Вес бетонной шпалы – Железобетонные шпалы: размеры, вес, цена

Чем пропитывают шпалы деревянные железнодорожные — пропитка шпал

ГОСТ 78-2004 Шпалы деревянные для железных дорог широкой колеи. Технические условия

Сколько весит 1 куб шпалы рельсовой, шпального бруса деревянного, вес 1 м3 шпалы железнодорожной деревянной для укладки рельсов. Количество килограмм в 1 кубическом метре, количество тонн в 1 кубометре шпалового бруса, кг в 1 м3. Объемная плотность шпалы удельный вес железнодорожного бруса для укладки рельс.

     Что мы хотим узнать сегодня узнать? Сколько весит 1 куб шпал рельсовых, шпалового бруса, вес 1 м3 шпалы ? Нет проблем, можно узнать количество килограмм или количество тонн сразу, масса (вес одного кубометра, вес одного куба железнодорожного бруса шпального, вес одного кубического метра, масса 1 м3) указаны в таблице 1. Если кому-то интересно, можно пробежать глазами небольшой текст ниже, прочесть некоторые пояснения. Как измеряется нужное нам количество вещества, материала, жидкости или газа? За исключением тех случаев, когда можно свести расчет нужного количества к подсчету товара, изделий, элементов в штуках (поштучный подсчет), нам проще всего определить нужное количество исходя из объема и веса (массы). В бытовом отношении самой привычной единицей измерения объема для нас является 1 литр. Однако, количество литров, пригодное для бытовых расчетов, не всегда применимый способ определения объема для хозяйственной деятельности. Кроме того, литры в нашей стране так и не стали общепринятой "производственной" и торговой единицей измерения объема. Один кубический метр или в сокращенном варианте — один куб, оказался достаточно удобной и популярной для практического использования единицей объема.

Защита от роботов

Практически все вещества, жидкости, материалы и даже газы мы привыкли измерять в кубометрах. Это действительно удобно. Ведь их стоимость, цены, расценки, нормы расхода, тарифы, договора на поставку почти всегда привязаны к кубическим метрам (кубам), гораздо реже к литрам. Не менее важным для практической деятельности оказывается знание не только объема, но и веса (массы) вещества занимающего этот объем: в данном случае речь идет о том сколько весит 1 куб шпалового бруса (1 кубометр шпал рельсовых, 1 метр кубический железнодорожного бруса, 1 м3). Знание массы и объема, дают нам довольно полное представление о количестве. Посетители сайта, спрашивая сколько весит 1 куб шпал деревянных, часто указывают конкретные единицы массы, в которых им хотелось бы узнать ответ на вопрос. Как мы заметили, чаще всего хотят узнать вес 1 куба шпалового бруса ( 1 кубометра железнодорожного бруса, 1 кубического метра шпал рельсовых, 1 м3) в килограммах (кг) или в тоннах (тн). По сути, нужны кг/м3 или тн/м3. Это тесно связанные единицы определяющие количество. В принципе возможен довольно простой самостоятельный пересчет веса (массы) из тонн в килограммы и обратно: из килограммов в тонны. Однако, как показала практика, для большинства посетителей сайта более удобным вариантом было бы

сразу узнать сколько килограмм весит 1 куб (1 м3) шпал рельсовых или сколько тонн весит 1 куб (1 м3) шпалы, без пересчета килограмм в тонны или обратно — количества тонн в килограммы на один метр кубический (один кубометр, один куб, один м3). Поэтому, в таблице 1 мы указали сколько весит 1 куб ( 1 кубометр железнодорожного бруса шпального, 1 метр кубический) в килограммах (кг) и в тоннах (тн). Выбирайте тот столбик таблицы, который вам нужен самостоятельно. Кстати, когда мы спрашиваем сколько весит 1 куб бруса деревянного ( 1 м3), мы подразумеваем количество килограмм или количество тонн. Однако, с физической точки зрения нас интересует плотность или удельный вес. Масса единицы объема или количество вещества помещающегося в единице объема — это объемная плотность или удельный вес. В данном случае
объемная плотность рельсовых балок и удельный вес шпалы.
Плотность балок из дерева и удельный вес шпального бруса для укладки рельс в физике принято измерять не в кг/м3 или в тн/м3, а в граммах на кубический сантиметр: гр/см3. Поэтому в таблице 1 удельный вес шпалового бруса и плотность шпал деревянных (синонимы) указаны в граммах на кубический сантиметр (гр/см3)

Таблица 1. Сколько весит 1 куб шпалы из дерева, вес 1 м3 шпал рельсовых. Объемная плотность деревянной балки для укладки рельс и удельный вес шпального дерева в гр/см3. Сколько килограмм в кубе шпалового бруса, тонн в 1 кубическом метре, кг в 1 кубометре, тн в 1 м3.

