RU216156U1 - Sleeper for urban rail transport - Google Patents

Sleeper for urban rail transport Download PDF

Info

Publication number
RU216156U1
RU216156U1 RU2022132393U RU2022132393U RU216156U1 RU 216156 U1 RU216156 U1 RU 216156U1 RU 2022132393 U RU2022132393 U RU 2022132393U RU 2022132393 U RU2022132393 U RU 2022132393U RU 216156 U1 RU216156 U1 RU 216156U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sleeper
rail
distance
reinforcing elements
concrete
Prior art date
Application number
RU2022132393U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Артем Александрович Баклушин
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "УК "Кузбасстрансмет"
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "УК "Кузбасстрансмет" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "УК "Кузбасстрансмет"
Application granted granted Critical
Publication of RU216156U1 publication Critical patent/RU216156U1/en

Links

Images

Abstract

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожных путей, а именно шпалам и подрельсовым опорам. Шпала для железнодорожного транспорта включает бетонную балку с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, с размещенными в ней вдоль ее длины армирующими элементами, на верхней части которой выполнены две подрельсовые площадки для монтажа рельсовых скреплений, при этом с двух сторон от каждой подрельсовой площадки установлены дюбели для сопряжения с путевыми шурупами, а на верхней части шпалы выполнены упорные поверхности для точного позиционирования рельсового скрепления, при этом высота балки у торцевой ее части составляет 190 мм, высота балки в центральной ее части составляет 160 мм, длина балки составляет 2500 мм, ширина балки у ее основания составляет 250 мм, ширина балки в центральной ее части составляет 174 мм, армирующие элементы выполнены диаметром 4-6 мм, размещены в три ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, при этом расстояние между верхним и средним рядом составляет 25-30 мм, расстояние между средним и нижним рядом составляет 65-70 мм, расстояние между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда составляет 25-30 мм, а расстояние между вторым и третьим элементом составляет 90 мм. Технический результат заключается в повышении надежности железобетонной шпалы.

Figure 00000001
The utility model relates to the superstructure of railway tracks, namely sleepers and rail supports. A sleeper for railway transport includes a concrete beam with a trapezoidal cross-section of variable length, with reinforcing elements placed in it along its length, on the upper part of which there are two under-rail platforms for mounting rail fasteners, while dowels are installed on both sides of each under-rail platform for the upper part of the sleeper has stop surfaces for precise positioning of the rail fastening, while the height of the beam at its end part is 190 mm, the height of the beam in its central part is 160 mm, the length of the beam is 2500 mm, the width of the beam at its base is 250 mm, the width of the beam in its central part is 174 mm, the reinforcing elements are made with a diameter of 4-6 mm, placed in three rows, with four reinforcing elements in each row, while the distance between the upper and middle row is 25 -30mm, the distance between the middle and bottom row is 65-70mm, R the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is 25-30 mm, and the distance between the second and third element is 90 mm. The technical result consists in increasing the reliability of the reinforced concrete sleeper.
Figure 00000001

Description

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожных путей, а именно шпалам и подрельсовым опорам.The utility model relates to the superstructure of railway tracks, namely sleepers and rail supports.

Из уровня техники известна железобетонная шпала для трамвайных путей с тремя горизонтальными площадками для установки плит дорожного покрытия, выполненная трапециевидно в поперечном сечении, армированная проволокой, и/или стержнями, и/или канатами, с верхними концевыми поверхностями с обеих ее сторон выполненными горизонтально, и внутренней частью, выполненной горизонтально по всей длине, при этом наклон подрельсовых площадок обеспечивает нормативную подуклонку рельсов. Патент РФ № RU 167457U1, МПК E01B 3/32, опубликован 10.01.2017.From the prior art, a reinforced concrete sleeper for tram tracks with three horizontal platforms for installing paving slabs, made trapezoidal in cross section, reinforced with wire and/or rods and/or ropes, with upper end surfaces on both sides of it made horizontally, and the inner part, made horizontally along the entire length, while the inclination of the under-rail platforms provides the normative underslope of the rails. RF patent No. RU 167457U1, IPC E01B 3/32, published on 01/10/2017.

Известна шпала трамвайного рельсового пути, содержащая верхнюю поверхность, состоящую из двух крайних поверхностей, средней поверхности и соединяющих крайние поверхности со средней поверхностью наклонных поверхностей, выполненных с наклоном 1:20, при этом каждая крайняя поверхность выполнена в виде двух частей - наклонной части и горизонтальной части, переходящей с одной стороны в наклонную поверхность, а с другой стороны - в наклонную часть, а средняя поверхность шпалы выполнена горизонтальной и расположена по вертикали ниже горизонтальных частей крайних поверхностей. Кроме того, на горизонтальных частях крайних поверхностей и средней поверхности выполнены пазы для установки плит дорожного покрытия, расположенные симметрично относительно вертикальной оси шпалы. Патент РФ № RU 213612U1, МПК E01B 3/28, опубликован 19.09.2022.A sleeper of a tram rail track is known, containing an upper surface consisting of two extreme surfaces, a middle surface and connecting the extreme surfaces with the average surface of inclined surfaces made with a slope of 1:20, with each extreme surface made in the form of two parts - an inclined part and a horizontal a part passing from one side into an inclined surface, and from the other side - into an inclined part, and the middle surface of the sleeper is made horizontal and is located vertically below the horizontal parts of the outer surfaces. In addition, on the horizontal parts of the extreme surfaces and the middle surface, grooves are made for installing paving slabs, located symmetrically with respect to the vertical axis of the sleeper. RF patent No. RU 213612U1, IPC E01B 3/28, published 09/19/2022.

