Некоторые вопросы ползучести и консолидации неоднородных грунтов

Катаманов Н.Н., Г.А. Лаврушин

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ ВАГОНООНРОКИДЫВАТЕЛЯ

Вагоноопрокидыватели роторного типа предназначены для разгрузки угля, перевозимых в открытом подвижном железнодорожном составе. Разгрузка полувагонов осуществляется поворачиванием относительно продольной его оси на угол 160 градусов.

Вогоноопрокидыватель представляет собой ферменную конструкцию и состоит и состоит из двух торцевых колец-дисков, соединенных между собой четырьмя горизонтальными балками. К торцевым кольцам-дискам с помощью болтов крепится платформа с рельсами. Четыре горизонтальные балки, представляют собой трубы диаметром 610 мм, собранные в две фермы с помощью трубчатых раскосов. Каждая ферма соединена с торцевыми кольцами болтовыми соединениями.

Торцевые кольца-диски представляют собой листовую сварную конструкцию с проемом для прохождения вагонов. К внешнему периметру кольца-диска приварена обечайка, на которой установлен кольцевой рельс и зубчатый венец. Торцевое кольцо-диск состоит из двух полуколец, соединенных между собой болтами.

Фиксирование вагона в процессе опрокидывания осуществляется с помощью зажимов. Привальная стенка вагоноопрокидывателя используется в качестве опоры для вагона при опрокидывании, перемещение которой регулируется с помощью гидроцилиндров. После завершения позиционирования привальной стенки на верхнюю обвязку вагона опускаются зажимы, расположенные на привальной стенки и на ферме. По завершению их движения включается привод вращения вагоноопрокидывателя.

Основной причиной возникших повреждений является периодическое действие не предусмотренных номинальными условиями эксплуатации ударных нагрузок на стойки вагоноопрокидывателя при разгрузке вагонов со смёрзшимся углем. При прогреве вагонов в тепловой камере происходит лишь поверхностное оттаивание угля вдоль стенок вагона, а в массе своей глыбы смёрзшегося угля остаются монолитными, обладая массой от нескольких тонн до нескольких десятков тонн.

При опрокидывании вагона глыбы целиком вываливаются из вагона и, ударяя по концам стоек, создают динамическую нагрузку, воспринимаемую продольной несущей балкой. За время эксплуатации исследованного вагоноопрокидывателя в течении трех лет на нем было отгружено около 22400 вагонов, из них со смерзшимся углем 800 вагонов. При разгрузке последних возникали динамические нагрузки той или иной силы, в зависимости от массы глыб смерзшегося угля. Эти нагрузки и приводили к зафиксированным повреждениям. При разгрузке вагонов с рыхлым углем возникающие нагрузки не создают в несущих конструкциях напряжений способных привести к описанным повреждениям.

Другой, важной причиной появления повреждений при условии действия экстремальных ударных нагрузок, являются концентраторы напряжений.

Попов А.А., Лаврушин Г.А.

НЕКОТОРЫЕ ВОПРОСЫ ПОЛЗУЧЕСТИ И КОНСОЛИДАЦИИ НЕОДНОРОДНЫХ

ГРУНТОВ

В сложных природных техногенных условиях дорожного строительства возрастает проблема обеспечения их прочности и долговечности. Решение этой проблемы во многом зависит от решений ряда инженерных задач, среди которых является оценка осадки грунтовых оснований, обусловленных фильтрационной консолидацией земляных масс. При изучении осадки грунтовых дорожных полотен, как правило, разрабатывается математическая модель процесса консолидации грунтов. Существующие зависимости, характеризующие изменение механического состояния неоднородных грунтов, не дают нам возможности реально оценить их поведение в области линейной и нелинейной ползучести. Необходимо установить влияние переменности коэффициента пористости на характер деформации грунтов во времени в зависимости от напряженно-деформированного состояния среды. Для описания процесса ползучести грунтовой среды рассматривается реологическая модель, позволяющая учитывать влияние пористости, пространственных координат, напряженного состояния, влажности.

