Kết nghiên cứu ổn định đường cong ray liền tác dụng lực dọc nhiệt độ Nguyễn Dương Nam Văn phịng Chính phủ Do đặc tính ưu việt ray liền nên tất nước giới sử dụng đường sắt không mối nối Những kết nghiên cứu nêu bước chuẩn bị ban đầu quan trọng, làm sở cho việc phát triển ngành đường sắt nước ta theo hướng này, góp phần thực cơng đại hóa ngành đường sắt nói riêng cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nói chung Tất nhiên chưa phải tất mà cịn có vấn đề khác nữa, địi hỏi quan tâm cấp, ngành hữu quan, đặc biệt ngành đường sắt Do có đặc thù ưu điểm riêng nên đường sắt ln có vị trí quan trọng mặt kinh tế, trị, xã hội quốc gia nước ta, đường sắt có tổng chiều dài lớn, xây dựng, khai thác từ đầu tưhế kỷ 20 đến chắn khai thác, phát triển nhiều thời gian tới Hiện đường sắt nước ta giới trước đây, 12,5m (ứng với chiều dài ray) lại có mối nối Điều gây nên nhiều bất lợi cho hành khách tàu vấn đề an toàn kinh tế vận chuyển Để khắc phục tình trạng giới nghiên cứu sử dụng ray liền (chiều dài ray khoảng 600 - 800m, tuỳ điều kiện tự nhiên nước) Ray liền có ưu điểm bật: o Làm cho tầu chạy êm thuận, tạo cảm giác dễ chịu cho hành khách giảm tiếng ồn môi trường o Tránh va đập tạo lực xung kích bánh xe chỗ khe nối, cho khả tăng vận tốc chạy tầu, đỡ làm sứt mẻ ray (tăng tuổi thọ ray thiết bị đường khoảng 10%, giảm 20 - 25% hao mòn, hư hại đầu máy, toa xe), hạn chế tượng gục mối ray hư hỏng đá ba lát, làm giảm đáng kể kinh phí tu bảo dưỡng đường (giảm khơng nhỏ 30% so với đường có mối nối) o Giảm 15 - 20% sức cản đường đồn tầu, tạo điều kiện nâng cao tốc độ chạy tầu o Hạn chế bớt tai nạn gẫy ray phạm vi mối nối o Thời gian hoàn vốn nhanh tiết kiệm phần kinh phí tu sửa chữa đường, sửa chữa đầu, máy toa xe, giảm sức cản nên chu trình chạy tầu ngắn hơn, êm thuận hơn, tạo điều kiện thu hút hành khách tầu Vì thế, nay, hầu giới sử dụng đường sắt không mối nối Hiện tại, đường sắt nước ta chưa áp dụng kết cấu ray liền để chạy tầu điều kiện cho việc thuận lợi: - Về điều kiện khí hậu: nước ta điều kiện khí hậu thuận lợi cho việc sử dụng kết cấu ray liền, chênh lệch nhiệt độ lớn nhỏ mùa không lớn - Về chất lượng đường: Nói chung tuyến đường sắt nước ta qua vùng có điều kiện địa chất khơng phức tạp Nền đường đảm bảo chất lượng yêu cầu - Về cường độ vận chuyển, tải trọng trục đầu máy, toa xe: Hiện tương lai gần có giá trị khơng lớn, đó, với điều kiện ngành đường sắt, mức đầu tư cho đặt ray liền không nhiều - Về cấu tạo đường: Hầu tuyến sử dụng vật tư, cấu kiện tiên tiến (liên kết đàn hồi, tà vẹt bê tông cốt thép ) Đường sắt Việt Nam muốn phục vụ tốt nghiệp công nghiệp hố, đại hố đất nước cần phải cơng nghiệp hố, đại hố nhằm nâng cao chất lượng chạy tầu, nâng cao khả chuyên chở, bảo đảm an toàn vận tải Để đạt mục tiêu trên, biện pháp quan trọng sử dụng kết cấu ray liền Xu hướng trở thành thực tương lai gần nên địi hỏi phải có nghiên cứu, chuẩn bị để phục vụ kịp thời Khi hàn liền cầu ray liên tục lại với nhau, ray xuất thêm lực dọc nhiệt độ, nguyên nhân gây ổn định đường Thực tế cho thấy, mặt đường ray liền, phá hỏng ổn định xảy trước phá hỏng cường độ Chính vậy, việc nghiên cứu ổn định đường ray liền có tầm quan trọng đặc biệt Nói đến đường ray liền khơng thể khơng nói đến vấn đề ổn định Trên đường cong, yếu tố tác động khác, có tải trọng đồn tầu làm phát sinh lực ly tâm lực ly tâm nguyên nhân gây nhiều ảnh hưởng bất lợi so với đường thẳng mặt kỹ thuật, kinh tế an toàn chạy tầu Mặt