Из уровня техники известно техническое решение, выбранное в качестве ближайшего аналога, представляющее собой железобетонную шпалу для трамвайного пути, выполненную в форме цельнобрусковой бетонной балки периодического профиля, армированной в растянутой зоне проволокой, при этом на верхней поверхности шпалы выполнены четыре плоские горизонтальные площадки, на которых установлены закладные детали для охранных приспособлений и рельсов. Патент РФ № RU 209887U1, МПК E01B 3/32, опубликован 23.03.2022.From the prior art, a technical solution is known, chosen as the closest analogue, which is a reinforced concrete sleeper for a tram track, made in the form of an all-block concrete beam of a periodic profile, reinforced in a stretched zone with wire, while four flat horizontal platforms are made on the upper surface of the sleeper, on which installed embedded parts for security devices and rails. RF patent No. RU 209887U1, IPC E01B 3/32, published on 03/23/2022.

Недостатками представленных известных аналогов являются недостаточная прочность шпалы при использовании и постоянных неравномерных эксплуатационных нагрузках вследствие движения железнодорожного транспорта по железнодорожному полотну, а также, например, постоянного движения легкового транспорта в случае трамвайных путей. Вместе с этим представленные аналоги не обеспечивают должную упругость шпалы, предохраняющую ее от раскола под подвижным составом. Кроме того, конструкция, габариты и особенности армирования представленных шпал не предотвращают изменение механических и физических свойств железобетонной шпалы и способствуют повышению вероятности возникновения усталостного разрушения железобетонной конструкции и снижения ее выносливости при многократно повторяющейся нагрузке, и, как следствие меньшей трещиностойкости и долговечности. The disadvantages of the presented known analogues are the insufficient strength of the sleeper during use and constant uneven operating loads due to the movement of railway transport on the railway track, as well as, for example, the constant movement of cars in the case of tram tracks. At the same time, the presented analogues do not provide the proper elasticity of the sleeper, which protects it from splitting under the rolling stock. In addition, the design, dimensions and features of the reinforcement of the presented sleepers do not prevent a change in the mechanical and physical properties of the reinforced concrete sleeper and contribute to an increase in the likelihood of fatigue failure of the reinforced concrete structure and a decrease in its endurance under repeated loading, and, as a result, less crack resistance and durability.

Задачей заявляемого технического решения является создание железобетонной шпалы с повышенными прочностными характеристиками, увеличенной долговечностью и трещиностойкостью.The objective of the proposed technical solution is to create a reinforced concrete sleeper with increased strength characteristics, increased durability and crack resistance.

Технический результат заявленного решения заключается в повышении надежности железобетонной шпалы.The technical result of the claimed solution is to increase the reliability of the reinforced concrete sleeper.

Повышение надежности, в частности, достигается повышением прочности и трещиностойкости, усилением конструкции шпалы и рельсового крепления при многократно повторяющейся эксплуатационной нагрузке, повышением сопротивляемости движению балластного слоя и сопротивляемости на вырыв дюбеля из массива шпалы, а также увеличением долговечности шпалы.The increase in reliability, in particular, is achieved by increasing the strength and crack resistance, strengthening the structure of the sleeper and rail fastening under repeated operational load, increasing the resistance to movement of the ballast layer and resistance to tearing the dowel out of the sleeper array, as well as increasing the durability of the sleeper.

Заявленный технической результат достигается за счет того, что шпала для городского железнодорожного транспорта включает бетонную балку с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, с размещенными в ней вдоль ее длины армирующими элементами, на верхней части которой выполнены две подрельсовые площадки для монтажа рельсовых скреплений, при этом с двух сторон от каждой подрельсовой площадки установлены дюбели для сопряжения с путевыми шурупами, а на верхней части шпалы выполнены упорные поверхности для точного позиционирования рельсового скрепления, при этом высота балки у торцевой ее части составляет 190 мм, высота балки в центральной ее части составляет 160 мм, длина балки составляет 2500 мм, ширина балки у ее основания составляет 250 мм, ширина балки в центральной ее части составляет 174 мм, армирующие элементы выполнены диаметром 4-6 мм, размещены в три ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, при этом расстояние между верхним и средним рядом составляет 25-30 мм, расстояние между средним и нижним рядом составляет 65-70 мм, расстояние между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда составляет 25-30 мм, а расстояние между вторым и третьим элементом составляет 90 мм. Предпочтительно балка выполнена из бетона класса В40. Каждый армирующий элемент предпочтительно представляет собой предварительно напряженную стальную проволоку периодического профиля. The claimed technical result is achieved due to the fact that the sleeper for urban rail transport includes a concrete beam with a trapezoidal cross-section of variable length, with reinforcing elements placed in it along its length, on the upper part of which there are two under-rail platforms for mounting rail fasteners, while dowels for mating with track screws are installed on both sides of each under-rail platform, and stop surfaces are made on the upper part of the sleeper for precise positioning of the rail fastening, while the height of the beam at its end part is 190 mm, the height of the beam in its central part is 160 mm , the length of the beam is 2500 mm, the width of the beam at its base is 250 mm, the width of the beam in its central part is 174 mm, the reinforcing elements are made with a diameter of 4-6 mm, placed in three rows, with four reinforcing elements in each row, while the distance between the top and middle row is t 25-30 mm, the distance between the middle and bottom row is 65-70 mm, the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is 25-30 mm, and the distance between the second and third element is 90 mm. Preferably, the beam is made of B40 class concrete. Each reinforcing element is preferably a prestressed steel wire of a periodic profile.

