WO2023102633A1 - Шпала и способ её изготовления - Google Patents

Шпала и способ её изготовления Download PDF

Info

Publication number
WO2023102633A1
WO2023102633A1 PCT/BY2022/000008 BY2022000008W WO2023102633A1 WO 2023102633 A1 WO2023102633 A1 WO 2023102633A1 BY 2022000008 W BY2022000008 W BY 2022000008W WO 2023102633 A1 WO2023102633 A1 WO 2023102633A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sleeper
cells
polymer lining
polymer
lining
Prior art date
Application number
PCT/BY2022/000008
Other languages
English (en)
French (fr)
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Индустриальный центр"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Индустриальный центр" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Индустриальный центр"
Publication of WO2023102633A1 publication Critical patent/WO2023102633A1/ru

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/28—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone
    • E01B3/42—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from concrete or from natural or artificial stone combined with inserts of wood or other material

Definitions

  • the group of inventions relates to the field of construction, both for building foundations, bridge supports and other structures, and for the construction of rail transport tracks, and concerns a device and method for producing a sleeper containing a vibration-insulating lining that serves to absorb and dissipate high vibration and deforming loads that occur during the operation of structures, for example, during the passage of vehicles.
  • a sleeper is known [1, Patent AT506529B1 IPC E01 B1/00, priority 03/06/2008, published 09/15/2009].
  • Such a sleeper contains a lining with an elastic layer, in which and above which there is a connecting layer for a concrete sleeper.
  • the connecting layer is made in the form of a spatial lattice mesh of threads. Empty spaces are formed between the threads to be filled with concrete during the manufacture of the sleeper.
  • This execution of the connecting layer ensures a reliable connection of the lining with the sleeper.
  • the connecting layer made of threads is not rigid enough and cannot provide strong resistance to the elastic layer shear, the effectiveness of such a sleeper is low.
  • this sleeper is difficult to manufacture.
  • Patent DE102013209495B4, IPC E01 VZ/00, priority 05/22/2013 published 11/27/2014] which on its lower surface contains a lining consisting of a support structure made of an elastic polymer material and a connecting layer, while the structure of the connecting layer is made by modifying the surface of the supporting structure.
  • the connecting layer of the lining in such a sleeper is made in the form of a fibrous structure, made of an elastic thermoplastic polymer material.
  • the fibrous structure is made together with the supporting structure as a single piece by means of injection molding.
  • the fibers are bent or have a kink, and the fiber structure has many sections with different element orientations.
  • Such a shock-absorbing sleeper sole can be attached to a sleeper by means of a fastening structure.
  • the attachment can be made in the form of a fitting, for example by hardening concrete in the receiving areas of the attachment structure. This complicates the design of the product.
  • the fibers that protrude above the support structure are not closed to each other, therefore they do not have sufficient rigidity, which does not provide reliable transverse shear resistance when absorbing loads. Therefore, the sleeper, which performs the function of a shock-absorbing sole based on such a sleeper lining, is not durable enough.
  • This sleeper contains a lining having a support layer of at least one polymer with a damping layer for contact and connection with a concrete sleeper.
  • the structure of the damping layer is also made by modifying the surface of the support structure and is formed by channel-like and porous recesses or channel-like protrusions. When connected to a sleeper, these channels are filled with concrete, which increases the shear resistance when taking loads.
  • the method for manufacturing such a sleeper [3], taken as a prototype of the second invention, consists in pouring the movable concrete mixture into the limiting device, then the lining is pressed into the movable concrete mixture for the entire length of its protrusions, which, after curing, becomes the concrete base of the sleeper. After that, the limiting device is removed.
  • a common task for the group of inventions is to increase the operational reliability of the sleeper by achieving a technical result - strengthening the connection of the polymer lining with the concrete base of the sleeper and increasing the transverse resistance to its shear when absorbing loads.
  • the task for the first invention is achieved by the fact that in the sleeper containing embedded in its concrete base (2) polymer lining (3), consisting of a support layer (4) and a damping layer (5), there is a distinctive feature: between the concrete base (2 ) and the support layer (4) of the polymer lining (3) form zones of gaps (6) in which the damping layer (5) formed in the form of a three-dimensional structure formed by cells (7) containing walls (8) partially embedded in the concrete base (2) and conjugated with bottoms (9) formed by the support layer (4) of the polymer lining (3 ).
  • gaps in the form of gap zones (6) between the elements of the sleeper can be filled with various reinforcing elements to increase the transverse shear resistance of the sleeper when it perceives loads.
  • the distances (f) between the partitions (10) do not exceed their height (h).
  • said gap zones (6) are filled with gas.
  • damping layer (5) designed in the form of a three-dimensional structure formed by cells (7), is embedded in the concrete base (2), with the options as described above. Therefore, the connection of the polymer lining (3) with the concrete base (2) of the sleeper (1) is enhanced and the transverse resistance to its shear when the load is perceived increases.
  • the task for the second invention is solved by the fact that in the method of manufacturing a sleeper (1), arranged according to any of the above-described variants of its device, which consists in the fact that the movable concrete mixture (20) is poured into the limiting device (21), after which the polymer lining (3) its protrusions (22) are pressed into the movable concrete mixture (20), which, after curing, becomes the concrete base (2) of the sleeper (1) and after that the limiting device (21) is removed, there is a distinguishing feature: with the mentioned indentation, the walls (8) cells (7) of the polymer lining (3) are introduced into the mobile concrete mixture (20), and in such a way that between it and the support layer (4) of the polymer lining (3) gap zones (6) filled with a gas mixture are formed, with subsequent provision of the function of the damping layer (5) of the sleeper (1), after curing of the mobile concrete mix (20).
  • figure 1 shows a cross section of a sleeper on the example of its use for the construction of foundations of structures
  • in fig. 2 shows a cross section of a sleeper using an example of its use for a railway track
  • Fig. 3 is an enlarged local view of A in Fig. 12
