RU225496U1 - Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим шурупно-дюбельным скреплением - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к городскому транспорту с верхним строением пути, а именно к шпалам и подрельсовым опорам. Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим шурупно-дюбельным скреплением выполнена в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего 12 армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы, образующих три горизонтальных ряда, диаметром 5 мм, содержащая 4 дюбеля, выполненных из стеклонаполненного полиамида, при этом дюбельный канал выполнен с расширением книзу. Шпала может дополнительно содержать с одного края два дополнительных дюбеля. Нижний горизонтальный ряд проволок находится на расстоянии от предыдущего ряда, не менее чем вдвое превышающем расстояние между верхними горизонтальными рядами. Морозостойкость F₂ составляет не менее 300 циклов. В теле шпалы при бетонировании могут быть размещены контрольно-измерительные устройства. В верхней части шпалы по концам выполнены горизонтальные участки не менее 250 мм. Шпала изготавливается из фибробетона с наполнением фиброволокном 400 г/м³.

Description

Полезная модель относится к городскому транспорту с верхним строением пути, а именно к шпалам и подрельсовым опорам.

Из уровня техники 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 № 213612, МПК: E01B 3/28, опубл. 19.09.2022).

Известно техническое решение, 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 № 209887, МПК: E01B 3/32, опубл. 23.03.2022).

Известно техническое решение «Шпала железобетонная предварительно напряженная для трамвайных путей широкой колеи», где шпала включает брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления, армированный пятью горизонтальными рядами проволок, расположенными симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения, армирование бруса выполнено в виде 36 высокопрочных проволок, при этом первый, второй, четвертый и пятый ряды, начиная с верхнего ряда, содержат по восемь проволок, а третий - четыре проволоки (патент РФ № 238621, МПК: E01B 3/34, опубл. 27.05.2013)

Наиболее близким техническим решением является шпала железобетонная для городского железнодорожного транспорта, включающая бетонную балку, 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. 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 5-6 мм, размещены в четыре ряда, при этом в каждом ряду по четыре армирующих элемента, при этом расстояние между первым и вторым рядом и третьим и четвертым рядом составляет 25-30 мм, расстояние между вторым и третьим рядом составляет 40-50 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 каждого ряда составляет 90-100 мм. Технический результат заявленного решения заключается в повышении надежности железобетонной шпалы (патент РФ № 217580, МПК: E01B 3/32, опубл. 06.04.2023).

Однако недостаточная возможность самоочистки дюбельных каналов, быстрое разрушение дюбелей и, как следствие, самой шпалы, высокое количество армирующих элементов понижают надежность и долговечность железобетонной шпалы.

Технический результат, на который направлена данная полезная модель, заключается в повышении трещиностойкости и долговечности шпалы, а следовательно, в повышении качества шпалы.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в шпале железобетонной предварительно напряженной с упругим шурупно-дюбельным скреплением, выполненной в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего 12 армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы, образующих три горизонтальных ряда, каждая из проволок диаметром 5 мм, содержится 4 дюбеля, выполненных из стеклонаполненного полиамида, при этом дюбельный канал выполнен с расширением книзу.

А также тем, что шпала содержит с одного края два дополнительных дюбеля.

А также тем, что нижний горизонтальный ряд проволок находится на расстоянии от предыдущего ряда, не менее чем вдвое превышающем расстояние между верхними горизонтальными рядами.

А также тем, что морозостойкость F₂ составляет не менее 300 циклов.

А также тем, что в теле шпалы при бетонировании размещены контрольно-измерительные устройства.

А также тем, что в верхней части шпалы по концам выполнены горизонтальные участки не менее 250 мм.

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг.1 представлен общий вид шпалы;

на фиг. 2 представлен общий вид шпалы сверху;

на фиг. 3 представлена шпала в поперечном разрезе, вид Б-Б;

на фиг. 4 представлен фрагмент шпалы в разрезе с дюбелями, вид А;

на фиг. 5 представлен общий вид шпалы в разрезе с дополнительными дюбелями.

где 1 - тело шпалы;

2 - верхняя поверхность шпалы;

3 - дюбели;

4 - проволоки;

5 - расширенная часть дюбельного канала.

Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим шурупно-дюбельным скреплением состоит из армированного бруса с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними опорными поверхностями (2), дюбелями (3) для размещения шурупно-дюбельных скреплений. Армирование тела шпалы (1) выполнено в виде 12 проволок (4) из трех горизонтальных рядов углеродистой стальной периодического профиля проволоки. Проволоки (4) расположены симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения. При этом горизонтальные ряды проволок содержат по четыре проволоки (4).

