CC BY
82
Рис. 4. Самоходный кабельный кран :1- самоходный кран Э-2508,
2 - ванты, 3 - А-образный пилон, 4 - грузовая тележка, 5 - подвеска крюка, 6 - распорка, 7 - демонтированные и монтируемые плиты
Вывод. Для работы в стесненных условиях реконструкции зданий и сооружений наибольшее распространение находят самоходные стреловые краны с применением дополнительных инвентарных устройств. При организации монтажных работ в этих условиях желательно осуществлять монтаж сооружений конструкций с транспортных средств.
ИСПОЛЬЗОВАНЫЕ ИСТОЧНИКИ
1. Беляков Ю. И., Снежко А. П. Реконструкция промышленных предприятий / Ю. И. Беляков, А. П. Снежко. - К. : Высшая школа, 1988 - 256 с.
2. Девятаева Г. В. Технология реконструкции и модернизации зданий : учеб. пособ. / Г. В. Девятаева. - М. : Инфра-М, 2003. - 256 с.
3. Заикин А. И. Железобетонные конструкции одноэтажных промышленных зданий / А. И. Заикин - С.-Пб. : Изд. Ассоциации строительных вузов, 2007. - 272 с.
4. Теличенко В. И. Технология возведения зданий и сооружений / В. И. Теличенко, О. М. Терентьев, А. А. Лапидус. - М. : Высшая школа, 2006. - 446 с.
5. Топчий В. Д., Гребенник Р. А. Реконструкция промышленных предприятий - М. : Стройиздат, 1990. - Т. I. - 591с.
6. Топчий Д. В. Реконструкция и перепрофилирование производственных зданий / Д. В. Топчий. - М. : Изд. Ассоциации строительных вузов, 2008. - 144 с.
7. Фёдоров В.В. Реконструкция и реставрация зданий / В. В. Фёдоров. - М. : Инфра-М, 2003.
8. Фёдоров В. В. Реконструкция и реставрация зданий / В. В. Фёдоров. - С.-Пб.: Инфра-М, 2009. - 208 с.
9. Реконструкция зданий и сооружений : учеб. пособ. для строит. спец. вузов] / А. Л. Шагин, Ю. В. Бондаренко, Д. Ф. Гончаренко, В.Б. Гончаров // Под ред. А. Л. Шагина. -М. : Высшая школа, 1991. - 352 с.
10. Ящура А. И. Система технического обслуживания и ремонта промышленных зданий и сооружений. Справочник / А. И. Ящура. - М. : НЦ ЭНАС, 2009. - 312 с.
11. Рекомендации по выбору организационно-технологических решений монтажа реконструируемых одноэтажных промышленных зданий - М. Госстрой СССР, 1990. - 112 с.
УДК 625.1.03
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ХАРАКТЕРИСТИК ЖОРСТКОСТ1 ЗАЛ1ЗНИЧНО1 КОЛ11
В. В. Ковальов, к. т. н.
Днтропетровський нащональний умверситет зал1зничного транспорту 1мен1 академжа В. Лазаряна
Ключовi слова: модуль пружност1, вертикальна жорстюсть колИ, розрахунок колИ на мщшсть
Постановка проблеми та н зв'язок iз науковими i практичними завданнями. Одшею з основних характеристик коли, що описуе особливосп И взаемодп з рухомим складом, е модуль пружносп шдрейково! основи. Ця характеристика е одшею з найважливших початкових величин при виконанш розрахунюв коли на мщшсть для встановлення умов руху потяпв по колiях рiзних конструкцш. У зв'язку iз стратепею Укрзалiзницi на шдвищення швидкосп руху пасажирських
потягiв та збiльшення обсягiв перевезень вантажними по!здами актуальним е дослiдження впливу потягiв на колда, з проведениям розрахункiв на мщшсть та практичним визначенням достовiрних значень модуля пружносп.
Аналiз останнiх дослщжень i публiкацiй. Для отримання вертикального модуля пружносп коли по його жорсткосп i коефiцiента тертя основи коли за пропозищею М. Ф. Вер^о [1] можна використовувати петлю пстерезису, отриману при статичному завантаженш коли вертикальним навантаженням. Для цього тиск на рейку створювався домкратом, що упираеться в рейку i пiдвагонну балку, а величина вертикальних прогинiв фiксувалася механiчними прогиномiрами. Навантаження i розвантаження рейки проводилося ступенями через 2 т в iнтервалi вщ 0 до 8 т. У результат обробки даних виходили дiаграми (петлi гiстерезису) залежиостi прогинання рейки вiд величини тиску на нього в процес навантаження i розвантаження. Запропонована цим автором методика вимiрювань досить трудомiстка.
Не зважаючи на це, запропонованою методикою виконували дослiджения жорсткостi шляху М11Т [2], ВН11ЗТ, Л11ЗТ [3], а дещо пiзнiше i Н11ЗТ [4].