  • Fig. 4 is an enlarged detail view A of Fig. 1,2 options for the perception of vertical loads, Fig.5 - perspective view of the polymer lining; figure 6 - rotated section B-B in Fig. 5; Fig.7 - rotated section B-B in Fig.
  • FIG. 5 for the embodiment of the polymer lining with ribs conjugated with the bottoms of the cells;
  • figure 8 is a perspective view of the polymer lining with additional cells;
  • Fig. 9 is a rotated section B-B of Fig. 8;
  • FIG. 10 is an enlarged detail view of A in FIG. 1, 2 for the embodiment of the sleeper with porous elements;
  • Fig. 11 is an enlarged detail view of A in Fig.
  • figure 12 shows the execution of the polymer lining, for example, with trihedral cells
  • Fig.13 shows the execution of the polymer lining, for example, with hexagonal cells
  • Fig.14 shows an example of a polymer lining with cells formed by curvilinear partitions
  • Fig.15 shows a cross section of a sleeper in a restrictive device during its manufacture
  • Fig.16 shows the same section as in Fig.15, but with an embodiment of a sleeper containing porous elements in a polymer lining.
  • the sleeper (1) (figure 1-4, 10, 11) contains a polymer lining (3) embedded in its concrete base (2), consisting of a support layer (4) and a damping layer (5). Between the concrete base (2) and the support layer (4), gap zones (6) are made, in which a damping layer (5) is located, designed in the form of a three-dimensional structure formed by cells (7).
  • the cells (7) contain walls (8) partially embedded in the concrete base (2) and conjugated with bottoms (9) formed by the support layer (4).
  • gap zones (6) are made between the concrete base (2) and the support layer (4), in which the damping layer (5) is located, the shock-absorbing properties of the polymer lining (3) increase when vertical loads are perceived.
  • the saving of polymeric material due to the zones of gaps (6) filled with air of the mentioned polymer lining (3) has a positive effect on the economic effect of using such a sleeper (1).
  • the conjugation of the bottoms (9) (Fig.6) of the cells (7) with the walls (8) can be performed along the radius (R), which eliminates the zones of stress concentrations under the load of the polymer lining (3) and ultimately increases the strength of the latter.
  • the walls (8) of the cells (7) are formed by solid partitions (10), which also increases the strength of the polymer lining (3).
  • Partitions (10) can be made straight (Fig.5.8, 12.13) and curvilinear (Fig.14).
  • Ribs (11) connected with their bottoms (9) can be made inside the mentioned cells (7), which increases the rigidity of the support layer (4) and, as a result, the strength of the polymer lining (3).
  • said ribs (11) can be made at an angle to the partitions (10) (Fig. 7).
  • additional cells (12) can be located, formed by additional partitions (13) whose height (k) is less than the height of the partitions (h) (10) of the cells (7).
  • the vertical load is redistributed at the border of the concrete base (2) of the sleeper (1) with the gap zone (6) to additional partitions (13), which increases the durability of the polymer lining (3).
  • Said gap zones (6) are filled with gas, for example, atmospheric air, which contributes to the simplicity and reliability of embedding the sleepers (1) into the concrete base (2) on the vibrating stand at the production stage, creating excess pressure in the cells (7), and thereby preventing contact of the mobile concrete mix (20) with their bottoms (9 ).
  • gas for example, atmospheric air
  • this design feature does not allow the polymer lining (3) to be completely immersed in the moving concrete mixture (20), which simplifies the design of the restricting device (21).
  • the gap zones (6) can also be filled with porous elements (14), which increases the shock-absorbing properties of the polymer lining (3) in the perception of vertical loads.
  • the method (Fig. 15) for the manufacture of a sleeper (1) consists in the fact that reinforcing elements (23) are installed in the limiting device (21), then the movable concrete mix (20) is poured and the limiting device (21) is briefly vibrated. After that, the polymer lining (3) with its protrusions (22) is pressed by a vibrating clamping element (24) into the moving concrete mixture (20), so that between it and the support layer (4) of the polymer lining (3) gap zones filled with a gas mixture are formed (6) to ensure the function of the damping layer (5) of the sleeper (1). After curing of the movable concrete mixture (20), the limiting device (21) and the clamping element (24) are removed.
  • the proposed method makes it possible to form a damping layer (5) with a zone of gaps (6) filled with a gas mixture in a polymer lining (3), which increases the cushioning properties of the sleeper (1) when absorbing vertical loads.
  • a damping layer (5) with a zone of gaps (6) filled with a gas mixture in a polymer lining (3), which increases the cushioning properties of the sleeper (1) when absorbing vertical loads.
  • its cells (7) are partially filled with porous elements (14) (Fig. 16).
  • porous elements (14) To connect the porous elements (14) with the bottoms (9) of the cells (7), they are glued or the effect of electrostatic attraction is used before the polymer lining (3) is pressed into the mobile concrete mix (20).
  • the elements (14) are poured or applied in any convenient way on the surface of the moving concrete mixture (20) before the indentation of the polymer lining (3), and in the process of indentation, the mentioned porous elements (14) are distributed in the cells (7) of the gap zones (6).
  • Such a sleeper (1) (figure 1) can be used in construction, when on top of the polymer lining (3) at the level of the damping layer (5) there is a concrete base (2) of the sleeper (1), pre-filled with partial closure of the partitions
  • the sleeper (1) is installed on a ballast pad (18) made of crushed stone or on a base made of another material.
  • FIG (figure 2) shows an example of the use of sleepers (1) for the railway track (19), with installed rails (17).
  • the proposed sleeper (1) is used to increase the elasticity of the track structure for rail transport, in particular railway, to ensure dispersion and uniform redistribution of vibration loads, to reduce the wear level of sleepers (1), as well as to prevent the destruction of crushed stone and subsidence of the ballast cushion (18). Also, the use of such sleepers (1) helps to reduce the overall noise level caused by vibration in the steel and concrete structures of buildings and bridges during the passage of the train.
  • the rigidity and strength of the support layer (4) are additionally increased due to the ribs
  • the polymer lining (3) can have a closed porous internal structure and a glossy external structure. surfaces. Thanks to this solution, the material of the polymer lining, during its long-term operation, will not lose its elastic properties and will gain high resistance to destruction during operation at low negative temperatures and aggressive liquids.
  • Patent AT506529B1 IPC E01 B1 / 00, priority 03/06/2008 published on 09/15/2009
  • Patent DE102013209495B4 IPC E01 VZ/00, priority 05/22/2013 published 11/27/2014
  • Patent W02008122066A1 E01 VZ/46, priority 04/06/2007 published 10/16/2008 ⁇ prototype of the first and second inventions.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

