Công trình đường sắt Tập 1 - Phần 2 Kết cấu tầng trên đường sắt, nền đường sắt - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

170
lượt xem 34
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tài liệu tham khảo giáo trình Công trình đường sắt Tập 1 ( chủ biên Lê Hải Hà - Nxb Giao thông vận tải ) dùng cho các lớp không chuyên Phần 2 Kết cấu tầng trên đường sắt, nền đường sắt - Chương 4 Khái niệm đường sắt không nối mối

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Công trình đường sắt Tập 1 - Phần 2 Kết cấu tầng trên đường sắt, nền đường sắt - Chương 4

CHƯƠNG 4 KHÁI NI M ðƯ NG S T KHÔNG M I N I 4.1. ƯU NHƯ C ðI M C A ðƯ NG S T CÓ M I N I VÀ KHÔNG M I N I 4.1.1. Như c ñi m c a ñư ng s t có m i n i a/ Bánh xe tác ñ ng vào m i n i gây l c xung kích làm m i n i b g c, gi m t c ñ ch y tàu b/ Cư ng ñ gi a c u ray và m i n i không ñ ng ñ u, làm cho tuy n ñư ng không b ng ph ng, êm thu n. c/ L c d c l n, ray d b trôi, ph i tăng s lư ng ngàm phòng xô và thanh ch ng xô. d/ Khi có thi t b ñóng ñư ng t ñ ng ph i làm thi t b d n ñi n. c/ Tăng chi phí duy tu s a ch a, tăng thêm s t thép, tăng l c c n, h n ch t c ñ ch y tàu V y khi dùng chi u dài ray t 500m - 1000m tr lên thì kh c ph c ñư c các tác h i c a m i n i, ñư ng ray như th g i là ñư ng ray không m i n i (ray hàn li n). 4.1.2. Ưu ñi m c a ñư ng s t không m i n i a/ Làm cho tàu ch y êm thu n, t o c m giác d ch u cho hành khách và môi trư ng. b/ Tránh ñư c l c xung kích gi a bánh xe và khe n i, do ñó cho kh năng tăng ñư c v n t c ch y tàu, ñ làm s t m ray, tăng tu i th c a ray và các thi t b trên ñư ng kho ng 10%, gi m hao mòn hư h i ñ u máy toa xe 20÷25%. c/ H n ch hi n tư ng m i g c và hư h ng n n ñá ba lát d/ Gi m kinh phí duy tu b o dư ng tuy n ñư ng ≈ 30% so v i ñư ng có m i n i e/ Tránh ñư c tai n n gãy ray ph m vi m i n i. f/ Kh năng nâng cao t c ñ ch y tàu V ≥ 100 km/h. ðư ng s t không m i n i có nh ng như c ñi m: a/ Ray ph i ch u ng su t l n hơn so v i ray trên ñư ng có m i n i và ph i ch u thêm ng su t nhi t ñ , do v y thư ng ph i ñ t ray n ng. b/ Ph i tăng cư ng c u t o c a ñư ng như tăng cư ng ph i ki n ch ng xô, s lư ng tà v t, kích thư c n n ñá ñ ch ng l i l c d c nhi t ñ . c/ Th i gian thi công ñ t ñư ng ray không m i n i gi i h n b i ñi u ki n khí h u vì n u ñ t vào th i ñi m nhi t ñ ñ t ñư ng không n m trong gi i h n nhi t ñ trung hòa tính toán thì d ph i gi i to ng su t. d/ N u x y ra s c h ng ray, ñ t ray thì vi c x lý cũng ph c t p. e/ ð u tư xây d ng ban ñ u l n. 4.2. PHÂN BI T CHI U DÀI RAY TRÊN ðƯ NG S T 4.2.1. Ray thông thư ng (lp) Ray thông thư ng trên ñư ng khai thác ch u 2 lo i l c c n ngăn ch n không cho ray t do co dãn 214
