Введение. Работа выполнена в рамках плана научно-технического развития ОАО «РЖД» на 2015 год по теме «Разработка руководства по пропуску подвижного состава по

Работа выполнена в рамках плана научно-технического развития ОАО «РЖД» на 2015 год по теме «Разработка руководства по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам» (шифр 2.263).

Настоящее Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам разработано на основе принципа классификации, изложенного в Руководстве по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов. Класс нагрузки определен по отношению к эталонной нагрузке С1 со своим динамическим коэффициентом. Динамический коэффициент к поездным нагрузкам принят в соответствии с рекомендациями СНиП 2.05.03 – 84*.

Использование общего принципа классификации и эталонной нагрузки С1 позволяет сравнивать классы элементов пролетных строений железнодорожных мостов с классами подвижного состава.

Представлены графики для определения скорости движения поездов с различной тягой при недостаточной грузоподъемности металлических и железобетонных мостов.

1. Область применения

1.1. Настоящее руководство распространяется на определение возможности пропуска железнодорожных нагрузок по металлическим и железобетонным мостам, на железнодорожных линиях ОАО «РЖД».

1.2. Железнодорожные нагрузки классифицируют с целью определения условий пропуска их по железнодорожным мостам и решения вопросов, связанных с ремонтом, усилением или заменой отдельных элементов или полностью пролетных строений.

1.3. Настоящее руководство предназначено для использования структурными подразделениями, дочерними обществами и организациями ОАО «РЖД», связанных с эксплуатацией мостов.

2. Нормативные ссылки

В настоящем отчете о НИР использованы ссылки на следующие нормативные документы[1]:

- Руководство по определению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов, М. Транспорт 1987 г.;

- СНиП 2.05.03 – 84* Мосты и трубы/ Госстрой России. - М.: ОАО " ЦПП", 2008 год;

- СП 35.13330.2011. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03 – 84* – Минрегион России. - М.: ОАО " ЦПП", 2011 год;

- Руководство по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам. / МПС РФ – М.: «Транспорт», 1993 г.;

- Инструкция по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской республики, Литовской республики, Эстонской республики - ДЧ-1835 утв.19.10.2001 г. (М.: 2001 г.);

- Единые технические условия эксплуатации железнодорожных транспортеров. ЕТУЭ-Т, утв.20.11.08 (М.: 2007 г.);

Отчет составлен с соблюдением основных требований ГОСТ 7.32-2001 «Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления».

3. Общие положения

3.1. В Руководстве по пропуску подвижного состава по железнодорожным мостам (далее Руководство) приведены результаты классификации обращающихся в настоящее время и перспективных локомотивов, вагонов и отдельных типов транспортеров, а также консольных кранов (Примеры классификации приведены в Приложении А).

С целью расширения возможностей использования Руководства при решении вопросов о пропуске поездных нагрузок по мостам эквивалентные нагрузки и классы локомотивов и грузовых вагонов приведены раздельно.

Поездные нагрузки при классификации рассматривались как схемы сосредоточенных грузов.

Приведенные в Руководстве данные классификации различных поездных нагрузок могут быть использованы при определении возможности пропуска не вошедших в настоящее Руководство локомотивов, вагонов и транспортеров. В этом случае необходимо найти в Руководстве нагрузку, аналогичную проверяемой по числу и расположению осей. При этом допустимы небольшие (в пределах 5 %) расхождения в расстояниях между осями проверяемой и представленной в Руководстве аналогичной нагрузки. При различии в осевых давлениях проверяемой и имеющейся в Руководстве аналогичной нагрузки табличные значения эквивалентных нагрузок и классов необходимо умножить на отношение осевых давлений проверяемой нагрузки и имеющейся в Руководстве. Для вагонов с одинаковым количеством осей и их расположением, но разной величиной осевых нагрузок, в разделе 5.2. приведены коэффициенты m_вг, на которые следует умножать значения эквивалентных нагрузок и классов.

