ШПАЛА ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ УНИВЕРСАЛЬНАЯ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, предназначенному для железных дорог с типовым подвижным составом, а также для высокоскоростных магистральных линий с повышенными осевыми нагрузками и высокой грузонапряженностью.
Известна железобетонная шпала, включающая армированный брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления с закладными или анкерными деталями (патент №2293810, опублик. 16.09.2005 г.).
Недостатком известной конструкции железобетонной шпалы является недостаточная сопротивляемость повышенным изгибающим моментам в вертикальной плоскости и, как следствие, меньшая трещиностойкость и долговечность.
Технический результат, на который направлена данная полезная модель, заключается в высоком качестве, надежности, повышенной трещиностойкости и долговечности шпал (BF70), что позволяет их использовать после выполнения капитального ремонта железнодорожного пути повторно в главных путях 1 и 2 классов без ограничений.
Указанный технический результат по первому варианту достигается тем, что в шпале железобетонной универсальной, включающей брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления с закладными или анкерными деталями, армированный в четыре вертикальных ряда проволоками расположенными симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения, армирование бруса выполнено в виде 16 высокопрочных проволок, при этом каждый первый ряд содержит пять проволок, а каждый второй ряд содержит три проволоки, причем размеры шпалы в торце имеют соответственно номинальные размеры трапецеидального сечения по высоте 190 мм, по ширине верхнего и нижнего оснований 213 мм и 300 мм, а средняя часть трапецеидального сечения имеет номинальные размеры соответственно 185 мм, 178 мм и 235 мм, причем в подрельсовом сечении номинальные размеры шпалы составляют соответственно 225 мм, 185 мм и 277 мм.
А также тем, что каждый узел рельсового скрепления выполнен из двух пластмассовых анкерных деталей с резьбовым отверстием, в котором размещены металлические шурупы для передачи прижимного усилия на упругие клеммы и подошву рельса.
А также тем, что каждый узел рельсового скрепления выполнен из двух анкеров в виде металлических деталей переменного сечения с выступающей частью над поверхностью бетона для размещения упругих клемм и передачи прижимного усилия от клемм на подошву рельса.
Указанный технический результат по второму варианту достигается тем, что в шпале железобетонной универсальной, включающей брус с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями для размещения деталей рельсового скрепления с закладными или анкерными деталями, армированный в четыре вертикальных ряда проволоками расположенными симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения, армирование бруса выполнено в виде 16 высокопрочных проволок, причем каждый первый ряд содержит пять проволок, а каждый второй ряд содержит три проволоки, при этом размеры шпалы в торце имеют соответственно номинальные размеры трапецеидального сечения по высоте 190 мм, по ширине верхнего и нижнего оснований 213 мм и 300 мм, а средняя часть трапецеидального сечения имеет номинальные размеры соответственно 185 мм, 178 мм и 235 мм, причем в подрельсовом сечении номинальные размеры шпалы составляют соответственно 217 мм, 188 мм и 277 мм с учетом выемок под анкерные детали.
А также тем, что каждый узел рельсового скрепления выполнен в виде анкера из металлической детали переменного сечения с горизонтальной перемычкой, соединяющей наружную и внутреннюю части анкера, при этом части анкера, выступающие над поверхностью бетона, имеют выемки для размещения в них эксцентриковых элементов и упругих клемм и передачи прижимного усилия от клемм через изолирующие элементы на подошву рельса.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображен общий вид шпалы (первый вариант); на фиг.2 - то же, вид сверху; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 - разрез В-В на фиг.1; на фиг.5 - вид С на фиг.1; на фиг.6 подрельсовая площадка по первому варианту; на фиг.7 - общий вид шпалы при узле рельсового скрепления из двух анкеров; на фиг.8 - тоже, вид сверху; на фиг.9 - разрез А-А на фиг.7; на фиг.10 - разрез В-В - на фиг.7; на фиг.11 - вид С на фиг.7; на фиг.12 - подрельсовая площадка при узле рельсового скрепления из двух анкеров; на фиг.13 - общий вид шпалы (второй вариант); на фиг.14 - то же, вид сверху; на фиг.15 - разрез А-А - на фиг.13; на фиг.16 - разрез В-В на фиг.13; на фиг.17 - вид С на фиг.13; на фиг.18 - разрез D-D на фиг.13; на фиг.19 - подрельсовая площадка по второму варианту.