У Д1ГЛ для отримання вказаних характеристик коли було розроблено спещальний гiдравлiчний пристрiй навантаження, змонтований на базi чотиривiсного вагона. При цьому сили, що ддать на рейку, вимiрювалися за допомогою встановлених у голiвцi домкратiв силомiрiв, а прогинання рейок - за допомогою електропрогиномiрiв. Результати вимiрювань записувалися за допомогою двокоординатного самописця, що дозволяло отримувати на планшет безпосередньо петлю гiстерезису, тобто дiаграму навантаження - розвантаження рейки [5].
Запропонована методика i створене устаткування дозволили проводити масовi вимiрювання вертикально! i горизонтально! жорсткостi коли, а також жорсткосп колii на кручення, тримувати значення вiдповiдних модулiв пружиостi колii i характеристик тертя основи.
У подальшi роки Д11Т за вказаною методикою провiв масовi вимiрювания жорсткостi колii рiзноi конструкци, а також жорсткостi колii в межах стршкових переводiв [6].
Виклад матерiалу. В першi роки вимiрювання вертикальних прогинiв рейок виконувалися щодо коротких паль довжиною 60 — 90 см, забитих у баласт безпосередньо бiля рейки. ДИТом виявлено, що в цьому випадку не враховуються прогинання земляного полотна, оскшьки паля просщае разом iз ним (табл. 1). Здшснено спецiальний експеримент [7]. У прямш дiлянцi коли в п'яти перерiзах були виконаш вимiрювания прогинань рейок трьома способами: вщносно паль, забитих бiля рейки; вщносно паль, забитих на вщсташ 1 м вщ рейки, за допомогою спецiальноi рамки; i за допомогою високоточного нiвелiра. Як виявилося при вимiрюваниях по палi, забитш бiля рейки, помилка у величиш вертикальноi жорсткостi колii i модуля його пружносп складае приблизно 20 - 35 % (табл. 1) [7].
Одночасно з ДПТом у М1ГЛ на базi вагона було змонтовано гiдравлiчний пристрiй навантаження, в якому навантаження, прикладеш до рейки, вимiрювалися за допомогою електропрогиномiрiв i записувалися у виглядi осцилограм. За вимiрюваннями будувалися графiки залежностi прогинання вщ навантаження, i за ними визначалася жорсткiсть колii. За вказаною методикою практично одночасно почали вимiрювати жорстюсть колii у ВНИЗТi i НИЗТi.
Пiзнiше за подiбною методикою почали проведення дослiджень жорсткостi коли i в ЛПЗТi. Вiдмiннiсть методики вимiрювань останнього полягала в тому, що вимiрювання проводилися в динамщ, i навантаження вiд колеса на рейку вимiрювалося за допомогою датчиюв, прикрiплених до шийки рейки.
Таблиця 1
Перерiз Повний прогин рейки (в мм) при вимiрах и, кгс/см2, в iнтервалi 4 — 8 тс при вимiрах
швелювання по рамщ по палi по рамщ по палi
1 3,60 3,25 2,50 280 400
2 3,90 3,40 2,80 260 340
3 3,70 3,30 2,60 270 375
4 5,00 4,00 2,90 210 325
5 4,15 3,50 2,80 255 340
Середне 4,05 3,48 2,72 255 356
Сер. кв. вщхил 0,56 0,28 0,15 24 27
У результат залежшсть прогинання рейки вiд вертикального навантаження виходить iстотно нелiнiйною, оскiльки спочатку вщбуваеться вибiрка люфтiв. Дослiдження ДИТу показали, що, крiм вибiрки люфив, на величину просадки рейок впливають сили тертя, що виникають в основi [5]. Також дослiдження ДИТу показали, що випадковому характеру змши жорсткост по довжинi коли властивi i гармонiйнi складовi. Результати вимiрювань показали, що в профiлi завантажено! коли при повiльному русi рухомого складу виникають як одиночнi, так i гармонiйнi нерiвностi з випадковими ампл^удами i фазами.
I. С. Льованков рекомендував ураховувати наявнiсть гармоншних нерiвностей i внутрiшнього тертя в основi коли при визначеннi динамiчного модуля пружностi шляху за формулою:
ид = и о ± а-V2, (1)
де ио - статичний модуль пружносп коли;
V - швидкiсть руху потягiв складу, км/год;
а - коефщент, що враховуе наявнiсть тертя i нерiвностей.
Результати масових вимiрювань вертикального модуля пружностi коли, проведених ДПТом, з урахуванням жорсткостi земляного полотна, наведет в таблиц 2.