3.2. Классификация нагрузок выполнена для треугольных линий влияний длиной λ от 1 до 200 м с вершинами α = 0 (α = 1) и α = 0, 5. Для промежуточных значений λ и α величины эквивалентных нагрузок и классов следует принимать по интерполяции.

Класс нагрузки Ко выражен в единицах эталонной нагрузки С1 и равен отношению эквивалентной нагрузки от классифицируемого подвижного состава с динамическим коэффициентом этой нагрузки к эталонной нагрузке с ее динамическим коэффициентом:

, (3.1)

где k₀ – эквивалентная нагрузка от классифицируемого подвижного состава, тс/м пути (раздел 6 и приложение Б);

k_с - эталонная нагрузка С1, тс/м пути;

- динамический коэффициент для классифицируемого подвижного состава);

- динамический коэффициент для эталонной нагрузки С1 (приложение В).

Значения k₀ и k_с принимают для одной и той же линии влияния.

3.3. Динамический коэффициент для классифицируемого подвижного состава принимается:

- для поездов с электрической и тепловозной тягой, а также для вагонной нагрузки, транспортеров и железнодорожных кранов в транспортном положении для стальных и сталежелезобетонных пролетных строений и элементов стальных опор:

1 + µ_о = 1 + 18/(30+λ). (3.2)

При расчете продольных ребер ортотропной плиты λ принимается равной длине панели (расстояние между осями поперечных балок). При расчете поперечных балок λ принимается равной длине двух панелей.

При расчете консоли продольной балки металлического пролетного строения λ принимается равной 1 м.

- для поездов с электрической и тепловозной тягой, а также для вагонной нагрузки, транспортеров и железнодорожных кранов в транспортном положении для железобетонных балочных пролетных строений:

- при толщине балластного слоя под шпалой по оси моста м:

1 + µ_о = 1 + 10/(20+λ); (3.3)

при м

1 + µ_о= 1, 0,

для промежуточных значений , (1 + µ_о) определяется по интерполяции:

	0, 4	0, 55	0, 7	0, 85	1, 00
µо

- при расчете плиты балластного корыта 1 + µ_о принимают по графику в зависимости от минимального расстояния между осями в схеме временной нагрузки а _k и толщины балластного слоя под шпалой h_b по оси моста. Значения динамического коэффициента 1 + µ_о, определенного по данным рисунка 3.1, следует умножать на 1, 1 для пути на песчаном балласте и на 0, 9 для пути на железобетонных шпалах;

- при определении условий пропуска поездов по железобетонным пролетным строениям с ездой на балласте при толщинах балласта > 0, 25 м динамический коэффициент к эталонной нагрузке 1 + µ следует принимать равным коэффициенту 1 + µ_о.

Рисунок 3.1. Зависимость динамического коэффициента 1 + µ_о от минимального расстояния между осями t wx: val=" Cambria Math" /> < w: i/> < w: sz w: val=" 28" /> < w: sz-cs w: val=" 36" /> < /w: rPr> < m: t> k< /m: t> < /m: r> < /m: sub> < /m: sSub> < /m: oMath> < /m: oMathPara> < /w: p> < w: sectPr wsp: rsidR=" 00000000" > < w: pgSz w: w=" 12240" w: h=" 15840" /> < w: pgMar w: top=" 1134" w: right=" 850" w: bottom=" 1134" w: left=" 1701" w: header=" 720" w: footer=" 720" w: gutter=" 0" /> < w: cols w: space=" 720" /> < /w: sectPr> < /wx: sect> < /w: body> < /w: wordDocument> "> в схеме временной нагрузки

- для консольных кранов в рабочем положении:

1+ µ_о = 1, 1; (3.4)

- для поездов с паровой тягой для металлических и железобетонных пролетных строений:

1 + µ_о = 1 + 27/(30+λ); (3.5)