Группа изобретений относится к области строительства, как для фундаментов зданий, опор мостов и других сооружений, так и для строительства путей рельсового транспорта, и касается устройства и способа получения шпалы, содержащей виброизоляционную подкладку. Общая задача - повышение эксплуатационной надежности шпалы за счет достижения технического результата - усиления соединения полимерной подкладки с бетонной основой шпалы и повышения её сопротивления при восприятии нагрузок. Описана шпала (фиг.1-4), содержащая внедренную в ее бетонную основу полимерную подкладку, состоящую из опорного слоя и демпфирующего слоя. Между бетонной основой и опорным слоем полимерной подкладки образованы зоны зазоров, в которых расположен демпфирующий слой, сформированный в виде объемной структуры, образованной ячейками. Описан способ (фиг.15) изготовления шпалы, заключающийся в том, что полимерную подкладку ее выступами вдавливают вибрирующим прижимным элементом в подвижную бетонную смесь, таким образом, что между ней и опорным слоем полимерной подкладки образуются заполненные газовой смесью зоны зазоров для обеспечения функции демпфирующего слоя шпалы.

Description

Шпала и способ её изготовления
Группа изобретений относится к области строительства, как для фундаментов зданий, опор мостов и других сооружений, так и для строительства путей рельсового транспорта, и касается устройства и способа получения шпалы, содержащей виброизоляционную подкладку, служащую для поглощения и рассеивания высоких вибрационных и деформирующих нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации сооружений, например, при проезде транспорта.
Известна шпала [1 , Патент АТ506529В1 МПК Е01 В1/00, приоритет 06.03.2008, опубликован 15.09.2009]. Такая шпала содержит подкладку с эластичным слоем, в котором и над которым расположен соединительный слой для бетонной шпалы. Соединительный слой выполнен в виде пространственной решётчатой сетки из нитей. Между нитями образованы пустые пространства для заполнения их бетоном при изготовлении шпалы. Данное выполнение соединительного слоя обеспечивает надёжное соединение подкладки со шпалой. Однако ввиду того, что соединительный слой, выполненный из нитей, недостаточно жёсткий и не может оказать сильное сопротивление сдвигу эластичного слоя, эффективность такой шпалы низкая. Кроме того ввиду слоистой конструкции подкладки данная шпала сложна в процессе изготовления.
Известна более эффективная и простая в изготовлении шпала [2, Патент DE102013209495B4, МПК Е01 ВЗ/00, приоритет 22.05.2013 опубликован 27.11.2014], которая на нижней своей поверхности содержит подкладку, состоящую из опорной конструкции, выполненной из эластичного полимерного материала и соединительного слоя, при этом структура соединительного слоя выполнена путем модификации поверхности опорной конструкции.
Соединительный слой подкладки в такой шпале выполнен в виде волокнистой структуры, из упругого термопластичного полимерного материала. При этом волокнистая структура изготовлена вместе с опорной конструкцией, как одно целое изделие, посредством литья под давлением. В таком изделии волокна изогнуты или имеют перегиб, а структура волокна имеет множество участков с различной ориентацией элементов.
Такая амортизирующая подошва из подшпальной подкладки может крепиться к шпале посредством крепежной конструкции. Крепление может быть выполнено в форме фитинга, например, путем затвердевания бетона в приемных зонах конструкции крепления. Это усложняет конструкцию изделия. Кроме того, волокна, которые выступают над опорной конструкцией, не замкнуты между собой, поэтому не обладают достаточной жёсткостью, что не обеспечивает надёжного поперечного сопротивления сдвигу при восприятии нагрузок. Поэтому и шпала, выполняющая функцию амортизирующей подошвы на основе такой подшпальной подкладки, недостаточна долговечна.
Известна более простая по конструкции и более долговечная шпала [3, Патент W02008122066A1 , Е01 ВЗ/46, приоритет 06.04.2007 опубликован 16.10.2008], выбранная в качестве прототипа первого изобретения.
Эта шпала содержит подкладку имеющую опорный слой, по меньшей мере, из одного полимера с демпфирующим слоем для контакта и соединения с бетонной шпалой. Структура демпфирующего слоя также выполнена путем модификации поверхности опорной конструкции и образована каналообразными и порообразными углублениями или каналообразными выступами. При соединении со шпалой данные каналы заполняются бетоном, что увеличивает сопротивление сдвигу при восприятии нагрузок.
Способ изготовления такой шпалы [3], принятый за прототип второго изобретения, заключается в том, что подвижную бетонную смесь заливают в ограничивающее устройство, затем подкладку на всю длину её выступов вдавливают в подвижную бетонную смесь, которая после своего отверждения становится бетонной основой шпалы. После этого ограничивающее устройство снимают.
Для изготовления данной шпалы требуется тщательное соблюдение технологии для полного заполнения бетоном каналов соединительного слоя подкладки, что негативно сказывается на надёжности соединения полимерной подкладки с бетонной основой шпалы.