Шпала для городского железнодорожного транспорта включает балку, выполненную из бетона, характеризующейся повышенной прочностью и износостойкостью, в сравнении с деревянными шпалами, а также повышенной устойчивостью к погодным условиям и гниению, что значительно продлевает срок службы шпалы, обеспечивая ее высокую долговечность, и как следствие, надежность. Кроме того, балка шпалы, выполненная из бетона, имеет значительно бóльшую массу, чем деревянные шпалы, что придает конструкции массивность и увеличивает ее сопротивляемость движению балластного слоя, что предотвращает возникновение напряжения в креплении рельса к шпале вследствие высокой прочности рельса и его сопротивляемости к изгибающему воздействию, а так же предотвращает появление микротрещин в подрельсовой площадке и вырыванию путевых шурупов с дюбелями из массива шпалы, что обеспечивает долговечность и надежность заявляемого технического решения. При этом повышенные прочностные характеристики бетона препятствуют вдавливанию рельс в шпалу, изменению угла подуклонки подрельсовой поверхности и изменению ширины колеи, что негативно сказывается на целостности и качестве железнодорожного полотна. Кроме того, шпалы, включающие балку, выполненную из бетона просты в монтаже, и их можно использовать повторно. Предпочтительно балка шпалы выполнена из бетона класса В40, характеризующийся прочностью 524 кгс/см², который дополнительно увеличивает надежность шпалы. Использование бетона с меньшей прочностью снизит прочностные характеристики шпалы, а с более высокой - нецелесообразно, так как армирование бетонной балки гораздо эффективнее повышает прочность шпалы.A sleeper for urban railway transport includes a beam made of concrete, which is characterized by increased strength and wear resistance compared to wooden sleepers, as well as increased resistance to weather conditions and decay, which significantly extends the life of the sleeper, ensuring its high durability, and as a result, reliability. In addition, the sleeper beam made of concrete has a much larger mass than wooden sleepers, which makes the structure massive and increases its resistance to the movement of the ballast layer, which prevents stress in the fastening of the rail to the sleeper due to the high strength of the rail and its resistance to bending effects. , and also prevents the appearance of microcracks in the under-rail platform and tearing out of the traveling screws with dowels from the sleeper array, which ensures the durability and reliability of the proposed technical solution. At the same time, the increased strength characteristics of concrete prevent the rails from being pressed into the sleeper, changing the underslope angle of the under-rail surface and changing the gauge, which negatively affects the integrity and quality of the railway track. In addition, sleepers that include a beam made of concrete are easy to install and can be reused. Preferably, the sleeper beam is made of concrete class B40, characterized by a strength of 524 kgf/cm², which further increases the reliability of the sleeper. The use of concrete with a lower strength will reduce the strength characteristics of the sleeper, and with a higher one it is not advisable, since the reinforcement of the concrete beam increases the strength of the sleeper much more efficiently.

Трапецеидальное поперечное сечение балки шпалы за счет того, что нижнее основание трапеции больше верхнего и, как следствие, площадь нижней поверхности балки больше, обеспечивается равномерное оптимальное распределение давления эксплуатационной нагрузки, оказываемой на шпалу, препятствующей деформации и возникновению напряжений в материале с последующим образованием и развитием трещин, то есть способствующей уменьшению усталости материала и повышению его выносливости, что значительно продлевает срок службы шпалы, увеличивая его долговечность и, тем самым, надежность. Кроме того, распределение нагрузки за счет трапецеидального сечения и увеличения площади нижней поверхности шпалы уменьшается давление на балластный слой, вызывающее его подвижность, приводящее к угону пути и критическим нарушениям железнодорожного полотна.The trapezoidal cross section of the sleeper beam due to the fact that the lower base of the trapezoid is larger than the upper one and, as a result, the area of the lower surface of the beam is larger, provides a uniform optimal distribution of the pressure of the operational load exerted on the sleeper, which prevents deformation and stress in the material with subsequent formation and development cracks, that is, contributing to a reduction in material fatigue and an increase in its endurance, which significantly extends the life of the sleeper, increasing its durability and, thereby, reliability. In addition, the load distribution due to the trapezoidal section and the increase in the area of the lower surface of the sleeper reduces the pressure on the ballast layer, causing its mobility, leading to track theft and critical violations of the railway track.