Динамический коэффициент к эталонной нагрузки С1 в соответствии со СНиП 2.05.03-84* принимается:

- для элементов стальных и сталежелезобетонных пролетных строений, а также элементов стальных опор:

1 + µ = 1 + 18/(30+λ); (3.6)

- для железобетонных балочных пролетных строений, рамных конструкций а также для железобетонных сквозных тонкостенных и стоечных опор:

1 + µ = 1 + 10/(20+λ); (3.7)

- при расчете плиты балластного корыта:

, м	0, 25	0, 5	0, 75	1, 00
	1, 50	1, 43	1, 33	1, 27

Для промежуточных значений значение определяют по интерполяции

- для бетонных опор, грунтовых оснований и всех фундаментов:

1 + µ = 1. (3.8)

В формулах для определения динамических коэффициентов при­нимаются следующие значения λ:

- для основных элементов главных ферм или балок – расчетный пролет фермы (балки) или длина загружения линии влияния, если она больше пролета;

- для продольных балок проезжей части – расстояние между осями соседних поперечных балок;

- для элементов, работающих только на местную нагрузку (под­весок, шпренгелей и др.), для поперечных балок проезжей части – длина загружения линии влияния.

Приведенные в Руководстве классы нагрузок исполь­зуются при решении вопроса о пропуске их по пролетным строениям мостов. Величины эквивалентных нагрузок и классов приведены в пунктах 6.1 – 6.10.

3.4. Эквивалентные нагрузки и классы сплоток электровозов, тепловозов и паровозов длиной до 200 м приведены в пунктах 6.1, 6.2, 6.3. В случае необходимости получения эквивалентных нагрузок и клас­сов грузовых поездов с различными локомотивами и вагонами следует сравнить данные классификации сплоток пропускаемых локомотивов с результатами классификации сплоток вагонов и при­нять максимальные значения.

3.5 Для вагонной нагрузки даны значения огибающей экви­валентных нагрузок и классов 4-осных вагонов (пункт 6.8.84). Приведены также данные классификации перспектив­ных полувагонов габарита Тпр с распределенной нагрузкой q = 10, 5 тс/м, и габарита Т с q=12, 5 тс/м.

3.6. Эквивалентные нагрузки и классы груженых транспортеров приведены в соответствии с действующей Инструкцией по перевозке негабаритных и тяжеловесных грузов на железных дорогах государств-участников СНГ, Латвийской республики, Литовской республики, Эстонской республики – ДЧ-1835 утв.19.10.2001 г. и Едиными техническими условиями эксплуатации железнодорожных транспортеров. ЕТУЭ-Т, утв.20.11.08 (М.: 2007 г.).

При классификации груженых транспортеров грузоподъемностью более 300 т, пропускаемых с отдельным локомотивом, предусмотрена постановка прикрытия от локомотива, состоящего из трех порожних 4-осных вагонов с условной распределенной нагрузкой 2, 5 тс/м (приложение Г) и такое же прикрытие предусмотрено при одновременном следовании двух и более транспортеров.

Эквивалентные нагрузки и классы груженых транспортеров грузоподъемностью до 300 т числом осей 12 и более, пропускаемых в составе поезда, даны для поездов, состоящих из этих транспор­теров и вагонов с распределенными нагрузками q = 8, 7 тс/м и q = 7, 2 тс/м (пункт 6.5.4 с осевым давлением 22тс и 6.7.1, приложение Г). Для таких транспортеров предусмотрена постановка прикрытия с каждой стороны из двух 4-осных вагонов с грузом массой 40 т (q = 4, 5 тс/м) (приложение Г).

В случае одновременного следования двух и более транспорте­ров предусмотрено прикрытие между ними из трех 4-осных вагонов с грузом массой 40 т (q = 4, 5 тс/м).

