельсовым нитям (разница в температурах плети по ее длине за период закрепления на постоянный температурный режим работы должна быть не более 3 °С, а в температурах плетей по одной и другой нитям — не более 5 °С).

Если плети на участке капитального ремонта были уложены при температуре меньше расчетной без принудительного ввода в расчетный интервал температур (например, осенью), то в целях предупреждения выброса пути, ввод их в расчетный интервал температур в весенний период должен начинаться с тех плетей, у которых разница расчетной и фактической температур закрепления наибольшая.

Возможны два варианта выполнения работ по вводу плетей (разрядке в них температурных напряжений) в расчетный интервал температур:

раскрепление плети, начиная с одного ее конца, сопровождаемое сменой уравнительных рельсов (или рельса) с этого же конца;

одновременное раскрепление плети с двух сторон, начиная с ее концов, сопровождаемое необходимостью смены уравнительных рельсов с обоих концов плети.

Для уменьшения сил трения плети по подкладкам применяют либо подвесные ролики, конструкция которых не препятствует пропуску поездов, либо устанавливают на подкладки скользящие пары или катучие опоры (установка катучих опор производится в «окно»; до закрытия движения поездов она не допускается). После вывески плети она встряхивается ударами деревянных кувалд или механическими вибраторами.

В процессе работ измеряется фактическая температура рельсов и производится контроль полного изменения длины плети по концам, а также равномерность снятия напряжений по длине плети — по смещению рисок, нанесенных по подошве рельса над «маячными» шпалами.

При несоответствии изменения длины плети расчетным значениям или неравномерном смещении промежуточных рисок определяются и устраняются причины, препятствующие полному снятию напряжений (недостаточно ослабленные болты, перекошенные подкладки, недовывешивание плети). Особое внимание этим обстоятельствам уделяется при выполнении работ в кривых участках.

Работы по разрядке температурных напряжений в рельсовых плетях (или ввод плетей в расчетный температурный интервал при условии выполнения работ при температуре рельсов, равной расчетной) производятся в «окно» с ограждением места работ сигналами остановки. Руководить работами должен работник дистанции пути по должности не ниже дорожного мастера.

Порядок выполнения работ следующий. За один-два дня до их производства определяют величину изменения длины плетей с учетом

ожидаемой температуры воздуха во время разрядки; подготавливают укороченные (удлиненные) рельсы и перевозят их к месту укладки;

выбирают способ и технологию разрядки напряжений в зависимости от длины рельсовых плетей, наличия рабочей силы, продолжительности «окна».

В день «окна» (до его начала) на «маячных» шпалах через 50 м наносят дополнительные временные риски для возможности контроля по ним за равномерностью разрядки напряжений по длине плети; снимают пятый и шестой стыковые болты и ставят на оставшиеся болты дополнительные шайбы в стыках сменяемых уравнительных рельсов.

В «окно» заменяют уравнительные рельсы на укороченные (рис. 1); начиная от конца плети, снимают клеммные болты и на каждой 15-й шпале на подкладку (после снятия регулировочных прокладок) устанавливают ролики, представляющие собой стержни длиной 125 мм и диаметром 20 мм. По достижении расчетного удлинения плети, определяемого по временным рискам на маячных шпалах, ролики снимают; уравнительные рельсы скрепляют накладками с плетью; устанавливают все клеммы и клеммные болты и, если затяжка гаек болтов производится вручную, то сначала гайки затягивают на каждой шестой шпале с усилием 200 Н*м (20 кгс*м) и перегон открывают для движения поездов со скоростью 25 км/ч; затяжку гаек на остальных клеммных болтах производят в интервалы времени между поездами. После закрепления всех болтов отменяют предупреждение об уменьшении скорости движения поездов.