Lo i l c c n th nh t là l c c n l p lách và bu lông v n ch t m i n i (Pn), lo i l c c n th 2 là l c c n ph ki n gi ch t ray trên các tà v t (Pd) Hình 4-1. Sơ ñ phân b n i l c c a ray tiêu chu n(ray ng n) Khi nhi t ñ thay ñ i, ray ch u tác d ng c a 2 lo i l c c n không th t do co dãn ñư c, trong ray phát sinh n i l c hư ng d c(Pd), sau khi ñã th ng l c hư ng d c khi ñó ray b t ñ u co dãn. Nhi t ñ ray cao nh t (thư ng cao hơn nhi t ñ không khí 20oC) khe h ray khép nh l i, nhưng 2 ñ u ray chưa húc vào nhau. Ngư c l i khi nhi t ñ ray th p nh t (b ng nhi t ñ không khí ) khe h ray m r ng (δmax = 20mm) trong ray chưa xu t hi n ng su t kéo. Chi u dài ray phù h p v i các ñi u ki n trên g i là chi u dài ray tiêu chu n. 4.2.2. Ray dài có chi u dài ray l n hơn chi u dài ray tiêu chu n (lp) Khi nhi t ñ tăng hay gi m trong ray ch u nén ép (hay l c kéo dãn) l c này g i là l c nhi t ñ Pt. Khi chi u dài ray càng dài thì tr s l c nhi t ñ ph i l n hơn l c d c thì m i th ng n i. Có 3 lo i n i l c tác d ng : - L c c n d c (Pd) - L c c n m i n i (Pn) - L c nhi t ñ (Pt) Trên chi u dài ray, l c c n m i n i Pn và l c nhi t ñ Pt phân b ñ u su t chi u dài ray, còn l c c n d c Pd s tăng v gi a c u ray, gi a c u ray là l n nh t (Pdmax) Hình 4-2. Sơ ñ phân b n i l c ray dài V y trên chi u dài ray t n t i 3 lo i l c này, n i l c gi a c u ray là l n nh t. N u luôn luôn duy trì ñư ng ñ cư ng ñ và n ñ nh thì g i là ray dài. Ray dài có chi u dài t 30÷125m. 4.2.3. Ray không m i n i Ray không m i n i ñư c hàn li n có chi u dài kho ng 1000m tr lên. Trên chi u dài ray hình thành 3 khu v c. Khu v c gi a g i là khu v c c ñ nh, 2 ñ u là khu v c co dãn. 215
Ví d : Ray không m i n i dài 1000m, khu v c c ñ nh dài 800m, khu v c co dãn m i ñ u 100m. Sau ñó ñ t khe co dãn. (Trên ñư ng s t c a Pháp, Liên xô, Trung qu c). Hình 4-3. Sơ ñ phân b n i l c ñư ng ray không m i n i Khu vùc Khu vùc Khu vùc cè ®Þnh ®iÒu chØnh ®iÒu chØnh Khu vùc co d n Khu vùc co d n Khi nhi t ñ lên xu ng làm cho n i l c thay ñ i trên chi u dài ray. Sau khi l c nhi t ñ Pt th ng l c Pd, Pn 2 ñ u thì chi u dài dài ray di ñ ng 2 ñ u này (lt). Tuy n ñư ng s t có nh p ray ch u l c như trên g i là ñư ng s t không m i n i. N u ta dùng lo i ph ki n kiên k t ray v i tà v t và l p ñá ba lát ñ cho l c c n Pd l n hơn l c nhi t ñ Pt làm cho ñư ng ray n ñ nh thì có th s d ng ñư ng s t không m i n i. 4.3. NGUYÊN LÝ CƠ B N ð TÍNH ðƯ NG S T KHÔNG M I N I ng su t nhi t σt và l c nhi t ñ Pt 4.3.1. Khi ñư ng s t hàn li n và khóa ch t l i không cho ñư ng ray có th co dãn ñư c. Khi nhi t ñ bi n ñ i (∆ t) trong ray phát sinh ng su t nhi t. Theo ñ nh lu t Huk, ta tính ng su t nhi t trong ray là: σt = Eε = E.∆l/l (4-1) E: Modun ñàn h i c a thép E = 2,1.10 KG/cm = 2,1.105Mpa 6 2 Trong ñó l : Chi u dài ray (m) ∆l : Lư ng co dãn c a ray t do khi nhi t ñ bi n ñ i ∆l = α.l.∆ t Thay ∆l vào (5-1) ta có: σt = E. α. ∆t (MPa) (4-2) α: H s dãn n c a thép, α = 11,8.10-6 Khi nhi t ñ trong ray tăng hay gi m thì ng su t trong ray σt = 25∆t KG/cm2 = 2,5∆t (MPa) L c nhi t ñ trên m t thanh ray: Pt = σt.F (KN) (4-3) 2 Trong ñó : F là ti t di n c a ray (cm ) Ví d : Ray P43 có F = 57cm2; Pt = 14∆t (KN) Khi nhi t ñ tăng hay gi m 1oC thì m t bên ray ch u 14KN l c kéo ho c nén. 216
