ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ В ЗОНЕ ПРИМЫКАНИЯ К ИСКУССТВЕННОМУ СООРУЖЕНИЮ

Полезная модель относится к области строительства железнодорожного транспорта, а именно, к конструкциям железнодорожных путей в зоне их примыкания к искусственным сооружениям.
Известна конструкция железнодорожного пути в зоне примыкания к искусственному сооружению (RU 128620, Е01В 1/00, 27.05.2013), содержащая последовательно состыкованные между собой два участка, первый из которых расположен в пределах бетонного основания искусственного сооружения и уложен на это основание, а второй расположен за пределами бетонного основания и опирается на земляное полотно через балластную призму и подбалластный арматурный каркас. Сопротивляемость просадкам у бетонного подрельсового основания существенно выше, чем у щебне-грунтового основания даже при наличии у последнего подбалластного арматурного каркаса. В стыке между этими участками жесткость подрельсового основания меняется не плавно, а скачкообразно непосредственно в пределах самого стыка. Опыт эксплуатации стыков, опирающихся на неравноупругие основания, показал, что во время перехода экипажа через такие стыки элементы верхнего строения рельсового стыка испытывают дополнительные нормальные и касательные напряжения, ускоряющие образование и развитие в них усталостных трещин, остаточных деформаций и других эксплуатационных дефектов, которые являются причиной частых отказов в работе железнодорожных путей. В данной конструкции железнодорожного пути мы имеем дело с двумя стыками на неравноупругом основании: первый такой стык колеса встречают в том сечении, где они переходят с основного пути на участок, усиленный арматурным подбалластным каркасом, а второй - в месте примыкания усиленного участка к пути, уложенному на бетонное основание искусственного сооружения. Два стыка - две скачкообразные ступени изменения жесткости подрельсового основания, негативно влияющие на условия прохода экипажей и на надежность работы пути.
Таким образом, недостатком конструкции является нарушение плавности езды и ее относительно невысокая надежность в работе из-за наличия в ней стыков, опирающихся на неравноупругие основания.
Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является конструкция железнодорожного пути в зоне примыкания к искусственному сооружению (RU 2453644, ЕО1В 1/00, 20.06.2012), содержащая последовательно состыкованные между собой два участка рельсов, первый из которых расположен в пределах бетонного основания искусственного сооружения и уложен на это основание, а второй расположен за пределами бетонного основания и опирается на земляное полотно через слой балласта и подбалластный арматурный каркас, представленный в виде вертикальных рядов пространственных металлических решеток, размер ячеек которых выполнен с возможностью проникновения щебня внутрь пространственной решетки. Определенный интерес в конструкции представляет техническое решение, касающееся создания подбалластного арматурного каркаса, жесткость которого меняется по его длине за счет увеличения или уменьшения расстояний между вертикальными рядами его пространственной решетки. Расчеты показали, что даже при наличии указанных выше усовершенствований подбалластного арматурного каркаса, упругость грунтово-щебеночного подрельсового основания остается несопоставимо ниже монолитного бетонного основание, на которое опирается путь искусственного сооружения.
Недостаток конструкции заключается в том, что ее подбалластный арматурный каркас позволяет снизить разность жесткостей оснований под концами рельсового стыка в очень ограниченных пределах, которые не могут существенно повлиять на условия прохода подвижного состава и надежность работы элементов верхнего строения пути.
При работе над полезной моделью решалась задача повышения надежности работы железнодорожного пути в зоне его примыкания к искусственному сооружению за счет обеспечения большей плавности прохода экипажей просредстволм включения в состав конструктивного узла его рельсового стыка дополнительного несущего элемента, который выполняет роль опоры для верхнего строения стыка.