Данное обстоятельство отрицательно сказывается на надежности и стоимости железнодорожного пути, в которых эти шпалы применяются.
Поэтому общей задачей для группы изобретений является повышение эксплуатационной надежности шпалы за счет достижения технического результата - усиления соединения полимерной подкладки с бетонной основой шпалы и повышения поперечного сопротивления ее сдвигу при восприятии нагрузок.
Поставленная задача для первого изобретения достигается тем, что в шпале, содержащей внедренную в ее бетонную основу (2) полимерную подкладку (3), состоящую из опорного слоя (4) и демпфирующего слоя (5), имеется отличительный признак: между бетонной основой (2) и опорным слоем (4) полимерной подкладки (3) образованы зоны зазоров (6), в которых расположен демпфирующий слой (5), сформированный в виде объемной структуры, образованной ячейками (7), содержащими стенки (8), внедренные частично в бетонную основу (2) и сопряжённые с днищами (9), образованными опорным слоем (4) полимерной подкладки (3).
Такие пространства в виде зон зазоров (6) между элементами шпалы могут быть заполнены различными усиливающими элементами для повышения поперечного сопротивления сдвигу шпалы при восприятии ею нагрузок.
В частности, это могут быть элементы, описанные ниже, как дополнительные отличительные признаки:
- сопряжение днищ (9) ячеек (7) со стенками (8) выполнено по радиусу (R).
- стенки (8) ячеек (7) полимерной подкладки (3) образованы перегородками (10), выполненными сплошными.
- в упомянутых ячейках (7) полимерной подкладки (3) расстояния (f) между перегородками (10), не превышают их высоту (h).
- внутри упомянутых ячеек (7) полимерной подкладки (3) выполнены ребра (11), сопряженные с их днищами (9).
- внутри упомянутых ячеек (7) полимерной подкладки (3) расположены дополнительные ячейки (12), образованные дополнительными перегородками (13) высота (к) которых меньше высоты (h) перегородок (10) ячеек (7).
- упомянутые зоны зазоров (6) заполнены газом.
- упомянутые зоны зазоров (6) заполнены пористыми элементами (14).
- с внутренней стороны днищ (9) ячеек (7) полимерной подкладки (3) выполнены дополнительные выступы (15), направленные в сторону упомянутой бетонной основы (2) с обеспечением возможности контакта с нею.
- упомянутые дополнительные выступы (15) полимерной подкладки (3) выполнены пористыми.
Данные дополнительные признаки первого изобретения обеспечивают усиление ее эффектов за счет того, что демпфирующий слой (5), оформленный в виде объемной структуры, образованной ячейками (7), внедрен в бетонную основу (2), с вариантами, как описано выше. Поэтому усиливается соединение полимерной подкладки (3) с бетонной основой (2) шпалы (1) и повышается поперечное сопротивление ее сдвигу при восприятии нагрузок.
Так как между бетонной основой (2) и опорным слоем (4) выполнены зоны зазоров (6), в которых расположен демпфирующий слой (5), то повышаются амортизационные свойства полимерной подкладки (3) при восприятии вертикальных нагрузок.
Поставленная задача для второго изобретения решается тем, что в способе изготовления шпалы (1), устроенной по любому из описанных выше вариантов ее устройства, заключающимся в том, что подвижную бетонную смесь (20) заливают в ограничивающее устройство (21), после чего полимерную подкладку (3) ее выступами (22) вдавливают в подвижную бетонную смесь (20), которая после своего отверждения становится бетонной основой (2) шпалы (1) и после чего ограничивающее устройство (21) снимают, имеется отличительный признак: при упомянутом вдавливании, стенки (8) ячеек (7) полимерной подкладки (3) внедряют в подвижную бетонную смесь (20), причем таким образом, что между ней и опорным слоем (4) полимерной подкладки (3) образуются заполненные газовой смесью зоны зазоров (6), с последующим обеспечением функции демпфирующего слоя (5) шпалы (1), после отверждения подвижной бетонной смеси (20).
Это позволит образовать определенное пространство между элементами шпалы, которое может быть заполнено различными усиливающими элементами, описанными выше, для повышения поперечного сопротивления сдвигу шпалы при восприятии ею нагрузок.
Сущность группы изобретений поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 показан поперечный разрез шпалы на примере применения её для постройки фундаментов сооружений; на фиг. 2 показан поперечный разрез шпалы на примере применения её для железнодорожного пути; на фиг.З- увеличенный местный вид А по фиг. 1 ,2; на фиг.4 - увеличенный местный вид А по фиг. 1 ,2 варианта при восприятии вертикальных нагрузок, фиг.5 - вид в перспективе полимерной подкладки; на фиг.6 - повернутый разрез Б-Б по фиг. 5; на фиг.7 - повернутый разрез Б-Б по фиг. 5 для варианта выполнения полимерной подкладки с рёбрами, сопряжёнными с днищами ячеек; на фиг.8 - вид в перспективе полимерной подкладки с дополнительными ячейками; на фиг.9 - повернутый разрез В-В по фиг. 8; на фиг.10 - увеличенный местный вид А по фиг. 1 ,2 для варианта выполнения шпалы с пористыми элементами; на фиг.11 - увеличенный местный вид А по фиг. 1 ,2 для варианта выполнения шпалы с выступами на полимерной подкладке; на фиг.12 показано исполнение полимерной подкладки, например, с трёхгранными ячейками; на фиг.13 показано исполнение полимерной подкладки, например, с шестигранными ячейками; на фиг.14 показан пример выполнения полимерной подкладки с ячейками образованными криволинейными перегородками; на фиг.15 показан поперечный разрез шпалы в ограничительном устройстве при её изготовлении; на фиг.16 показан тот же разрез, что и на фиг.15, но с вариантом выполнения шпалы, содержащей пористые элементы в полимерной подкладке.