При классификации указанных выше транспортеров в качестве ведущего локомотива принят электровоз ВЛ10У. Полученными данными можно пользоваться и при любом другом ведущем локомотиве, допущенном к обращению на пути следования транспортера. При этом необходимо учитывать, что для локомотивов с нагрузкой от оси на рельсы менее 25 тс (для длин загружения λ =1, 0 м при α = 0 и λ от 1-го до 2-х метров при α = 0, 5) определяющим является воздейст­вие локомотива ВЛ10У. При необходимости получения эквивалентных нагрузок и классов от транспортера с другим локомотивом сравнивают результаты классификации сплотки нужного локомотива с рассматриваемым транспортером и принимают максимальные зна­чения из двух таблиц.

Для транспортеров, имеющих менее 12 осей, классификация составлена для случая следования двух транспортеров в составе поезда с вагонами, имеющими распределенную нагрузку 7, 2 тс/м, но без вагонов прикрытия.

Классификация транспортеров, имеющих менее 12 осей и следую­щих в составе поезда с 8-осными вагонами, распределенная нагруз­ка которых составляет 8, 7 тс/м, не приведена, так как определяющей в этом случае для длин загружения λ > 20 м является вагонная нагрузка. При λ ≤ 20 м следует пользоваться классификацией транспортеров с вагонами, имеющими распределенную нагрузку 7, 2 тс/м.

В Руководстве не приведена классификация 4-осных транспор­теров, поскольку их воздействие на мосты не превышает воздейст­вия 4-осных вагонов. При определении возможности пропуска 4-ос­ных транспортеров с нагрузкой от оси на рельсы более 23 тс и длине пролетов менее 10 м следует пользоваться значениями оги­бающей эквивалентных нагрузок и классов обращающихся 4-осных вагонов (пункт 6.8.84), умножая табличные значения на отно­шение осевых нагрузок транспортера и вагона, принятое при класси­фикации с осевой нагрузкой равной 25 тс. При пролетах более 10 м повышение осевой нагрузки этих транспортеров не учитывается.

Поскольку тяжелые транспортеры в ряде случаев могут быть пропущены по мостам только с ограничением скорости, классы таких транспортеров приведены с учетом динамики и без ее учета.

3.7. Для консольных кранов ГЭК-80, ГЭПК-130-17, 5, ГЭПК-130У, пропускаемых в транспортном состоянии с локомотивом ВЛ10У и 8-осными вагонами, а также в рабочем состоянии без груза и с грузом, масса которого соответственно составляет 80, 120, 130 т, клас­сификация приведена в пункте 6.10.

3.8. В случаях неполной или повышенной загрузки вагонов или транспортеров эквивалентные нагрузки и классы могут быть определены умножением табличных значений эквивалентных нагру­зок и классов на отношение нагрузки от оси на рельсы при факти­ческой и принятой при классификации загрузке этих вагонов (при­мер расчета приведен в приложении А).

В настоящем руководстве в приложении Д приведены категории мостов по грузоподъемности.

4. Определение условий пропуска поездных нагрузок

4.1. Условия пропуска поездных нагрузок по мостам устанавли­вают сравнением классов элементов пролетных строений, опреде­ленных в соответствии с Руководствами по определению грузоподъемности металлических, железобетонных пролетных строений и опор, с классами пропускаемого подвижного состава, приведенными в настоящем Руководстве. В приложении А приведены: пример пересчета класса элемента пролетного строения выраженного в единицах эталонной нагрузки k_н, на класс выраженный в единицах эталонной нагрузки k_с; примеры определения условий пропуска подвижного состава по металлическим пролетным строениям.

При необходимости следует выполнять проверочные расчеты опор с использованием экви­валентных нагрузок подвижного состава.

Условия пропуска подвижного состава по мостовым конструкциям, которые не классифицируют по грузоподъемности, определяют сравнением расчетной нагрузки, принятой при их проектировании, с нагрузкой, намеченной к пропуску.

