Сопоставление метода расчета глубины крепления рельсовых шипов и несущей способности шпалы
Почему недостаточная глубина крепления шипов является основной причиной растрескивания шпалы под напряжением?
Недостаточная глубина крепления шипов приведет к тому, что сила крепления будет намного ниже расчетного значения. Тяговая сила, возникающая во время движения поезда, будет сосредоточена на анкерном отверстии шпалы. Анкерное отверстие шпалы является зоной концентрации напряжений. При недостаточной глубине крепления тяговое усилие не может равномерно передаваться внутрь шпалы через шип, а концентрируется на небольшом участке анкерного отверстия. Бетон или древесина в этой области будут образовывать радиальные трещины из-за чрезмерных местных напряжений. Трещины будут продолжать расширяться из-за вибрации поезда, что в конечном итоге приведет к растрескиванию отверстия для крепления шпалы под напряжением и полной потере способности крепления. При этом шип также будет расшатываться и наклоняться из-за недостаточной силы крепления, что еще больше усугубит повреждение шпалы.
Почему существует значительная разница в глубине крепления шипов между бетонными и деревянными шпалами и какова обычная разница?
Бетонные шпалы имеют высокую твердость материала и прочность на сжатие, но высокую хрупкость, а глубина крепления шипов обычно составляет 150-180 мм; деревянные шпалы обладают хорошей прочностью и низкой прочностью на сжатие, а глубина крепления шипов обычно составляет 100-120 мм. Разница между ними составляет около 50 мм. Бетонные шпалы требуют большей глубины анкеровки, чтобы распределить тянущую силу шипа за счет увеличения площади контакта и избежать хрупкого разрушения бетона в месте анкерного отверстия. Деревянные шпалы обладают хорошей прочностью. После того, как шип вставлен, он образует плотное механическое соединение с древесиной, и относительно небольшая глубина крепления может обеспечить достаточную силу крепления. Если глубина крепления деревянной шпалы слишком велика, это приведет к разрезанию слишком большого количества древесных волокон, что вместо этого уменьшит целостность деревянной шпалы и приведет к ее разрушению. Поэтому разница в глубине крепления между двумя типами шпал определяется свойствами их материала.
Какой показатель несущей способности шпалы является основной основой для расчета глубины крепления шипов и почему?
При расчете глубины крепления шипов в качестве основы необходимо принять «предельную-несущую способность шпалы на выдергивание». Этот индекс обозначает максимальную нагрузку, которую шпала может выдержать при выдергивании шипа-без повреждения. Целью проектирования глубины анкеровки является сделать так, чтобы сила анкеровки шипа была меньше предельной -несущей способности шпалы на выдергивание, с запасом прочности более чем в 2 раза. Если за основу принять сжимающую несущую способность шпалы, она не может отражать работоспособность шпалы при выдергивающей- нагрузке, что может привести к недостаточной расчетной глубине анкеровки. Конечная-несущая способность всесторонне учитывает прочность материала шпалы, размер-поперечного сечения анкерного отверстия и метод крепления и может точно отражать ограничивающую способность шпалы на шипе. Следовательно, расчет глубины анкеровки на основе этого показателя может обеспечить безопасность анкерной системы.
Почему бетонные шпалы на тяжелых-магистральных линиях требуют увеличения глубины крепления шипов на 20 мм по сравнению с обычными-скоростными линиями?
Поезда на тяжелых-магистральных линиях имеют большие нагрузки на ось, а тяговое усилие, воспринимаемое шипами, может достигать 1,8 раза по сравнению с обычными-скоростными линиями, поэтому требования к усилию крепления значительно возрастают. Увеличение глубины анкеровки на 20 мм позволяет увеличить площадь контакта между шипом и бетонной шпалой примерно на 12 %, а силу анкеровки можно увеличить на 10 %-15 % синхронно. Глубина анкеровки 150 мм для обычных-скоростных тросов уже может соответствовать требованиям по тяговому усилию, но при тяжелых-трассах сила анкеровки на этой глубине будет недостаточной, и шип склонен к ослаблению. После увеличения глубины крепления сила крепления шипа может превышать фактическую тяговую силу тяжелых-трассовых линий, что соответствует требованиям коэффициента безопасности. В то же время увеличение глубины крепления может также рассеять напряжение в отверстии для крепления шпалы, снизить риск растрескивания шпалы под напряжением и адаптироваться к суровым условиям нагрузки на тяжеловесных линиях.
Как во время строительства на-площадке контролировать глубину крепления шипов с помощью простых инструментов, чтобы избежать отклонений?
Наиболее часто используемым простым инструментом для контроля глубины крепления шипов во время-строительства на объекте является «приспособление для позиционирования глубины», которое можно регулировать длину в соответствии с расчетной глубиной крепления и фиксировать на шипе. При установке шипа нижняя часть приспособления прикрепляется к поверхности шпалы, а глубина шипа, встроенного в шпалу, является расчетной глубиной, что позволяет эффективно избежать слишком глубокого или слишком мелкого расположения шипа. Для крепления серой на шипе краской можно нанести шкалу глубины крепления в качестве ориентира для установки. Для фиксации смолой можно использовать специальную анкерную втулку. Длина втулки соответствует расчетной глубине анкеровки. После того, как шип вставлен в гильзу, можно обеспечить точную глубину. После строительства необходимо случайным образом выбрать шипы и измерить стальной лентой фактическую глубину крепления. Отклонение должно контролироваться в пределах ±5 мм. Если отклонение превышает, привязку необходимо-выполнить повторно.