Расширение дюбельного канала (5) в его нижней части позволяет эффективно отводить из него влагу, лед и загрязнения. Данное свойство увеличивает срок службы шпалы и препятствует образованию ледяных пробок и последующему расколу (деформациям, появлению трещин) шпалы. Выполнение дюбеля (3) из стеклонаполненного полиамида благодаря его механическим, термическим и химическим свойствам обеспечивает высокую прочность на разрыв, повышение жесткости, прочности, сопротивление ползучести, химическую стойкость, износостойкость при низком коэффициенте теплового расширения, что, в свою очередь, ведет к повышению прочности и долговечности шпалы в целом. Недолговечность и разрушение дюбеля ведет к разрушению железобетонной части конструкции шпалы.

Уменьшение количества армирующих проволок по сравнению с прототипом и их расположение указанным образом повышает целостность бетонной части шпалы в целом, что, в свою очередь, повышает ее прочность и долговечность.

Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим шурупно-дюбельным скреплением была реализована в изделиях длиной 2500 и 2700 мм при ширине шпалы, равной 250 мм.

Для армирования была применена проволока (4) периодического профиля с двусторонним несовпадающим периодом диаметром 5 мм. Применение проволоки диаметром 5 мм позволяет гарантировать натяжение каждой проволоки, что непосредственно влияет, в совокупности с их размещением, на прочностные характеристики шпал.

Выполнение армирующих элементов в виде предварительно натяженных проволок (4), сгруппированных в верхней и нижней частях шпалы указанным образом, формирует ядро жесткости шпалы (1), обеспечивающее повышение ее структурной стабильности, прочности, трещиностойкости и долговечности, а следовательно, повышению качества шпалы.

Шпалы (1) были изготовлены из фибробетона с наполнением фиброволокном 400 г/м3. В качестве закладных элементов были применены дюбели из стеклонаполненного полиамида. Дюбели (3) расположены заподлицо с подрельсовой площадкой. Изделия прошли испытания на трещиностойкость и выдержали контрольные нагрузки. Расчетный срок службы шпал в условиях средней полосы при соблюдении требований к условиям хранения, доставки и эксплуатации составляет не менее 30 лет. При проверке шпалы прочность бетона на сжатие составила 524 кгс/см². Шпалы сохранили свои показатели в условиях среды агрессивности ХF4 (сильное водонасыщение с применением антиобледенителей) по ГОСТ 31384.

Предлагаемое армирование бруса из 12 высокопрочных проволок (4) углеродистой стали периодического профиля основано на проведенном расчетном исследовании. Кроме того, использование в шпале 12 вместо большего количества высокопрочных проволок (4) диаметра 5 мм с размещением, соответственно, по рядам позволяет упростить и удешевить изготовление шпалы за счет уменьшения количества проволок при сохранении технических параметров изделия по сравнению с прототипом.

Специальная схема армирования позволяет размещать в теле шпалы при бетонировании электронные устройства. Возможность размещения электронных приборов позволяет обеспечить непрерывный контроль состояния пути, что существенно увеличивает безопасность использования рельсового пути.

Данная полезная модель позволяет использовать для трамвайных путей не только трамвайные рельсы, но и железнодорожные рельсы.

Таким образом, полезная модель способствует повышению прочности, надежности и долговечности железобетонной шпалы, что повышает безопасность использования рельсового пути.

Claims (7)

1. Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим шурупно-дюбельным скреплением, выполненная в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего 12 армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы, образующих три горизонтальных ряда, диаметром 5 мм, содержащая 4 дюбеля, выполненных из стеклонаполненного полиамида, при этом дюбельный канал выполнен с расширением книзу.

2. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит с одного края два дополнительных дюбеля.

3. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что нижний горизонтальный ряд проволок находится на расстоянии от предыдущего ряда, не менее чем вдвое превышающем расстояние между верхними горизонтальными рядами.

4. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что морозостойкость F₂ составляет не менее 300 циклов.

5. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что в теле шпалы при бетонировании размещены контрольно-измерительные устройства.

6. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что в верхней части шпалы по концам выполнены горизонтальные участки не менее 250 мм.

7. Шпала по п. 1, отличающаяся тем, что шпала изготавливается из фибробетона с наполнением фиброволокном 400 г/м³.