При отсутствии данных о расчетной нагрузке или при наличии дефектов и повреждений, снижающих грузоподъемность мостов, необходимо выполнять проверочные расчеты прочности их элемен­тов с использованием эквивалентных нагрузок соответствующего подвижного состава.

4.2. Классы пролетных строений сравнивают с классами нагрузок для одних и тех же длин загружения λ и положений вершин линий влияния α по всем элементам главных ферм (для сквоз­ных пролетных строений – отдельно по поясам, раскосам, подвескам, стойкам, стыкам и прикреплениям, для сплошностенчатых металлических и железобетонных балок – по характерным сечениям), а также по всем элементам проезжей части (продольным и попереч­ным балкам, их прикреплениям, консолям железобетонных про­летных строений).

При решении вопроса о пропуске транспорте­ров, консольных кранов и других эпизодических нагрузок их классы следует сравнивать с классами пролетных строений только по проч­ности и устойчивости, а для постоянно обращающихся нагрузок – по прочности, устойчивости и выносливости.

4.3. При определении условий пропуска по мостам поездов с различными локомотивами и вагонами (в том числе вагонами-транспортерами) необходимо классы элементов пролетных строений моста сравнивать поочередно с классами сплоток локомотивов, вагонов и транспортеров, пользуясь соответствующими таблицами настоящего Руководства.

4.4. Возможность пропуска по мостам груженых транспортеров, являющихся наиболее тяжелой подвижной нагрузкой, необходимо проверять как при установленной на линии, так и при ограниченной скорости движения.

Для транспортеров грузоподъемностью более 300 т, пропускаемых с отдельным локомотивом, следует пользоваться результатами классификации (пункт 6.9) в зависимости от типа и числа одновременно следующих транспорте­ров. Если их три или более, необходимо руководствоваться табли­цами классификации, составленными для случая пропуска двух тран­спортеров.

При решении вопроса о возможности пропуска следующих в составе поезда транспортеров грузоподъемностью 300 т и менее, имеющих 12 осей и более, на участках обращения 8-осных вагонов и цистерн необходимо пользоваться таблицами класси­фикации транспортеров с вагонной нагрузкой 8, 7 тс/м, а на участках обращения только 4-осных вагонов – классификацией транспортеров с вагонной нагрузкой 7, 2 тс/м. При этом следует учитывать тип и число одновременно следующих транспортеров.

4.5. В случае, если минимальный класс элементов пролетных строений больше максимального класса рассматриваемой подвижной нагрузки, т. е. К> К_о, а также, если при расчете деревянных мостов, опор и других конструкций фактические напряжения в наиболее слабых элементах не превышают расчетных сопротивлений, указанную поездную нагрузку можно беспрепятственно пропус­тить по мосту. В противном случае необходимо проверить возмож­ность пропуска этой нагрузки с ограничением скорости. Для этого следует определить класс нагрузки без учета динамики Кн-д путем деления класса нагрузки с динамикой К_о, соответствующего длине загружения λ и положению вершины линии влияния α слабого эле­мента пролетного строения, на динамический коэффициент (1 + µ_о) для тех же значений λ и α той же длины загружения линии влияния и положения вершины линии влияния. Значения динамичес­ких коэффициентов (1 + µ_о) для металлических пролетных строений и стальных опор можно принимать по верхним кривым, показанным на рисунках 4.1, 4.3, 4.4, для балочных железобетонных пролетных строений при м и железобетонных сквозных тонкостенных и стоечных опор– по кривым, представленным на рисунке 4.2.

Для металлических пролетных строений классы транспортеров приведены как с динамикой, так и без нее. Если класс поездной нагрузки без динамики больше класса элемента пролетного строения, т. е. К_н-д> К, пропуск ее по мосту невозможен.

