vestnikvniizhtВестник Научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (ВЕСТНИК ВНИИЖТ)RUSSIAN RAILWAY SCIENCE JOURNAL2223-97312713-2560Joint Stock Company "Railway Research Institute"10.21780/2223-9731-2017-76-2-85-93vestnikvniizht-137Research ArticleДругоеMiscellaneousВлияние ударных сил на прочностные характеристики железнодорожного земляного полотнаInfluence of impact forces on the strength characteristics of the railway roadbedКрасновО. Г.KrasnovO. G.krasnovog@mail.ruАстанинН. Н.AstaninN. N.noemail@neicon.ru(АО «ВНИКТИ»), Коломна, 140402, РоссияРоссияJoint Stock Company “Scientific Research and Design Technology Institute of Rolling Stock” (JSC “VNIKTI”)Russian Federation2017280420177628593Copyright © Краснов О.Г., Астанин Н.Н., 20172017Краснов О.Г., Астанин Н.Н.Krasnov O.G., Astanin N.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.journal-vniizht.ru/jour/article/view/137

Представлены результаты исследований по влиянию ударных сил на прочностные характеристики грунтов основной площадки земляного полотна. Анализ расчетных предельных напряжений от действия ударных сил взаимодействия колес и рельсов выполнен с использованием метода предельного равновесия на насыпи, сложенной из глинистых грунтов. Установлено, что уровни виброколебаний с амплитудами более 300 мкм на переувлажненных грунтах приводят к снижению предельных значений напряжений на основной площадке земляного полотна в 1,6 … 1,7 раза.

The article presents the results of studies on the influence of impact forces on the strength characteristics of the soil of the main site of the roadbed (MSRB). It is shown that impulsive shock forces of 360 ... 530 kN, which initiate high-level accelerations in the ballast layer and on the main pad of the subgrade, arise in the presence of defects in the form of sliders and welds with oversized sizes on the rolling surface. When freight cars and locomotives running with speeds v = 50 ... 60 km/h, the levels of vibro-displacement on the main site of the roadbed are in the range of 50 ... 60 μm, but due to the impact of wheels with oversized defects, the values of vibro-displacement are reached at 220 ... 370 μm. The process of changing accelerations and vibro-displacements in the ballast layer and on the main site of the roadbed has an impulse short-term nature. The article analyzes the calculated limiting stresses from the action of the shock forces of interaction between wheels and rails performed using the theory of limiting equilibrium on an embankment of H = 2 m height, composed of clay soils, which showed that vibration levels with amplitudes of more than 300 μm on weak clay bases or waterlogged soils lead to a reduction of the stress limits on the FPRP by 1.6 ... 1.7 times. Increasing the humidity of clayey soils under impact loads is an important factor in reducing the values of ultimate stresses:- for clays with an increase in the yield index to 0.5 at an amplitude of vibrations of 300 μm, the ultimate stresses are reduced by 1.1 ... 1.28 times, with an increase in the yield index to 0.75 in 1.5 ... 1.96 times;- for loams with an increase in the yield index to 0.5 in 1.16 ... 1.21 times, with an in-crease in the yield coefficient to 0.75 in 1.58 ... 1.6 times.Operation of the rolling stock with oversized defects on the rolling surface of the wheels can lead to micro-shifts in the ground space, the accumulation of deformations and defects in the roadbed.