khác, điều kiện, đường cong ray liền, khả ổn định dễ xảy đường thẳng có quan hệ tỷ lệ nghịch với bán kính cong, đó, việc nghiên cứu ổn định ray liền đường cong cần phải quan tâm Đối với đường sắt Việt Nam, đặc điểm địa hình nên số lượng đường cong lớn Việc giá trị lực nén dọc nhiệt độ cho phép tương ứng với bán kính cong để phục vụ cho việc đặt ray liền thời gian tới cần thiết Về lựa chọn mô hình tiêu chuẩn tính tốn ổn định: Như ta biết, nhiều yếu tố ngẫu nhiên nên ray liền ln có độ khơng phẳng ban đầu Độ khơng phẳng ban đầu có ảnh hưởng lớn đến độ ổn định đường ray liền Khi tính tốn ổn định, người ta coi khung ray - tà vẹt dầm cứng mơ hình tất định, không xét đến độ không phẳng ban đầu theo phương ngang - biến dạng ngang ban đầu, người ta lý tưởng hoá dầm cứng tuyệt đối thẳng tuyệt đối cong lý thuyết; có xét đến biến dạng ngang ban đầu, người ta giả thiết biến dạng ngang ban đầu có dạng cho trước Rõ ràng, tất điều khơng phản ánh sát thực trạng thái thật dầm Sau phân tích, chúng tơi lựa chọn mơ hình ngẫu nhiên, coi biến dạng ngang ban đầu hàm ngẫu nhiên để tính tốn ổn định Mơ hình thể tính hợp lý so với mơ hình tất định Trong tính tốn ổn định, để tránh nhược điểm tiêu chuẩn lực tới hạn phải giả thiết theo ý muốn chủ quan dạng ổn định đường, chúng tơi lựa chọn tiêu chuẩn biến dạng ngang cho phép Brômbec.E.M (Liên Xơ trước đây) làm sở cho việc tính tốn lực dọc cho phép đường cong ray liền Về xây dựng phương trình vi phân dùng để tính tốn ổn định sở mơ hình lựa chọn: Bằng việc xây dựng phương trình vi phân tính ổn định cong phẳng trường hợp tổng quát, xét với trường hợp riêng, thiết lập phương trình vi phân tính ổn định cho đường cong ray liền tác dụng lực dọc nhiệt độ, sau chuyển dạng phương trình vi phân ngẫu nhiên tuyến tính với tham gia hàm ngẫu nhiên biến dạng ngang ban đầu Đây điều kiện định việc tính tốn ổn định đường cong ray liền theo phương pháp nêu Về việc xác định lực dọc cho phép đường cong ray liền ứng với bán kính cong khác nhau: Với độ tin cậy 99,73%, kết tính tốn cho thấy: Lực dọc cho phép có quan hệ tỷ lệ nghịch với độ lớn bán kính cong, với độ mòn ray tỷ lệ thuận với độ cứng chống uốn theo phương ngang đường, với môđun đàn hồi theo phương ngang ray, với giá trị hệ số phân phối mômen chống xoay ray tà vẹt Những kết sở quan trọng cho việc tính tốn, lựa chọn, bố trí loại hình kiến trúc tầng cơng nghệ thi cơng đường sắt ray liền nước ta thời gian tới Ngồi kết đạt nêu trên, chúng tơi cịn giải số vấn đề có ý nghĩa mặt lý thuyết thực tiễn vấn đề nghiên cứu Những kết thu góp phần chuẩn bị sở cho việc nghiên cứu lắp đặt đường ray liền đường sắt Việt Nam Tuy nhiên, đóng góp nhỏ bé Để có đầy đủ điều kiện cho việc triển khai sử dụng kết cấu ray liền đường sắt nước ta thời gian tới, đòi hỏi quan tâm nghiên cứu, đầu tư nhiều cấp, ngành quan liên quan Biên tập: Đặng Ngọc Bảo ... lực dọc nhiệt độ, nguyên nhân gây ổn định đường Thực tế cho thấy, mặt đường ray liền, phá hỏng ổn định xảy trước phá hỏng cường độ Chính vậy, việc nghiên cứu ổn định đường ray liền có tầm quan... điều kiện định việc tính tốn ổn định đường cong ray liền theo phương pháp nêu Về việc xác định lực dọc cho phép đường cong ray liền ứng với bán kính cong khác nhau: Với độ tin cậy 99,73%, kết tính... định cong phẳng trường hợp tổng quát, xét với trường hợp riêng, chúng tơi thiết lập phương trình vi phân tính ổn định cho đường cong ray liền tác dụng lực dọc nhiệt độ, sau chuyển dạng phương