RU218659U1 - Шпала железобетонная - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения пути железнодорожного и городского транспорта. Предлагается шпала железобетонная, которая выполнена в форме бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, состоящего из бетонного тела и арматуры. В качестве арматуры используют металлические стержни диаметром от 10,1 до 10,9 мм, установленные продольно в количестве 4 штук на расстоянии от 98 до 118 мм друг от друга. Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности и срока службы и улучшении эксплуатационных характеристик шпалы за счет параметров стержневой арматуры.

Description

Полезная модель относится к конструкции верхнего строения пути железнодорожного и городского транспорта.

Известна шпала железнодорожная, содержащая бетонное тело и арматуру из стальной проволоки или стальных стержней (ГОСТ Р 54747-2011 «Шпалы железобетонные для железной дорога колеи 1520 мм»). Согласно ГОСТ для армирования шпалы применяют:

стальную холоднодеформированную проволоку гладкую и периодического профиля диаметром от 3 до 8 мм;

горячекатаную и термомеханически упрочненную гладкую арматуру и периодического профиля диаметром от 8 до 10 мм;

арматурные канаты диаметром от 6 до 14 мм.

Аналогичные требования содержатся и в пункте 5.2.6.2 действующего ГОСТ 33320-2015 «Межгосударственный стандарт. Шпалы железобетонные для железных дорог. Общие технические условия" (введен в действие Приказом Росстандарта от 10.09.2015 N 1316-ст) (ред. от 25.12.2019).

По мнению заявителя, данная шпала может быть улучшена относительно прочностных характеристик и срока эксплуатации.

Известна 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; при этом допускается возможно применение для армирования стержневой арматуры диаметром порядка 10 мм (см. патент RU 2293810).

Известна также армированная четырьмя стержнями железобетонная шпала, включающая армированный брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления с анкерами, отличающаяся тем, что каждый из анкеров выполнен из двух имеющих продольную полость кронштейнов и перемычки, и ножки, нижняя часть которой замоноличена в железобетон, а верхняя часть выполнена в виде верхней и нижней полок с образованием между ними зева с возможностью размещения в нем перемычки, при этом верхняя полка расположена в продольной полости кронштейнов и перемычки, причем на внешней стороне кронштейна выполнена прямоугольная выемка для фиксации усов клеммы (см. RU 109465 U).

В качестве прототипа к предложенной полезной модели по технической сущности и достигаемому результату выбрана железобетонная шпала, выполненная в форме бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, содержащего проволочную арматуру диаметром 3,0 мм (44 шт.), установленную в поперечном сечении в виде симметрично расположенных относительно вертикальной оси двух пакетов проволок, а также подрельсовые площадки на верхней поверхности бруса, и имеющего сквозные каналы для элементов рельсового скрепления. В каждом из пакетов проволока арматуры установлена в четыре ряда и имеет силу начального натяжения 8,3 кН, нижний ряд проволок в пакетах установлен на высоте 22-33 мм от подошвы бруса, подрельсовые площадки имеют ширину 735-738 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 (по патенту RU 126008, E01B 3/34, опубл. 20.03.2013).

Недостатками данной шпалы является:

недостаточная прочность, а, следовательно, ограниченный срок службы;

невозможность производства на автоматизированных карусельных линиях и как следствие технологические ограничения на выпуск для отдельных предприятий.

Общая техническая задача, стоявшая перед разработчиками, заключалась в следующем:

насколько необходимо увеличить сечение арматуры (при уже известном стандарте от 8 до 10 мм), чтобы изменение сечения было минимальным (иначе общий вес шпалы сильно возрастёт), а рост прочностных характеристик значительным;

подобрать сечение арматуры, позволяющей организовать выпуск шпал на автоматизированных карусельных линиях.

Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в повышении надежности, срока службы и улучшение эксплуатационных характеристик шпалы за счет параметров армирующего пакета, повышение технологичности производства шпалы

Указанный технический результат достигается тем, что шпала железобетонная выполнена в форме армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, состоящего из бетонного тела и арматуры, и отличается тем, что в качестве арматуры используют металлические стержни диаметром от 10,1 до 10,9 мм, установленные продольно в количестве 4 штук на горизонтальном расстоянии 98-118 мм и вертикальном расстоянии 76-96 мм друг от друга.

