Шпала железобетонная – Железобетонные шпалы: вес, длина, размеры

Шпалы железобетонные

Железобетонные  шпалы  в России. Сегодня на рынке производства и продаж железобетонных  шпал  наблюдается некая тенденция к росту, даже несмотря на мировой экономический кризис. По мнению маркетологов, положительная динамика спроса на бетонные  шпалы  ожидается и в дальнейшем. Также возрастет  и конкуренция между предприятиями – конкуренция за новые заказы и новых клиентов. Данная конкуренция заставляет максимально внимательно относится к предложениям по поставке ж/б  шпал . Мы не гонимся за сверх прибылью, поэтому, обратившись в нашу компанию вы получите максимально выгодное предложение, соответствующее настоящему времени. Наши цены приобретают наибольшую актуальность при поставке железобетонных  шпал  в центральные регионы РФ.

Шпала  Ш 1

Данные ж/б  шпалы  предназначены для строительства общей сети железных дорог колеи 1520 мм и выпускаются в соответствии с ГОСТ 10629-88. Железобетонная  шпала  ш1 ( 1Ш  27-ВР1500-КБшз) — применяется с рельсами типа Р75, Р65, Р50 с рельсовым скреплением типа КБ (клеменно-болтовое раздельное) с болтовым прикреплением прокладки к  шпале  (раздельного типа Ш1). Армирование  шпал производится проволокой Вр II, сечением 3 мм.

Технические характеристики железобетонных  шпал  типа  1Ш  27-ВР1500-КБшз:

  • Масса изделия - 0,270 т.
  • Объем бетона - 0,108 м. куб.
  • Класс бетона — В40
  • Марка бетона по морозостойкости — F200
  • Длина — 2 700 мм, ширина — 300 мм, высота — 230 мм.

Производители  шпал : современный завод железобетонных  шпал  предлагает поставки своей продукции!

Современный завод железобетонных  шпал  предлагает поставки своей продукции по выгодным ценам. Данную продукцию производители  шпал  отгружают железнодорожным транспортом, норма загрузки одного полувагона составляет — 240 шт и 256 шт.

Успешное производство железобетонных  шпал   1Ш  27-ВР1500-КБшз достигается посредством применения современного высокотехнологичного оборудования, использованием высококачественного сырья. Максимальные производственные мощности соответствуют - 30 000 ж/б  шпал  в месяц.

Выпускаемая продукция сертифицирована и соответствует высочайшему качеству!

Стоимость шпал: шпала железобетонная Ш1 – цена от производителя!

Основные преимущества нашей продукции – невысокая стоимость шпал. отличное качество, высокие производственные мощности.

Наше предложение, шпала железобетонная цена - выгодно отличается от цен на аналогичную продукцию других компаний. Мы уверены в качестве и надежности поставляемых нами железобетонных шпал, на шпалы железобетонные прайс можно ознакомиться в специальном разделе на нашем сайте.

По вопросам, связанным с приобретением железобетонных шпал, обращайтесь в отдел сбыта ООО «СБТ» по тел/факс: (495) 640-04-12; 960-14-40.

www.sbtbeton.ru

История возникновения железобетонных шпал


В переводе с фламандского «шпала» звучит как «подпорка».  В «Словаре русского языка» Ожегова указано, что шпалы – это поперечные массивные железобетонные или деревянные брусья, на которые укладываются рельсы.

Впервые шпалы появились

когда отец и сын Черепановы в 1834 году решили испытать созданный ими паровоз. Они укладывались на специальные каменные лежаки, что доставляло множество неудобств и только спустя почти семьдесят лет на железных дорогах тогда еще Российской Империи появились первые железобетонные шпалы. 

Они имели сквозные отверстия для облегчения веса и крепления рельсов с помощью клейм. Такая конструкция широкого применения не получила из-за низкой износостойкости, хотя и было уложено свыше шести тысяч таких шпал.

Идею с такими шпалами оставили и приступили к попыткам использования металлических шпал, которые, кстати, в 1912 году были уложены на Донецкой железной дороге.

Но и у этих  тоже были свои недостатки. Укладка была гораздо сложнее традиционных деревянных шпал и к тому в районах, где воздух содержал химические примеси из-за большой концентрации промышленных объектов, шпалы быстро ржавели. Что же касается движения поездов по такому пути, то шум и грохот был мягко сказать очень неприятным.

Очень интересный факт: если учесть протяженность наших дорог и дальнейшее использование металлических шпал , то вся металлургическая промышленность работала бы только на выпуск рельсов и шпал.  Далее перешли к использованию деревянных шпал, но при всех своих достоинствах у них есть главный недостаток – недолговечность.  Срок службы первых еловых шпал составлял всего лишь 4 года, а современных благодаря пропитке креозолом – тридцать лет.

На сегодняшний день огромное предпочтение отдается все же железобетонным брусьям, которые представляют собой балку с переменным сечением с площадкой  для установки рельсов Р-65 и отверстиями для скрепления конструкции болтами. Современные шпалы выполняют путем заполнения формы бетоном, в которую помещена арматура, создающая растягивающее усилие. Именно этих знаний не хватило сто лет назад, чтобы железнодорожный путь был надежным и износостойким.  Такие шпалы отличаются неограниченным сроком службы, имеют высокую механическую прочность и не подвергаются гниению.

В настоящее время 60% всех железнодорожных путей находящихся на территории стран СНГ построены с использованием железобетонных брусьев, которые благодаря высокому качеству прослужат еще не один десяток лет.

2013-04-01

rails.com.ua

Шпалы железобетонные - ООО "ЧелСнабСервис"

Шпалы железобетонные

Увеличение требований к качеству железнодорожных путей, современные стандарты безопасности и рост интенсивности перевозок привели к тому, что на смену деревянным шпалам приходят шпалы железобетонные. “ЧелСнабСервис”, созданная с целью обеспечения всех предприятий, которым необходимы различные элементы верхнего строения пути, предлагает купить шпалы железобетонные в любом количестве.

На территории бывшего СССР шпалы, изготовленные из бетона с прочным армирующим каркасом, стали появляться ещё в 70-х годах. Древесина в тот период была в избытке, в связи с чем, особой популярностью бетонные изделия не пользовались. Ситуация изменилась коренным образом с началом строительства бесстыковых железнодорожных путей, которые не позволяли часто проводить замену шпал. В этом случае шпалы железнодорожные железобетонные оказались гораздо удобнее и практичнее.

Шпалы из железобетона представляют собой балки, имеющие переменное сечение, специальные площадки для установки рельсов и монтажные отверстия для крепежных элементов. Изготовление шпал имеет свои особенности. В матрицу помещается каркас из арматуры. Продольным армирующим струнам сообщается натяжение, после чего матрица заполняется тяжелым бетоном, имеющим класс прочности на сжатие не меньше, чем В40. После застывания бетона напряжение с арматуры снимается. Такой способ изготовления позволяет шпалам обладать необходимой прочностью и упругостью.