ударные силывиброперемещенияпредельное равновесиелинии скольжениянапряженияглинистые грунтыimpact forcesvibration displacementslimit equilibriumslip linesstressesclay soilsReferencesЦытович Н. А. Механика грунтов. М.: Высшая школа, 1973. 448 с.Tsytovich N. A. Mekhanika gruntov [Soils mechanics]. Moscow, Higher school Publ., 1973, 448 p.Флорин В. А. Основы механики грунтов. М.: Госстройиздат, 1961. Т. 1. 357 с.Florin V. A. Osnovy mekhaniki gruntov [Basics of soil mechanics]. Moscow, Gosstroyizdat Publ., 1961, Vol. 1, 357 p.Коншин Г. Г. Прочность грунта и тиксотропные явления в земляном полотне // Путь и путевое хозяйство. 2012. № 8. С. 25 - 27.Konshin G. G. Prochnost' grunta i tiksotropnye yavleniya v zemlyanom polotne [Durability and soil in thixotropic phenomenon in subgrade]. Put’ i putevoye khozyaystvo [Railway track and facilities], 2012, no. 8, pp. 25 – 27.Прокудин И. В. Прочность и деформативность железнодорожного земляного полотна из глинистых грунтов, воспринимающих вибродинамическую нагрузку: дис.. д-ра техн. наук: 05.22.06. Л.: ЛИИЖТ, 1982. 455 с.Prokudin I. V. Prochnost' i deformativnost' zheleznodorozhnogo zemlyanogo polotna iz glinistykh gruntov, vosprinimayushchikh vibrodinamicheskuyu nagruzku. Dokt. tekhn. nauk diss. [Strength and deformability of the railway roadbed from clay soils, receiving vibrodynamic load. Dr. tech. sci. diss.]. Saint-Petersburg, LIIZhT, 1982, 455 p.Коншин Г. Г., Шмаков А. П. Вибрации грунта земляного полотна // Путь и путевое хозяйство. 2011. № 11. С. 31 - 34.Konshin G. G., Shmakov A. P. Vibratsii grunta zemlyanogo polotna [Soil vibrations of the subgrade]. Put’ i putevoye khozyaystvo [Railway track and facilities], 2011, no. 11, pp. 31 – 34.Краснов О. Г., Сенча В. Н. Исследование вертикальных сил взаимодействия дефектных колес с рельсами // Вагоны и вагонное хозяйство. 2012. № 2. С. 42 - 43.Krasnov O. G., Sencha V. N. Issledovanie vertikal'nykh sil vzaimodeystviya defektnykh koles s rel'sami [Investigation of vertical forces of interaction of defective wheels with rails]. Vagony i vagonnoye khozyaystvo, 2012, no. 2, pp. 42 – 43.Влияние ударных сил на вибрации в балластном слое / О. Г. Краснов [и др.] // Путь и путевое хозяйство. 2013. № 3. С. 1 - 5.Krasnov O. G., Akashev M. G., Efimenko A. V., Sencha V. N. Vliyanie udarnykh sil na vibratsii v ballastnom sloe [Influence of impact forces on vibration in the ballast layer]. Put’ i putevoye khozyaystvo [Railway track and facilities], 2013, no. 3, pp. 1 – 5.Колос А. Ф., Николайтист Д. С., Морозова А. А. Оценка чувствительности путевого щебня к действию вибродинамической нагрузки // Материалы Х научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы проектирования, строительства и эксплуатации железнодорожного пути». М.: МИИТ, 2013. С. 164 - 166.Kolos A. F., Nikolaytist D. S., Morozova A. A. Otsenka chuvstvitel'nosti putevogo shchebnya k deystviyu vibrodinamicheskoy nagruzki [Assessment of the sensitivity of track gravel to the action of vibrodynamic load]. Materialy Х nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem “Sovremennye problemy proektirovaniya, stroitel'stva i ekspluatatsii zheleznodorozhnogo puti” [Materials X-th scientific and technical conference with international participation. Modern problems of design, construction and operation of the railway track]. Moscow, MIIT Publ., 2013, pp. 164 – 166.Морозова А. А. Несущая способность подшпального основания железнодорожного пути на участках обращения поездов с осевыми нагрузками до 300 кН: дис.. канд. техн. наук: 05.22.06. СПб.: ПГУПС, 2014. 184 с.Morozova A. A. Nesushchaya sposobnost' podshpal'nogo osnovaniya zheleznodorozhnogo puti na uchastkakh obrashcheniya poezdov s osevymi nagruzkami do 300 kN. Kand. tekhn. nauk diss. [Bearing capacity of the railway under-sleeper base of the railway track on the areas of train handling with axial loads up to 300 kN. Cand. tech. sci. diss.]. Saint-Petersburg, PGUPS, 2014, 184 p.Соколовский В. В. Статика сыпучей среды. М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1960. 121 с.Sokolovskiy V. V. Statika sypuchey sredy [Static of the granular medium]. Moscow, Gos. izd-vo fiz.-mat. literatury [State publishing house of physical-mathematical literature], 1960, 121 p.Дыдышко П. И. Земляное полотно железнодорожного пути. Cправочник: науч. тр. ОАО «ВНИИЖТ». М.: Интекст, 2014. 416 с.Dydyshko P. I. Zemlyanoe polotno zheleznodorozhnogo puti [Roadbed of railway track]. Spravochnik. Sb. nauch. tr. OAO “VNIIZhT” [Reference book. Proc. of JSC “VNIIZhT”]. Moscow, Intext Publ., 2014, 416 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.