Для реализации данной программы исследований были поставлены натурные опыты в дорожном строительстве при изучении параметров конструкций дорожных одежд, армированных геотекстилем. В развитии рассматриваемой проблемы были исследованы механические свойства нетканых материалов (НМ) различных производителей: ЗАО «Радуга» ( г. Владивосток), ООО «Мегатекс» (г. Железногорск), а также производства КНР. Для сравнительного анализа были отобраны пять видов нетканых полотен, полученных иглопробивным способом. Содержание волокнистого состава НМ фабрики «Радуга» получено из вторичного сырья - капроновые канаты и сетная часть орудий лова после их эксплуатации, которые разволакиваются на специальном оборудовании. Для реализации программы повышения эксплуатационных свойств НМ из вторичного сырья была решена задача за счет применения первичного сырья, которое является отходами фабрик орудий лова при создании рыбопромыслового оборудования. Отходами, как правило, являются концевые части канатов, нестандартные сетные полотна и другие элементы. Меняя количественное содержание отходов первичного сырья (от 10% до 30 %) в НМ из вторичного сырья, можно получить различного качества иглопробивные материалы. Другие НМ имели в своем составе полиэфирные волокна из первичного сырья. Наилучшие показатели по механическим свойствам следует отнести к НМ ЗАО «Радуга» и ООО «Мегатекс», которые рекомендованы для дорожных покрытий. Предварительно были изучены и фильтрационные способности этих же НМ, которые являются важной характеристикой при выполнении функций дренажа. НМ фабрики «Радуга» по фильтрационным характеристикам существенно превосходили остальные материалы.

Кроме этого были проведены дополнительные опыты для определения коэффициента звукопоглощения исследуемых НМ на разных частотах (300, 500, 700 Гц) и в зависимости от толщины НМ (3, 5, 8 мм). Для иглопробивного нетканого материала (ИНМ) ЗАО «Радуга» коэффициент звукопоглощения менялся от от 0,067 ( при 300 Гц и толщины 3 мм) до 0,2 (при тех же условиях), для частоты 700 Гц коэффициент звукопоглощения изменялся от 0,358 ( для толщины 3 мм) до 0,578 (для толщины 8 мм). Аналогичные опыты проведены для ИНМ ООО «Мегатекс». Значение коэффициента звукопоглощения для данных материалов несколько ниже, чем у ИНМ ЗАО «Радуга».- на 14 %. На основании результатов исследований была получена математическая модель по управлению технологическим процессом создания нетканых материалов с заданными физико-механическими свойствами.

Для оценки состояния дорожных насыпей и их покрытий с применением НМ для различных случаев напряженного состояния были разработаны специальные датчики давления. Измерительная система датчиков предназначена для фиксирования динамики изменения механического состояния грунта при движении транспорта, а также ряд сопутствующих изменений физических свойств грунта и НМ

Программа включала такие вопросы как изменение модуля упругости материала и его плотности по глубине в зависимости от динамики воздействия дорожного движения.

По результатам этих испытаний построена математическая модель поведения грунта для различных случаев динамического воздействия. При этом использовались и численные методы в частности и метод конечных элементов для уточненного анализа напряженного состояния среды. По результатам этих исследований были даны рекомендации по возведению дорожных насыпей и укреплению покрытий. Следует также отметить, что параллельно проводились опыты по оценке механического состояния грунта методом анализа волновых процессов.

Катаманов Н.Н., Г.А. Лаврушин

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСТРУКЦИИ ВАГОНООПРОКИДЫВАТЕЛЯ

Вагоноопрокидыватели роторного типа предназначены для разгрузки угля, перевозимых в открытом подвижном железнодорожном составе. Разгрузка полувагонов осуществляется поворачиванием относительно продольной его оси на угол 160 градусов.

Вогоноопрокидыватель представляет собой ферменную конструкцию и состоит и состоит из двух торцевых колец-дисков, соединенных между собой четырьмя горизонтальными балками. К торцевым кольцам-дискам с помощью болтов крепится платформа с рельсами. Четыре горизонтальные балки, представляют собой трубы диаметром 610 мм, собранные в две фермы с помощью трубчатых раскосов. Каждая ферма соединена с торцевыми кольцами болтовыми соединениями.