Шпала (1) (фиг.1-4, 10, 11), содержит внедренную в ее бетонную основу (2) полимерную подкладку (3), состоящую из опорного слоя (4) и демпфирующего слоя (5). Между бетонной основой (2) и опорным слоем (4) выполнены зоны зазоров (6), в которых расположен демпфирующий слой (5), оформленный в виде объемной структуры, образованной ячейками (7). Ячейки (7) содержат стенки (8), внедренные частично в бетонную основу (2) и сопряжённые с днищами (9), образованными опорным слоем (4).
Так как между бетонной основой (2) и опорным слоем (4) выполнены зоны зазоров (6), в которых расположен демпфирующий слой (5), то повышаются амортизационные свойства полимерной подкладки (3) при восприятии вертикальных нагрузок. К тому же экономия полимерного материала за счёт зон зазоров (6), заполненных воздухом, упомянутой полимерной подкладки (3) положительно сказывается на экономическом эффекте применения такой шпалы (1).
Сопряжение днищ (9) (фиг.6) ячеек (7) со стенками (8) могут выполнятся по радиусу (R), что устраняет зоны концентраций напряжений при нагрузке полимерной подкладки (3) и в конечном итоге увеличивается прочность последней.
Стенки (8) ячеек (7) образованы перегородками (10), выполненными сплошными, что также увеличивает прочность полимерной подкладки (3). Перегородки (10) могут выполняться прямолинейными (фиг.5,8, 12,13) и криволинейными (фиг.14).
В упомянутых ячейках (7) (фиг.6) расстояния (f) между перегородками (10), не превышают их высоту (h), что является оптимальным для функционирования демпфирующего слоя (5) и одновременно, прочного соединения полимерной подкладки (3) с бетонной основой (2) шпалы (1).
Внутри упомянутых ячеек (7) могут выполнятся ребра (11), сопряженные с их днищами (9), что увеличивает жёсткость опорного слоя (4) и, как следствие, прочность полимерной подкладки (3). Для усиления конструкции упомянутые рёбра (11) могут выполняться под наклоном к перегородкам (10) (фиг.7).
Внутри упомянутых ячеек (7) (фиг.8.9) могут быть расположены дополнительные ячейки (12), образованные дополнительными перегородками (13) высота (к) которых меньше высоты перегородок (h) (10) ячеек (7). В этом случае происходит перераспределение вертикальной нагрузки на границе бетонной основы (2) шпалы (1) с зоной зазоров (6) на дополнительные перегородки (13), что способствует увеличению долговечности полимерной подкладки (3).
Упомянутые зоны зазоров (6) заполнены газом, например, атмосферным воздухом, который способствует простоте и надёжности заделки в бетонную основу (2) шпалы (1) на вибростенде на этапе производства, создавая избыточное давление в ячейках (7), и тем самым не допуская контакт подвижной бетонной смеси (20) с их днищами (9). Кроме того, данная конструктивная особенность не допускает полного погружения полимерной подкладки (3) в подвижной бетонной смеси (20), что упрощает конструкцию ограничивающего устройства (21).
Зоны зазоров (6) (фиг.10) также могут быть заполнены пористыми элементами (14), что повышает амортизационные свойства полимерной подкладки (3) при восприятии вертикальных нагрузок.
С внутренней стороны днищ (9) (фиг.11) ячеек (7) полимерной подкладки (3) могут быть выполнены дополнительные выступы (15), направленные в сторону упомянутой бетонной основы (2) с обеспечением возможности контакта с нею. В этом случае происходит перераспределение вертикальной нагрузки на границе бетонной основы (2) шпалы (1) с зоной зазоров (6) на дополнительные выступы (15), что способствует увеличению долговечности полимерной подкладки (3).
Упомянутые дополнительные выступы (15) (фиг.11) могут быть выполнены пористыми, что повышает амортизационные свойства полимерной подкладки (3) при восприятии вертикальных нагрузок.