Переменное по длине поперечное сечение балки, способствует формированию дополнительных ребер жесткости балки, усиливающих конструкцию, тем самым увеличивающих сопротивляемость шпалы изгибающему моменту и ее прочность, что обеспечивает долговечность и, как следствие, надежность заявляемого технического устройства. Кроме того, переменное по длине поперечное сечение балки, также способствует формированию углубления центральной части шпалы относительно крайних частей, что позволяет приподнять рельсы относительно горизонтальной плоскости грунта и балластного слоя, тем самым предотвратить износ центральной части шпалы из-за задевания ее нижними частями проходящего транспорта, что также обеспечивает долговечность и надежность шпалы. При этом переменное по длине поперечное сечение балки позволяет обеспечить возможность укладки плит дорожного покрытия, при использовании шпалы для формирования трамвайного железнодорожного полотна, на околорельсовые поверхности трамвайного пути и позволяет избежать сколов и истирания поверхности шпалы легковым транспортом и пешеходами, что также обеспечивает износостойкость и, как следствие, надежность шпалы. Вычислительными методами, а также опытным путем было определено, что при высоте балки у торцевой ее части равной 190 мм, высоте балки в центральной ее части - 160 мм, длине балки - 2500 мм, ширине балки у ее основания - 250 мм, ширине балки в центральной ее части - 174 мм, обеспечиваются оптимальные прочностные характеристики шпалы, ее жесткость и сопротивляемость изгибающим моментам, возникающим в процессе эксплуатационной нагрузки, что обеспечивает надежность шпалы. Кроме того, именно такие геометрические параметры повышают удобство монтажа шпалы при формировании железнодорожного трамвайного полотна и укладку поверх него плит дорожного покрытия. The cross-section of the beam, which is variable along the length, contributes to the formation of additional stiffening ribs of the beam, reinforcing the structure, thereby increasing the sleeper's resistance to bending moment and its strength, which ensures durability and, as a result, reliability of the proposed technical device. In addition, the cross section of the beam, which is variable along the length, also contributes to the formation of a deepening of the central part of the sleeper relative to the extreme parts, which makes it possible to raise the rails relative to the horizontal plane of the ground and the ballast layer, thereby preventing wear of the central part of the sleeper due to touching it with the lower parts of the passing transport, which also ensures the durability and reliability of the sleeper. At the same time, the cross section of the beam, which is variable in length, makes it possible to lay the pavement slabs, when using a sleeper for forming a tramway, on the near-rail surfaces of the tramway and avoids chipping and abrasion of the sleeper surface by cars and pedestrians, which also ensures wear resistance and, as consequently, the reliability of the sleeper. By computational methods, as well as by experiment, it was determined that with a beam height at its end part equal to 190 mm, a beam height in its central part - 160 mm, a beam length - 2500 mm, a beam width at its base - 250 mm, a beam width in its central part - 174 mm, provides optimal strength characteristics of the sleeper, its rigidity and resistance to bending moments that occur during the operational load, which ensures the reliability of the sleeper. In addition, it is precisely these geometric parameters that increase the convenience of mounting the sleeper when forming a railway tramway and laying pavement slabs on top of it.

Наличие на верхней части шпалы двух подрельсовых площадок для монтажа рельсовых скреплений, ограничивающих пространство для размещения рельса и деталей рельсового скрепления, обеспечивает единое место для фиксации рельса на шпале с возможностью установки специальных подрельсовых амортизирующих прокладок для снижения колебаний передаваемых от рельса шпале, приводящих к ее разрушению, что обеспечивает долговечность и надежность заявляемого устройства. Кроме того, единое место размещения рельса и его скрепления на подрельсовой площадке позволяет сохранять постоянную ширину колеи железнодорожного полотна, которая должна иметь постоянное значения для движения железнодорожного транспорта для предотвращения возникновения напряжения в рельсовом скреплении и, как следствие, появлению микротрещин в шпале, а также для предотвращения продольного смещения шпал и угона пути вследствие разного позиционирования рельса и неравномерно распределяемой эксплуатационной нагрузке на крайние части шпалы, что также обеспечивает надежность шпалы.The presence on the upper part of the sleeper of two under-rail platforms for mounting rail fasteners, limiting the space for accommodating the rail and rail fastening parts, provides a single place for fixing the rail on the sleeper with the possibility of installing special under-rail shock-absorbing pads to reduce vibrations transmitted from the rail to the sleeper, leading to its destruction , which ensures the durability and reliability of the proposed device. In addition, a single location of the rail and its fastening on the under-rail platform allows you to maintain a constant track gauge of the railway track, which should have a constant value for the movement of railway transport to prevent the occurrence of stress in the rail fastening and, as a result, the appearance of microcracks in the sleeper, as well as to prevention of longitudinal displacement of the sleepers and theft of the track due to different positioning of the rail and unevenly distributed operational load on the extreme parts of the sleeper, which also ensures the reliability of the sleeper.

Выполнение на верхней части шпалы упорных поверхностей для точного позиционирования рельсового скрепления, обеспечивает точное расположение рельса на шпале, что позволяет распределить эксплуатационную нагрузку от горизонтальных колебаний рельса на подрельсовой площадке также в бетонный материал шпалы и предотвращает разрушение шпалы и образование микротрещин в месте крепления рельсов, что обеспечивает износостойкость и надежность заявляемого технического решения. Кроме того, наличие упорной поверхности в верхней части шпалы обеспечивает точное позиционирование рельсового скрепления, что обеспечивает постоянную ширину колеи железнодорожного пути.The execution of thrust surfaces on the upper part of the sleeper for precise positioning of the rail fastening ensures the exact location of the rail on the sleeper, which allows distributing the operational load from horizontal oscillations of the rail on the under-rail platform also into the concrete material of the sleeper and prevents the destruction of the sleeper and the formation of microcracks at the rail attachment point, which provides wear resistance and reliability of the proposed technical solution. In addition, the presence of a stop surface at the top of the sleeper ensures precise positioning of the rail fastening, which ensures a constant track gauge.

