Железобетонные шпалы и брусья

Современная железобетонная шпа­ла — цельнобрусковая из предвари­тельно напряженного железобетона, армированная высокопрочной прово­локой, должна соответствовать требо­ваниям. Се­рийно выпускается промышленностью шпала типа III-1-1 для раздельного клеммно-болтового скрепления КБ.

Кроме того, в подрельсовых зонах устраиваются углубления (по 25 мм) с наклоном (1:20) для обеспечения подуклонки рельсов (при плоских подклад­ках КБ), а также передачи боковых сил на бетон и улучшения работы закладных болтов и нашпальных резиновых прокладок. Шпалы Ш-1-1 изготавливают из тя­желого бетона класса по прочности на сжатие В40 (М500). Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F200 (М_рз200). Для бетона шпал при­меняются щебень (из природного кам­ня или гравия) фракции 5—20 мм (или 5—25 мм по согласованию с потребите­лем).

В зависимости от трещиностойкости, точности геометрических парамет­ров и качества бетонных поверхностей шпалы подразделяют на два сорта: первый и второй. Шпалы второго сорта предназначены для укладки на малодеятельных, станционных и подъ­ездных путях и поставляются только с согласия потребителя. На верхней поверхности шпал при их формовании выштамповывается маркировка (рис. 1.35): товарный знак предприятия-из­готовителя (на каждой шпале); год из­готовления (две последние цифры) — не менее чем на 20 % шпал каждой партии. Кроме того, несмываемой краской наносится штамп ОТК и номер партии на концевой части каж­дой шпалы.

На обоих концах шпал второго сорта наносят краской одну попереч­ную полосу шириной 15—20 мм, а на некондиционных шпалах — по две по­перечных полосы.

Многолетний опыт эксплуатации шпал брускового типа из предвари­тельно напряженного железобетона по­казал их бесспорные достоинства по сравнению с деревянными шпалами:

- увеличение межремонтных перио­дов благодаря долговечности шпал (до 30—50 лет);

- повышенная (на 10—20 % по срав­нению с деревянными шпалами) устой­чивость бесстыкового пути против вы­броса;

- стабильность ширины рельсовой колеи;

- однородность упругих свойств по длине пути и плавность движения поез­дов (что важно для скоростных линий);

- сохранение лесов.

Сроки службы шпал

Расчетные или перспективные сроки службы деревянных шпал в годах для среднесетевых условий эксплуатации установлены Инструкцией по содержа­нию деревянных шпал, переводных и мостовых брусьев железных дорог колеи 1520 мм (ЦП/410) в зависимости от рода и пропитки древесины:

- Сосновые, пропитанные маслянистыми антисептиками .................19

- Лиственничные, пропитанные масляни­стыми антисептиками.............18

- Еловые, пихтовые и кедровые, пропитан­ные маслянистыми антисептиками .....17

- Пропитанные водными антисептиками (вне зависимости от пород древесины) ... 13.5

Для конкретных условий эксплуата­ции средние сроки служб шпал по нор­мам зависят от следующих показателей: массы рельсов, грузо­напряженности, климатическо-географических ус­ловий

Основными мероприятиями по про­длению срока службы шпал и брусьев являются:

1) укрепление концов от растрески­вания.

2) глубокая наколка древесины шпал для достижения практически сплошной пропитки в подрельсовых зонах (без наколки еловые шпалы про­питываются всего на 2—3 мм от по­верхности, а наколотые — не менее глубины накола);

3) сверление отверстий для косты­лей (d = 12,7 мм, / = 130 мм) перед пропиткой шпал и брусьев. Это также обеспечивает увеличение сопротивле­ния отжатию костылей в ~1,5 раза, так как при забивке костылей без сверле­ния отверстий волокна древесины раз­рушаются и отгибаются (до 45°).

