RU126009U1

RU126009U1 - REINFORCED concrete sleepers

Info

Publication number: RU126009U1
Application number: RU2012132537/11U
Authority: RU
Inventors: Александр Касимович Фарманов; Сергей Иванович Дабижа; Алексей Николаевич Овчинников; Наталья Елисеевна Набиуллина; Бунёд Тулкинович Курбанов; Бахадир Ахматкулович Усманкулов; Нелли Сергеевна Чен; Владимир Александрович Манько; Махамадамин Мамадумарович Исаков; Михаил Викторович Голинских
Original assignee: Открытое акционерное общество "Алмалыкский горно-металлургический комбинат"
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2013-03-20

Abstract

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, выполненные шириной 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, при этом высота бруса в середине имеет номинальный размер 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении равна 158-173 мм, а его высота в торце равна 127-138 мм.Reinforced concrete sleepers made in the form of a beam with a trapezoidal cross-section of variable length, containing wire reinforcement 3 mm in diameter, installed in the cross section in the form of two bundles of wires symmetrically located relative to the vertical axis, as well as rail rails on the upper surface of the beam, made 404 mm wide , and having through channels for rail fastening elements, characterized in that in each of the packages the reinforcing wire is installed in four rows and has the force of the initial tension 8.2 kN, the lower row of wires in the packages is installed at a height of 22-33 mm from the bottom of the beam, while the height of the beam in the middle has a nominal size of 122-133 mm, the height of the beam in the under-rail section is 158-173 mm, and its height in the end is 127-138 mm.

Description

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, на прямолинейных и криволинейных участках железнодорожных путей предприятий открытых разработок, а также для укладки их на малодеятельных участках, где деревянные шпалы выходят из строя в результате интенсивного процесса механического износа и гниения материала шпал.The utility model relates to the elements of the upper structure of a railway track with reinforced concrete rail base and is intended for use on railway tracks of industrial enterprises designed for increased axial loads and low speeds of rolling stock, on straight and curved sections of railway tracks of open-cast mining enterprises, as well as for laying them on inactive areas where wooden sleepers fail as a result of an intensive process of mechanical and znos and rotting material of sleepers.

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).Closest to the proposed one is a reinforced concrete sleeper, which is a bar with a cross-section with a variable length along the rails on the upper surface and with through channels made for rail fastening of the KB type (terminal bolt). The beam is reinforced with two packets of wire of a periodic profile with a diameter of 3 mm (44 pcs.), Symmetrically installed relative to the vertical axis. The pulling force of one wire is 8.12 kN. The bottom row of reinforcement is located at a height of 45 mm from the bottom of the beam. Subrail platforms are 404 mm wide. The beam has a height in the middle of 145 mm, a height in the rail section of 193 mm, a height in the end of 150 mm. The width of the rail track is 1520 mm (GOST 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.Significant disadvantages of the suspended sleepers are overweight and, consequently, a large weight of at least 265 kg, which negatively affects the economic performance of the rail foundation, requires significant raw material, material and energy costs for the manufacture of sleepers and its technical content, because for its manufacture and installation, a significant amount of cement, non-metallic materials, high-strength wire, as well as the presence of high-power mechanisms for the installation, repair and maintenance of the railway track of industrial enterprises are necessary. All this increases the cost of sleepers and the cost of repairs and the current maintenance of the railway track.

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 необходимой прочности, трещиностойкости и долговечности шпалы и надежности работы рельсошпальной решетки, включая участки с повышенными осевыми нагрузками - до 32 т/ось.The objective of the utility model is to reduce the weight of the sleepers and the cost of the entire upper structure of the railway track by reducing the cost of manufacturing the sleepers and its technical maintenance, while ensuring the necessary strength, crack resistance and durability of the sleepers and the reliability of the rail-sleeper grid, including sections with increased axial loads - up to 32 t /axis.