Шпала железобетонная универсальная с шириной колеи 1520 мм (по первому варианту) (Фиг.1) состоит из армированного бруса 1 с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями 2 для размещения деталей рельсового скрепления 3 с закладными деталями. Армирование бруса 1 выполнено в виде 16 высокопрочных проволок 4 периодического профиля, сформированного чередующимися вмятинами на поверхности, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения, каждый первый ряд содержит пять проволок, а каждый второй ряд содержит три проволоки.
Размеры шпалы в торце имеют соответственно номинальные размеры трапецеидального сечения по высоте 190 мм, по ширине верхнего и нижнего оснований 213 мм и 300 мм, а средняя часть трапецеидального сечения имеет номинальные размеры соответственно 185 мм, 178 мм и 235 мм, причем в подрельсовом сечении номинальные размеры шпалы составляют соответственно 225 мм, 185 мм и 277 мм.
Каждый узел рельсового скрепления 3 состоит из двух раздельных пластмассовых анкерных деталей 5 с резьбой, в которую ввинчиваются металлические шурупы 6, передающие прижимное усилие на упругие клеммы 7 и на подошву рельса.
Каждый узел рельсового скрепления 3 может также быть выполнен из двух раздельных анкеров 8 в виде металлических деталей переменного сечения сложной конфигурации 9. Части анкеров, выступающие над поверхностью бетона 10, предназначены для установки на них упругих клемм 11 и передачи прижимного усилия от клемм на подошву рельса.
Шпала железобетонная универсальная с шириной колеи 1520 мм (по второму варианту) (Фиг.13) состоит из армированного бруса 1 с переменным по длине трапецеидальным поперечным сечением с верхними поверхностями 2 для размещения деталей рельсового скрепления 3 с анкерными деталями. Армирование бруса выполнено в виде 16 высокопрочных проволок периодического профиля, сформированного чередующимися вмятинами на поверхности, расположенных в четыре вертикальных ряда, симметрично по два ряда относительно вертикальной оси поперечного трапецеидального сечения, каждый первый ряд содержит пять проволок, а каждый второй ряд содержит три проволоки.
Каждый узел рельсового скрепления 3 выполнен в виде анкера из металлической детали переменного сечения 12 с горизонтальной перемычкой 13, соединяющей наружную и внутреннюю части анкера 14, при этом части анкера, выступающие над поверхностью бетона 15, имеют выемки для размещения эксцентриковых элементов (не показаны) и упругих клемм 16 и передачи прижимного усилия от клемм через изолирующие элементы (не показаны) на подошву рельса.
Размеры шпалы в торце (второй вариант) имеют соответственно номинальные размеры трапецеидального сечения по высоте 190 мм, по ширине верхнего и нижнего оснований 213 мм и 300 мм, а средняя часть трапецеидального сечения имеет номинальные размеры соответственно 185 мм, 178 мм и 235 мм, причем в подрельсовом сечении номинальные размеры шпалы составляют соответственно 217 мм, 188 мм и 277 мм с учетом выемок под анкерные детали.
Указанные выше два варианта исполнения шпал имеют повышенные показатели трещиностойкости, достигнутые путем разработки эксклюзивной геометрии шпалы, оптимальному армированию при увеличении диаметра и уменьшением количества высокопрочных проволок, а также более высоких прочностных параметров шпал BF70. Сравнительные параметры по трещиностойкости различных типов шпал приведены в таблице 1.
Шпала со скреплениями по первому варианту (второе выполнение узла рельсового скрепления) и второму варианту в подрельсовой части не имеет упорных выступов бетона. У первого варианта (первое выполнение узла рельсового скрепления) шпалы имеются упорные выступы бетона для установки элементов скреплений в зоне подрельсовой площадки.
За счет большей высоты шпалы, момента инерции и момента сопротивления в среднем и подрельсовых сечениях (по всем вариантам) шпалы обладают большей сопротивляемостью изгибающим моментам и работают по принципу «штампа». Это определяет меньшее давление на балластный слой в наиболее напряженном подрельсовом сечении и по концам шпал и, как следствие, менее интенсивный процесс дестабилизации и расстройств подшпального основания (балластного слоя и земляного полотна).
Таким образом, полезная модель способствует увеличению прочностных характеристик, параметров трещиностойкости, надежности и долговечности шпалы при возможности ее использования с различными типами скреплений, а также улучшает условия взаимодействия железнодорожного пути и подвижного состава. Это позволяет использовать шпалы после выполнения капитального ремонта железнодорожного пути повторно в главных путях 1 и 2 классов без ограничений. Причем расчетная остаточная стоимость шпал вместе со скреплениями после первого капитального ремонта (через 15-30 лет) составляет около 95%, то есть дополнительные вложения для повторного использования шпал со скреплениями на этот момент составят лишь около 5%.