При К_н-д< К возможность и допустимую скорость пропуска поездной нагрузки по пролетным строениям устанавливают по графикам, представленным на рисунках 4.1…4.4, в зависимости от отношения класса элемента к классу нагрузки без динамики (К/ К_н-д) и длины загружения линии влияния λ. Для этого на график, соответствующий рассматриваемой поездной нагрузке, наносят точку, отвечающую вычисленному значению К/К_н-д и данной длине загружения λ. За допустимую скорость при пропуске поездной нагрузки по мосту в этом случае принимают скорость, указанную на ближайшей нижней кривой графика. Для уточнения полученных данных используется формулы:

- для поездов с электрической и тепловозной тягой при недостаточной грузоподъемности металлических пролетных строений и стальных опор

;

- для поездов с электрической и тепловозной тягой при недостаточной грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений при м, железобетонных сквозных тонкостенных и стоечных опор

.

Для мостов, грузоподъемность которых недостаточна для пропуска по ним подвижного состава без ограничения скорости, допускаемая скорость определяется по формуле

;

или

,

где – динамическая добавка,

,

K – класс элемента моста,

K_н – класс нагрузки

Примеры определения условий пропуска подвижного состава по металлическим пролетным строениям при­ведены в приложении А.

4.6. При решении вопроса о пропуске поездной нагрузки с ограничением скорости, особенно когда допустимая скорость не превышает 15 км/ч, необходимо тщательно проверять все слабые элементы пролетных строений и других частей мостов и убедиться, что их состояние соответствует принятому при определении грузоподъемности.

4.7. Недостаточная грузоподъемность пролетных строений и других конструкций мостов по выносливости не может служить основанием для ограничения скорости движения поездов. В этом случае необходимо в плановом порядке, рекомендованном Методикой опре­деления усталостного ресурса, изложенной в Руководстве по опре­делению грузоподъемности металлических пролетных строений железнодорожных мостов, принимать меры к повышению выносливости слабых элемен­тов.

4.8. Для определения условий пропуска поездных нагрузок по пролетным строениям проектировки ПСК вто­рой серии, а также КМ-42 и КМ-43 при пролетах 77, 0 м и более (име­ющим зубчатые линии влияния, разделенные участками другого знака длиной до 15 м) необходимо сравнивать допускаемую временную распределенную нагрузку k, определяемую для элементов пролетных строений, с погонной нагрузкой от конкретной поездной нагрузки q, умноженной на соответствующий динамичес­кий коэффициент (1+µ_о). Значения погонных нагрузок при­ведены в разделе 5 настоящего Руководства. Если k< q(1 + µ_о), но k> q, то, необходимо определить снижение скорости движения поездной нагрузки, используя рисунки 4.1 – 4.4. При этом по оси ординат вместо К/К_н-д необходимо отложить k/q.

Рисунок 4.1. График для определения скорости движения поездов с электрической и тепловозной тягой при недостаточной грузоподъемности металлических пролетных строений и стальных опор

Рисунок 4.2. График для определения скорости движения поездов с электрической и тепловозной тягой при недостаточной грузоподъемности железобетонных балочных пролетных строений при м, железобетонных сквозных тонкостенных и стоечных опор

Рисунок 4.3. График для определения скорости движения поездов с паровозами серий Е, Э, СО, ФД при недостаточной грузоподъемности металлических пролетных строений

Рисунок 4.4. График для определения скорости движения поездов с паровозами серии Л при недостаточной грузоподъемности металлических пролетных строений

4.9. Мосты старых лет постройки, на которых произведена замена пролетных строений на новые металлические или железобетонные, расчитанные под нагрузку Н8 или С14, при удовлетворительном состоянии опор следует относить ко II категории, а в случае, если по имеющимся расчетам, опоры удовлетворяют расчетной нагрузке С 14 – первой категории.

При наличии в опорах дефектов или повреждений категория мостов устанавливается по состоянию опор в соответствии с оценкой грузоподъемности опор.

5. Характеристики подвижного состава российских железных дорог

5.1. Локомотивы