Технический результат повышения надежности обеспечивается тем, что у железнодорожного пути в зоне примыкания к искусственному сооружению, содержащего последовательно состыкованные между собой два участка рельсов, первый из которых расположен в пределах бетонного основания искусственного сооружения и уложен на это основание, а второй расположен за пределами бетонного основания и опирается на земляное полотно через слой балласта и подбалластный арматурный каркас, представленный в виде вертикальных рядов пространственной металлической решетки, размер ячеек которой выполнен с возможностью проникновения щебня внутрь пространственной решетки, а расстояние между рядами уменьшается по мере приближения к участку железнодорожного пути, уложенному на основание искусственного сооружения, под рельсовый подложена середина железобетонной плиты, перекрывающей собой зону стыка протяженностью не менее длины типового рельсового звена, и опирающийся одним концом непосредственно на поверхность бетонного основание искусственного сооружения, а остальной своей частью на подбалластный арматурный каркас, который соответственно продлен за пределы стыка до места опирания конца плиты на основание искусственного сооружения.
Сущность технического решения раскрывается с помощью чертежей:
Фиг. 1. Предлагаемая конструкция железнодорожного пути, примыкающего к искусственному сооружению.
Фиг. 2. Работа под поездной нагрузкой рельсового стыка пути конструкции прототипа.
Железнодорожный путь в зоне примыкания к искусственному сооружению, содержит последовательно состыкованные между собой два участка 1 и 2 рельсов 3, первый из которых расположен в пределах бетонного основания 4 искусственного сооружения и опирается на него, а второй расположен за пределами бетонного основания 4 и опирается на земляное полотно 5 через балласт 6 и подбалластный арматурный каркас 7, представленный в виде вертикальных рядов 8 пространственных металлических решеток 9. Размер ячеек 10 арматурного каркаса 7 выполнен с возможностью проникновения внутрь его щебня балластного слоя, а расстояние 11 между вертикальными рядами 8 пространственной решетки 9 уменьшается по мере приближения к участку 1 железнодорожного пути, уложенному на основание 4 искусственного сооружения. Рельсовый стык 12 установлен по середине железобетонной плиты 13, перекрывающей собой зону рельсового стыка '12 протяженностью L не менее длины типового рельсового звена, и опирающийся одним концом 14 непосредственно на поверхность бетонного основания 4 искусственного сооружения, а остальной своей частью на - подбалластный арматурный каркас 7, для чего последний соответственно продлен за пределы стыка 12.
Сопротивление просадкам у бетонного подрельсового основания 4 под действием вертикальных сил Р существенно выше, чем у щебне-грунтового основания участка 2. Поэтому при движении справа налево, после перехода через стык 12 каждое колесо 16 преодолевает неровность 17 типа «впадина», а при движении транспортного средства в обратном направлении - неровность 18 типа «бугор». На этих неровностях 17 и 18 стыковые накладки 19, болты 20 да и сами стыкуемые рельсы 3 обоих участков 1 и 2 работают на срез изгиб и смятие под действием циклических нагрузок. Отказы в работе рельсовых стыков, у которых жесткость оснований меняется ступенчато по длине пути, чаще всего происходят по усталостным дефектам. И чем больше ступеньки, характеризующие неравноупругость оснований под концами рельсового стыка, тем выше вероятность отказов в работе элементов этого рельсового стыка. В предлагаемой конструкции «место встречи» 21 двух «разноупругих» оснований стыка 12 перекрыты железобетонной плитой 13, которая работает, как горизонтальный или наклонный въезд на искусственное сооружений. С точки зрения комфортабельности езды такие вставки должны быть не менее стандартной длины типового рельсового звена длиной 12,5 метра.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Двигаясь по пути, примыкающему к искусственному сооружению, подвижной состав последовательно проходит три участка: сначала участок 2, опирающийся на грунтово-щебеночное основание, затем участок, опирающийся на железобетонную плиту 13 и, наконец, выходит на путь 1, уложенный на железобетонном основании самого искусственного сооружения. При этом колесам экипажей во время движения в ту или другую сторону не приходится преодолевать вертикальных неровностей, характерных для стыков, соединяющих между собой участки путей с основаниями различной жесткости. Устранение этих неровностей гарантирует существенное повышение комфортности езды по искусственным сооружениям и надежности эксплуатации железнодорожных путей