Типы железобетонных шпал

В зависимости от назначения участка железной дороги и интенсивности движения для его строительства могут использоваться различные типы бетонных шпал. От того, к какому типу отнесены железобетонные шпалы, цена за единицу может существенно отличаться.

Действующие стандарты предусматривают выполнение шпал двух типов:

  • Ш1 – предназначенные для раздельного клеммно-болтового скрепления рельсов (типа КБ) с болтовым прикреплением подкладки к шпале;
  • Ш2 – предназначенные для нераздельного клеммно-болтового скрепления рельсов (типа БПУ) с болтовым прикреплением подкладки или рельса к шпале.

Железобетонные шпалы Ш1 выполняют в двух вариантах, которые отличаются очертанием подрельсовой площадки. Угол наклона упорных кромок площадок в шпалах может составлять 72° и 55°.

ЖБ шпала второго сорта применяется в укладке на подъездных и станционных путях, малодеятельных и поставляются с полного согласия и по желанию потребителя.

Тем не менее, на не сильно загруженных линиях реальный срок службы ЖБ шпал составляет около 50 лет.

  • ЖБ шпалы Ш3 используются для нераздельного клеммно-болтового скрепления ЖБР65 с болтовым прикреплением рельса к шпале. ГОСТ 10629.
  • ЖБ шпалы ШС-АРС применяются для анкерного рельсового скрепления.

Старогодние железобетонные шпалы

В целях экономии большое значение имеет система перекладывания старогодных железобетонных шпал которые были сняты с путей первого и второго классов при ремонте капитальном, на пути третьего и четвертого классов и пути подъездные пром. предприятий.

Требования к старогодным ж/б шпалам приведены в этой таблице.


Показатель

Требования к группе годности

первой

второй

Тип рельсовых промежуточных скреплений

КБ

Всех типов

Пропущенный по шпале тоннаж и срок ее службы с момента первой укладки

Без ограничений

Без ограничений

 

 

 

Продольные трещины в бетоне

Не допускаются

Наибольшее раскрытие трещин до 3 мм без разрушения бетона

Поперечные трещины в бетоне

Не допускаются

Наибольшее раскрытие трещин до 1 мм без разрушения бетона

на кромках подрельсовых площадок

Допускается длиной не более 30 мм и глубиной не более 10 мм

Допускается длиной не более 100 мм и глубиной не более 30 мм

на прочих кромках шпалы

Допускается длиной не более 100 мм и глубиной не более 30 мм без обнажения арматуры

Допускается длиной не более 300 мм и глубиной не более 60 мм

рабочих кромок в отверстиях для закладных болтов

Не допускаются

Допускается

Непрямолинейность подрельсовой площадки

Не более 1мм

Не более 5мм

Толщина закладной шайбы в месте контакта с головкой закладного болта

Не менее 4мм

Не менее 2мм

У нас Вы можете приобрести как шпалы железобетонные, так и шпалы, рельсы, другой материал ВПС.

Не забывайте, что по цене с нами чаще договариваются, чем наоборот.

Мы отгрузим вам шпалы как железнодорожным транспортом, так и машинами. Наш отдел логистики поможет вам в этом.

chel-vsp.ru

Железобетонная шпала

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначено для обеспечения скоростного движения пассажирских и грузовых поездов. Железобетонная шпала выполнена в виде армированного бруса с переменным подлине поперечным сечением. Шпала имеет концевые участки (1), участки (2) для крепления рельсов и участки (3) сопряжения со средним участком (4), имеющим ширину меньше ширины других участков. Средний участок (4) в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки (2) для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями (5) и (6). Гранями (5) образованы грани соответствующих концевых участков (1), а участки (3) сопряжения со средним участком (4) выполнены с наклоненными к горизонтали гранями (7) и (8). Грани (7) участков (3) сопряжены с гранями (6) участков (2) для крепления рельсов. Достигается снижение материалоемкости железобетонной шпалы и повышение ее эксплуатационных характеристик. 5 з.п. ф-лы, 15 ил.

 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и предназначено для обеспечения скоростного движения пассажирских и грузовых поездов.

Известна железобетонная шпала, содержащая концевые участки, участки для крепления рельсов и участки сопряжения со средним участком, имеющим ширину меньше ширины других участков (см. патент №2293810 от 20.02.2007).

Недостатком известной железобетонной шпалы является повышенная материалоемкость, обусловленная наличием верхней трапеции по всей длине шпалы.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в уменьшении материалоемкости железобетонной шпалы и повышении ее эксплуатационных характеристик:

- осевые нагрузки 4-х осных грузовых вагонов до 400 кН;

- скорости движения пассажирских поездов не менее 350 км/ч;

- скорости движения грузовых поездов не менее 120 км/ч. Указанный технический результат достигается тем, что в железобетонной шпале, содержащей концевые участки, участки для крепления рельсов и участки сопряжения со средним участком, имеющим ширину меньше ширины других участков, средний участок в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями, одними из которых образованы грани соответствующих концевых участков, при этом участки сопряжения со средним участком выполнены с наклоненными к горизонтали гранями, одни из которых сопряжены с другими гранями участков для крепления рельсов.

Все грани для оптимизации прочностных характеристик и объема бетона, необходимого для изготовления шпалы имеют разный угол наклона к горизонтали.

Концевые участки выполнены с наклоненными к горизонтали расширяющимися к торцам площадками, сопряженными с торцами и с верхними поверхностями участков для крепления рельсов или с их крайними выступами.

В одном варианте торцы выполнены с наклоненными к горизонтали поверхностями, средняя из которых выполнена в виде трапеции, а крайние - в виде фасок треугольной формы.

Во втором варианте торцы выполнены вогнутыми и образованы наклоненными к горизонтали поверхностями в виде трапеций, при этом меньшие основания крайних поверхностей сопряжены с соответствующими сторонами средней поверхности.

В третьем варианте торцы выполнены в виде расположенной в вертикальной плоскости трапеции.

Конструкция шпалы обеспечивает возможность установки закладных элементов для различных конструкций промежуточных рельсовых скреплений.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг.1 показана железобетонная шпала по первому варианту, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - вид А на фиг.1; на фиг.4 сечение Б-Б на фиг.1; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.1; на фиг.6 показана железобетонная шпала по второму варианту, вид сбоку; на фиг.7 - то же, вид сверху; на фиг.8 - вид А на фиг.6; на фиг.9 сечение Б-Б на фиг.6; на фиг.10 - сечение В-В на фиг.6; на фиг.11 показана железобетонная шпала по третьему варианту, вид сбоку; на фиг.12 - то же, вид сверху; на фиг.13 - вид А на фиг.11; на фиг.14 сечение Б-Б на фиг.11; на фиг.15 - сечение В-В на фиг.11.