При изготовлении шпалы желательно стремиться к достижению усреднённых показателей вышеуказанных величин, а именно, чтобы стержни имели диаметр близкий к 10,5 мм (с учетом допусков – 10,4-10,6 мм), горизонтальное расстояние стремилось к 110 мм, вертикальное расстояние к 85 мм.

Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:

фиг. 1 – шпала железобетонная, общий вид;

фиг. 2 – шпала железобетонная, поперечный разрез.

Шпала железобетонная (фиг. 1) выполнена в форме бруса 1 с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, на верхней поверхности которого выполнены горизонтальные площадки 2 с замоноличенными в тело шпалы дюбелями 3 с косвенным армированием.

В качестве арматуры используют металлические стержни 4 (фиг. 2) диаметром D от 10,0 до 11,0 мм, установленные продольно в количестве ровно четырех штук на горизонтальном расстоянии L1 от 98 до 118 мм друг от друга и на вертикальном расстоянии H1 от 76 до 96 мм друг от друга.

На фиг. 2 изображена шпала в разрезе, где четыре стержня 4 образуют два симметрично расположенных пакета (справа и слева), при этом от каждого пакета имеется защитное расстояние вверх и вниз.

Стержни являются преднапряженными, что соответствует достижению заявленного технического результата. Сила начального натяжения каждого из четырех стержней от 93 до 103 кН.

Предпочтительно применение стержней периодического профиля.

Применение.

Предлагаемая шпала применяется в конструкции верхнего строения пути железнодорожного и городского транспорта.

При движении подвижного состава на верхнее строение пути воздействуют динамические нагрузки, и далее передаются на нижнее строение пути. Железобетонные шпалы, армированные согласно предлагаемой полезной модели, обладают более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, что увеличивает надежность самих шпал, а соответственно, надежность всего железнодорожного пути и срок его эксплуатации.

Сравнение предложенных шпал со струнопакетом показывает следующее (см. Таблицу 1):

Таблица 1

	Шпала с проволочной арматурой диаметром 3,0 мм (44 шт.)	Шпала со стержневой арматурой диаметром 10,1-10,9 мм (4 шт.)
Предельный изгибающий момент в подрельсовом сечении по условию трещиностойкости бетона в растянутой зоне, кН·м (Мтр)	13,61	14,29
Предельная поперечная сила, в подрельсовом сечении по условию трещиностойкости на нейтральной оси приведенного сечения шпалы, кН (Qтр)	111,61	125,21

Расчетные значения трещиностойкости шпал в подрельсовом и среднем сечении при увеличении диаметра четырёхстержневой арматуры с 9,6 до 10,9 мм представлены в таблице 2. Расчет выполнен в соответствии со схемой испытаний по ГОСТ 33320.

Таблица 2

Схема армирования	Начальное растрескивание, т
	Подрельсовое сечение	Среднее сечение (изгиб вверх)
4×9.6	12.2	12.3
4×10.1	12.3	12.4
4×10.2	12.4	12.5
4×10.3	12.6	12.7
4×10.4	12.7	12.9
4×10.5	12.9	13.1
4×10.6	13	13.2
4×10.7	13.2	13.4
4×10.8	13.3	13.6
4×10.9	13.5	13.7
Расчет в соответствии с СП 35.13330.2011. Свод правил. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*" (утв. Приказом Минрегиона РФ от 28.12.2010 N 822) (ред. от 29.12.2020)

Таким образом, представленные в полезной модели решения обеспечивают достижение технического результата.

Claims (5)

1. Шпала железобетонная, выполненная в форме бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением, состоящего из бетонного тела и арматуры, и отличающаяся тем, что в качестве арматуры используют металлические стержни диаметром от 10,1 до 10,9 мм, установленные продольно в количестве 4 штук на горизонтальном расстоянии от 98 до 118 мм друг от друга.

2. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что металлические стержни установлены на вертикальном расстоянии от 76 до 96 мм друг от друга.

3. Шпала железобетонная по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что диаметр арматурных стержней составляет от 10,4 до 10,6 мм.

4. Шпала железобетонная по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что стержни выполнены периодического профиля и находятся в преднапряженном состоянии.

5. Шпала железобетонная по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что произведена на автоматизированной карусельной технологической линии.

Images