Совершенствование методик оценки несущей способности железобетонных опор контактной сети магистральных электрических железных дорог

• Автор: Запрудский, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ..

1 Особенности эксплуатации железобетонных опор контактной сети.

1.1 Условия работы опор контактной сети.

1.2 Анализ повреждаемости опор

1.3 Исследования, направленные на повышение эксплуатационной надежности опор.

1.4 Показатели, необходимые для оценки технического состояния железобетонных опор.

2 Принципы расчета поврежденных опорных конструкций.

2.1 Методика оценки величины коррозии арматуры железобетонной опоры по ширине раскрытия продольной трещины
2.2 Предлагаемая методика оценки остаточной несущей способности дефектных железобетонных опор.
2.3 Предлагаемая упрощенная методика оценки несущей способности дефектных железобетонных опор.
3 Разработка методики расчета нагрузок на опоры контактной сети, учитывающей деформации стоек
3.1 Расчет нагрузок на опорные конструкции контактной сети
3.2 Определение деформаций стоек.
3.3 Определение дополнительных изгибающих моментов
4 Оценка достоверности предложенных методик расчета несущей способности железобетонных опор по результатам экспериментальных исследований
4.1 Экспериментальные исследования опорных конструкций контактной сети
4.1.1 Методика проведения испытаний.
4.1.2 Результаты испытаний
4.2 Оценка пригодности дефектных железобетонных опор к эксплуатации
4.3 Экономический эффект от использования разработанных методик, алгоритмов и программы для ЭВМ.
4.3.1 Затраты на замену опоры.
4.3.2 Расчет затрат на материалы, покупные и комплектующие изделия
4.3.3 Затраты на оплату труда основная и дополнительная заработная плата.
4.3.4 Расход на топливо автомотрисы АДМ.
4.3.5 Амортизация дополнительного оборудования
4.3.6 Накладные расходы.
4.3.7 Полная стоимость замены опоры.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИИ
Актуальность


Принятая система проектирования, изготовления и применения опор КС обеспечивала высокую надежность конструкций только в начальный период эксплуатации после их установки. В то же время надежность опор в более поздний период эксплуатации оказалась ниже требуемой. На железных дорогах страны все чаще стали пояапяться преждевременные отказы опор, создавая угрозу безопасности движения поездов. В первые годы эксплуатации электрифицированных линий постоянного тока доминирующими были отказы из-за электрокоррозии арматуры и анкерных болтов подземной части конструкции. Массовая замена опор проводилась Западно-Сибирской, Южно-Уральской, Закавказской, Азербайджанской железными дорогами. Уже в е годы заменили около тыс. На протяжении всего периода эксплуатации типовые проекты железобетонных опор и фундаментов постоянно усовершенствовались, увеличивая надежность и, как следствие - безопасность движения поездов. Достижения в области защиты от электрокоррозии позволили снизить поток отказов опор. Но, несмотря на перечисленные меры, количество дефектных и остродефектных опор растет с каждым годом в связи с длительным сроком службы и сложными условиями эксплуатации. В процессе эксплуатации на опоры КС воздействует ряд факторов [4] (рисунок 1. Рисунок 1. Статическая нагрузка создается за счет поддержания контактной подвески. Кроме того, при появлении гололеда возникает дополнительная нагрузка, которая увеличивает общую статическую и, как следствие, изгибающий момент, величина которого зависит от типа и количества проводов контактной подвески и проводов, расположенных с полевой стороны, в меньшей степени - количеством поддерживающих и других устройств, расположенных на опоре. Увеличение числа проводов не может быть беспредельным, так как это влечет за собой значительное возрастание нагрузки на опору. На основе результирующей статической нагрузки, рассчитывается реальный изгибающий момент, по величине которого определяется несущая способность опоры, ее конструктивное исполнение и стоимость. Температурные воздействия окружающей среды приводят к появлению температурных напряжений как в бетоне - по толщине стенки (разность температур на поверхности и внутри опоры) и ее длине (разность температур земли и воздуха), так и в арматуре каркаса. Для тонкостенных струнобетонных стоек опор наибольшее негативное влияние оказывают внутрисуточные колебания температуры. Воздействие солнечной радиации, холодных ветров и осадков также вызывают изменение температуры опоры, что приводит к появлению напряжений в поверхностных слоях бетона по длине окружности поперечного сечения [5,6]. Помимо колебаний температуры воздуха, на опору большое влияние оказывают также колебания температуры фунта, где установлена опора. Грунт, обладая отличными от бетона теплофизическими свойствами, изменяет свою температуру при колебаниях температуры воздуха значительно медленнее, чем бетон. Вследствие этого, по длине опоры в месте перехода её в фунт возникает перепад температур. Этот перепал зависит от скорости изменения температуры воздуха, качества фунта, ею характеристик. При понижении температуры надземная часть опоры охлаждается и уменьшается, испытывая сопротивление подземной части, сохраняющей более высокую температуру. Вследствие этого в подземной зоне возникают растягивающие напряжения, а в наружной части -сжимающие. Величина этих напряжений составляет 1,2-1,5 МПа [7,8]. Наибольший перепад температур по толщине стенки опоры отмечается в надфундаментной части на расстоянии первых 2. Например, при 0°С растягивающие напряжения составляют 2,9. МПа, а при °С - 3,6. МПа [9]. Холодные дожди и ветры, попадая на опоры, вызывают быстрое понижение температуры её поверхности. В результате этого также возникает перепад температур по периметру и толщине стенки. Растягивающие напряжения - 0,8. МПа []. Попеременное высыхание и увлажнение бетонной поверхности опор приводит к неравномерным деформациям [,]. Значения этих напряжений зависят от перепада влажности подземной и наземной частей опоры и для частного случая, когда опора находится в воде, а надземная часть имеет равновесную влажность при относительной влажности воздуха %, составляют 1. МПа [].