Таблиця 2
Характеристика верхньо1 будови коли и, кгс/см2
середне значення границ вимiрiв
мiнiмальне значення максимальне значення
Р65 (1) 1840 (11) Щ55, скршлення КБ, стандартне перемiщення 175 70 310
Р50 (2) 1840 (ЖБ) Щ50, безстикова ^я, скрiплення КБ 270 100 420
Р65 (1) 1840 (ЖБ) Щ55 КБ 260 80 500
Р65 (1) 1840 (ЖБ) Щ55 К2 255 80 500
Р65 (1) 1840 (ЖБ) Щ55 ЖБР 210 130 300
Р65 (1) 1840 (ЖБ) Щ55 БП65 при двох варiантах гумових прокладок: а) пiд рейкою 8 мм, тд пiдкладкою 8 мм; б) тд рейкою 11 мм, тд пiдкладкою 8 мм 210 140 300
200 130 270
Отримаш результати добре збпаються з даними, отриманими МПТом при вимiрюваннi прогинiв рейки щодо довгих паль, забитих в середину обсадних труб (табл. 3). Це ж тдтвердили i сучаснi дослщження ВНИЗТу (табл. 4).
Таблиця 3
Дшянки Пщтягува ння гайок закладних болтiв, кГм Вертикальне навантаження, т Основш статистики
п и н тах и н тт и г 5 5 г~ и
з. б. шпали 6 4 - 12 94 300 77 186 62 0,33
12 4 - 12 88 433 108 230 63 0,27
24 4 - 12 86 433 94 267 85 0,32
з. б. плити 6 4 - 12 94 309 77 174 63 0,36
з. б. плити 12 4 - 12 95 309 94 191 54 0,28
24 4 - 12 87 386 109 222 73 0,33
Таблиця 4
Модулi пружносп в iнтервалi
№ Типи варiантiв ВБК Час Методика навантажень 4 - 8 т
з/п року и г , кгс/см2 ишт ' кгс/см2 итах ' кгс/см2
1 Р65, ДШ, 2000, Щ зима нова 248 89 481
2 Р65, ДШ, 2000, Щ зима стара 668 125 3058
3 Р65, ЖБШ, 2000, Щ зима нова 580 208 1362
4 Р65, ЖБШ, 2000, Щ зима стара 1291 266 7705
5 Р65, ДШ, 2000, Ас зима нова 309 170 614
6 Р65, ДШ, 2000, Ас зима стара 435 208 1547
7 Р65, ДШ, 2000, Щ весна нова 190 93 496
8 Р65, ДШ, 2000, Щ весна стара 474 270 799
9 Р65, ЖБШ, 2000, Щ весна нова 417 174 2474
10 Р65, ЖБШ, 2000, Щ весна стара 1871 716 3741
11 Р65, ДШ, 2000, Щ л™ нова 163 58 331
12 Р65, ДШ, 2000, Щ л™ стара 378 86 871
Окрiм характеристик вертикально! пружностi колii, тобто вертикально! жорсткосп i вертикального модуля пружносп колii, вказанi навчальнi i науковi iнститути вимiрювали й iншi характеристики жорсткосп колii.
Одним iз перших, хто запропонував визначати просторовi модулi пружностi за !х вiдповiдною жорстюстю був О. П. Сршков [8]. При цьому вщповщш жорсткостi вш рекомендував експериментально визначати з виразiв:
АР АУ АЛ АМф
в' =АР' ву =Ат' вх Рф = ^, (2)
Ад Ау АА Аф
де вг, в , вх, вф - жорсткостi рейково! нитки при вертикальному, горизонтальному вигиш,
подовжньому перемiщеннi i крученш рейки, вiдповiдно;
АР, АУ, АЛ, АМф - змiни вертикально!, горизонтально! поперечно!, горизонтально!
подовжньо! сил i моменту, вiдповiдно;
Ах, Ау, Аф - змши вiдповiдних силам i моменту перемiщень рейки; АА - змши подовжнього перемщення рейки у напрямi осi ОХ.
У свою чергу, вщповщш модулi пружносп коли повинш визначатися з виразiв [8]:
и=<з)
=^Зй ■ <4)
и =Рх-Т-АТ ■ (5)
А Ах
р2
А ■ О • I,
иф=т^ГГ-, (6)
а
де и, иу - модулi пружносп рейково! основи при вертикальному i горизонтальному
вигиш рейково! нитки;
Е i О - модулi пружностi рейкового металу на розтягування i на зсув;
1у i I г - моменти iнерцii поперечного перетину рейки щодо горизонтально! i вертикально! осi, вiдповiдно;
1а - момент шерцп поперечного перерiзу рейки щодо поздовжньо! осi;
А - коефщент, залежний вiд типу рейки i характеристик жорсткостi пiдрейковоi основи. Вш може бути знайдений з виразу, отриманого М. I. Умановим:
А = 4
1 +
Е ■ I ■ и
о ■ т,
(7)
де IЮ - секторний момент шерци поперечного перерiзу рейки.