Железобетонная шпала выполнена в виде армированного бруса с переменным подлине поперечным сечением. Шпала имеет концевые участки 1, участки 2 для крепления рельсов и участки 3 сопряжения со средним участком 4, имеющим ширину меньше ширины других участков.

Средний участок 4 в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки 2 для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями 5 и 6. Гранями 5 образованы грани соответствующих концевых участков 1, а участки 3 сопряжения со средним участком 4 выполнены с наклоненными к горизонтали гранями 7 и 8. Грани 7 участков 3 сопряжены с гранями 6 участков 2 для крепления рельсов.

Концевые участки 1 выполнены с наклоненными к горизонтали расширяющимися к торцам площадками 9, сопряженными в одном из вариантов выполнения с крайними выступами 10 участков 2 для крепления рельсов и с наклоненными к горизонтали поверхностями 11 и 12 торцов. Средняя поверхность 11 выполнена в виде трапеции, а крайние поверхности 12 - в виде фасок треугольной формы.

Во втором варианте торцы выполнены вогнутыми и образованы наклоненными к горизонтали поверхностями в виде трапеций, при этом меньшие основания крайних поверхностей 13 сопряжены с соответствующими сторонами средней поверхности 14.

В третьем варианте торцы выполнены в виде расположенной в вертикальной плоскости трапеции 15.

Во втором и третьем вариантах площадки 9 сопряжены с верхними поверхностями 16 участков 2 для крепления рельсов, выступы на которых образованы соответственно углублениями 17 и закладными элементами 18.

Все грани для оптимизации прочностных характеристик и объема бетона, необходимого для изготовления шпалы имеют разный угол наклона к горизонтали. Например, боковые грани 19 среднего участка 4 наклонены к горизонтали под углом 78,69° или 78,37°, а грани 5 и 6 участка 2 имеют соответственно наклон 75° и 70,67° или 74,29° и 70,74°. В первом варианте шпалы поверхности 11 и 12 ограничены боковыми сторонами, соответственно расположенными к вертикали под углом 80,04°и 75.° Во втором варианте большие основания соответствующих крайних поверхностей торцов наклонены к вертикали под углом 74,29°, при этом в третьем варианте под указанным углом наклонены к вертикали боковые стороны трапеции 15.

Основные преимущества новой шпалы заключаются в следующем:

1 Возможность изготовления в длинных и коротких формах;

2 Возможность применения универсальных форм;

3 Изготовление шпалы возможно по технологии с постняжением и преднатяжением арматуры по малопрогревной или беспропарочной технологии с применением добавок и снижением времени тепловой обработки.

4 Повышение сопротивления сдвигу в балласте в поперечном к оси пути направлении за счет увеличения высоты торца, площади опорной поверхности, выраженного сопряжения уступом со средним сечением;

5 Изменение размеров поперечного сечения шпалы в подрельсовом и среднем сечениях дает возможность менять армирование с увеличением количества арматурных стержней (проволок) и их расположением для повышения трещиностойкости и выносливости шпал.

7 Возможность использования шпал на участках с повышенными осевыми нагрузками и высокой грузонапряженностью.

Технология укладки и эксплуатация шпал новой конструкции не имеет отличий от существующих технологий.

8 зависимости от типа скрепления при изготовлении шпалы используются типовые закладные элементы, свои для каждого крепления, изготавливаемые в соответствии с техническими условиями.

Шпалы имеют увеличенный срок службы в среднесетевых условиях эксплуатации за счет обеспечения улучшенных показателей механической прочности и трещиностойкости.

1. Железобетонная шпала, содержащая концевые участки, участки для крепления рельсов и участки сопряжения со средним участком, имеющим ширину меньше ширины других участков, отличающаяся тем, что средний участок в поперечном сечении выполнен в виде трапеции, а участки для крепления рельсов выполнены с сопряженными между собой наклоненными к горизонтали гранями, одними из которых образованы грани соответствующих концевых участков, при этом участки сопряжения со средним участком выполнены с наклоненными к горизонтали гранями, одни из которых сопряжены с другими гранями участков для крепления рельсов.

2. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что все грани имеют разный угол наклона к горизонтали.

3. Железобетонная шпала по п.1 или 2, отличающаяся тем, что концевые участки выполнены с наклоненными к горизонтали расширяющимися к торцам площадками, сопряженными с торцами и с верхними поверхностями участков для крепления рельсов или с их крайними выступами.

4. Железобетонная шпала по п.3, отличающаяся тем, что торцы выполнены с наклоненными к горизонтали поверхностями, средняя из которых выполнена в виде трапеции, а крайние - в виде фасок треугольной формы.

5. Железобетонная шпала по п.3, отличающаяся тем, что торцы выполнены вогнутыми и образованы наклоненными к горизонтали поверхностями в виде трапеций, при этом меньшие основания крайних поверхностей сопряжены с соответствующими сторонами средней поверхности.

6. Железобетонная шпала по п.3, отличающаяся тем, что торцы выполнены в виде расположенной в вертикальной плоскости трапеции.

findpatent.ru

Железобетонная шпала

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, предназначено служить опорой рельсов, является основанием для деталей рельсового скрепления, воспринимает от рельсов и скрепления эксплуатационные усилия и передает их на балластный слой и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах и на подъездных железнодорожных путях промышленных предприятий. Железобетонная шпала выполнена в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с наклонными верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления, с отверстиями для закладных деталей или замоноличенными анкерными деталями. Поперечное сечение шпалы выполнено в виде двух трапеций, расположенных одна над другой, при этом верхнее основание одной трапеции является нижним основанием другой трапеции. Боковые стороны нижней трапеции имеют наклон 79-87 градусов к нижнему основанию по всей длине шпалы, боковые стороны верхней трапеции по всей длине шпалы выполнены в виде широкой фаски под углом 60-77 градусов к нижнему основанию. Номинальная высота нижней трапеции постоянна по всей длине шпалы. Техническим результатом изобретения является сохранение прочностных характеристик для конструкции в целом и их увеличение для отдельных зон, обеспечение возможности применения стержневого армирования, обеспечение технологичности изготовления как шпальных форм, так и самой шпалы для ее применения с различными типами скреплений с закладными деталями или замоноличиваемыми анкерными деталями. 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, предназначено служить опорой рельсов и является основанием для деталей рельсового скрепления, воспринимает от рельсов и скрепления эксплуатационные усилия и передает их на балластный слой, при обеспечении стабильности рельсовой колеи, и может найти применение на магистральных железнодорожных линиях, в том числе высокоскоростных, в тоннелях, метрополитенах и на подъездных железнодорожных путях промышленных предприятий.

