Відповідний метод розрахунку для глибини кріплення рейкових шипів і несучої здатності шпали
Чому недостатня глибина кріплення шипів є основною причиною розтріскування шпали під час розтягування?
Недостатня глибина анкерування шипів призведе до того, що сила анкерування буде значно нижчою за проектне значення. Тягова сила, що створюється під час руху поїзда, буде зосереджена на анкерному отворі шпали. Анкерний отвір шпали є зоною концентрації напруги. Коли глибина анкерування недостатня, тягове зусилля не може рівномірно передаватися всередину шпали через шип, а зосереджується на невеликій площі отвору анкерного кріплення. Бетон або дерев’яний матеріал у цій зоні створить радіальні тріщини через надмірне локальне навантаження. Тріщини продовжуватимуть розширюватися під впливом вібрації поїзда, що зрештою призведе до розтріскування отвору анкерного кріплення шпали під дією напруги та повної втрати здатності кріплення. У той же час шип також послабиться і нахилиться через недостатню силу кріплення, що ще більше посилить пошкодження шпали.
Чому існує значна різниця в глибині кріплення шипів між бетонними шпалами та дерев’яними шпалами, і яка звичайна різниця?
Бетонні шпали мають високу твердість матеріалу та міцність на стиск, але високу крихкість, а глибина анкерування шипів зазвичай становить 150-180 мм; дерев'яні шпали мають хорошу міцність і низьку міцність на стиск, а глибина кріплення шипів зазвичай становить 100-120 мм. Різниця між ними приблизно 50 мм. Бетонні шпали потребують більшої глибини анкерування, щоб розподілити тягнучу силу шипа шляхом збільшення площі контакту та уникнути крихкого руйнування бетону в отворі анкерного кріплення. Дерев'яні шпали мають хорошу міцність. Після того, як шип буде вставлено, він утворить щільне механічне зчеплення з деревиною, і відносно невелика глибина анкерування може отримати достатню силу анкерування. Якщо глибина кріплення дерев’яної шпали надто велика, це призведе до розрізання занадто великої кількості деревних волокон, що натомість послабить цілісність дерев’яної шпали та призведе до руйнування дерев’яної шпали. Тому різниця в глибині анкерування між двома типами шпал визначається властивостями їх матеріалу.
Який показник несучої здатності шпали є основою для розрахунку глибини анкерування шипів і чому?
Розрахунок глибини кріплення шипів має брати за основу «граничну несучу здатність-витягування» шпали. Цей індекс стосується максимального навантаження, якому шпала може витримати висмикування-шипа без пошкодження. Проектна мета глибини анкерування полягає в тому, щоб сила анкерування шипа була меншою за кінцеву висмикну -несучу здатність шпали, із зарезервованим коефіцієнтом міцності більш ніж у 2 рази. Якщо за основу взяти несучу здатність шпали на стиск, вона не може відображати продуктивність шпали під навантаженням на висмикування, що може призвести до недостатньої розрахункової глибини анкерування. Максимальна несуча-спроможність на висмикування всебічно враховує міцність матеріалу шпали, поперечний{10}}розмір отвору для анкерного кріплення та спосіб кріплення та може справді відображати обмеження здатності шпали до шипа. Тому розрахунок глибини анкерування на основі цього показника може забезпечити безпеку анкерної системи.
Чому бетонні шпали на важких-тросах мають збільшувати глибину кріплення шипів на 20 мм порівняно зі звичайними-швидкісними тросами?
Потяги на магістральних-магістралях мають велике навантаження на вісь, а тягова сила, яку сприймають шипи, може в 1,8 рази перевищувати, ніж на звичайних-швидкісних лініях, тому вимоги до сили кріплення значно збільшені. Збільшення глибини анкерування на 20 мм може збільшити площу контакту між шипом і бетонною шпалою приблизно на 12%, а силу анкерування можна збільшити на 10%-15% одночасно. Глибина кріплення 150 мм для звичайних-швидкісних тросов уже може задовольнити вимоги щодо тягової сили, але під важкими-тросами сила кріплення на цій глибині буде недостатньою, і шип схильний до ослаблення. Після збільшення глибини кріплення сила кріплення шипа може перевищувати фактичну силу тяги важких-тросів, що відповідає вимогам щодо коефіцієнта безпеки. У той же час, збільшення глибини анкерування може також розсіяти напругу в отворі анкерного кріплення шпали, зменшити ризик тріщини шпали під час натягу та адаптуватися до жорстких умов навантаження на великовагових лініях.
Як під час -будівництва на місці контролювати глибину кріплення шипів простими інструментами, щоб уникнути відхилень?
Найпоширенішим простим інструментом для контролю глибини кріплення шипів під час -будівництва на місці є «пристосування для визначення глибини», яке може регулювати довжину відповідно до проектної глибини кріплення та фіксуватися на шипі. Під час встановлення шипа нижня частина кріплення кріпиться до поверхні шпали, а глибина шипа, вбудованого в шпалу, є проектною глибиною, яка може ефективно уникнути надто глибокої або надто дрібної. Для сірчаного анкерування можна накреслити масштабну лінію глибини анкерування на шпилі фарбою як орієнтир для встановлення. Для кріплення на основі смоли можна використовувати спеціальну анкерну втулку. Довжина рукава є проектною глибиною кріплення. Після того, як шип вставлений у гільзу, глибина може бути точною. Після будівництва необхідно навмання вибрати шипи і заміряти сталевою стрічкою фактичну глибину анкерування. Відхилення необхідно контролювати в межах ±5 мм. Якщо відхилення перевищує, кріплення потрібно-здійснити повторно.