    

Вес бетонной шпалы

Шпалы из железобетона

За время существования железных дорог подпорки под шпалы изготавливались из различных материалов.

Чем пропитывают шпалы?

Были каменные, но камень сложно поддается обработке, быстро трескается и приходит в негодность. Долговечны деревянные шпалы, просмоленные для защиты от негативных воздействий погодных условий. Но через время и они требовали либо замены, либо ремонта железнодорожных путей. На сегодняшний день железобетонные конструкции с полным основанием считают материалом будущего для изготовления опоры под шпалы и фундамента под здания и постройки. Применяют фундамент из железобетонных шпал для построек всевозможной сложности и этажности на любых видах почвы. Однако стоит учитывать, что весит данное изделие немало.

Вес бетонной шпалы – Железобетонные шпалы: размеры, вес, цена

Определение

Железобетонные шпалы имеют вид рельсовой опоры, для изготовления которых потребуются брусья с меняющимися размерами и формами сечения. Бетонные рельсовые опоры армируются стальной проволокой, диаметр которой зависит от модификации. При работе с железобетонными шпалами предъявляют следующие требования к их технологии производства:

  • приготовление бетонного раствора требует однородной консистенции;
  • для нужной передачи силы напряжения материал должен обладать соответствующей прочностью;
  • изготавливая изделия, придерживаются точных размеров, форм, которые важны для железобетонных шпал в местах соединения с рельсами.

Где применяются?

Вес бетонной шпалы – Железобетонные шпалы: размеры, вес, ценаВ наше время все хотят сэкономить — б/у шпалы дают такую возможность при строительстве собственного дома.

Шпала железобетонная используется при возведении фундаментов и железнодорожных путей. Из-за различных природных условий эксплуатации и разнообразной механической нагрузки на изделия, при изготовлении железобетонной опоры придерживаются повышенных требований. Это позволит увеличить срок службы, который при благоприятных условиях использования достигнет шестидесяти лет. Опоры, изготовленные с использованием предварительно напряженного железобетона, повсюду пододвигают распространенные деревянные подпорки за счет своей прочности, долговечности и быстроты монтажа.

Преимущества и недостатки

В шпалах из железобетона присутствуют следующие преимущества:

  • длительный срок службы;
  • достаточная устойчивость к отрицательным воздействиям факторов окружающей среды;
  • отсутствие возможности гниения в процессе эксплуатации;
  • стойкость к различным механическим нагрузкам;
  • невысокая ценовая категория;
  • монтаж и укладка не требуют больших физических затрат;
  • не требуют больших затрат на обслуживание в процессе эксплуатации;
  • за счет того, что ширина и длина изделия идеально ровные, обеспечивается удобство при перевозке и выгрузке.

Шпале из железобетона присущи следующие недостатки:

  • Потребность в периодическом осмотре железнодорожных путей по причине усталостного разрушения сооружения, сделанного из бетона.
  • Весит шпала 0,27 тонны, а это значит, что собственноручная установка изделий невозможна. Таким образом, за счет тяжелого веса возникает потребность в специализированной технике. Конструкции из бетона, в отличие от изделий из дерева, вес которых меньше, монтируют специальными механизмами – шпалоукладчиками.
  • Необходимость в использовании упругих прокладок, которые позволяют снизить жесткость изделия.
  • Шпалам из железобетона присуща большая электропроводность, которая требует применение изоляции.

Типы

Шпалу из железобетона разделяют на следующие типы, которые зависят от стойкости к возможным трещинам, качества и точной ширины, длины и других размеров изделия:

  • Опора первого сорта.
  • Опора второго сорта. Отличается низкой степенью стойкости к трещинам, геометрические размеры не нуждаются в высоких требованиях.