Известна железобетонная шпала, выполненная в форме бруса с вариантами поперечного сечения: либо прямоугольного сечения, либо трапецеидального, либо их сочетания: в основании шпалы прямоугольное широкое, вверху прямоугольное меньшего размера, чем нижнее, и сопряженные трапецеидальным сечением /1/. К недостаткам данных вариантов сечений шпалы можно отнести следующее. Для прямоугольного сечения нецелесообразно используется объем бетона, т.к. с точки зрения прочности более целесообразно трапецеидальное сечение; для трапецеидального сечения с одной величиной трапеции по всей длине шпалы также нецелесообразно расходуется бетон по длине шпалы, и, как правило, на практике используются шпалы с трапецеидальным сечением с переменными параметрами ширины оснований и высоты трапеции по длине шпалы; для комбинированного сечения, состоящего из прямоугольных сечений сопряженных трапецией, при невысокой величине нижней части сечения и небольшом угле наклона трапецеидального сечения к нижнему основанию возможно заклинивание шпал при их выемке при ремонтных работах из уплотненного балласта, и также нецелесообразны одинаковые параметры сечения по всей длине шпалы, и соответственно в целях экономии бетона необходимо варьировать высотой и шириной сечений по длине шпалы, при сохранении прочностных свойств.

Известна железобетонная шпала, выполненная в форме бруса с поперечным сечением в виде прямоугольника с переменной по длине шпалы высотой и основанием, равным ширине подошвы шпалы, и расположенных над ним двух плавно сопрягаемых равносторонних трапеций, причем большее основание верхней трапеции сопрягается с меньшим основанием нижней трапеции на расстоянии 60-76 мм /2/. Недостатком данного типа шпалы также является заклинивание шпалы при ее извлечении при ремонтных работах. А для сечения с широким и относительно тонким основанием и малым углом наклона трапеции к основанию возможны сколы бетона при транспортировке, укладке и т.д.

Наиболее близкой к заявляемому объекту является железобетонная шпала, выполненная в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с наклонными верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления и с гнездами для закладных деталей или с замоноличенными анкерными деталями /3/. Она и взята за прототип.

Недостатки данной шпалы следующие.

При угле наклона боковых сторон сечения шпалы 75-77 градусов к основанию шпалы затруднено уплотнение щебня между шпалами при укладке рельсошпальной решетки и ремонтных работах, а также возможно заклинивание рельсошпальной решетки при ее извлечении при проведении ремонтных работ.

Для шпалы с номинальной высотой торца порядка 150 мм невозможно использование для армирования стержней диаметром порядка 7-10 мм, из-за раскалывания шпал в торцевой части от расклинивающих напряжений преднапряженной арматуры. Также большой наклон верхней площадки концевой части не позволяет устанавливать технологический инструмент в процессе ремонтных, либо других работ при эксплуатации.

При высоте шпалы в средней части порядка 145 мм возможно раскалывание шпалы при монтаже пути в нерабочем состоянии, когда щебень не уплотнен и происходит изгиб в этом сечении в противоположную, чем при эксплуатации сторону.

Для шпал, использующих скрепления с закладными болтами (например КБ-65, ЖБР-65), требуется наличие упорных выступов бетона в зонах за площадками для деталей скрепления, поскольку данные выступы воспринимают боковую нагрузку от скреплений. Для конструкций шпал использующих замоноличенные анкерные детали, которые и воспринимают боковую нагрузку от рельса, выступов бетона в заанкерных зонах не требуется, поскольку их наличие ведет к нецелесообразному расходованию бетона.

Техническим результатом заявляемого изобретения является устранение выше указанных недостатков прототипа, сохранение прочностных характеристик для конструкции в целом и их увеличение для отдельных зон, обеспечение возможности применения стержневого армирования, обеспечение технологичности изготовления как шпальных форм, так и самой шпалы для ее применения с различными типами скреплений с закладными деталями или замоноличиваемыми анкерными деталями.

Для достижения этого технического результата в железобетонной шпале, выполненной в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с наклонными верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления, с отверстиями для закладных деталей или замоноличенными анкерными деталями, поперечное сечение шпалы выполнено в виде двух трапеций, расположенных одна над другой, при этом верхнее основание одной трапеции является нижним основанием другой трапеции, боковые стороны нижней трапеции имеют наклон 79-87 градусов к нижнему основанию по всей длине шпалы, боковые стороны верхней трапеции по всей длине шпалы выполнены в виде широкой фаски под углом 60-77 градусов к нижнему основанию, а номинальная высота нижней трапеции постоянна по всей длине шпалы.

Для возможности использования стержневой арматуры и возможности установки ремонтного и другого инструмента каждая торцевая часть шпалы выполнена суммарной высотой сечения номинальным размером 175-200 мм.

Для усиления конструкции средняя часть шпалы выполнена с высотой сечения номинальным размером 155-170 мм.

Средняя часть челночной шпалы, для крепления охранных приспособлений, например, в виде уголка, выполнена с высотой сечения номинальным размером 180-200 мм.

Для уменьшения расходования бетона в каждой концевой части шпалы выполнена дополнительная фаска под углом, отличным от угла верхней трапеции, для каждой из боковых сторон верхнего трапецеидального сечения. Также для экономии бетона в шпалах, использующих замоноличиваемые анкерные детали, каждая верхняя наклонная площадка шпалы, в зоне расположения анкерных деталей, выполнена без упорных выступов бетона.

Для различных типов скреплений на каждой верхней наклонной площадке шпалы в зоне расположения скрепления и рельса предусмотрено выполнение углублений для деталей скрепления и рельса.

В зависимости от технологии изготовления штампа шпальных форм возможно выполнение округления по радиусу верхних кромок шпалы и зоны перехода от сечения верхней трапеции к нижней.

Для обеспечения расформовки шпал по кромкам торца шпалы предусмотрены дополнительные фаски.

Каждый торец шпалы, при ее изготовлении со стержневым армированием в маломестных шпальных формах, выполнен с наклоном под углом 80-87 градусов к основанию шпалы.

Заявляемое изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена шпала, общий вид, для примера с замоноличенной анкерной деталью рельсового скрепления. На фиг.2 - то же, вид сверху. На фиг.3 показана область концевой зоны шпалы с наклоном торца и технологическими фасками. На фиг.4 - то же, вид сверху. На фиг.5 представлены вид с торца и сечения шпалы.