Способ (фиг.15) изготовления шпалы (1), заключается в том, что в ограничивающее устройство (21) устанавливают армирующие элементы (23), затем заливают подвижную бетонную смесь (20) и осуществляют кратковременную вибрацию ограничивающего устройства (21). После чего полимерную подкладку (3) ее выступами (22) вдавливают вибрирующим прижимным элементом (24) в подвижную бетонную смесь (20), таким образом, что между ней и опорным слоем (4) полимерной подкладки (3) образуются заполненные газовой смесью зоны зазоров (6) для обеспечения функции демпфирующего слоя (5) шпалы (1). После отверждения подвижной бетонной смеси (20), ограничивающее устройство (21) и прижимной элемент (24) снимают. Предложенный способ позволяет сформировать демпфирующий слой (5) с зоной зазоров (6), заполненных газовой смесью в полимерной подкладке (3), что повышает амортизационные свойства шпалы (1) при восприятии вертикальных нагрузок. Как вариант, перед упомянутым вдавливанием в подвижную бетонную смесь (20) полимерной подкладки (3) ее ячейки (7) частично заполняют пористыми элементами (14) (фиг.16). Для соединения пористых элементов (14) с днищами (9) ячеек (7) их приклеивают или используют эффект электростатического притяжения перед вдавливанием полимерной подкладки (3) в подвижную бетонную смесь (20). При применении другого способа - пористые элементы (14) насыпают или наносят любым удобным способом на поверхность подвижной бетонной смеси (20) перед вдавливанием полимерной подкладки (3), а в процессе вдавливания упомянутые пористые элементы (14) распределяются в ячейках (7) зон зазоров (6).
Такая шпала (1) (фиг.1) может применяться при строительстве, когда поверх полимерной подкладки (3) на уровне демпфирующего слоя (5) имеется бетонная основа (2) шпалы (1), предварительно залитая с частичным закрытием перегородок
(10). Шпала (1) устанавливается на балластную подушку (18) из щебня либо на основание из другого материала. На (фиг.2) показан пример применения шпалы (1) для железнодорожного пути (19), с установленными рельсами (17).
Предложенная шпала (1) применяется для повышения упругости конструкции верхнего строения пути для рельсового транспорта, в частности железнодорожного, для обеспечения рассеяния и равномерного перераспределения вибрационных нагрузок, для сокращения уровня износа шпал (1), а также для не допущения разрушения щебня и проседания балластной подушки (18). Также применение таких шпал (1) способствует снижению общего уровня шума, вызываемого вибрацией в стальных и бетонных конструкциях строений и мостов при прохождении поезда.
В момент движения колёс железнодорожного состава по участку пути, оборудованному такими шпалами (1), возникают повышенные нагрузки и вибрации, особенно при прохождении стыков рельсов (17). Эти нагрузки через бетонный монолит шпалы (1) и материал полимерной подкладки (3) передаются на щебень балластной подушки (18). В результате демпфирования в зоне зазоров (6) полимерной подкладки (3) происходит значительное ослабление и рассеивание этих нагрузок, а объёмная структура демпфирующего слоя (5) образованного ячейками (7) внедрёнными в бетонную основу (2) шпалы (1) не допускают поперечный сдвиг этой шпалы (1).
Для недопущения чрезмерного вдавливания острых углов щебня балластной подушки (18) в опорный слой (4) полимерной подкладки (3) и его повреждения от повышенной нагрузки, особенно при прохождении загруженных вагонов, дополнительно увеличена жёсткость и прочность опорного слоя (4) за счёт рёбер
(11), выполненных внутри ячеек (7), сопряженные с их днищами (9). Кроме того, из- за увеличения жёсткости опорного слоя (4), расширяется пятно контакта и равномерно распределяется нагрузка на большее количество таких шпал (1), уменьшается величина прогиба рельсового пути.
При прохождении железнодорожным составом участков пути, оборудованных стрелочными переводами и крутыми изгибами полотна, возникают нагрузки, приводящие к поперечному смещению корпуса железнодорожной шпалы (1) в связи с нестабильностью верхнего слоя балластной подушки (18).
Применяя шпалу (1) по изобретению на таких участках пути значительно снижают эти смещения за счёт применения в полимерных подкладках (3) зацепов, передающих усилия сдвига на эластичный материал и увеличивая площадь контакта между железнодорожной шпалой (1) и щебнем балластной подушки (18) путём заделки краёв щебня в материал опорного слоя (4) полимерной подкладки (3).
Для уменьшения количества влаги, попадающей в демпфирующий слой (5), как из бетонной основы (2) на этапе производства, так и в процессе транспортировки, установки и эксплуатации шпалы, полимерная подкладка (3) может иметь закрытую пористую внутреннюю структуру и глянцевую структуру наружной поверхности. Благодаря такому решению материал полимерной подкладки, в процессе ее длительной эксплуатации, не будет терять своих эластичных свойств и обретет высокую стойкость к разрушению при эксплуатации в условиях низких отрицательных температур и агрессивных жидкостей.
Это позволит успешно применять при эксплуатации пути для рельсового транспорта шпалы по изобретению в широком диапазоне климатических поясов.
Источники информации:
1. Патент АТ506529В1 МПК Е01 В1/00, приоритет 06.03.2008 опубликован 15.09.2009
2. Патент DE102013209495B4, МПК Е01 ВЗ/00, приоритет 22.05.2013 опубликован 27.11.2014
3. Патент W02008122066A1 , Е01 ВЗ/46, приоритет 06.04.2007 опубликован 16.10.2008 \прототип первого и второго изобретениях.
Приложение к заявке на патентование группы изобретений «Шпала и способ её изготовления» Заявитель:
ПЕРЕЧЕНЬ ссылочных обозначений и наименований элементов, к которым эти обозначения относятся
Figure imgf000011_0001