По типу рельсового крепления бывают следующих видов:

  • Ш-1,с раздельным типом клемно-болтовым соединением, которое фиксируется к опоре с использованием прокладки и болта.
  • Ш-2 нераздельного вида крепления.
  • Ш-3 имеют схожесть с опорами Ш-2, но различаются по способу крепления.

Шпалы из железобетона различны по классу, по наличию электроизоляции и типу применяемой арматуры. Железобетонные шпалы имеют отличия по параметрам электроизоляции:

  • изолированные;
  • неизолированные, без изолирующих вкладышей.

Технология производства

Вне зависимости от сферы использования, железобетонные опоры изготавливают одинаковой прочности и эксплуатационных свойств. Технология изготовления опор бывает четырех типов:

  • Карусельный тип с последующим извлечением формы. Заключается в приготовлении смеси и заливке ее в формы, где происходит ее дальнейшее уплотнение. Извлекают опоры из емкости после полного застывания раствора и достижения его максимальной прочности. Для изготовления используют кассетные конструкции, в которые вмещаются шесть опор. Для достижения требуемого сцепления и обеспечения предварительного напряжения, применяют арматуру, с помощью которой напряжение передается на поверхность бетона. По окончании изготовления изделия, форму извлекают и пускают для следующего производства.
  • Линейный. Этот тип изготовления опоры из железобетона подразумевает линейную технологию, для которой необходим конвейер, на котором в определенной последовательности располагаются формы. Длина установленных форм достигает ста метров. С боку емкости прикрывают специально предназначенными устройствами, которые также способны передавать напряжение на арматуру. В процессе схватывания раствора напряжение передается на поверхность бетона.
  • Демонтаж форм с дальнейшим напряжением. Для этого типа изготовления опор из железобетона требуется выставление шаблонов, с помощью которых определяется месторасположение стальной арматуры. Емкости заполняют раствором из бетона и уплотняют. В процессе схватывания раствора в него погружают штыри. Спустя некоторое время форму и шаблон извлекают.
  • Демонтаж форм с предварительным напряжением представляет собой такую же технологию, как и при демонтаже форм с дальнейшим напряжением, только вместо штырей используют рамы, обеспечивающие напрягающее усилие в изделии.

Монтаж, ремонт и утилизация шпал

Вес бетонной шпалы – Железобетонные шпалы: размеры, вес, ценаУстановка железнодорожных путей имеет следующие особенности:

  • Железобетонные опоры и рельсы устанавливают на предварительно подготовленную поверхность, которая состоит из почвы, песка и щебня. Для сохранности шпал в процессе эксплуатации и прохождения по ним поездов, важно сохранить верхний слой земли путем устройства песчаных полос.
  • Железобетонная опора весит немало, и поднять такой вес конструкции не под силу обычному рабочему, монтаж осуществляют с использованием механизированного оборудования. Этот подход снижает применение физической силы и уменьшает стоимость на монтаж изделий. Также механизированный комплекс сокращает время на укладку железной дороги.
  • Для использования железобетонных шпал на протяжении пятидесяти лет, важно диагностировать пути, что позволит выявить деформации и поломки. Проверяют крепежные элементы, исключают поломку, так как она способна привести к нарушению фиксации подкладки, которая издает звуки в момент прохождения по путям состава.
  • Несвоевременное обнаружение поломки крепежных деталей приводит к появлению трещин и частичной или полной поломки шпалы.
  • Когда срок эксплуатации изделия истек или железобетонная опора стала непригодной за счет возможных разрушений, шпалу утилизируют. Утилизация происходит щековой дробилкой, с помощью которой измельчение изделия достигает размера щебня меленькой фракции или средней фракции. Переработанные изделия в дальнейшем используют для засыпки ям.

Ремонтирование железобетонных шпал подразумевает выявление и устранение дефектов и повреждений. Заделывают отколы, выбоины, раковины и трещины. Когда ремонтируется поломка, движение поездов не прекращается, рабочее место ограждают специальным сигнальным знаком. Проводится капитальный ремонт в междуремонтных сроках, где не требуется смена шпал, выполняется ремонт с помощью путевых машинных станций по подготовленным индивидуальным проектам и расчетам. Ремонт железобетонных опор подразделяется на:

  • капитальный;
  • средний;
  • подъемочный;
  • реконструкцию.