Железобетонная шпала выполнена в форме армированного бруса с переменным по длине поперечным сечением. Поперечное сечение шпалы выполнено в виде двух трапеций 1 и 2 расположенных одна над другой. Трапеции имеют переменные размеры основания по длине шпалы. Верхнее основание нижней трапеции 1 является нижним основанием верхней трапеции 2. Боковые поверхности 3 шпалы, образованные нижней трапецией, в сечении имеют наклон α=79-87 градусов к нижнему основанию по всей длине шпалы. Боковые стороны 4 верхней трапеции по всей длине шпалы выполнены в виде широкой фаски под углом β=60-77 градусов к нижнему основанию сечения. Номинальная высота Нн нижней трапеции постоянна по всей длине шпалы и составляет Нн=110-130 мм. Каждая торцевая часть 5 шпалы выполнена суммарной высотой сечения Нт номинальным размером Нт=175-200 мм. Средняя часть 6 шпалы длиной Lcp=600-800 мм выполнена с высотой сечения Нср номинальным размером Нср=155-170 мм. Для челночных шпал, имеющих на средней части отверстия для крепления охранных уголков, высота средней части составляет Нср=180-200 мм, на всем расстоянии между наклонными площадками 7. Для шпал, использующих замоноличиваемые анкерные детали, каждая верхняя наклонная площадка 7 в зоне скреплений выполнена без упорных выступов бетона, требующихся только для шпал, использующих скрепления с закладными деталями. В каждой концевой части шпалы возможно выполнение дополнительной фаски 8 под углом, отличным от угла верхней фаски в среднем сечении. Верхние кромки 9 шпалы и зоны перехода 10 от сечения верхней трапеции к нижней скруглены по радиусу. На торце шпалы возможно выполнение технологических фасок 11 для расформовки шпал как по отдельным кромкам, так и по всему контуру. На верхних наклонных площадках 7 шпалы, в зоне расположения скрепления и рельса, выполняются различные углубления 12 для элементов скрепления, например для амортизирующей прокладки. Для шпал со стержневой арматурой диаметром порядка 7-10 мм каждый торец шпалы выполнен с наклоном под углом ϕ=80-87 градусов к основанию шпалы.

Выполнение угла наклона α=79-87 градусов в сечении нижней трапеции 1 относительно подошвы шпалы связано с тем, что при более крутом, чем в прототипе, угле наклона боковых поверхностей 3 облегчается уплотнение балласта между шпалами, соответственно снижается время использования инструмента и уменьшается его износ. Так же при ремонтных операциях по очистке и смене балластного слоя облегчается извлечение рельсошпальной решетки из балласта за счет уменьшения эффекта заклинивания в уплотненном в течение эксплуатации щебне.

При увеличении угла наклона боковых поверхностей 3 шпалы возрастает ее вес. В настоящее время для укладки рельсошпальной решетки используются краны ограниченной грузоподъемностью. При существующих нормативах укладки по количеству шпал на километр пути вес шпалы также ограничен. Следовательно, при проектировании формы шпалы требовалось снижение увеличенного веса шпалы (из-за большего угла α) за счет выполнения фасок - верхней трапеции 2. При выполнении фаски сверху шпалы с углом β=60-77 градусов к нижнему основанию ее сечения снижается вес шпалы до приемлемой для грузоподъемности кранов величины, при этом несущая способность шпалы сохраняется. Угол β выбирается из расчета допустимой для скреплений ширины подрельсовой площадки bпп и в целом наклонной площадки 7 для размещения элементов рельсового скрепления, чтобы элементы скрепления не выступали за бетон шпалы. Выполнение дополнительной фаски 8 в торцевой части позволяет также снизить вес. При этом не маловажно отметить более целесообразное расходование бетона особенно для шпалы с анкерным скреплением, как при выполнении соответствующих фасок, так и при отсутствии упорных выступов бетона в заанкерных зонах подрельсовых площадок.

При выполнении широкой верхней фаски по всей длине шпалы, при одинаковой высоте нижней трапеции Нн, более прост в изготовлении наборный из плит штамп для изготовления опалубочной формы, чем при фасках по контуру верхнего сечения. Т.е. технология изготовления штампа не усложняется. Высота сечения нижней трапеции Нн должна быть не менее 110 мм для прочного расположения шпалы в уплотненном слое балласта и передачи на него нагрузок от рельсов. Это обусловлено тем, что в настоящее время используются шпалы (прототип) с высотой средней части 145 мм, при этом щебень, как правило, засыпается не на полную высоту, а верхний слой щебня, порядка 15-25 мм, также не воспринимает нагрузку вследствие его недостаточного сцепления с остальной массой балласта.

Выполнение наклонных площадок 7 значительной длины (порядка Lнп=420-500 мм) позволяет использование на такой шпале различных типов скреплений с замоноличиваемыми анкерными деталями. Для шпал со скреплениями, использующими закладные элементы, наклонные площадки должны иметь упорные выступы бетона для восприятия нагрузки от скрепления. Значительная длина наклонных площадок 7 также позволяет использовать единую конструкцию шпалы и соответственно опалубку шпальной формы как для прямых участков пути, так и для крутых и переходных кривых. При этом для кривых и переходных участков пути, где ширина колеи больше, шпалы изготавливают со сдвижкой анкерных деталей (либо закладных деталей) с одной стороны шпалы на необходимое расстояние, формируя несколько типоразмеров шпал и соответственно колеи, что выполнимо при достаточно длинной наклонной площадке 7 анкерной зоны шпалы.

Использование шпалы согласно изобретению возможно, например, при различных типах скреплений с замоноличиваемыми деталями, имеющих для каждого узла скрепления либо монолитную анкерную деталь, либо две и более анкерные детали, а также если требуется смещение анкерных деталей для различной ширины колеи. Поскольку наклонная площадка 7 для размещения рельсового скрепления соответствует на шпальной форме упорной плите с отверстиями-окнами различной конфигурации, в которые устанавливаются до бетонирования анкерные детали, с уплотняющими элементами или без них, то для изготовления шпал с различными типами анкерных скреплений потребуется лишь устанавливать (вваривать) в опалубку упорные плиты, соответствующие какому-либо анкерному скреплению с различными отверстиями и дополнительными пластинами. Изменение остальной опалубки не потребуется, а длина данной установочной плиты достаточна для варьирования различных элементов. Соответственно на наклонной площадке 7 шпалы в зоне анкерных деталей и рельса возможно выполнение различных углублений 12, требуемых для того или иного типа скрепления, не снижающих прочности данной зоны.

Каждая торцевая часть 5 шпалы выполнена увеличенной, относительно прототипа, суммарной высотой сечения Нт номинальным размером 175-200 мм. При этом уменьшается наклон верхней поверхности, и происходит увеличение площади торцевой поверхности. Более пологий наклон верхней поверхности в концевой части шпалы позволяет устанавливать технологический и ремонтный инструмент, в том числе домкраты в процессе ремонтных и других работ. При большей площади торцевой части увеличивается сопротивление боковому сдвигу рельсошпальной решетки, что повышает надежность пути. Для высокого торца Нт=175-200 мм, при достаточном запасе слоя бетона до армирующих элементов, возможно применение для армирования стержневой арматуры диаметром порядка 10 мм вместо проволочной диаметром 3 мм. При этом снижен риск раскалывания шпал от расклинивающих напряжений преднапряженной арматуры в торцевой части. Для шпал со стержневой арматурой каждый торец шпалы выполнен с наклоном под углом ϕ=80-87 градусов к основанию шпалы для облегчения ее расформовки. По кромкам торца шпалы, как со стержневым армированием, так и с проволочным, выполняются технологические фаски 11 различной конфигурации для облегчения расформовки и избежания заклинивания шпалы в форме после снятия растягивающей нагрузки на арматуру при изготовлении.