Рис. График основных работ по разрядке температурных напряжений в рельсовой плети длиной 800 м с постановкой ее на ролики (Работы выполняют две бригады по 14 монтеров пути — каждая на своей половине плети): 1 — замена уравнительных рельсов на укороченные, установка обводных перемычек (14 м. № 1-14); 2 — снятие клеммных болтов (10 м. № 5-14); 3 — установка роликов на каждой 15-й шпале (4 м. № 1-4); 4 — снятие роликов (4 м. № 1-4); 5 — затяжка гаек клеммных болтов на каждой шестой шпале (10 м. № 5-14); 6 — установка накладок и сболчивание стыков, снятие обводных перемычек (4 м. № 1-4)

Если подлежащий замене рельс зажат и извлечь его не представляется возможным, из него вырезают с помощью бензореза кусок длиной 10-15 см. При этом вначале вырезают головку рельса, затем подошву и далее шейку. Выталкивать зажатый рельс из пути категорически запрещается, так как это может привести к тяжелым травмам.

По окончании основных работ смененные уравнительные рельсы дрезиной (мотовозом) увозят на станцию.

Состав бригады монтеров пути при разрядке напряжений в плетях устанавливается дистанцией пути в зависимости от местных эксплуатационных условий.

Способ односторонней разрядки плетей (с одного конца) по сравнению с двусторонней разрядкой (в обе стороны от концов) целесообразен при длине плетей менее 500-600 м с расчетным их удлинением до 180-200мм.

Лекция 9. Расчеты при выполнении работ по принудительному вводу рельсовых плетей в требуемый интервал температур

Работы по введению плетей в расчетный температурный интервал с использованием гидравлического натяжного устройства (ГНУ) типа ТН-70, СНП-80-500 или других выполняются при температуре рельсов ниже расчетной температуры закрепления.

Перед началом работы должны быть выполнены расчеты по определению изменений длин плети ΔL и прилагаемого растягивающего усилия P, необходимого для удлинения плети (или полуплети). Удлинение плети ΔL определяется по формуле:

tз – расчетная температура рельсов при закреплении плети на постоянный режим работы (устанавливается дистанцией пути в зависимости от ее региональности, в соответствии с Техническими указаниями по устройству, укладке, содержанию и ремонту бесстыкового пути), ºС;

tу – температура рельсовой плети в момент ее первоначальной укладки, ºС;

α=0,0000118 – коэффициент температурного расширения рельсовой стали.

А растягивающее усилие определяется по формуле:

где E – модуль упругости рельсовой стали (E=2,1·10 7 Н/см 2 );

F – площадь поперечного сечения рельса типа Р65 (F=82,65 см 2 );

Δt – разница между ожидаемой на время «окна» и расчетной температурой плети при закреплении ее на постоянный режим работы.

Для обеспечения неподвижности уравнительных рельсов с обеих сторон от удлиняемой плети должны находиться анкерные участки. Рельсовые стыки, расположенные в пределах анкерных участков и прилегающие к ним, должны обеспечивать нормативное стыковое сопротивление продольному перемещению рельсов R (для рельсов типа Р65 R=400кН), что достигается затяжкой гаек стыковых болтов крутящим моментом, равным 600 кН·м.

Длина анкерного участка, м, со стороны «подвижного» конца плети определяется по формуле:

где r=25 кН/м – погонное сопротивление рельсов продольному перемещению.

Для обеспечения значения r=25 кН/м необходимо, чтобы гайки клеммных и закладных болтов на уравнительных рельсах со стороны подвижного конца рельсовой плети ( в месте установки ГНУ) на длине анкерного участка имели усиленную затяжку (М=220÷240 Н·м).

Длина и место расположения анкерного участка со стороны неподвижного конца рельсовой плети определяется исходя из следующих условий:

1) если PRн=400 кН, то гайки клеммных и закладных болтов подтягиваются на уравнительных рельсах со стороны неподвижного конца плети до значения М=220 Н·м на длине

2) если Р≥Rн=400 кН, то закрепляется неподвижный конец самой рельсовой плети (М=220 Н·м) на длине

и прилегающие к нему уравнительные рельсы на длине

Для контроля равномерности удлинения плети на подошву рельса в створе с краем подкладки через каждые 50 м наносят риски, расчетное перемещение которых

где аi – расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50,100, 150 м и т.

