Исследование прочности и трещиностойкости железобетонных брусьев стрелочных переводов в суровых климатических условиях

Статья посвящена актуальной проблеме повышения прочности и трещиностойкости железобетонных брусьев стрелочных переводов, эксплуатируемых в суровых климатических условиях при интенсивном тяжеловесном движении поездов, в том числе в условиях неравноупругости подшпального основания. Анализ существующих подходов к продлению нормативного срока службы стрелочных переводов выявил значительный потенциал для совершенствования несущего основания, что требует разработки методов и способов, которые позволят продлить нормативный срок службы конструкции в суровых климатических условиях. Авторами статьи с использованием метода конечных элементов проведено комплексное исследование прочности и трещиностойкости брусьев. В том числе построены конечно-элементные модели двух характерных типов брусьев крестовинной и закрестовинной частей, позволяющие про- анализировать их напряженно-деформированное состояние при варьировании модуля упругости подшпального основания. Определены критические сечения, максимальные изгибающие моменты и напряжения, возникающие от эксплуатационных нагрузок и предварительного обжатия бетона брусьев. Как показали результаты выполненных исследований, при нормальных условиях во всех рассмотренных случаях в бетоне возникали сжимающие напряжения, что свидетельствует о его достаточной прочности. Наименьшие запасы по трещиностойкости выявлены у бруса закрестовинной части. This article addresses the pressing issue of increasing the strength and crack resistance of reinforced concrete beams of turnouts in harsh climatic conditions under intense heavy-haul train traffic, including conditions with unequal elasticity of the sleeper base. An analysis of existing approaches to extending the standard service life of turnouts revealed significant potential for improving the supporting base, necessitating the development of methods and techniques aimed at extending the standard service life of the structure in harsh climatic conditions. The authors conducted a comprehensive study of the strength and crack resistance of reinforced concrete beams of turnouts using the finite element method. Finite element models were constructed for two typical types of runners - the frog and crosspiece sections - enabling an analysis of their stress-strain state with varying modulus of elasticity of the sleeper base. The calculations determined critical sections, maximum bending moments, and stresses arising from operational loads and precompression. It was established that, under normal conditions, compressive stresses arise in the concrete in all the cases examined, indicating sufficient strength. The smallest crack resistance reserves were found in the cross-beam section.