Вдоль длины балки размещены армирующие элементы, придающие бетонной конструкции высокую прочность на разрыв и растяжение, жесткость и трещиностойкость, тем самым продлевая ее срок службы при постоянных эксплуатационных нагрузках, обеспечивая высокую долговечность, износостойкость и, как следствие, надежность заявляемого технического решения. Из экспериментально полученных результатов производства шпал с различными параметрами было выявлено, что выполнение армирующих элементов диаметром 4-6 мм и размещение их в три ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, обеспечивает оптимальные прочностные характеристики шпалы, препятствующие усталостному разрушению шпалы и нарушению сцепления бетона и арматуры, вследствие параметров расположения армирующих элементов в конструкции, что обеспечивает высокую долговечность, износостойкость и, как следствие, надежность шпалы. Кроме того, расстояние между верхним и средним рядом равное 25-30 мм, расстояние между средним и нижним рядом равное 65-70 мм, расстояние между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда равное 25-30 мм, а расстояние между вторым и третьим элементом равное 90 мм, обеспечивает оптимальную жесткость конструкции шпалы, за счет формирования прочных граней между армирующими элементами, что обеспечивает прочность и сопротивляемость изгибающему моменту всей шпалы, и тем самым, долговечность и надежность шпалы. Выполнение армирующих элементов, их расположение и расстояния между ними формируют схему армирования, которая обеспечивает оптимальные прочностные характеристики шпалы, ее прочность на разрыв и изгибание, а также жесткость всей конструкции, которые обеспечивают надежность заявляемого технического решения.Reinforcing elements are placed along the length of the beam, giving the concrete structure high tensile and tensile strength, rigidity and crack resistance, thereby prolonging its service life under constant operating loads, providing high durability, wear resistance and, as a result, reliability of the proposed technical solution. From the experimentally obtained results of the production of sleepers with different parameters, it was revealed that the implementation of reinforcing elements with a diameter of 4-6 mm and their placement in three rows, with four reinforcing elements in each row, provides optimal strength characteristics of the sleeper, preventing fatigue failure of the sleeper and breaking adhesion of concrete and reinforcement, due to the parameters of the location of the reinforcing elements in the structure, which ensures high durability, wear resistance and, as a result, reliability of the sleeper. In addition, the distance between the top and middle row is 25-30mm, the distance between the middle and bottom row is 65-70mm, the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is 25-30mm, and the distance between the second and the third element equal to 90 mm, provides optimal rigidity of the sleeper structure, due to the formation of strong edges between the reinforcing elements, which ensures the strength and resistance to the bending moment of the entire sleeper, and thus the durability and reliability of the sleeper. The implementation of the reinforcing elements, their location and the distance between them form a reinforcement scheme that provides optimal strength characteristics of the sleeper, its tensile and bending strength, as well as the rigidity of the entire structure, which ensure the reliability of the proposed technical solution.

При выполнении расстояния между верхним и средним рядом менее 25 мм остаточное напряжение в арматуре после остывания бетона при производстве шпалы приводит к сильному сжатию бетона в зоне между армирующими элементами вследствие недостаточного расстояния между ними для снятия излишнего напряжения, что, в последствие приводит к образованию трещин в бетоне между армирующими элементами, что значительно снижает прочность и надежность шпалы. При этом при выполнении расстояния между верхним и средним рядом более 30 мм будет при водить к увеличению хрупкости грани между армирующими элементами вследствие большого расстояния между ними и наличия бетонной перемычки без предварительного напряжения, что вследствие его свойств имеет бóльшую хрупкость, чем предварительно напряженный бетон вокруг армирующих элементов, что также снижает прочность и трещиностойкость шпалы, и, как следствие, ее надежность. Выполнение расстояния между средним и нижним рядом менее 65 мм приводит к сильному сжатию бетона в зоне между армирующими элементами вследствие наличия остаточного напряжения в арматуре после остывания бетона при производстве шпалы, что, в последствие приводит к образованию трещин в бетоне между армирующими элементами, что значительно снижает прочность и надежность шпалы. При этом выполнение расстояния между средним и нижним рядом более 70 мм приводит к формированию хрупкой бетонной перемычки между армирующими элементами за счет большого расстояния между ними, которое не обеспечивает предварительное напряжение всего бетона и повешение его прочности, трещиностойкости и сопротивляемости изгибающему моменту, что снижает надежность шпалы. При выполнении расстояния между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда менее 25 мм остаточное напряжение в арматуре при производстве шпалы будет приводить к сильному сжатию бетона между армирующими элементами вследствие недостаточного расстояния между ними для снятия излишнего напряжения, что в последствие приводит к образованию трещин в бетоне между армирующими элементами, что значительно снижает прочность и надежность шпалы. При этом, выполнение расстояния между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда более 30 мм будет приводить к увеличению хрупкости грани между армирующими элементами вследствие наличия бетонной перемычки без предварительного напряжения из-за большого расстояния между армирующими элементами, что вследствие его свойств имеет бóльшую хрупкость, чем предварительно напряженный бетон вокруг армирующих элементов, что также снижает прочность и трещиностойкость шпалы и, как следствие, ее надежность.When the distance between the upper and middle row is less than 25 mm, the residual stress in the reinforcement after the concrete has cooled during the production of the sleeper leads to a strong compression of the concrete in the area between the reinforcing elements due to insufficient distance between them to relieve excessive stress, which subsequently leads to the formation of cracks in concrete between the reinforcing elements, which significantly reduces the strength and reliability of the sleeper. At the same time, if the distance between the upper and middle rows is more than 30 mm, it will lead to an increase in the fragility of the face between the reinforcing elements due to the large distance between them and the presence of a concrete bridge without prestressing, which, due to its properties, is more brittle than prestressed concrete around the reinforcing elements. elements, which also reduces the strength and crack resistance of the sleeper, and, as a result, its reliability. Making the distance between the middle and bottom row less than 65 mm leads to a strong compression of concrete in the area between the reinforcing elements due to the presence of residual stress in the reinforcement after the concrete has cooled during the production of the sleeper, which subsequently leads to the formation of cracks in the concrete between the reinforcing elements, which significantly reduces strength and reliability of the sleeper. At the same time, the distance between the middle and lower rows of more than 70 mm leads to the formation of a fragile concrete bridge between the reinforcing elements due to the large distance between them, which does not provide prestressing of the entire concrete and increase its strength, crack resistance and resistance to bending moment, which reduces the reliability of the sleeper . If the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is less than 25 mm, the residual stress in the reinforcement during the production of the sleeper will lead to strong compression of the concrete between the reinforcing elements due to insufficient distance between them to relieve excessive stress, which subsequently leads to the formation cracks in concrete between the reinforcing elements, which significantly reduces the strength and reliability of the sleeper. At the same time, making the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row more than 30 mm will lead to an increase in the fragility of the edge between the reinforcing elements due to the presence of a concrete bridge without prestressing due to the large distance between the reinforcing elements, which, due to its properties, has greater fragility than prestressed concrete around the reinforcing elements, which also reduces the strength and crack resistance of the sleeper and, as a result, its reliability.