В подготовительный период выполняют следующие работы:

— определяют расчетное удлинение плети ΔL и в соответствии с ним заготавливают укороченный уравнительный рельс (рельсы);

— завозят укороченный уравнительный рельс на место работ;

— производят регулировку зазоров соответственно температуре рельсов;

— исходя из ожидаемой температуры рельсов в день «окна» вычисляют по формулам (2) – (7) остальные необходимые параметры.

В день производства работ до «окна»:

— закрепляют анкерный участок со стороны неподвижного конца плети;

— после ограничения скорости до 25 км/ч на каждой 15-й шпале устанавливают подвесные ролики (рис.

Рис. Подвесные ролики для разрядки напряжений в плетях без перерыва движения поездов: 1 – ось ролика; 2 – железобетонная шпала; 3 – коромысло; 4 – дополнительная двухвитковая шайба; 5 – гайка; 6 – клеммный болт; 7 – трубка ролика; 8 — рельс

— заменяют уравнительный рельс со стороны удлиняемого конца плети на укороченный, закрепляют анкерный участок;

— ослабляют гайки клеммных болтов, вывешивают плеть и встряхивают ее ударами деревянных кувалд. Полноту разрядки оценивают по общему укорочению плети

Δ l = L (t у – t p) α , где t p – температура рельсов в данный момент. Равномерность разрядки оценивают по смещению рисок, которое определяется по формуле:

I = α a I (t y – t p ), где а i – расстояние от неподвижного конца плети до i-й риски (50, 100, 150 м).

— наносят новые риски на подошве рельса через каждые 50 м на расстоянии от края подкладок, определяемому по формуле (9. 7);

— перед демонтажем ГНУ закрепляют на шпалах «подвижный» конец плети (М=220 Н · м) на длине λ4 = P / r;

— ставят накладки и сболчивают стык между плетью и укороченным рельсом;

— закрепляют плеть на каждой шестой шпале и открывают движение поездов со скоростью 25 км/ч;

— после окончательного закрепления плети на всех шпалах отменяют предупреждение об уменьшении скорости движения поездов.

Пример расчета параметров для принудительного ввода плетей в расчетный интервал температур. Исходные данные: плеть длиной L=800 м; рельсы типа Р65; температура рельсов в момент первоначальной укладки плети ty = +5 ºC; ожидаемая температура рельсов на день «окна» tp = -3 ºС; расчетный температурный интервал закрепления – от +18 до +25ºС, принимаем tз = +25 ºС; Δt = 22-(-3) = 25 ºС.

Используя формулы (9. 1) – (9. 7), выполним следующие вычисления.

Изменение длины плети при введение ее в расчетный интервал закрепления (рис

ΔL = L(t з – t y ) α = 800(22-5)0,0000118 = 0,160 м = 160 мм.

Усилие, необходимое для удлинения плети

Р = α E F Δ t = 11,8·10 -6 ·2,1·10 7 ·82,65·25 = 512 кН.

Рис. Схематическое изображение расчетных параметров при принудительном (с применением гидравлических натяжных устройств) вводе рельсовых плетей в расчетный температурный интервал

Укорочение плети после ее раскрепления

Смещение рисок при укорочении плети после ее раскрепления: первая риска через 50 м от неподвижного конца плети

Δl2 = 11,8·10 -6 ·100·8 = 0,0094 м = 9,4 мм;

Δl3 = 11,8·10 -6 ·150·8 = 0,0141 м = 14,1 мм.

Размеры анкерных участков:

со стороны подвижного конца плети

со стороны неподвижного конца плети: так как P>Rн, следовательно

подвижный конец плети после удлинения, требующий срочного закрепления

Смещение рисок при принудительном растяжении плети:

Δа3 = 11,8·10 -6 ·150·25 = 44,3 мм и т.