Составление таблиц и построение графиков изменения стыковых зазоров
Во всех случаях, когда фактические температурные амплитуды оказываются меньше допускаемых амплитуд, обеспечивающих нормальную работу 25-мет-ровых рельсов в зависимости от конструкции верхнего строения пути и плана линии для различных конструкций стыка, нормальные стыковые зазоры определяются по формуле или по таблице 5.5 [3]:
, (4.2)
где  –
| коэффициент линейного расширения рельсовой стали, 1/ºС; |
 –
| длина рельсов, мм; |
 –
| минимальная расчетная температура рельсов, ºС; |
 –
| стыковое сопротивление, кН; |
 –
| модуль упругости рельсовой стали, МПа; |
 –
| площадь поперечного сечения рельса, м2; |
 –
| конструктивная величина стыкового зазора, мм; |
 –
| текущая температура, которой соответствует нормальный стыковой зазор, ºС. |
Таблица 4.3 – Общая таблица назначения нормальных зазоров (рельсы Р65)
| Нормальный стыковой зазор, мм | Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, без изгиба стыковых болтов
| Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, с семиградусным изгибом стыковых болтов
| ||
 мм
|  мм
| мм
| мм
| |
| +76 | +83 | +83 | +90 | |
| +73 | +79 | +80 | +86 | |
| +70 | +76 | +77 | +83 | |
| +66 | +73 | +73 | +80 | |
| +62 | +70 | +69 | +77 | |
| +58 | +66 | +65 | +73 | |
| +55 | +62 | +62 | +69 | |
| +52 | +58 | +59 | +65 | |
| +48 | +55 | +55 | +62 | |
| +45 | +52 | +52 | +59 | |
| +41 | +48 | +48 | +55 | |
| +38 | +45 | +45 | +52 | |
| +34 | +41 | +41 | +48 | |
| +31 | +38 | +38 | +45 | |
| +28 | +34 | +35 | +41 | |
| +25 | +31 | +32 | +38 | |
| +21 | +28 | +28 | +35 | |
| +18 | +25 | +25 | +32 |
Продолжение таблицы 4.3
| Нормальный стыковой зазор, мм | Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, без изгиба стыковых болтов
| Величина повышения температуры рельса относительно ее минимального расчетного значения , ºС, с семиградусным изгибом стыковых болтов
| ||
| мм
| мм
| мм
| мм
| |
| +15 | +21 | +22 | +28 | |
| +11 | +18 | +18 | +25 | |
| +8 | +15 | +15 | +22 | |
| +5 | +11 | +12 | +18 | |
| – | +8 | – | +15 | |
| – | +5 | – | +12 |
На основе данной таблицы могут быть составлены частные таблицы по определению и установке нормальных стыковых зазоров 25 – метровых рельсов для любых климатических условий. Составим таблицу нормальных стыковых зазоров для участка ремонтируемой линии , где максимальная расчетная температура составляет плюс 57ºС, минимальная – минус 35ºС.
Таблица 4.4 – Частная таблица назначения нормальных зазоров
 ,
мм
| Конструктивный зазор мм
| Конструктивный зазор мм
| ||||
| Без изгиба болтов | 7º изгиб | 14º изгиб | Без изгиба болтов | 7º изгиб | 14º изгиб | |
| +76= –35+76=+41
| +48 | +55 | +83= –35+83=+48
| +55 | +62 | |
| –35+73= +38 | +45 | +52 | –35+79= +44 | +51 | +58 | |
| –35+70= +35 | +42 | +49 | –35+76= +41 | +48 | +55 | |
| –35+66= +31 | +38 | +45 | –35+73= +38 | +45 | +52 | |
| –35+62= +27 | +32 | +39 | –35+70= +35 | +42 | +49 | |
| –35+58= +23 | +30 | +37 | –35+66= +31 | +38 | +45 | |
| –35+55= +20 | +27 | +34 | –35+62= +27 | +34 | +41 | |
| –35+52= +17 | +24 | +31 | –35+58= +23 | +30 | +37 | |
| –35+48= +13 | +20 | +27 | –35+55= +20 | +27 | +34 | |
| –35+45= +10 | +17 | +24 | –35+52= +17 | +24 | +31 | |
| –35+41= +6 | +13 | +20 | –35+48=+13 | +20 | +27 | |
| –35+38=+3 | +10 | +17 | –35+45= +10 | +17 | +24 | |
| –35+34= +1 | +8 | +15 | –35+41= +6 | +13 | +20 | |
| –35+31= –4 | +3 | +10 | –35+38= +3 | +10 | +17 | |
| –35+28= –7 | +7 | –35+34= –1 | +6 | +13 |
Продолжение таблицы 4.4
| ,
мм
| Конструктивный зазор мм
| Конструктивный зазор мм
| ||||
| Без изгиба болтов | 7º изгиб | 14º изгиб | Без изгиба болтов | 7º изгиб | 14º изгиб | |
| –35+25= –10 | –3 | +4 | –35+31= –4 | +3 | +10 | |
| –35+21= –14 | –7 | –35+28= –7 | +7 | |||
| –35+18= –17 | –10 | –3 | –35+25= –10 | –3 | +4 | |
| –35+15= –20 | –13 | –6 | –35+21= –14 | –7 | ||
| –35+11= –24 | –17 | –10 | –35+18= –17 | –10 | –3 | |
| –35+8= –27 | –20 | –13 | –35+15= –20 | –13 | –6 | |
| –35+5= –30 | –23 | –16 | –35+11= –24 | –17 | –10 | |
| – | – | – | –35+8= –27 | –20 | –13 | |
| – | – | – | –35+5= –30 | –23 | –16 |
Рисунок 4.1 – Графики стыковых зазоров для конструктивных
Зазоров 21 и 23мм
Большей наглядностью обладают графики изменения стыковых зазоров, представляющие собой три параллельные наклонные линии, расположенные друг от друга на одинаковом расстоянии
Из графиков видно, что в летний период проявляется торцевое давление. После укладки рельсов при повышении температуры вначале преодолевается стыковое сопротивление, а перемещения рельсов при этом отсутствуют. Для костыльного скрепления после преодоления стыкового сопротивления рельс начинает изменять свою длину как свободнолежащий, зазор закрывается по линии максимальных зазоров и при температуре 57ºС станет нулевым.
Дальнейшее повышение температуры приводит к появлению торцевого давления, которое в момент наступления максимальной расчетной температуры будет наибольшим. При обратном ходе температуры постепенно убирается торцевое давление, затем стыковое сопротивление, препятствующее закрытию зазора, и преодолевается другое стыковое сопротивление, препятствующее раскрытию зазора. При этом рельс не изменяет своей длины, и зазор остается постоянным. С дальнейшим понижением температуры относительно 41ºС рельс начинает изменять свою длину как свободнолежащий, а зазор начинает закрываться по линии минимальных зазоров.
При костыльном скреплении в практических расчетах не учитывается погонное сопротивление ввиду его малости, так как перепад температуры на его преодоление не превышает 0,5 – 0,8°С. При железобетонных шпалах погонное сопротивление значительно выше и на его преодоление требуется перепад температуры 5 – 6°С. Следовательно, влияние погонного сопротивления необходимо учитывать при анализе температурной работы 25-метровых рельсов с раздельным скреплением.