Выполнение армирующих элементов диаметром менее 4 мм и размещение их в три ряда, по четыре элемента в каждом и при указанных выше расстояниях между рядами армирующих элементов, соответствующих схеме армирования, приведет к недостаточной прочности железобетонной конструкции при воздействии изгибающих нагрузок, что снизит износостойкость и, тем самым надежность шпалы. Кроме того, при использовании армирующих элементов диаметром 6 мм и размещение их в три ряда, по четыре элемента в каждом и при указанных расстояниях между рядами армирующих элементов, соответствующих схеме армирования, повысит риск возникновения усталостного напряжения в шпале и ее разрушения по поверхности сцепления арматуры и бетона, что снизит износостойкость и тем самым надежность шпалы. Таким образом, изменение любого из геометрических параметров схемы армирования, неизбежно приведет к изменению всех остальных параметров для обеспечения оптимальной жесткости конструкции, ее прочностных характеристик и надежности.The implementation of reinforcing elements with a diameter of less than 4 mm and placing them in three rows, four elements in each and at the above distances between the rows of reinforcing elements corresponding to the reinforcement scheme, will lead to insufficient strength of the reinforced concrete structure when exposed to bending loads, which will reduce wear resistance and, thus the most reliable sleeper. In addition, when using reinforcing elements with a diameter of 6 mm and placing them in three rows, four elements in each and at the specified distances between the rows of reinforcing elements corresponding to the reinforcement scheme, it will increase the risk of fatigue stress in the sleeper and its destruction along the adhesion surface of the reinforcement and concrete, which will reduce the wear resistance and thus the reliability of the sleeper. Thus, a change in any of the geometric parameters of the reinforcement scheme will inevitably lead to a change in all other parameters to ensure the optimal rigidity of the structure, its strength characteristics and reliability.

Наличие с двух сторон от каждой подрельсовой площадки дюбелей для сопряжения с путевыми шурупами и за счет гашения колебаний путевого соединения при прохождении транспорта по железнодорожному полотну предотвращает возникновение трещин в подрельсовой зоне, что обеспечивает долговечность и износостойкость устройства, и как следствие надежность. Кроме того, закладной элемент, представляющий из себя дюбель, дополнительно повышает технологичность шпалы, и, в отличие от костыльного соединения, позволяет легко установить пружинную клемму на рельсовое скрепление предотвращающую угон пути, вследствие которого шпалы продольно смещаются относительно друг друга, что нарушает структуру железнодорожного полотна и чрезвычайно опасно при прохождении по такому участку транспорта, что может привести к его сходу.The presence of dowels on both sides of each under-rail platform for mating with track screws and, due to the damping of vibrations of the track connection during the passage of vehicles along the railway track, prevents the occurrence of cracks in the under-rail zone, which ensures the durability and wear resistance of the device, and as a result, reliability. In addition, the embedded element, which is a dowel, further increases the manufacturability of the sleeper, and, unlike the spike connection, makes it easy to install a spring terminal on the rail fastening that prevents track theft, due to which the sleepers are longitudinally displaced relative to each other, which violates the structure of the railway track and extremely dangerous when passing through such a section of transport, which can lead to its derailment.

Предпочтительно каждый армирующий элемент представляет собой предварительно напряженную стальную проволоку периодического профиля, которая за счет предварительного напряжения при изготовлении балки шпалы дополнительно увеличивает сопротивляемость балки изгибающим напряжениям, а также повышает ее трещиностойкость, за счет передачи предварительного напряжения арматуры бетону так, что при остывании он оказывается сжатым, что позволяет частично или полностью устранить растягивающие напряжения от эксплуатационной нагрузки, что дополнительно увеличивает долговечность и, как следствие, надежность шпалы. Использование в качестве армирующего элемента стальной проволоки за счет ее высоких механических характеристик и большой прочности на разрыв повышает прочность бетонной балки, что дополнительно увеличивает долговечность и, тем самым надежность заявляемого технического решения. Периодический профиль стальной проволоки дополнительно увеличивает прочность сцепления арматуры с бетоном да счет увеличения площади поверхности проволоки вследствие неровного профиля, выступов и впадин на поверхности проволоки, которые также препятствует продольному движению проволоки внутри балки в отличие от полностью гладкой поверхности и уменьшению ее прочности и трещиностойкости, что дополнительно увеличивает надежность устройства.Preferably, each reinforcing element is a prestressed steel wire of a periodic profile, which, due to the prestressing during the manufacture of the sleeper beam, further increases the resistance of the beam to bending stresses, and also increases its crack resistance, by transferring the prestressing reinforcement to the concrete so that when it cools, it becomes compressed , which allows you to partially or completely eliminate tensile stresses from the operational load, which further increases the durability and, as a result, the reliability of the sleeper. The use of steel wire as a reinforcing element due to its high mechanical characteristics and high tensile strength increases the strength of the concrete beam, which further increases the durability and, thus, the reliability of the proposed technical solution. The periodic profile of the steel wire further increases the adhesion strength of the reinforcement to concrete and by increasing the surface area of the wire due to the uneven profile, protrusions and depressions on the surface of the wire, which also prevents the longitudinal movement of the wire inside the beam, in contrast to a completely smooth surface and a decrease in its strength and crack resistance, which further increases the reliability of the device.