Для шпал общесетевого назначения увеличение высоты средней части 6 до размера Нср=155-170 мм относительно прототипа, увеличивает несущую способность шпалы. При этом обеспечивается возможность работы средней части шпалы при изгибе как положительным моментом (при монтаже пути при неуплотненном балласте), так и отрицательным (в эксплуатации). Для челночных шпал, использующихся перед мостами, необходимо наличие на средней части отверстий для крепления охранных уголков и соответственно требуется смещение уголка по длине средней части шпалы для формирования отвода сошедшей колесной пары, при этом высота средней части шпалы выполняется номинальным размером Нср=180-200 мм по всей длине шпалы между наклонными площадками 7.

Достаточная высота и защитный слой бетона как в торцевой 5, так и в средней части 6 шпалы позволяют применение различных способов изготовления шпалы, как при использовании многоместных форм и проволочной арматуры при линейном методе, так и маломестных форм с предварительным или последующим напряжением стержневой арматуры.

Источники информации:

1. 1354299, Е 01 В 3/44, 3.05.1971 (РСТ, международный патент).

2. RU 13659, Е 01 В 3/00, 17.01.2000.

3. Железнодорожный путь / Под ред. Т.Г. Яковлевой - М.: Транспорт. 2001. - 407 с. (п. 1.4.3. Железобетонные шпалы и брусья. Стр.46) (прототип).

1. Железобетонная шпала, выполненная в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с наклонными верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления, с отверстиями для закладных деталей или замоноличенными анкерными деталями, отличающаяся тем, что поперечное сечение шпалы выполнено в виде двух трапеций, расположенных одна над другой, при этом верхнее основание одной трапеции является нижним основанием другой трапеции, боковые стороны нижней трапеции имеют наклон 79-87° к нижнему основанию по всей длине шпалы, боковые стороны верхней трапеции по всей длине шпалы выполнены в виде широкой фаски под углом 60-77° к нижнему основанию, а номинальная высота нижней трапеции постоянна по всей длине шпалы.

2. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что каждая торцевая часть шпалы выполнена с суммарной высотой сечения номинальным размером 175-200 мм.

3. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть шпалы выполнена с высотой сечения номинальным размером 155-170 мм.

4. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что средняя часть челночной шпалы для крепления охранных приспособлений в виде уголка выполнена с высотой сечения номинальным размером 180-200 мм.

5. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что в каждой концевой части шпалы выполнена дополнительная фаска под углом, отличным от угла верхней трапеции, для каждой из боковых сторон верхнего трапецеидального сечения.

6. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что каждая верхняя наклонная площадка шпалы в зоне расположения анкерных деталей выполнена без упорных выступов бетона.

7. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что для различных типов скреплений на каждой верхней наклонной площадке шпалы в зоне расположения скрепления и рельса предусмотрены углубления для деталей скрепления и рельса.

8. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что верхние кромки шпалы и зоны перехода от сечения верхней трапеции к нижней скруглены по радиусу.

9. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что по кромкам торца шпалы предусмотрены дополнительные фаски для расформовки шпалы.

10. Железобетонная шпала по п.1, отличающаяся тем, что каждый торец шпалы при ее изготовлении со стержневым армированием в маломестных шпальных формах выполнен с наклоном под углом 80-87° к основанию шпалы.

findpatent.ru

Железобетонная шпала

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности к железобетонным шпалам, используемым преимущественно в бесстыковом пути. Цельнобрусковая железобетонная шпала предварительно напряженная содержит зубцы на выступах в подрельсовых зонах, при этом зубцы расположены симметрично относительно поперечной оси ложа шпалы. Достигается повышение фиксации шпалы в балластной призме. 5 ил.

 

Изобретение относится к конструкции рельсовых опор и может быть применено в конструкции шпал, в основном железобетонных, применяемых в верхнем строении железнодорожного пути, преимущественно бесстыкового.

Общеизвестна конструкция цельнобрусковой, предварительно напряженной, струнобетонной железобетонной шпалы, в которой нижняя постель плоская или в своей средней части она имеет выемку Название «струнобетонная» означает применение в рельсовых опорах не только проволочной арматуры, но также и арматуры стержневого типа.

Железобетонная шпала должна обладать высокой надежностью и долговечностью. Срок ее использования должен составлять 40-50 лет. Основным дефектом, ограничивающим срок эксплуатации рельсовых опор, является появление и развитие трещин в средней зоне, так как именно верх центральной части испытывает максимальные изгибающие моменты.

Железобетонные шпалы имеют переменное (по длине) поперечное сечение с относительно малой жесткостью в средней части по сравнению с подрельсовыми участками. Это позволяет уменьшить изгибающие моменты в междурельсовой зоне шпал, именно которая и испытывает максимальные нагрузки. Поэтому в 50-е годы прошлого века для исключения наиболее опасного из вариантов контакта со щебнем, а именно опирания шпалы на балласт своей средней частью, этот участок в конструкции рельсовой опоры специально подняли над поверхностью щебня на 10 мм, уменьшив ее высоту в этой зоне со 145 до 135 мм. Это позволило избежать или, по крайней мере, значительно ослабить растягивающие напряжения верха центральной зоны железобетонной шпалы. Для снижения давления на балласт ширина подошвы шпал у торцов была существенно увеличена - до 305 мм. В средней же части этот параметр меньше и равен 255 мм. Максимальная высота в подрельсовой зоне значительно выше, чем в центре шпалы, и составляет 229 мм. Эти изменения конструкции позволили сделать рельсовую опору высоконадежной и обеспечивающей работоспособность между капитальными ремонтами пути. В дальнейшем, после замены ГОСТ 10629-78 на ГОСТ 10629-88, габариты железобетонных шпал претерпели очень незначительные изменения.

Второй важной функцией рельсовых опор является способность оказывать сопротивление силам, вызывающим отклонение пути от проектного положения. То есть шпала должна хорошо фиксироваться в балласте и обладать значительным усилием сдвига. В противном случае всегда есть вероятность угона и выброса рельсошпальной решетки. Это особенно стало важным и необходимым после перехода на бесстыковую конструкцию пути.

В этом варианте верхнего строения железной дороги имеются очень важные особенности в поведении рельсовой плети при повышении температуры. Возникающие в ней продольные силы могут достигать 160 т. С учетом того, что шпальная решетка содержит два рельса, общее, суммарное значение усилий от их нагрева возрастает до 320 тс.

Кроме того, к этим продольным сжимающим рельсы температурным силам может добавиться и усилие от экстренного торможения поезда величиной до 70 тс и боковая сила от колесных пар, достигающая на прямых участках пути значений 6 тс, а в кривых 16 тс.

Поэтому для обеспечения устойчивости бесстыковой конструкции рельсошпальной решетки крайне необходимо значительное, принципиальное повышение усилия сдвига железобетонных шпал в балластной призме верхнего строения пути.