По типу верхнего монтажа: укладка на новый щебень или на старый щебень. Для усиления мощности и стойкости путей, в процессе проведения работ по ремонтированию поврежденной детали, используют подрельсовые основания различных конструкций.

Заключение

Использование железобетонных опор актуально во всем мире, спрос на такие изделия растет постоянно. Ведь опоры из железобетона, несмотря даже на их большой вес, имеют несравнимую прочность, надежность и долговечность.

А стоимость материалов и несложность изготовления изделий повышает популярность применения железобетонных шпал в мире строительства.

Железобетонные шпалы

Железобетонные шпалы представляют собой железобетонные балки переменного сечения.

На таких балках имеются площадки для установки рельсов, а также отверстия под болты рельсошпального скрепления. Главное достоинство железобетонных шпал — практически неограниченный срок службы. Изделия отличаются высокой механической прочностью и не подвержены гниению. Их можно использовать повторно, а также на грузонапряжённых участках пути.

Недостатки:

  • большая стоимость и вес
  • недостаточная жёсткость
  • возможность усталостного разрушения бетона.
Шпала железобетоннаяОПИСАНИЕЦЕНА
Ш1-1 голая ГОСТ 32.152-2000Размер (Д/Ш/В) мм 2700/300/230 Масса 250. кгЗапросить цену
Ш1-1 б/у голая ГОСТ 32.152-2000Размер (Д/Ш/В) мм 2700/300/230 Масса 250. кгЗапросить цену
Шпала железобетонная анкерная подтипа ШС-АРСРазмер (Д) мм 2700 Масса 259 кгЗапросить цену
Шпала железобетонная анкерная с элементами крепления контруголков для мостов подтипа Ш-АРС-МРазмер (Д) мм 2700

Масса 269 кг

Запр

wisemebel.ru

 

Использование: верхнее строение железнодорожного пути, в частности железобетонное подрельсовое основание. Задача: снижение массы шпалы и себестоимости всего верхнего строения железнодорожного пути повышение безопасности работы рельсошпальной решетки после установки на подрельсовом основании контррельсов, где в основном преобладают криволинейные участки железнодорожного пути малого радиуса Сущность полезной модели: Железобетонная шпала выполнена с переменным по длине сечением. Содержит проволочную арматуру диаметром 3 мм, выполненную в поперечном сечении в виде симметрично расположенных относительно вертикальной оси двух пакетов. В каждом пакете проволоки установлены в четыре ряда и имеют силу начального натяжения 8,2 кН. Одна подрельсовая площадка выполнена шириной 404 мм. Вторая подрельсовая площадка имеет ширину 555-558 мм. Брус выполнен со сквозными каналами для установки элементов рельсового скрепления. Нижний ряд проволок в пакетах установлен на высоте 22-33 мм от подошвы бруса. Высота бруса в середине имеет размер 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении равна 158-169 мм, а его высота в торце равна 127-138 мм. 1 н.п.ф., 2 фиг.

Полезная модель относится к элементам верхнего строения железнодорожного пути с железобетонным подрельсовым основанием и предназначена для использования на железнодорожных путях промышленных предприятий, рассчитанных на повышенные осевые нагрузки и невысокие скорости движения подвижного состава, для установки на подрельсовое основание контррельсов на криволинейных участках пути малого радиуса.

Наиболее близкой к предлагаемой является железобетонная шпала, представляющая собой брус с переменным по длине сечением с подрельсовыми площадками на верхней поверхности и с выполненными сквозными каналами для рельсового скрепления типа КБ (клеммно-болтовое). Брус армирован двумя пакетами проволоки периодического профиля диаметром 3 мм (44 шт.), симметрично установленными относительно вертикальной оси. Сила натяжения одной проволоки 8,12 кН. Нижний ряд арматуры расположен на высоте 45 мм от подошвы бруса. Подрельсовые площадки выполнены шириной 404 мм. Брус имеет высоту в середине - 145 мм, высоту в подрельсовом сечении - 193 мм, высоту в торце - 150 мм. Ширина рельсовой колеи 1520 мм (ГОСТ 10629-88).