Như v y ng su t nhi t không ph thu c vào chi u dài ray mà ch ph thu c biên ñ nhi t ñ lên xu ng. N u ta có ph ki n ghìm ch t ray t t làm cho ñư ng ray n ñ nh thì có th tăng chi u dài ray không m i n i lên bao nhiêu cũng ñư c. 4.3.2. L c c n tuy n ñư ng L c c n tuy n ñư ng là l c c n không cho ñư ng ray di ñ ng. Có 3 lo i l c c n: - L c c n d c: G m l c c n m i n i, l c c n ph ki n và l c c n c a n n ñá dăm. L c c n m i n i là l c c n m i n i 2 ñ u ray ngăn c n không cho nh p c u ray di ñ ng theo chi u d c tuy n. L c c n này do ma sát gi a l p lách và ray t o nên, do cư ng ñ ch ng u n và ch ng c t c a bu lông, l c ma sát càng l n thì l c c n càng l n. Ví d l p lách 6 l , bu lông ñư ng kính 22mm, l c c n m i n i Pn = 24 t n l c (24. 9,81KN) L c c n ph ki n gi ray: Là l c ghìm gi ray v i tà v t b ng các lo i liên k t c ng hay ñàn h i không cho ray trôi trên m t tà v t. L c gi ch t ñ i tà v t bê tông có mômen v n ch t t 8÷12KGm = 0,008 ÷0,012KNm. L c c n ñá dăm có tác d ng ngăn ch n c c u ray không cho di ñ ng d c tuy n, còn l c c n ngang n n ñá dăm có tác d ng ngăn c n c c u ray di ñ ng theo hư ng ngang, ngăn ch n ñư ng ray phình ngang ho c bung ñư ng. L c c n d c m i thanh tà v t BT, Pd = 1000KG (9,8kN). L c c n d c ñơn v fv cho 1840 thanh/km là 9,1KG/cm = 9,1.9,81N/cm - L c c n ngang do tà v t và l p ñá dăm t o nên, v i chi u r ng vai ñá 30cm thì m i thanh tà v t BT có l c c n là 127KG (0,127kN) còn l c c n ñ ng m i thanh tà v t là 150÷160 KG/tà v t = 0,15÷0,16 kN/tà v t 4.4. M T S YÊU C U V THI T K ðƯ NG S T KHÔNG M I N I 4.4.1. Yêu c u v bình ñ và tr c d c Bán kính ñư ng cong ñư ng s t không m i n i không nên nh hơn 600m, n u dùng bán kính nh thì ñư ng ch u l c ngang l n d m t n ñ nh. Khi bán kính nh thì hao mòn ray r t nhanh (R = 400m÷600m, ñ hao mòn g p 3,0÷1,5 l n trên ñư ng th ng) ð d c d c ñư ng s t không m i n i i ≤12, nh ng ño n ñư ng tr c d c hình lõm, hi u s ñ d c l n dùng ñư ng cong tròn làm ñư ng cong ñ ng thì ñ t thêm s lư ng ngàm phòng trôi. 4.4.2. Yêu c u v c u t o ñư ng ray 1. Ray Ray dùng có m t c t hoàn ch nh, ñ m b o yêu c u v ch u l c, dùng ray m i, không khoan l bu lông( ray ñ ng ch ng). N u dùng ray cũ thì ph i ki m tra khuy t t t nghiêm ng t. Chi u dài nh p ray hàn dài 1000 ÷ 2000m thu n ti n cho b o dư ng , s a ch a và ñ t các thi t b ñóng ñư ng t ñ ng. 2. Ph ki n liên k t Ph ki n liên k t ghìm gi ray ñ m b o ñ c ng c a nh p c u ray, ch ng l i l c hư ng d c và hư ng ngang. 217
