Железобетонная шпала со стержневым армированием и дополнительным армированием торцевой части каркасами

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути и является основанием для установки рельсовых скреплений.
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. 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 градусов к нижнему основанию по всей длине шпалы, боковые стороны верхней трапеции по всей длине шпалы выполнены в виде широкой фаски под углом 60-77 градусов к нижнему основанию. Номинальная высота нижней трапеции постоянна по всей длине шпалы. Возможно применение стержневого армирования (см. патент на изобретение RU №2293810 С1 от 16.09.2005).
Также, известна железобетонная шпала, включающая армированный брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления с анкерами, при этом армировка бруса выполнена из четырех стержневых элементов (см. патент на полезную модель RU №109465 U1 от 27.04.2011).
Недостаток вышеуказанных железобетонных шпал состоит в том, что зона анкеровки арматуры в торцевых частях является зоной повышенных напряжений с высокими расчетными величинами, превышающими нормируемые значения, и имеется риск развития поперечных деформаций с возникновением в этой зоне микротрещин.
Технический результат, на достижение которого направлена полезная модель, заключается в усилении конструкции железобетонных шпал и в исключении развития трещин в зоне анкеровки арматуры, увеличении прочностных характеристик шпалы, их ресурса, а также стойкости и надежности при работе шпал в условиях эксплуатации, в том числе на участках с повышенными нагрузками и высокой грузонапряженностью.
Указанный технический результат достигается тем, что в торцевой части железобетонной шпалы, армируемой стержневой арматурой, устанавливается дополнительное армирование в виде каркасов.
Каркас представляет собой пространственную конструкцию из четырех парных стержней, расположенных в горизонтальной плоскости и двух стержней, расположенных в вертикальной плоскости, соединенных между собой сваркой. При этом, для возможности установки каркаса на основную конструктивную арматуру расстояние между осями парных горизонтальных стержней каркаса должно быть не менее диаметра основной конструктивной стержневой арматуры, а расстояние между вертикальными стержнями каркаса должно быть не более расстояния между крайними основными конструктивными стержнями арматуры по горизонтали. Для дополнительного усиления конструкции шпалы каркас выполняется пространственной формы за счет изгиба на 90° каждого или по одному стержню из каждой пары горизонтальных стержней. Длина загибов стержней определяется технологичностью монтажа в шпальную форму.
Каркасы устанавливаются в шпальную форму перед процессом формовки. Каркас фиксируется на арматурных стержнях основной конструктивной арматуры в торцевых частях формы (до заполнения формы бетонной смесью). В готовой шпале расстояние от точки выхода арматуры из бетона до ближайшего стержня каркаса должно быть не менее 20 мм.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид шпалы с усилением торцевых частей дополнительным армированием каркасами; на фиг. 2 - вид А каркас, зафиксированный на арматурных стержнях, где 1 - каркас, 2 - арматурные стержни и на фиг. 3 - разрез Б-Б - общий вид расположения каркаса.