Поставленная задача решается тем, что в железобетонной шпале, 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, выполненные шириной 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, при этом высота бруса в середине имеет размер 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении равна 158-173 мм, а его высота в торце равна 127-138 мм.The problem is solved in that in a reinforced concrete sleepers made in the form of a beam with a trapezoidal cross-section of variable length, containing wire reinforcement with a diameter of 3 mm, installed in the cross section in the form of two bundles of wires symmetrically located relative to the vertical axis, as well as rails on the upper the surface of the bar, made 404 mm wide, and having through channels for rail fastening elements, according to the utility model, in each of the packages the reinforcement wire is installed len in four rows and has an initial tension of 8.2 kN, the lower row of wires in the packages is installed at a height of 22-33 mm from the bottom of the beam, while the height of the beam in the middle has a size of 122-133 mm, the height of the beam in the rail section is 158 -173 mm, and its height at the end is 127-138 mm.

Очевидно, что для железнодорожных путей промышленных предприятий, где обращается подвижной состав с невысокими скоростями, целесообразным представляется применение подрельсового основания более облегченной конструкции.Obviously, for railway tracks of industrial enterprises, where rolling stock is turned at low speeds, the use of a rail track base of a more lightweight design seems appropriate.

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.Given that the maximum pressure from vertical forces, respectively, and bending moment and stress occur mainly in the rail section, it is necessary to strengthen only this part of the sleepers. The remaining parts of the sleepers can be lightened, and thereby lighten the entire rail-sleeper grid and reduce its weight.

Параметры предлагаемой полезной модели (высота бруса в середине 122-133 мм, высота бруса в подрельсовом сечении 158-173 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 20-25% и снизить вес до 198 кг, что значительно снижает ее материалоемкость и трудозатраты на ее изготовление и облегчает в целом вес рельсошпальной решетки, а также процесс ее укладки и эксплуатации.The parameters of the proposed utility model (beam height in the middle of 122-133 mm, beam height in the under-rail section of 158-173 mm and the height of the beam at the end of 127-138 mm make it possible to strengthen the part of the sleepers (under-rail section) that perceives the main load, facilitating the rest parts of the sleepers, which allows to reduce its weight.On the whole, the proposed design allows to reduce the weight of the sleepers by about 20-25% and reduce the weight to 198 kg, which significantly reduces its material consumption and labor costs for its manufacture and generally facilitates the weight of the rail-sleeper, as well as the process of laying and operating it.

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, при обеспечении необходимой прочности, трещиностойкости и долговечности шпалы и надежности работы рельсошпальной решетки, повысить нагрузки на шпалу до 32 т/ось и перераспределить их в ее теле.The use of wire reinforcement in the form of symmetrically installed packets, in each of which the reinforcement is installed in four rows and has an initial wire tension of 8.2 kN, and an increase in the number of reinforcement wires to 48, allows, while ensuring the necessary strength, crack resistance and durability of the sleepers and reliability work rail-sleeper lattice, increase the load on the sleeper to 32 t / axle and redistribute them in her body.

Установка нижнего ряда проволок в пакетах на высоте 22-33 мм от подошвы бруса, также позволяет обеспечить надежность всей шпалы.The installation of the lower row of wires in packages at a height of 22-33 mm from the bottom of the beam also allows you to ensure the reliability of the entire sleepers.

Установка нижнего ряда проволок на высоте менее 22 мм от подошвы снижает надежность шпалы из-за уменьшения защитного слоя бетона.Installing the bottom row of wires at a height of less than 22 mm from the sole reduces the reliability of the sleepers due to a decrease in the protective layer of concrete.

Установка нижнего ряда проволок на высоте более 33 мм от подошвы шпалы увеличивает ее избыточную массу.Installation of the lower row of wires at a height of more than 33 mm from the sole of the sleepers increases its excess weight.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлена шпала, вид сбоку; на фиг.2 - поперечный разрез шпалы в середине.The utility model is illustrated in the drawing, where Fig. 1 shows a sleeper, side view; figure 2 is a transverse section of the sleepers in the middle.

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, ширина которых составляет a=404 мм.Reinforced concrete sleepers (figure 1) is a beam 1 made of concrete grade not lower than M 500, with a sole 2 and with a variable trapezoidal cross-section. Inside the beam 1, wire reinforcement 3 is placed. On the upper surface of the beam 1, rail platforms 4 are placed, the width of which is a = 404 mm.

В брусе 1 выполнены сквозные каналы 5 для размещения клеммно-болтового скрепления типа КБ.In the beam 1, through channels 5 are made for accommodating a KB terminal type bolt fastener.