Claims

ФОРМУЛА
1. Шпала (1), содержащая внедренную в ее бетонную основу (2) полимерную подкладку (3), состоящую из опорного слоя (4) и демпфирующего слоя (5), отличающаяся тем, что: между бетонной основой (2) и опорным слоем (4) полимерной подкладки (3) образованы зоны зазоров (6), в которых расположен демпфирующий слой (5), сформированье в виде объемной структуры, образованной ячейками (7), содержащими стенки (8), внедренные частично в бетонную основу (2) и сопряжённые с днищами (9), образованными опорным слоем (4) полимерной подкладки (3).
2. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что сопряжение днищ (9) ячеек (7) со стенками (8) выполнено по радиусу (R).
3. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что стенки (8) ячеек (7) полимерной подкладки (3) образованы перегородками (10), выполненными сплошными.
4. Шпала (1) по п.З отличающаяся тем, что в упомянутых ячейках (7) полимерной подкладки (3) расстояния (f) между перегородками (10), не превышают их высоту (h).
5. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что внутри упомянутых ячеек (7) полимерной подкладки (3) выполнены ребра (11), сопряженные с их днищами (9).
6. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что внутри упомянутых ячеек (7) полимерной подкладки (3) расположены дополнительные ячейки (12), образованные дополнительными перегородками (13) высота (к) которых меньше высоты (h) перегородок (10) ячеек (7).
7. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые зоны зазоров (6) заполнены газом.
8. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что упомянутые зоны зазоров (6) заполнены пористыми элементами (14).
9. Шпала (1) по п.1, отличающаяся тем, что с внутренней стороны днищ (9) ячеек (7) полимерной подкладки (3) выполнены дополнительные выступы (15), направленные в сторону упомянутой бетонной основы (2) с обеспечением возможности контакта с нею.
10. Шпала (1) по п.9, отличающаяся тем, что упомянутые дополнительные выступы (15) полимерной подкладки (3) выполнены пористыми.
11. Способ изготовления шпалы (1), устроенной по любому из пп. 1-10, заключающийся в том, что подвижную бетонную смесь (20) заливают в ограничивающее устройство (21), после чего полимерную подкладку (3) ее выступами (22) вдавливают в подвижную бетонную смесь (20), которая после своего отверждения становится бетонной основой (2) шпалы (1) и после чего ограничивающее устройство (21) снимают, отличающийся тем, что при упомянутом вдавливании, стенки (8) ячеек (7) полимерной подкладки (3) внедряют в подвижную бетонную смесь (20), причем таким образом, что между ней и опорным слоем (4) полимерной подкладки (3) образуются заполненные газовой смесью зоны зазоров (6), с последующим обеспечением функции демпфирующего слоя (5) шпалы (1), после отверждения подвижной бетонной смеси (20).
12. Способ по п.14, отличающаяся тем, что упомянутые зоны зазоров (6) заполняют газовой смесью.
13. Способ по п.14, отличающаяся тем, что упомянутые зоны зазоров (6) частично заполняют пористыми элементами (14).
PCT/BY2022/000008 2021-12-07 2022-10-06 Шпала и способ её изготовления WO2023102633A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA2021/EA/0072 2021-12-07
BY20210072 2021-12-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023102633A1 true WO2023102633A1 (ru) 2023-06-15