Вимiрювання горизонтально! поперечно! жорсткостi рейок i !х жорсткостi на кручення виконувалися в меншому обсязi, нiж !х вертикально! жорсткостi.
Просторовi характеристики пружносп колi!, отриманi ДИТом, наведенi в таблиц 5.
Таблиця 5
№ з/п 1нтервали вертикальних навантажень, т Характеристики пружносп рейково! нитки в перетинах коли, ( ву (т/мм)/ иу (кг/см2))
1 0 - 16 5,65 285 5,52 270 -
2 0 - 12 4,84 225 4,25 190 6,7 350
3 4 - 8 5,72 285 61 3,5 6,75 355
4 8 - 12 10,62 645 9,53 555 10,7 650
5 8 - 16 8,75 495 5,72 285 -
З метою уточнения характеристик пружносп коли при рiзних його станах, що виникають при виконаннi колшних робiт i супроводжуваних порушенням цшсносп баластно! призми, ВН11ЗТ спiльно з ДПТом провели спецiальнi випробування.
У цих дослiджениях уперше були отримаш всi просторовi характеристики жорсткостi i петлi гiстерезису для одного перерiзу колi!, включаючи i характеристики подовжньо! жорсткостi колi!. Результати вимiрювань жорсткосп наведенi в таблицi 6.
Таблиця 6
Характеристики жорсткосп коли Одинищ вимiру Гранищ змши характеристик залежно вiд конструкцп колi!
Р50, ДШ Р65, ДШ Р65, ЖБШ
Вертикальна жорстюсть кН/мм 21 - 36 19 - 40 45 - 80
Горизонтальна поперечна жорстюсть по головщ рейки кН/мм 6,4 - 22 9,6 - 26,6 10 - 35
Горизонтальна поздовжня жорстюсть кН/мм - 82,5 - 90 120
Жорстюсть при крученш кНм/рад - 174 - 13 468 - 880
Висновки та перспективи подальших дослiджень. Проведений аналiз показав, що для розрахунюв колi! на мщнють необидно використовувати значення вертикального модуля пружносп колi! (табл. 3), отримаш ДИТом з урахуванням прогинань земляного полотна. Це особливо важливо при розрахунках безстиково! колi! на залiзобетонних шпалах. Необхiдно також продовжити вимiрювання жорсткостi колi! при впровадженнi нових конструкцiй верхньо! будови.
ВИКОРИСТАНА Л1ТЕРАТУРА
1. Вериго М. Ф. Вертикальные силы, действующие на путь при прохождении подвижного состава / М. Ф. Вериго // Труды ВНИИЖТ. - 1955. - Вып. 97. - С. 25 - 288.
2. Шахунянц Г. М. Модули упругости различных подрельсовых оснований и их формирование / Г. М. Шахунянц, Н. М. Хазинский // В кн. : Исследование новых конструкций железнодорожного пути. Тр. МИИТ. - 1973.- Вып. 382. - С. 30 - 41.
3. Яковлев В. Ф. Исследования упруго-динамических характеристик пути в горизонтальной плоскости / В. Ф. Яковлев, И. И. Семенов, Л. Н. Фролов // В кн. : Исследование работы стрелочных переводов под подвижной нагрузкой. Труды ЛИИЖТа. - 1968. - Вып. 280. - С. 82 - 98.
4. Карманов А. А. О модуле упругости ж. д. пути метрополитенов / А. А. Карманов, Д. В. Митюшин, В. Ю. Шадрин // В кн. : Повышение надежности и эффективно сти работы ж.д. пути в условиях роста осевых нагрузок подвижного состава. - 1989. - С. 77 - 79.
5. Лазарян В. А. Об экспериментальном определении сил трения в пути / В. А. Лазарян и др. // В кн. : Исследования взаимодействия пути и подвижного состава. Тр. Дн-ского ин-та инж. ж.-д. трансп. - Д. : ДИИТ, 1967. - Вып. 78. - С. 4 - 14.
6. Леванков И. С. О выборе расчетных значений модуля упругости подрельсового основания / И. С. Леванков // В кн. : Исследование взаимодействия пути и подвижного состава. Тр. Дн-ского ин-та инж. ж.-д. транспорта. - Д. : ДИИТ, 1967. - Вып. 88. - С. 83 - 88.
7. Воробейчик Л. Я. Некоторые результаты экспериментального определения жесткости пути [Текст] / Л. Я. Воробейчик // В кн. : Исследование взаимодействия пути и подвижного состава. Тр. Дн-ского ин-та инж. тр-та. - Д. : ДИИТ, 1974. - Вып. 148. - С. 9 - 16.
8. Ершков О. П. Характеристики пространственной упругости рельсовой нити / О. П. Ершков // Тр. ВНИИЖТ. - 1960. - Вып. 192. - С. 59 - 101.
