Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Причины и механизм накопления остаточных деформаций в балластном слое



 

Основанием для рельсовых опор является балластный слой, который имеет следующее назначение:

- равномерно передавать нагрузку от рельсовых опор на .основную площадку земляного полотна;

- обеспечивать устойчивое положение рельсо-шпальной решетки при воздействии поездной нагрузки;

- смягчать за счет упругости удары колес подвижного состава о рельсы;

- отводить поверхностные воды от верхнего строения пути; обеспечивать возможность исправления положения рельсо-шпальной решетки в плане и профиле.

Чтобы в полной мере удовлетворять этому назначению, балластные материалы должны отвечать следующим требованиям: хорошо пропускать воду и предохранять основную площадку от переувлажнения; быть прочными и устойчивыми под нагрузкой; не дробиться и не крошиться при уплотнении механизмами и машинами; быть атмосфероустойчивыми (не ухудшать своих качеств при многократном замораживании и оттаивании); не пылить при проходе подвижного состава и не выдуваться ветром, не размываться дождями, не прорастать травой; обладать хорошими диэлектрическими свойствами; быть дешевыми и удобными в эксплуатации.

 

Этим требованиям в лучшей степени удовлетворяют такие балластные материалы, как щебень из твердых каменных пород, отходы асбестовой промышленности, а также гравий и гравийно-песчаная смесь, ракушка.

При передаче нагрузок от подвижного состава через элементы верхнего строения пути на основную площадку земляного полотна балластный слой обеспечивает ее распределение на большую площадь, а значит, и снижение напряжений. Расчетная схема распределения напряжений от поездной нагрузки показана на рис. 1.

 

Непосредственно под нижней постелью шпалы напряжения распределяются неравномерно. Наибольшие напряжения возникают по продольной оси шпалы. С увеличением толщины балласта под шпалой напряжения распределяются на большую площадь. На глубине 40—45 см под шпалой степень неравномерности распределения напряжений становится небольшой, а абсолютные их значения —• менее допустимых для основной площадки земляного полотна.

 

Под воздействием поездной нагрузки в балластном слое постоянно накапливаются остаточные деформации (осадки). В зависимости от этого работу балластного слоя можно условно разделить на три периода.

 

Первый период работы балластного слоя после его устройства характеризуется наиболее интенсивным накоплением осадок (период относительной стабилизации балластного слоя). Основная доля осадок происходит за счет уменьшения объема пустот, что связано с изменением взаимного расположения зерен и околом их острых граней. При этом отсутствует выпирание зерен как в шпальные ящики, так и за торцы шпал. Чтобы сократить срок и размер осадки в этот период, необходимо качественно производить уплотнение балласта под шпалой, а также на откосах балластной призмы и в шпальных ящиках. Интенсивность накопления осадок за счет окола зерен зависит от контактной прочности горной породы, из которой приготовлен щебень. Так, контактная прочность гранита составляет 1120—4000 МПа, прочность известняка 290—3570 МПа. Под воздействием вибрации при движении поездов контактирующие грани зерен слабой прочности округляются, истираются, что приводит к дополнительным осадкам и снижению несущей способности балластного слоя. Особенно сильно истираются зерна слабых пород, смешанных с зернами прочных пород. Поэтому смешение щебня из разных горных пород не допускается.

 

Во второй период (период нормальной эксплуатации) накопление остаточных деформаций значительно уменьшается. Работа балласта происходит в упругой стадии, т. е. после снятия поезд, ной нагрузки балласт возвращается в прежнее состояние. Незначительные деформации в этот период происходят за счет выпирания зерен щебня в шпальные ящики и за торцы шпал вследствие нарушения состояния предельного равновесия и частично за счет вдавливания зерен щебня в песчаную подушку. Это наблюдается в основном в зоне стыка при стыковом пути, где имеют место значительные динамические нагрузки, а также при пропуске подвижного состава с большими осевыми нагрузками. Деформации зависят и от фракции балласта; при небольшой крупности зерен и их гладкой поверхности (например, песок) угол внутреннего трения Ф и сила зацепления С небольшие. Поэтому такой балласт неустойчив, его зерна начинают перемещаться даже при незначительных вибрационных нагрузках (песок течет из-под шпалы), вследствие чего предельно допустимые напряжения уменьшаются. С увеличением крупности зерен увеличиваются значения ср и С и повышается несущая способность балластного слоя. При фракции щебня 25—60 мм обеспечивается наиболее оптимальная прочность балластного материала. Увеличение крупности зерен щебня (фракция 25—70 мм) нежелательно, так как это затрудняет выправку пути, а неравномерное опирание шпалы или рамного блока на балласт ведет к выходу их из строя. Рельсо-шпальная решетка, уложенная на щебень, зерна которого имеют остроугольную поверхность, обладает большей устойчивостью, чем решетка, уложенная на щебень из валунов и гальки, зерна которого имеют частично гладкую поверхность и, следовательно, меньшие значения ф и С.

 

Крупность зерен щебня влияет и на горизонтальную устойчивость пути в поперечном направлении. При мелком щебне сопротивление сдвигу по боковым поверхностям и подошве шпалы больше, чем при крупном щебне, так как шпала имеет больше контактов с балластом. Крупный щебень желательно распределять на торцы шпал, потому что у него больше угол внутреннего трения ф.

 

Угол внутреннего трения щебня ф и сила зацепления зерен щебня С зависят также от формы зерен. Зерна вытянутой формы как бы сплачивают балласт, делая его более устойчивым. Лещадные или игловатые зерна, у которых длина более чем в 3 раза превышает толщину, ломаются под нагрузкой и тем самым повышают неравномерность остаточных деформаций.

 

С проходящих поездов, особенно перевозящих сыпучие грузы, в балласт попадают загрязнители, которые значительно снижают характеристики ф и С. Предельно загрязненный балласт уже не может упруго смягчать удары колес подвижного состава о рельсы, увеличивается его неравнопрочность. Наступает третий период работы балластного слоя. Остаточные деформации вновь начинают резко увеличиваться за счет выплесков загрязненного балласта из-под шпал, что приводит к изменению положения рельсо-шпальной решетки в плане и профиле. Такое состояние балласта допускать нельзя, необходимо ремонтировать путь с очисткой или заменой балласта.




©2015 studenchik.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

Президентские телки VIP эскорт