Далее заявляемое техническое решение поясняется с помощью фигур, на которых представлен один из возможных вариантов исполнения шпалы.Further, the proposed technical solution is explained with the help of figures, which shows one of the possible options for the execution of the sleeper.

На фиг. 1 представлен вид шпалы сбоку с фрагментом подрельсовой площадки в сечении.In FIG. 1 shows a side view of the sleeper with a fragment of the under-rail platform in section.

На фиг. 2 представлен вид шпалы сверху.In FIG. 2 shows a view of the sleeper from above.

На фиг. 3 представлен вид сечения А-А.In FIG. 3 shows sectional view A-A.

Цифрами на фигурах представлены:The numbers in the figures represent:

- подрельсовая площадка (1);- under-rail platform (1);

- упорная поверхность (2);- thrust surface (2);

- дюбель (3);- dowel (3);

- армирующий элемент (4).- reinforcing element (4).

Далее со ссылками на фигуры описан один из предпочтительных вариантов исполнения заявляемого технического решения.Further, with reference to the figures, one of the preferred embodiments of the proposed technical solution is described.

Шпала для городского железнодорожного транспорта включает бетонную балку с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, на верхней части которой выполнены две подрельсовые площадки (1) для монтажа рельсовых скреплений, а также выполнены упорные поверхности (2) для точного позиционирования рельсового скрепления, при этом с двух сторон от каждой подрельсовой площадки (1) установлены дюбели (3) для сопряжения с путевыми шурупами. В бетонной балке шпалы вдоль ее длины размещены армирующие элементы (4) диаметром 4-6 мм в три ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, при этом расстояние между верхним и средним рядом составляет 25-30 мм, расстояние между средним и нижним рядом составляет 65-70 мм, расстояние между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда составляет 25-30 мм, а расстояние между вторым и третьим элементом составляет 90 мм. Высота балки у торцевой ее части составляет 190 мм, высота балки в центральной ее части составляет 160 мм, длина балки составляет 2500 мм, ширина балки у ее основания составляет 250 мм, ширина балки в центральной ее части составляет 174 мм. Предпочтительно балка выполнена из бетона класса В40. Каждый армирующий элемент (4) предпочтительно представляет собой предварительно напряженную стальную проволоку периодического профиля.A sleeper for urban railway transport includes a concrete beam with a trapezoidal cross-section of variable length, on the upper part of which there are two under-rail platforms (1) for mounting rail fasteners, as well as stop surfaces (2) for precise positioning of the rail fastener, while from two On the sides of each under-rail platform (1), dowels (3) are installed for mating with track screws. In the concrete beam of the sleeper along its length, reinforcing elements (4) with a diameter of 4-6 mm are placed in three rows, with four reinforcing elements in each row, while the distance between the upper and middle rows is 25-30 mm, the distance between the middle and the bottom row is 65-70 mm, the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is 25-30 mm, and the distance between the second and third element is 90 mm. The beam height at its end part is 190 mm, the beam height in its central part is 160 mm, the beam length is 2500 mm, the beam width at its base is 250 mm, the beam width in its central part is 174 mm. Preferably, the beam is made of B40 class concrete. Each reinforcing element (4) is preferably a prestressed steel wire of a periodic profile.

При эксплуатации шпал для железнодорожного транспорта, установленных на балластном слое, на них размещается два рельса и позиционируется в подрельсовой площадке (1). Упорные поверхности (2) позволяют четко позиционировать рельс на подрельсовой площадке (1) и препятствовать горизонтальному смещению рельса вдоль шпалы. Рельсы закрепляются на шпале посредством путевых шурупов, которые ввинчиваются в дюбели (3), установленные в подрельсовой площадке (1). Кроме того, для предотвращения угона шпал на рельсовое скрепление может быть установлена пружинная противоугонная клемма. Шпала для городского железнодорожного транспорта выполнена в виде балки, изготовленной из бетона класса В40, с установленными в ней армирующими элементами (4), каждый из которых представляет собой предварительно напряженную стальную проволоку периодического профиля, которая обеспечивает высокую прочность и трещиностойкость шпалы.When operating sleepers for railway transport installed on the ballast layer, two rails are placed on them and positioned in the under-rail area (1). The thrust surfaces (2) make it possible to clearly position the rail on the under-rail platform (1) and prevent the horizontal displacement of the rail along the sleeper. The rails are fixed on the sleeper by means of track screws, which are screwed into dowels (3) installed in the under-rail platform (1). In addition, a spring-loaded anti-theft terminal can be installed on the rail fastening to prevent theft of the sleepers. The sleeper for urban railway transport is made in the form of a beam made of B40 class concrete with reinforcing elements (4) installed in it, each of which is a prestressed steel wire of a periodic profile, which provides high strength and crack resistance of the sleeper.

Заявляемое техническое решение может применяться для формирования железнодорожного полотна для городского транспорта. Устройство характеризуется повышенной надежностью, в частности прочностью, трещиностойкостью и долговечностью.The proposed technical solution can be used to form a railway track for urban transport. The device is characterized by increased reliability, in particular strength, crack resistance and durability.