Для решения этой проблемы в соответствии с RU 2433218 С2 предложено выполнить выступ высотой 28 мм в средней части рельсовой опоры ее нижней постели.

Сделаем оценку эффективности этого технического решения. Если принять, что торец рельсовой опоры полностью засыпан щебнем, то эта минимальная величина заглубления составит 150 мм. Очевидно, что создание выступа увеличивает площадь поперечного сечения тела шпалы. Поэтому в этой конструкции к усилию сдвига балласта торцами рельсовой опоры необходимо добавить и усилие сдвига балласта за счет выступа. Его значение при равных значениях ширины со шпалой определяется отношением высоты выступа к стандартной величине заглубления рельсовой опоры в балласт. Таким образом, ожидаемое увеличение усилия поперечному сдвигу пути шпалой с выступом 28 мм и заглубление рельсовой опоры в балласт на 150 мм составит: (28:150)×100=18,7%.

В книге «Новые путевые машины», М., «Транспорт» 1984 г., стр. 192 под редакцией к.т.н. Ю.П. Сырейщикова на стр. 192 приведена формула по усилию сдвига Рс рельсошпальной решетки. В соответствии с ней Рс увеличивается в квадратичной зависимости от величины заглубления. Приняв это обстоятельство, в конечном итоге получим, что для шпалы, заглубленной на 150 мм и с выступом в средней части 28 мм, увеличение усилия поперечному сдвигу может составить лишь [(150+28):150]2×100%-100%=40%. Этого явно недостаточно для гарантированного исключения угона или выброса железнодорожного пути и недопустимости возникновения аварийной ситуации.

Кроме того, наличие выступа средней части рельсовой опоры требует при укладке рельсошпальной решетки на балластную призму верхнего строения пути создания ответного углубления, соответствующего по размерам высоте и длине выступа. Сделать это на щебне фракции 25-60 мм, зерна которого по размерам значительно превышают нужную величину углубления в 28 мм на поверхности балластной призмы, а тем более и на криволинейном участке пути, крайне затруднительно. Это приведет и к удорожанию строительства балластной призмы. Кроме того, наличие выступа предопределяет нежелательное и способствующее появлению дефектов опирание шпалы на щебень своей средней частью. Это означает существенное увеличение растягивающих напряжений и повышение вероятности появления трещин в верхней части центральной зоны рельсовой опоры и приведет к снижению ее долговечности, надежности и потребует значительного усиления, удорожания арматуры, воспринимающей значительно увеличившиеся изгибающие моменты.

Другой, близкой по конструкции рельсовой опорой является железобетонная шпала по SU 1772284 А1, имеющая выступ в подрельсовых зонах. Принимаем это техническое решение за прототип.

Целью предлагаемого изобретения является значительное увеличение силы сопротивления смещению шпалы в балласте и повышение надежности и трещиноустойчивости рельсовой опоры благодаря снижению изгибающих усилий в подрельсовой зоне, а также и в средней части.

Указанная цель достигается тем, что выступ содержит зубцы. Это позволяет значительно увеличить эффективность шпалы по ее сопротивлению перемещения в балласте верхнего строения пути и значительно уменьшить растягивающие кромочные напряжения по подошве и верхней части.

Осаживание, внедрение в балласт зубатой рельсовой опоры существенно облегчается.

На Фиг. 1 показана конструкция стандартной рельсовой опоры. При ремонтных работах верхнего строения пути производят выправку рельсошпальной решетки. Рассмотрим этот процесс при работе путевых машин, например, типа ВПР и Duomatig, имеющих подбивочные блоки с вертикально расположенными подбойками. При рабочем цикле происходит их заглубление в балласт. Лопатки подбоек опускаются в щебень под нижнюю поверхность шпалы и двигаясь к рельсовой опоре начинают обжимать балласт. При этом подбивка происходит только в участках, прилегающих к подрельсовой зоне подошвы. Середина не подбивается. В противном случае произойдет опасное опирание шпалы на балласт центральной частью, возникнет максимальный изгибающий момент и тогда неизбежно появление трещин в верхней средней части рельсовой опоры. В этом случае наибольшие напряжения возникают потому, что плечо действия силы Р1 и Р2 от колесной пары поезда получается максимально возможным и равным L=0,8 м. L - расстояние от продольной оси железнодорожного пути до середины головки рельса. Суммарное значение Р1+Р2=Р определяется допустимой статической нагрузкой на колпару, ее динамической составляющей при движении, ударным действием ползунов колесных пар, рельсовых стыков и составляет около 40 тс. Огромное усилие и максимально возможное плечо его действия предопределяет появление опасных напряжений в конструкции железобетонной шпалы при ее опирании на балласт своей средней частью.

Необходимо отметить, что и подрельсовая зона шпалы, в своей средней части, а именно по подошве, также испытывает растягивающие напряжения. Объясняется это тем, что лопатки подбоек путевых машин конструктивно не заходят внутрь подрельсовой зоны, а могут располагаться только справа и слева от нее. Поэтому при подъемке пути и при обжиме балласта рабочими органами подбивочного блока щебенки перемещаются из шпального ящика под подошву рельсовой опоры только в зоне расположения лопаток подбоек, то есть с торца до подрельсовой зоны и между подрельсовой зоной и средней частью шпалы. Следствием подъемки пути (обычно величина подъема 40-60 мм), локального размещения подбоек и перемещения ими щебенок не под всю подошву шпалы оказывается то, что рельсовая опора фактически опирается на четыре бугра 1…4. В подрельсовых же зонах и под средней частью рельсовой опоры образуются впадины 5…7, где балласта нет или его мало и он слабо уплотнен.

Причем углубления 5 и 7 расположены симметрично относительно действия сил Р1 и Р2. Очевидно, что нагрузка на шпалу от колесных пар величиной до 40 тс будет изгибать рельсовую опору вниз, в зону впадин 5 и 7. Именно в них вначале и образуются растягивающие напряжения. При проходе вагонов, под действием поездной нагрузки бугры сминаются, рельсошпальная решетка осаживается и глубина впадин уменьшается. Именно поэтому с течением времени впадина 6 постепенно заполняется щебенками и возникает опирание шпалы своей серединой на балласт. От этого возникают максимальные изгибные моменты в ее средней части.

