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

дах. Поэтому в нормативах на изготовление и приемку шпал Целесообразно определить дополнительные требования к шпа­ лам, разработать и ввести в действие более четкие методы кон­ троля их качества. Одновременно возникает вопрос об обяза­ тельном совершенствовании технологии изготовления железобе­ тонных шпал с целью снижения вероятности выпуска конструк­ ций со скрытыми технологическими дефектами для повышения Долговечности.

Технология должна быть такова, чтобы не допускать изго­ товления шпал не только с явными, но и со скрытыми дефек­ тами. Речь идет о точности выполнения отдельных, наиболее важных операций и стабильности технологического процесса. Предстоит большая и сложная работа по определению пара­ метров точности и стабильности технологического процесса на Действующих заводах по изготовлению железобетонных шпал с тем, чтобы направленно воздействовать на технологический процесс и обеспечить выпуск долговечных конструкций из же­ лезобетона. Знание параметров качества позволило бы регули­ ровать долговечность изготовляемых конструкций в зависимос­ ти от требований их эксплуатации.

При оценке долговечности железобетонных шпал не без­ различно их исходное качество изготовления. При наличии яв­ ных дефектов разрушение конструкции происходит быстрее. Во­ обще говоря, даже идеально изготовленная железобетонная Шпала должна когда-то разрушиться, поскольку наступит ее физический износ.

Можно предположить, что каждый дефект, содержащийся в

конструкции, укорачивает ее потенциальный срок службы Т на ti

величину Дt —~ , которую назовем мерой снижения долговеч­

ности конструкции [23]. Из примеров разрушений очевидно, что различные виды технологических дефектов могут иметь разные величины tt снижения долговечности конструкции. Если в кон­ струкции обнаруживается при приемке большое число явных Дефектов, она бракуется, так как считается, что такая конст­ рукция не может работать в пути в соответствии с расчетными условиями

7' dt_

I Т = 1.

Если бы можно было оценить значимость каждого дефекта в годах или просто во времени уменьшения срока службы шпалы, то не представляло бы трудности определить предполагаемый срок службы конструкции путем вычитания из потенциальной Долговечности числа «дефектных» лет:

dt

о Т '

81

Практически на пути решения этой задачи возникают боль­ шие трудности, так как неизвестны значимости различных ви­ дов технологических дефектов. Более того, не все виды дефек­ тов обнаруживаются существующими средствами контроля при приемке готовой продукции-

Воспользуемся другим весьма приближенным методом для определения вероятности безотказной работы шпал в пути в за­ висимости от качества их изготовления. Пусть, как показано выше, качество шпалы характеризуется следующими независи­ мыми параметрами: плотностью, прочностью и морозостойко­ стью бетона, толщиной его защитного слоя и трещиностойкостью конструкции. Каждый из названных параметров будет оказывать влияние на долговечность конструкции, которую можно оценить сроком службы.

Сроком службы конструкции будем называть в соответствии с установившейся терминологией [18, 2 2 ] календарную продол­ жительность эксплуатации изделия до разрушения с полной потерей несущей способности; средним сроком службы изделия назовем математическое ожидание календарной продолжи­ тельности эксплуатации изделия до разрушения. Предположим, что средний срок службы шпал t0 установлен равным 70 годам, а технологические особенности производства вызывают измене­

Таблица 21

Коэффициенты вариации основных качественных характери­ стик железобетонных шпал, %

Вероятность безотказной работы конструкции при приня­ тых выше допущениях в зависимости от продолжительности ее эксплуатации t в равных условиях можем подсчитать по из­ вестной формуле независимых в совокупности событий [24]:

82

Pt( t y Г[’Ч -' Ф" >/ ia~ f

1 + 0 ( 4

где ф — соответствующая функция Лапласа;

0i = Vj7сР — среднее квадратическое отклонение.

Подставляя значения в (2.19), получим вероятность безот­

казной работы конструкции в пути при ^=50 годам эксплуата­ ции:

а) шпал, изготовленных на существующих заводах с орга­ низацией производства по поточно-агрегатной технологической схеме:

Pi (50) = 0,97128 • 0,93644= 0,707;

б) шпал, изготовленных по более совершенной технологии;

Р2 (50) = 0.997885 = 0,989.

Это значит, что в первом случае из каждой 1000 шпал через 50 лет могут выйти из строя 293 шпалы, тогда как во втором случае только 1 1 .

При всей условности наших расчетов, когда истинные рас­ пределения значений принятых параметров качества остаютсяПока неустановленными, так же как и связь их со средним сро­ ком службы шпал, данный пример позволяет более наглядно представить влияние условий изготовления на вероятность без­ отказной работы шпал в пути.

Используя нашу методику, сотрудники ХИИТа [25] срав­ нили на 50-й год службы вероятность безотказной работы шпал,

Изготовленных по поточно-агрегатной технологии Р50 и стендо­ вой технологии Pto, За качественные характеристики при этом приняты не их прямые значения, а соответствующие им кос­ венные показатели (табл. 2 2 ).

Т а б л и ц а 122

Коэффициент вариации 'ц качественных характеристик бето­ на шпал при различной технологии их изготовления

83

Г л а в а 3

МЕТОДЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ

ИПОВЫШЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ШПАЛ

1.Основные положения бездефектной технологии изготовления шпал

Анализ видов и причин преждевременного разрушения шпал показал, что во всех наблюдавшихся случаях разрушились конструкции, в которых не была обеспечена при изготовлении хотя бы одна из перечисленных выше качественных характе­ ристик. Одновременное наличие на опытных участках пути здо­ ровых, дефектных и разрушившихся шпал одной партии изго­ товления и укладки свидетельствует о неоднородности их ка­ чественных характеристик, формирующихся главным образом при выполнении ведущих операций по армированию, формиро­ ванию шпал и проведении тепловлажностной обработки бетона.

Рассмотрим возможные пути устранения недостатков в су­ ществующем производстве и определим основные положения бездефектной технологии изготовления шпал. Прежде всего вы­ ясним, при каких условиях возможно избежать обрывов арма­ туры при ее натяжении. Предположим, что величины прочнос­ ти одиночных проволок и пакетов из них, напряжений в прово­ локах и точности натяжения пакетов подчиняются нормальным законам распределения с соответствующими характеристиками

и сг (рис. 31).

Тогда допустимая расчетная величина предварительного на­ пряжения арматуры может быть определена из следующих ус­ ловий:

впакете;

—число стандартов для различных распределений.

85