Существенными недостатками извесной шпалы являются избыточная масса и, следовательно, большой вес, который составляет не менее 265 кг, что отрицательно сказывается на экономических показателях подрельсового основания, требует значительных сырьевых, материальных и энергетических затрат на изготовление шпалы и ее техническое содержание, т.к. для ее изготовления и укладки необходимо значительное количество цемента, нерудных материалов, высокопрочной проволоки, а также наличие механизмов большой мощности для выполнения работ по укладке, ремонтам и текущему содержанию железнодорожного пути промышленных предприятий. Все это повышает себестоимость шпалы и затраты на ремонты и текущее содержание железнодорожного пути.

Указанная шпала предназначена для укладки только на прямых и криволинейных участках железнодорожного пути большого радиуса.

При использовании известной шпалы на криволинейных участках железнодорожного пути малого радиуса возможно разрушение наружных бортов подрельсовой площадки, либо возможно создание аварийной ситуации в виде схода колес подвижного состава с рельсов по причине распора рельсовой колей (сход вовнутрь колеи) или набегания колеса на наружную нить рельса в кривой малого радиуса (сход наружу колеи).

Задачей полезной модели является снижение массы шпалы и себестоимости всего верхнего строения железнодорожного пути путем снижения затрат на изготовление шпалы и ее техническое содержание, при обеспечении прочности и надежности работы рельсошпальной решетки, включая участки обращения подвижного состава с повышенными осевыми нагрузками - до 32 т/ось, а так же повышение безопасности работы рельсошпальной решетки после установки на подрельсовом основании контррельсов на криволинейных участках пути малого радиуса.

Поставленная задача решается тем, что в железобетонной шпале для железнодорожного пути, выполненной в форме бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, содержащего проволочную арматуру диаметром 3 мм, установленную в поперечном сечении в виде симметрично расположенных относительно вертикальной оси двух пакетов проволок, а также подрельсовые площадки на верхней поверхности бруса, одна из которых имеет ширину 404 мм, и имеющего сквозные каналы для элементов рельсового скрепления, согласно полезной модели в каждом из пакетов проволока арматуры установлена в четыре ряда и имеет силу начального натяжения 8,2 кН, нижний ряд проволок в пакетах установлен на высоте 22-33 мм от подошвы бруса, вторая подрельсовая площадка выполнена шириной 555-558 мм, при этом высота бруса в середине имеет размер 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении равна 158-169 мм, а его высота в торце равна 127-138 мм.

Для железнодорожных путей промышленных предприятий без снижения надежности рельсошпальной решетки целесообразным является снижение массы шпалы. Учитывая то, что максимальное давление от вертикальных сил, соответственно и изгибающий момент и напряжения возникают, в основном, в подрельсовом сечении, необходимо усиление только этой части шпалы. Остальные части шпалы можно облегчить и, тем самым, облегчить всю рельсошпальную решетку и снизить ее массу.

Параметры предлагаемой полезной модели (высота бруса в середине 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении 158-169 мм и высота бруса на торце 127-138 мм) позволяют усилить ту часть шпалы (подрельсовое сечение), которая и воспринимает основную нагрузку, облегчая остальные части шпалы, что позволяет снизить ее массу. В целом предлагаемая конструкция позволяет снизить массу шпалы приблизительно на 18-23% и снизить вес до 203 кг, что значительно снижает ее материалоемкость и трудозатраты на ее изготовление и облегчает в целом вес рельсошпальной решетки, ее укладку и эксплуатацию.

Для установки контррельса необходимо иметь одну подрельсовую площадку увеличенной ширины равной 555-558 мм для обеспечения возможности выполнения технических требований.

Установка нижнего ряда проволок в пакетах на высоте 22-33 мм от подошвы бруса, позволяет обеспечить надежность всей шпалы.

Установка нижнего ряда проволок на высоте менее 22 мм от подошвы бруса снижает надежность шпалы из-за уменьшения защитного слоя бетона.

Установка нижнего ряда проволок на высоте более 33 мм от подошвы бруса увеличивает избыточную массу шпалы.

