RU226321U1 - Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим анкерным 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 анкерным скреплением выполнена в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего двенадцать армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы диаметром 5 мм, с анкерами, замоноличенными в подрельсовых зонах железобетонной шпалы при ее формовке. Нижний горизонтальный ряд проволок находится на расстоянии от предыдущего ряда, не менее чем вдвое превышающем расстояние между верхними горизонтальными рядами. Морозостойкость шпалы 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. Шпала дополнительно может содержать с одного края два дополнительных дюбеля.

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 универсальная для скрепления анкерного типа, включающая брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей анкерного рельсового скрепления, отличающаяся тем, что в зоне подрельсового основания шпалы размещен анкер с хвостовиками, расположенными в нижней части анкера, находящейся в шпале, направленными под углом к вертикальной оси в диапазоне от 15 до 75° и имеющими увеличение поперечного сечения на концевых участках, с геометрией всех элементов нижней части анкера, представляющей собой совокупность переходных кривых большого радиуса, а геометрия перемычки анкера соответствует геометрии конструкции арочного типа; брус шпалы армирован по 4 ряда в горизонтальной плоскости и 6 рядов вертикальной плоскости высокопрочными проволоками, расположенными симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы; нижние ряды проволок на расстоянии δ от торцевых поверхностей шпал закреплены жесткими элементами, значение параметра δ изменяется в диапазоне от 120 мм до 250 мм (патент РФ № 2774897, МПК: E01B 3/32, опубл. 27.06.2022).

Однако высокое количество армирующих элементов понижает надежность и долговечность железобетонной шпалы.

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

Указанный технический результат обеспечивается тем, что шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим анкерным скреплением выполнена в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего двенадцать расположенных вдоль бруса армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы, диаметром 5 мм, с анкерами, замоноличенными в подрельсовых зонах железобетонной шпалы при ее формовке.

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 превышающим 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.

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

Полезная модель поясняется чертежами, где:

на фиг. 1 представлен общий вид шпалы в разрезе с анкерами типа АРС;

на фиг. 2 представлен общий вид шпалы в разрезе с анкерами типа Фастклип;

на фиг. 3 представлен общий вид шпалы сверху;

на фиг. 4 представлена шпала в разрезе с двенадцатью проволоками;

на фиг. 5 представлена шпала в разрезе с 14 проволоками,

где:

1 – тело шпалы,

2 – верхняя поверхность шпалы,

3 – анкеры,

4 – проволоки.

Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим анкерным скреплением состоит из тела шпалы (1) с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями (2) для размещения деталей рельсового скрепления. Армирование тела шпалы (1) выполнено в виде двенадцати высокопрочных проволок (4) из трех горизонтальных рядов углеродистой стальной периодического профиля проволоки (4). Проволоки расположены симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения. При этом горизонтальные ряды проволок содержат по четыре проволоки.

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, обеспечивающее повышение ее структурной стабильности, прочности, трещиностойкости и долговечности, а следовательно, повышение качества шпалы.

Установление дополнительных проволок (4) под двумя верхними рядами способствует усилению ядра жесткости в верхней части шпалы, что ведет к повышению качества шпалы.

Уменьшение количества армирующих проволок по сравнению с прототипом и их расположение указанным образом повышает целостность, структурную стабильность бетонной части шпалы в целом, что, в свою очередь, повышает ее прочность и долговечность, а кроме того, позволяет сэкономить на количестве используемой проволоки.

Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим анкерным скреплением была реализована в изделиях длиной 2500 мм и 2600 мм при ширине шпалы, равной 250 мм.

Для армирования была применена проволока периодического профиля с двусторонним несовпадающим периодом диаметром 5 мм.

В шпалу было замоноличено 4 анкера системы Фастклип.

В шпалу было замоноличено 4 анкера марки АРТ.

Шпалы были изготовлены из фибробетона с наполнением фиброволокном 400 г/м³. В качестве закладных элементов были применены анкеры типов АРС и Фастклип. Было использовано двенадцать расположенных вдоль шпалы холоднодеформированных проволок диаметром 5 мм из стали Ст 2пс. Изделия прошли испытания на трещиностойкость и выдержали контрольные нагрузки. 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 двенадцати высокопрочных проволок углеродистой стали периодического профиля основано на проведенном расчетном исследовании. Кроме того, использование в шпале двенадцать вместо большего количества высокопрочных проволок 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.

Указанная 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, увеличению параметров трещиностойкости, а также улучшает условия взаимодействия рельсового пути и подвижного состава.

Claims (6)

1. Шпала железобетонная предварительно напряженная с упругим анкерным скреплением, выполненная в виде продольного железобетонного бруса переменного сечения, содержащего двенадцать армирующих стальных холоднодеформированных проволок, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения шпалы диаметром 5 мм, с анкерами, замоноличенными в подрельсовых зонах железобетонной шпалы при ее формовке, при этом в верхней части шпалы по концам выполнены горизонтальные участки не менее 250 мм.

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

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

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

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

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