Проволочная арматура 3, размещенная в брусе 1, имеет сечение диаметром 3 мм и силу начального натяжения 8,2 кН.The wire reinforcement 3, placed in the beam 1, has a cross-section with a diameter of 3 mm and an initial tension force of 8.2 kN.

Проволочная арматура 3 в поперечном сечении бруса 1 (фиг.2) выполнена в виде симметрично установленных относительно вертикальной оси пакетов 6 и 7. Оптимальное число проволок составляет 48 шт.The wire reinforcement 3 in the cross section of the beam 1 (figure 2) is made in the form of packages 6 and 7 symmetrically mounted relative to the vertical axis. The optimum number of wires is 48 pcs.

В каждом из пакетов 6 и 7 проволоки арматуры 3 установлены в четыре ряда.In each of the packages 6 and 7, the wire reinforcement 3 is installed in four rows.

Нижний ряд 8 в каждом пакете 6 и 7 установлен на высоте h₁=22-33 мм от подошвы 2 бруса 1.The bottom row 8 in each package 6 and 7 is installed at a height of h ₁ = 22-33 mm from the sole 2 of the beam 1.

Высота бруса 1 в его средней части равна h₂=122-133 мм.The height of the beam 1 in its middle part is equal to h ₂ = 122-133 mm.

Высота бруса 1 в подрельсовом сечении равна h₃=158-173 мм.The height of the beam 1 in the rail section is h ₃ = 158-173 mm.

Высота бруса 1 в его торце равна h₄=127-138 мм.The height of the beam 1 at its end is h ₄ = 127-138 mm.

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 25-30 см в обе стороны от оси колеи и поверхностью балласта оставляют зазор высотой до 4-5 см. Рельсы 9 закрепляют на брусе 1 клеммно-болтовым скреплением типа КБ, устанавливаемом в каналах 5.Sleepers are laid on a ballast prism prepared on a subgrade (not shown in the drawing). To exclude the occurrence of extreme bending moments in the middle part of the sleepers according to the criteria of crack resistance on the upper bed of the sleepers and the endurance of concrete on the lower bed of the sleepers, when laying the sleepers and their operation in the ballast layer in the zone of the middle part of the sleepers, a groove up to 60 cm wide or a length of not more than 25 -30 cm on both sides of the track axis and the surface of the ballast leaves a gap of up to 4-5 cm high. Rails 9 are fixed to the beam 1 with a KB bolt-and-bolt fastening installed in channels 5.

При движении транспортного средства по рельсам 9 осевая и боковая нагрузка, создаваемая данным средством, передается на брус 1, где происходит ее рассредоточение.When the vehicle moves along rails 9, the axial and lateral load created by this tool is transmitted to the beam 1, where it is dispersed.

Таким образом, конструктивные особенности предлагаемой шпалы при ее меньшей массе и, следовательно, меньшей себестоимости обеспечивают необходимую прочность, трещиностойкость, 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.Thus, the structural features of the proposed sleepers with its lower mass and, therefore, lower cost provide the necessary strength, crack resistance, reliability and durability of the sleepers. The weight of the sleepers, as well as its high cushioning properties, make it possible to use the proposed sleepers in mountain and quarry conditions, where curved sections of the railway line with a small radius mainly predominate and vehicles with insignificant speeds and increased axial loads are used.

Предлагаемая конструкция шпалы позволит использовать ее при фактических скоростях поездов до 40 км/час и осевых нагрузках до 32 т.The proposed design of the sleepers will allow it to be used at actual train speeds of up to 40 km / h and axial loads of up to 32 tons.

Claims

Reinforced concrete sleepers made in the form of a beam with a trapezoidal cross-section of variable length, containing wire reinforcement 3 mm in diameter, installed in the cross section in the form of two bundles of wires symmetrically located relative to the vertical axis, as well as rail rails on the upper surface of the beam, made 404 mm wide , and having through channels for rail fastening elements, characterized in that in each of the packages the reinforcing wire is installed in four rows and has the force of the initial tension 8.2 kN, the lower row of wires in the packages is installed at a height of 22-33 mm from the bottom of the beam, while the height of the beam in the middle has a nominal size of 122-133 mm, the height of the beam in the under-rail section is 158-173 mm, and its height in the end is 127-138 mm.