Для уменьшения механического из­носа деревянных шпал и брусьев эф­фективно применение прокладок (из резинового регенерата, кордонита, гомбелита) под металлическими под­кладками скреплений ДО или КД. Такие прокладки уменьшают износ шпал под подкладками в 4—6 раз.

Нормативные сроки службы желе­зобетонных шпал на дорогах нашей страны пока не регламентированы. Предварительное обобщение опыта применения железобетонных шпал да­ет основание считать, что наработка тоннажа при рельсах Р65 со скреплени­ем КБ составляет не менее 2000 млн т брутто. На малодеятельных линиях реаль­ный срок службы железобетонных шпал — до 50 лет.

Стальные шпалы

Стальные шпалы

Стальные шпалы из гнутого стального профиля, являются относительно лёгкими по весу. Такие шпалы иногда используются для временных подъездных путей, ветках промышленных предприятий. Их преимущество в том, что они не подвержены гниению и атакам насекомых, хорошо сохраняют ширину колеи, но при этом большим недостатком является то, что они подвержены коррозии. Стальные шпалы используются на железных дорогах Марокко, Алжира. Как известно, в этих странах очень сухой климат (даже на побережьях). Металлические шпалы применяются также в доменном и сталеплавильном производстве на тех участках, где из-за высоких температур деревянные шпалы горят, а в железобетонных шпалах происходит расслоение бетона. Кроме того, металлические шпалы позволяют устраивать верхнее строение пути при повышенных нагрузках на ось подвижного состава — до 60 тонн (нагрузки на ось подвижного состава РЖД до 25 т)..

Балластный слой

Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение его по основной площадке земляного полотна; обеспечение устойчивости шпал, находящихся под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, упругости подрельсового основания и возможности выправления рельсошпальной решетки в плане и профиле; отвод от нее поверхностных вод. Во избежание переувлажнения основной площадки вода не должна задерживаться на поверхности балластного слоя.

Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, а также дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями и прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.

Путевой щебень, применяемый на железных дорогах России, выпускают в виде двух основных фракций с размерами частиц 25... 60 и 25... 50 мм. Для балластировки станционных путей и применения в качестве строительного материала стандартом предусмотрен также мелкий щебень с размерами частиц 5...25 мм.

Щебень хорошо пропускает воду, не смерзается в зимнее время года, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу, допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаным балластом и обеспечивает больший срок службы балласта, чем любой другой материал.

Однако щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (уголь, торф, руда), просыпающимися на путь при перевозках. Для предохранения щебня от загрязнения грунтом при вдавливании его в земляное полотно и уменьшения расхода щебня его укладывают на песчаную подушку.

Гравийный и гравийно-песчаный балласт получают в результате разработки естественно образовавшихся отложений гравия и крупнозернистого песка. Такой балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время года.

Ракушка как балласт имеет местное значение и используется лишь на линиях с малым грузооборотом. Песчаный балласт является наихудшим, поэтому его применяют только на линиях с малым грузооборотом, станционных путях и в качестве материала для подушки, создаваемой под щебеночным балластом.

во всех случаях не превышает 20 см.

На линиях скоростного движения пассажирских поездов путь должен быть уложен на щебеночный балласт с размерами призмы не менее установленных для путей 1Б1.

Наименьшая толщина балластного слоя под шпалами на приемоотправочных путях станций принята равной 25 см, а на прочих станционных путях — 15 см. Все основные направления сети железных дорог России имеют на главных путях щебеночный балласт.

В процессе эксплуатации балласт загрязняется, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют. Для снижения затрат труда на устранение расстройств балластного слоя и повышение его стабильности применяют обработку щебня вяжущими полимерными материалами. Для уменьшения засорения балласта и потерь грузов в пути запрещена погрузка сыпучих материалов в вагоны с неисправными дверями и полом, погрузка угля с шапкой, которая сдувается ветром и осыпается на путь. После погрузки проводят обработку сыпучего груза в вагонах специальными растворами, образующими прочную пленку, которая препятствует его выдуванию.