Family

ID=86731412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/BY2022/000008 WO2023102633A1 (ru) 2021-12-07 2022-10-06 Шпала и способ её изготовления

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023102633A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7278588B2 (en) * 2004-11-08 2007-10-09 Northwest Rubber Extruders, Inc. Elastomeric railway tie pad
WO2008122066A1 (de) * 2007-04-06 2008-10-16 Semperit Aktiengesellschaft Holding Schwellenbesohlung
KR101630788B1 (ko) * 2015-04-01 2016-06-15 이강솔루션 (주) 철도 레일용 가변패드
DE102016101011A1 (de) * 2016-01-21 2017-07-27 Semperit Ag Holding Schwellenbesohlung
RU2756929C1 (ru) * 2021-01-28 2021-10-07 Камарян Хачатур Оганесович Подшпальная прокладка и способ ее изготовления, устройство железнодорожной шпалы с закрепленной в ней подшпальной прокладкой и способ соединения подшпальной прокладки с железнодорожной шпалой

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7278588B2 (en) * 2004-11-08 2007-10-09 Northwest Rubber Extruders, Inc. Elastomeric railway tie pad
WO2008122066A1 (de) * 2007-04-06 2008-10-16 Semperit Aktiengesellschaft Holding Schwellenbesohlung
KR101630788B1 (ko) * 2015-04-01 2016-06-15 이강솔루션 (주) 철도 레일용 가변패드
DE102016101011A1 (de) * 2016-01-21 2017-07-27 Semperit Ag Holding Schwellenbesohlung
RU2756929C1 (ru) * 2021-01-28 2021-10-07 Камарян Хачатур Оганесович Подшпальная прокладка и способ ее изготовления, устройство железнодорожной шпалы с закрепленной в ней подшпальной прокладкой и способ соединения подшпальной прокладки с железнодорожной шпалой

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2487207C2 (ru) Железнодорожная шпала
RU2558557C2 (ru) Устройство для перекрытия компенсационного зазора
JP5220752B2 (ja) レール用弾性支持ブロックアセンブリ
KR20150125307A (ko) 프리캐스트 판넬을 이용한 방진용 부유궤도
RU213132U1 (ru) Шпала
WO2023102633A1 (ru) Шпала и способ её изготовления
HUE029372T2 (en) Application of casing material on concrete construction with direct bonding
US20040245353A1 (en) Rail arrangement
WO1998045537A1 (en) Rail pads
AU2017336570B2 (en) A pad for a railway rail fastening assembly
RU99006U1 (ru) Прокладка-амортизатор для рельсового скрепления
RU211971U1 (ru) Подшпальная подкладка
US20060075705A1 (en) Bearing and expansion joint system including same
EP2811071B1 (en) Rail slab with an elastic mat for a floating railway
RU206455U1 (ru) Подшпальная подкладка
RU186100U1 (ru) Мат виброизоляционный подбалластный
RU185957U1 (ru) Мат виброизоляционный подбалластный
US20210332532A1 (en) Turnout arrangement with elastically supported turnout bases
RU185946U1 (ru) Мат виброизоляционный подбалластный
RU186101U1 (ru) Мат виброизоляционный подбалластный
RU2288314C1 (ru) Подрельсовая прокладка
EA044266B1 (ru) Подшпальная подкладка
KR102588056B1 (ko) 도시철도 침목 플로팅 궤도용 친환경 고내구성 침목 상자
KR102416415B1 (ko) 콘크리트도상 궤도의 방진침목 교체시공방법
JPH11172601A (ja) 低ばね定数軌道用マット

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22902542

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1