Представленные фигуры, описание конструкции и использования шпалы для железнодорожного транспорта не исчерпывают возможные варианты исполнения и не ограничивают каким-либо образом объем заявляемого технического решения. Возможны иные варианты исполнения в объеме заявляемой формулы.The presented figures, description of the design and use of sleepers for railway transport do not exhaust the possible options for execution and do not limit in any way the scope of the proposed technical solution. Other versions are possible within the scope of the claimed formula.

Claims (3)

1. Шпала для городского железнодорожного транспорта, включающая бетонную балку с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, с размещенными в ней вдоль ее длины армирующими элементами, на верхней части которой выполнены две подрельсовые площадки для монтажа рельсовых скреплений, при этом с двух сторон от каждой подрельсовой площадки установлены дюбели для сопряжения с путевыми шурупами, а на верхней части шпалы выполнены упорные поверхности для точного позиционирования рельсового скрепления, отличающаяся тем, что высота балки у торцевой ее части составляет 190 мм, высота балки в центральной ее части составляет 160 мм, длина балки составляет 2500 мм, ширина балки у ее основания составляет 250 мм, ширина балки в центральной ее части составляет 174 мм, армирующие элементы выполнены диаметром 4-6 мм, размещены в три ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, при этом расстояние между верхним и средним рядом составляет 25-30 мм, расстояние между средним и нижним рядом составляет 65-70 мм, расстояние между первым и вторым элементом и третьим и четвертым элементом каждого ряда составляет 25-30 мм, а расстояние между вторым и третьим элементом составляет 90 мм.1. A sleeper for urban rail transport, including a concrete beam with a trapezoidal cross-section of variable length, with reinforcing elements placed in it along its length, on the upper part of which there are two under-rail platforms for mounting rail fasteners, while on both sides of each under-rail the platform is equipped with dowels for mating with track screws, and on the upper part of the sleeper there are thrust surfaces for precise positioning of the rail fastening, characterized in that the height of the beam at its end part is 190 mm, the height of the beam in its central part is 160 mm, the length of the beam is 2500 mm, the width of the beam at its base is 250 mm, the width of the beam in its central part is 174 mm, the reinforcing elements are made with a diameter of 4-6 mm, placed in three rows, with four reinforcing elements in each row, while the distance between top and middle row is 25-30 mm, the distance between the middle and bottom m side by side is 65-70 mm, the distance between the first and second element and the third and fourth element of each row is 25-30 mm, and the distance between the second and third element is 90 mm. 2. Шпала для городского железнодорожного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что балка выполнена из бетона класса В40.2. A sleeper for urban rail transport according to claim 1, characterized in that the beam is made of B40 class concrete. 3. Шпала для городского железнодорожного транспорта по п. 1, отличающаяся тем, что каждый армирующий элемент представляет собой предварительно напряженную стальную проволоку периодического профиля.3. A sleeper for urban rail transport according to claim 1, characterized in that each reinforcing element is a prestressed steel wire of a periodic profile.
RU2022132393U 2022-12-12 Sleeper for urban rail transport RU216156U1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU216156U1 true RU216156U1 (en) 2023-01-19

Family

ID=

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109183524A (en) * 2018-08-30 2019-01-11 广州地铁设计研究院股份有限公司 A kind of ballastless track long sleeper suitable for urban track traffic
RU201124U1 (en) * 2020-07-24 2020-11-27 Акционерное общество "РС-Комплект" Reinforced concrete sleeper
RU209887U1 (en) * 2021-11-16 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Фоссло Бан-унд Феркерстехник" SLEEP FOR TRAMS

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109183524A (en) * 2018-08-30 2019-01-11 广州地铁设计研究院股份有限公司 A kind of ballastless track long sleeper suitable for urban track traffic
RU201124U1 (en) * 2020-07-24 2020-11-27 Акционерное общество "РС-Комплект" Reinforced concrete sleeper
RU209887U1 (en) * 2021-11-16 2022-03-23 Общество с ограниченной ответственностью "Фоссло Бан-унд Феркерстехник" SLEEP FOR TRAMS

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101234092B1 (en) Pc composite plate girder bridge having pc slab, steel girder and its construction method
KR100265579B1 (en) Ladder-type sleepers and railway tracks
RU216156U1 (en) Sleeper for urban rail transport
RU217580U1 (en) Sleeper for urban rail transport
RU2373317C2 (en) Prestressed reinforced concrete slab for railway roads
KR102413972B1 (en) Interlocking precast concrete rail track
CN114717882B (en) Full-assembled ballastless track capable of preventing train derailing and overturning
AU2003202292A1 (en) Rail sleeper and ballast-free track structure
KR100621485B1 (en) Pre-stress block structure for high-speed railroad
RU2352705C1 (en) Method for installation of permanent way
RU225496U1 (en) Prestressed reinforced concrete sleeper with elastic screw-dowel fastening
RU2504610C1 (en) Reinforced concrete sleeper
RU112203U1 (en) UPPER WAY DEVICE
RU2415987C2 (en) Track for bridges and tunnels
RU218771U1 (en) REINFORCED CONCRETE SLEEP
RU221754U1 (en) Reinforced concrete sleeper
RU203332U1 (en) Ballastless track plate
RU209887U1 (en) SLEEP FOR TRAMS
RU2288314C1 (en) Rail chair pad
RU213548U1 (en) RAIL PLATE
RU2675743C1 (en) Sleeper
RU218941U1 (en) INTERMEDIATE RAIL FASTENING
RU216093U1 (en) RAIL PLATE
KR102433171B1 (en) Device for fixing railway sleepers
KR102457140B1 (en) Segmented sleepers assembly for railroads and turnout construction method using the same