Файл: Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал.pdf

тов в шпалах. Указанные причины приводят к выпуску про­ дукции с неоднородными качественными характеристиками и, следовательно, не одинаково высокой долговечности.

Поэтому (совершенствование .технологии , изготовления дол­ жно быть направлено прежде всего на приведение в соответст­ вие параметров применяемого оборудования с требования* ми стандарта к качеству и точности изготовления шпал.

3. Прогнозирование срока службы шпал

Результаты наблюдений за опытными участками пути пока­ зывают, что при увеличении продолжительности эксплуатации наблюдается некоторый прирост числа явно дефектных шпал. Предположим, что данные по накоплению дефектных шпал в пути за какое-то число лет наблюдений и известной величине пропущенного тоннажа позволяют аппроксимировать вид ста­ тистического распределения на расчетный срок службы конст­ рукции. Тогда может быть определена вероятность накопления в пути дефектных шпал в зависимости от длительности их экс­ плуатации и прошедшего по шпалам тоннажа.

Согласно исследованиям дорожной лаборатории Октябрьской дороги выход железобетонных Шпал на 'одном из участков пути подчиняется ^эмпирической (Зависимости

п =0,35—0,0108235Т + 0,000104459Т\

где Т — прошедший тоннаж в млн. т брутто.

В. Я. Шульга [14] считает, что выход шпал, получаемый по этой формуле, несколько завышен, так как на указанном участ­ ке наряду с железобетонными шпалами с проволочной армату­ рой были уложены менее долговечные двухстержневые цельнобрусковые шпалы. Поэтому выход шпал при обработке данных наблюдений может быть выражен следующими зависимостями:

брутто на участке Приднепровской дороги и около 2,18 млрд, т брутто на Октябрьской дороге (рис. 28), что при среднегодовой грузонапряженности 50 млн. т брутто соответствует 40—50 го­ дам эксплуатации.

Заметим, что на физический износ конструкции шпалы, ве­ роятно, будет влиять не только интенсивность, показателем ко­ торой может служить тоннаж, но и число лет эксплуатации ее. Каждый из этих факторов в отдельности может привести к пол­ ному износу конструкции, примером чему служит разрушение

76

жет влияния на выносливость шпалы, испытываемой в лабора­ торных условиях. Микроразрывы в бетоне и раскрывающиеся трещины снизят выносливость конструкции и одновременно мо­ гут явиться причиной локальной коррозии арматуры.

Из этих примеров видно, что дефекты, связанные с прочно­ стными показателями шпалы, в большей мере могут проявить­ ся при силовом воздействии на нее, т. е. при росте интенсивнос­ ти нагрузки, а дефекты, связанные с физико-химическими ха­ рактеристиками бетона и арматуры,— при длительном воздей­ ствии реагентов внешней среды, окружающей шпалу.

Для деревянных шпал значение коэффициента годового вы­

А, В и m— параметры.

Применить формулу (2.14) в чистом виде для железобетон­ ных шпал пока не представляется возможным из-за недоста­ точного срока их службы по отношению к расчетному и по при­ чине отсутствия достоверных опытных данных. В то же время

77

налицо факты накопления на опытных участках пути дефектных и негодных шпал по прошествии нескольких лет их эксплуата­ ции. Аппроксимация закона распределения по накоплению де­ фектных и негодных шпал по начальным 6 —7 годам наблюде­ ний на 30—40 и более лет может быть лишь приблизительной, так как недостаток исходных данных нельзя компенсировать применением самых популярных и гибких законов статистиче­ ского распределения.

Абсолютное число дефектных и негодных шпал на 1 км пути также не может служить для сравнения их надежности. Так, например, при известном выходе одинаковых шпал из партии в 1000 шт. (через год— 10, два — 30 и в последующие годы — по 5 шт.) нельзя сказать, в какой пероид эксплуатации шпалы наи­ более надежны. В подобных случаях в теории надежности час­ то используют функцию, называемую опасностью отказа:

В качестве примера в табл. 20 приведен анализ результатов наблюдений ЦНИИ МПС за состоянием более 100 тыс. железо­ бетонных шпал на опытных участках. По варианту I показано число явно дефектных шпал при учете абсолютно всех видов повреждений.

51, 61 и в половинном размере дефекты № 13, 14, 17, 22, 23, а также 6 6 % дефектов № 31. Такой вариант возможен, если уси­ лить контроль при изготовлении и приемке на заводе и не до-

78

пускать укладки в путь явно дефектных шпал, не отвечающих требованиям действующего стандарта.

По варианту III учтены в половинном размере лишь дефек­ ты шпал !№ 11 и .61 |и в полном .размере дефекты (№ 33, 34 и 35. Такое условие подсчета числа шпал со скрытыми дефектами соответствует более совершенной технологии при внедрении комплексной механизации и автоматизации процесса выполне­ ния наиболее ответственных технологических операций при из­ готовлении шпал.

Таблица 20

Число в % и интенсивность (в знаменателе) накопления дефектных шпал, выявленных при осмотре опытных участков

тельных колебаний величин интенсивности накопления дефект­ ных шпал в пути по годам наблюдений не происходит. С неко­

ная дефектность первых лет может быть отнесена за счет пери­ ода отладки технологии изготовления шпал на заводах, а так­ же укладки и содержания пути.

Характер изменения вероятности накопления в пути де­ фектных шпал, подсчитанный по формуле (2.16) с использова­ нием данных табл. 20, показан на графике (рис. 30). Из этого графика видно, что если принимать во внимание все виды де­ фектов, то, например, через 50 лет может накопиться в пути до 55% шпал с дефектами (кривая 1).

79

t-P(i)

Если при укладке исключить попадание шпал с явными тех­ нологическими дефектами (заводской брак), то через 50 лет в пути может накопиться 35% шпал, в которых каким-то обра­ зом проявятся скрытые технологические дефекты (кривая 2). При совершенствовании технологии изготовления и уменьше­ ния в шпалах числа скрытых технологических дефектов веро­ ятность накопления в пути шпал, в которых эти дефекты про­ явятся при эксплуатации, еще более снижается (кривая 3)-

Очевидно, что полученные значения вероятностей могут рас­ сматриваться как ориентировочные, поскольку исходные дан­ ные относятся только к первым годам эксплуатации шпал, а прогнозируется рост их дефектности по условно принятому экс­ поненциальному закону на несколько десятков лет вперед.

Не следует также отождествлять вероятность накопления дефектных шпал с вероятностью полного их износа, так как некоторые дефектные шпалы, например с небольшими околами бетона по углам, могут еще служить достаточно долго.

Однако факты преждевременного разрушения некоторых шпал на отдельных участках дорог вызывают законную озабо­ ченность.

Как отмечалось выше, ремонт большинства дефектных шпал не может спасти конструкцию от дальнейшего разрушения, а выборочная замена железобетонных шпал производится пока что в исключительных случаях. Следует иметь в виду, что на­ ши ориентировочные подсчеты произведены без учета возмож­ ного роста грузонапряженности линии, скоростей движения по­ ездов, изменения конструкции подвижного состава, роста осе­ вых нагрузок, конструкций самих шпал и других факторов.

Довольно резкое снижение вероятности накопления явно де­ фектных шпал (до 35%) получено при условии исключения ук­ ладки в путь шпал с явными технологическими дефектами. От­ сюда сразу же напрашивается рекомендация по повышению требований к шпалам, изготовляемым на действующих заво-

80