Для исключения опасных напряжений в подрельсовой зоне и в центре рельсовой опоры новой конструкции (см. Фиг. 2) предназначены зубатые выступы 8, которыми предлагаемая шпала отличается от общеизвестной, стандартной и от принятой за прототип. Благодаря им незатекание, непопадание щебенок в подрельсовые зоны при подбивке пути не отражается негативно на шпалу, не приводит к появлению изгибающих моментов по подошве опоры в подрельсовой зоне и в верху ее средней части. Объясняется это тем, что шпала на балласт теперь опирается зубатыми выступами 8, а впадины 5 и 7 исчезли, самоликвидировались. Зубатые выступы 8 расположены по центру подрельсовых зон и, следовательно, соосно с нагрузкой, с направлением действия сил Р1 и Р2 от действия колесных пар. Так как плечо действия сил Р1 и Р2 становится равным 0, то и изгибающие моменты в подрельсовых зонах исчезают. В свою очередь, отсутствие выступа в средней части шпалы при проведении выправки пути и подъемке, например, на 50 мм и наличие зубатых выступов 8 приводит к появлению зазора (появлению увеличенной по сравнению с Фиг. 1 впадины 6) между балластом и этой зоной шпалы. То есть наличие углубления 6 означает отсутствие опирания центральной части рельсовой опоры. Следовательно, нет и изгибающего момента и в средней части шпалы.

Таким образом, введение зубатых выступов 8 на подошве, симметрично и соосно расположенных относительно оси действия сил Р1 и Р2, симметрично и соосно относительно колесной нагрузки, симметрично поперечной оси подрельсового участка, симметрично ложу для установки подошвы рельса позволяет теоретически полностью исключить появление опасных напряжений в любой зоне и участке опоры новой конструкции, а практически помогает значительно их уменьшить, тем самым обеспечить высокую надежность, долговечность и работоспособность предлагаемой шпалы. На выступах расположены зубцы 9. Их оптимальное количество 10 штук на шпалу.

Некоторые варианты исполнения выступов, их формы и зубцов показаны на Фиг. 3, Фиг. 4, Фиг. 5.

Можно использовать предлагаемое изменение конструкции не только при изготовлении рельсовых опор, но, и это особенно ценно, для модернизации шпал, бывших в употреблении. При этом возможно самозалечивание неопасных мелких трещин в теле старогодной шпалы при заливке ее нижней постели высокопрочным бетоном для получения создаваемых выступов. Нужно отметить, что есть решения, позволяющие при необходимости создать и предварительное напряжение в добавляемом цементном слое.

Известно, что срок службы железобетонных рельсовых опор составляет 40-50 лет. Капитальный ремонт шпальной решетки (со сменой рельсов) производят через 18-25 лет. При этом одновременно с заменой рельсов приходится заменять и рельсовые опоры, которые выработали свой ресурс всего на 50%. Изобретение позволяет модернизировать демонтированные при капитальном ремонте пути шпалы с целью придания им повышенной устойчивости за счет увеличения усилия сдвига в балласте в 3-5 раз и «залечивания» имеющихся дефектов в виде мелких трещин.

Доработка заключается в получении «зубатого» выступа на подошве в подрельсовой зоне, который можно изготовить с помощью дополнительной пресс-формы, имеющей на своей рабочей поверхности соответствующие углубления.

Выбор оптимальных размеров предлагаемого местного утолщения шпалы зависит от многих факторов: величины подъемки пути выправочно-подбивочно-рихтовочной машиной, зазора между крайней лопаткой подбивочного блока и подрельсовой зоной, величиной заглубления подбойки в щебень, степенью загрязнения балласта и некоторыми другими.

На практике, рационально выбрать выступ, по ширине примерно равный размеру подошвы наиболее применяемого рельса P65, то есть 150 мм. Длину выступа лучше выполнить равной ширине стандартной шпалы, то есть 300 мм. Высоту принять равной средней величине подъемки при текущем содержании пути, то есть 50 мм. Зубцы необязательно размещать на нижней поверхности выступа. Он сам по себе является «зубом» шпалы и существенно увеличивает ее усилие сдвига в балласте. Кроме того, дополнительные зубья могут быть размещены и на других частях нижней, торцевой или боковой поверхности рельсовой опоры. Нижняя, то есть со стороны щебня, поверхность выступа может быть расположена, как вариант, и параллельно поверхности ложа шпалы для установки подошвы рельса, то есть параллельно подрельсовой части, то есть с уклоном 1:20. В общем случае, предлагаемое изобретение эффективно также для двухшарнирных трехблочных шпал и двухблочных с металлической соединительной поперечиной. Выступ может иметь и форму клина.

Зубцы нижней поверхности выступа в поперечном сечении имеют произвольную форму с эквивалентным диаметром от 5 до 150 мм, расположены друг от друга с зазором от 0 до 50 мм и имеют высоту от 10 до 100 мм. Размещение зубцов по подошве может быть как в шахматном порядке, так и произвольным, хаотичным, или упорядоченным с заданным шагом и интервалом по выбранному направлению. Высота зубцов может быть одинаковой или разной, вычисляемой по определенному закону или быть функцией случайной величины в диапазоне от 10 до 100 мм.

Целесообразно использовать предлагаемое техническое решение совместно с изобретением RU 2378444 C2, которое предполагает принудительное осаживание пути вертикальной силой 35-100 тс во время рабочего цикла выправки. Это позволит полностью вдавить выступы на подошве 10 шпалы в балласт 11 верхнего строения железнодорожного пути, исключить появление впадин 5 и 7 и гарантированно обеспечить такое дополнительное уплотнение щебня, которое способно выдержать максимальную поездную нагрузку.

Поэтому проектное положение рельсов сохраняется, теоретически, неизменным вне зависимости от пропущенного тоннажа. Объясняется это тем, что, щебень при выправке путевой машиной, работающей по принципу RU 2378444 C2, сжат под выступом и под подошвой шпалы (за исключением средней части) с такой силой, что способен без просадки воспринимать максимально возможную нагрузку от колесной пары поезда равную 40 тс. Это означает достижение идеального качества уплотнения балласта железнодорожного пути. Поэтому просадка рельсов вниз от проектного положения не происходит при любом пропущенном тоннаже. Надо отметить, достижение этого эффекта происходит по RU 2378444 C2 без снижения производительности путевой машины, при работе ее в штатном режиме. Таким образом, отпадает необходимость использования динамического стабилизатора пути (ДСП).

Но известно, что ДСП обеспечивает уплотнение балласта всего на 20-30% и при этом снижается точность установки рельсов в проектное положение, выполненное перед работой ДСП выправочно-подбивочно-рихтовочной машиной.

Научные исследования показали, что некоторое повышение стабилизации балласта при работе ДСП объясняется повышением площади опирания шпалы, так как при ее вибрации происходит разравнивание бугров 1…4. Дополнительного же уплотнения и сжатия щебенок верхнего строения пути практически не происходит.

Применение нового технического решения позволяет значительно увеличить усилие фиксации шпал в балластной призме, оказывать эффективное противодействие сжимающим температурным силам, исключить возможность выброса и угона пути, организовать безаварийное движение поездов на высокоскоростных магистралях, повторно использовать старогодные шпалы после их доработки не только на малодеятельных, но и на главных железнодорожных путях.

Железобетонная шпала, цельнобрусковая, предварительно напряженная, имеющая выступ в подрельсовых зонах, отличающаяся тем, что выступ содержит зубцы.

findpatent.ru