Применение проволочной арматуры в виде симметрично установленных пакетов, в каждом из которых арматура установлена в четыре ряда и имеет силу начального натяжения проволок 8,2 кН, и увеличение количества проволок арматуры до 48, позволяет использовать шпалу на участках с повышенной осевой нагрузкой - до 32 т/ось за счет увеличения силы предварительного обжатия бетона и повышения трещиностойкости шпалы.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена шпала, вид сбоку; на фиг.2 - поперечный разрез шпалы в середине.

Железобетонная шпала (фиг.1) представляет собой брус 1, выполненный из бетона марки не ниже М 500, с подошвой 2 и с переменным по длине трапецеидальным сечением. Внутри бруса 1 размещена проволочная арматура 3. На верхней поверхности бруса 1 размещены подрельсовые площадки 4 и 5.

Подрельсовая площадка 4 выполнена шириной a1=404 мм. Подрельсовая площадка 5 выполнена шириной a2=555-558 мм. В брусе 1 выполнены сквозные каналы 6 для размещения на шпале клеммно-болтового скрепления типа КБ.

Проволочная арматура 3, размещенная в брусе 1, имеет сечение диаметром 3 мм и силу начального натяжения 8,2 кН.

Проволочная арматура 3 в поперечном сечении бруса 1 (фиг.2) выполнена в виде симметрично установленных относительно вертикальной оси пакетов 7 и 8. Оптимальное число проволок составляет 48 шт.

В каждом из пакетов 7 и 8 проволока арматуры 3 установлена в четыре ряда.

Нижний ряд 9 в каждом пакете 7 и 8 установлен на высоте h1=22-33 мм от подошвы 2 бруса 1.

Высота бруса 1 в его средней части равна h2=122-133 мм.

Высота бруса 1 в подрельсовом сечении равна h3=158-169 мм.

Высота бруса 1 в его торце равна h4=127-138 мм.

Шпалы укладывают на подготовленную на земляном полотне балластную призму (на чертеже не показана). Для исключения возникновения предельных изгибающих моментов в средней части шпалы по критериям трещиностойкости по верхней постели шпалы и выносливости бетона по нижней постели шпалы при укладке шпал и их эксплуатации в балластном слое в зоне средней части шпалы устраивают канавку шириной до 60 см или на длине не более, чем 25-30 см в обе стороны от оси колеи и поверхностью балласта оставляют зазор высотой до 4-5 см.

Рельсы 10 закрепляют на брусе 1 клеммно-болтовым скреплением типа КБ, устанавливаемом в каналах 6.

При движении транспортного средства по рельсам 10 осевая и боковая нагрузка, создаваемая данным средством, передается на брус 1, где происходит ее рассредоточение.

Таким образом, конструктивные особенности предлагаемой шпалы при ее меньшей массе и, следовательно, меньшей себестоимости, обеспечивают требуемую трещиностойкость, прочность, надежность и долговечность шпалы. Масса шпалы, а так же ее высокие амортизационные свойства позволяют использовать предлагаемую шпалу в горных и карьерных условиях, где в основном преобладают криволинейные участки железнодорожного пути малого радиуса и используются транспортные средства с незначительными скоростями движения и повышенными осевыми нагрузками.

Предлагаемая конструкция шпалы позволит использовать ее при фактических скоростях поездов до 40 км/час и осевых нагрузках до 32 т.

Железобетонная шпала, выполненная в форме бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, содержащего проволочную арматуру диаметром 3 мм, установленную в поперечном сечении в виде симметрично расположенных относительно вертикальной оси двух пакетов проволок, а также подрельсовые площадки на верхней поверхности бруса, одна из которых имеет ширину 404 мм, и имеющего сквозные каналы для элементов рельсового скрепления, отличающаяся тем, что в каждом из пакетов проволока арматуры установлена в четыре ряда и имеет силу начального натяжения 8,2 кН, нижний ряд проволок в пакетах установлен на высоте 22-33 мм от подошвы бруса, вторая подрельсовая площадка выполнена шириной 555-558 мм, при этом высота бруса в середине имеет размер 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении равна 158-169 мм, а его высота в торце равна 127-138 мм.

poleznayamodel.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.

www.findpatent.ru