Ph ki n gi ch t ray vào tà v t và truy n l c này xu ng n n ñư ng m t cách ñàn h i. Ph ki n c a ñư ng s t không m i n i yêu c u có l c gi l n, k t c u gi n ñơn, ít linh ki n, l p ñ t d . (Hình 4- 4) M TS LO I PH KI N ðÀN H I TRÊN TH GI I Hình 4-4 Liên k t ñàn h i dùng cho ñư ng s t không m i n i 218
3. Tà v t Kích thư c và hình dáng tà v t làm tăng l c ch ng l i nhip c u ray trư t trong l p ñá ba lát. Lo i tà v t BTCT m t ñ ng và m t b ng làm cho tuy n ñư ng n ñ nh hơn so v i tà v t g . S lư ng tà v t là 1840 thanh/km cho ñư ng th ng và 2000 thanh/km cho ñư ng cong. 4. N n ñá dăm N n ñá dăm ñàn h i, thoát nư c t t, có l c c n l n ñ m b o tà v t n ñ nh. Chi u r ng n n ñá ñ r ng, chi u r ng vai ñá t i thi u 30cm, mái ñá 1:1,75 , chi u dày l p ñá 25cm ÷ 30cm (không tính chi u dày l p ñ m). Trư c khi ñ t ñư ng ray không m i n i, l p ñá ph i chèn ch t b ng máy, làm cho l p ba lát có l c c n l n t o ñi u ki n t t cho ñư ng s t không m i n i. 5. N n ñư ng Bi n d ng n n ñư ng d d n ñ n ñư ng s t không m i n i m t n ñ nh, khi ñ i tu ñư ng ñ ñ t ñư ng s t không m i n i ph i x lý n n ñư ng trư c n a năm. 4.5. ð T RAY KHÔNG M I N I TRÊN ðƯ NG ðANG KHAI THÁC ð t ñư ng s t không m i n i có căn c vào b n thi t k k thu t thi công. Trư c khi ñ t ñư ng không m i n i ph i hi u ch nh phương hư ng ñư ng, sàng s ch b i b n ñá dăm, m t r ng n n ñá dăm có chi u r ng vai ñá t i thi u 30cm, chi u dày l p ñá dăm ≥ 25cm, tiêu tr túi ñá, m i g c, ray trôi, và n i r ng c ly ray trên ñư ng cong ñúng quy trình. 4.5.1. Công tác cơ b n - Sau khi phong to khu gian công nhân nhanh chóng tháo g các ph ki n ray. - ðưa 2 xe goòng thay ray và m t máy d t ñư ng vào ño n ñư ng c n ñ t ray không m i n i. Xe goòng ch ray m i ñi trên ñư ng cũ và ñi sau là xe goòng tháo d ray cũ và máy d t ñư ng ñi trên ñư ng ray m i. Xe goòng thay ray di chuy nv i t c ñ V = 3Km/h do m t xe khác kéo và ray m i t ñ ng vào v trí tà v t, ray cũ do máy ñ t ñư ng ñ y vào lòng ñư ng. Sau ñó thu d n và v n chuy n v bãi. - Ray m i sau khi ñ t vào rãnh ti n hành v n ch t ph ki n liên k t. V trí cu i nh p c u ray ñ t 2 l p lách m i ñ u m i n i và xi t ch t bu lông nhi t ñ trung bình là nhi t ñ khoá ñư ng (tK). Khi khoá ñư ng yêu c u nh p c u ray cùng khóa m t th i ñi m ñ tránh nhi t ñ khoá ñư ng khác nhau thì 2 ray làm vi c cũng khác nhau. 219
Hình 4-5: Sơ ñ máy thi công ñ t ñư ng s t không m i n i 4.5.2. Công tác ch nh lý ñư ng s t không m i n i Sau khi cho ñoàn tàu ch y v i t c ñ ch m thông qua, ti n hành v n ch t ph ki n và phòng xô. Sau khi ñ t ray còn ph i tăng cư ng khóa ch t ñư ng, chèn ñư ng, n n phương hư ng, c ly và b o dư ng m i n i (khe co dãn). 220