Сборно-разборный железнодорожный мост
COLLAPSIBLE RAILWAY BRIDGE

Изобретение относится к области мостостроения и в частности к временным сборно-разборным низководным мостам, используемым для пропуска железнодорожного подвижного состава и скоростной наводки совмещенных железнодорожных и автодорожных мостовых переправ через широкие и не глубокие водные преграды на период разрушении, реконструкции или восстановлении разрушенных капитальных мостов при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Заявленное техническое решение относится к низководным мостам и может быть использовано для оперативного возведения переправы для автомобилей, гусеничной техники и железнодорожных составов.
Известна «Средняя секция наводочной балки пролетного строения» по патенту на изобретение RU 2717445 С1 от 23.05.2019, МПК E01D 15/12 [1], которая выполнена из углепластика в виде полой балки с прямоугольным сечением и разъемными межсекционными соединениями, а межсекционное соединение из полой вставки прямоугольного сечения на болтах. На нижних болтовых соединениях двух смежных секций наводочной балки установлены две силовые тяги, выполненные из титана.
Недостатком «Средней секции наводочной балки пролетного строения» является значительное время на доставку секции к месту устройства моста и высокая стоимость из-за применения дорогих материалов углепластика и титана.
Известна «Опора из массивных блоков и способ ее сооружения» по патенту на изобретение RU 94027969 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 (1995.01) [2], которая может быть использована при временном восстановлении или сооружении опор железнодорожных мостов. Опора возводится из массивных блоков с усеченной четвертью, имеющих на своих гранях штыри и гнезда, противоположно расположенные на примыкающих гранях соседних блоков, а монтаж опоры осуществляется таким образом, чтобы внутренние блоки нижнего яруса усеченной частью образовывали пространство, по всему объему равное объему массивного элемента, а внешние блоки своей целой гранью вплотную примыкали к целым граням внутренних.
Недостатком «Опоры из массивных блоков и способа ее сооружения» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и трудозатратность при производстве массивных блоков. Массивные блоки из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известна «Мостовая секция» по патенту на изобретение RU 92008311 от 25. 11. 1992, МПК E01D 15/12 (1995. 01) [3], которая содержит балки, с колесоотбоями, стыковыми узлами, шарнирно соединенные с балками межколейной панели в виде силовой балки и угловыми распорками. При этом межколейная панель и балки имеют в поперечном сечении треугольную форму, а боковая наружная сторона колесоотбоев выполнена скошенной в сторону межколейной панели под углом, обеспечивающим в транспортном положении параллельность ее поверхности верхней плоскости панели.
Недостатком «Мостовой секции» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и трудозатратность при производстве мостовых секций, которые из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известен «Складной блок моста» по патенту на изобретение RU 94 025 034 от 04. 07. 1994, МПК E01D 15/12 (1995. 01) [4], который включает две нижние и две верхние полубалки, соединенные продольными шарнирами с верхней и нижней плитами проезжей части, расположенными в транспортном положении одна на другой, плиты проезжей части с одного транца соединены поперечными шарнирами, а на другом имеют прорезь, в которую в транспортном положении входит киль платформы транспортного автомобиля.
Недостатком «складного блока моста» является сложность и высокая металлоемкость конструкции. Элементы мостового перехода требуют время на доставку к месту установки.
Известен «Двухколейный механизированный мост» по патенту на изобретение RU 2267572 от 12.04.2004, МПК T01D 15/12 (2006.01) [5], включающий соединенные межколейными стяжками две колеи, каждая из которых состоит из двух шарнирно связанных секций, выполненных в виде каркасных коробчатых ферм сварной конструкции, содержащих верхний и нижний настилы, боковые стенки, поперечные диафрагмы, элементы крепления механизма раскрывания моста, детали механизма установки моста, имеющего увеличенную длину мостовой конструкции, сниженную массу моста, повышенный запас прочности и устойчивости без уменьшения грузоподъемности моста.
Недостатком «двухколейного механизированного моста» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста, сложность и трудозатратность при производстве мостовых секций, которые из-за своих габаритов сложны в доставке и монтаже.
Известен «Способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации» по патенту на изобретение RU 94027085 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 (1995.01) [6], при котором опалубка изготавливается из секций потопов и погружается на дно путем заполнения понтона водой, бетонируется и при наборе соответствующей прочности снимается подачей в понтоны воздуха.
Недостатком «способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации» является значительное время на доставку конструкций к месту устройства моста и впоследствии вывозу с места работ, получаемые фундаменты материалоемки и трудозатраты.
Известен инвентарный мост - сборно-разборная металлическая эстакада РЭМ-500 [7], выбранный в качестве прототипа, состоящий из пролетных строений, рамных (плоских) опор, башенных опор, установленных непосредственно на грунт, предназначенная для быстрого устройства мостовых переходов через широкие, неглубокие водотоки. Рамы состоят из стоек, ригелей, башмаков, горизонтальных распорок и талрепов.
Недостатками конструкции сборно-разборной металлической эстакады РЭМ-500 являются то, что при сборке моста требуется высококвалифицированный личный состав, значительное время на доставку и сборку конструкций, при этом необходимы значительные материальные и трудовые затраты. При слабых грунтах речного дна эстакаду использовать нельзя.
Недостатки прототипа и аналогов ставят задачу создания «сборно-разборного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через водные преграды простой конструкции, позволяющей наводиться переправе за короткое время с использованием незначительных материальных и трудовых затрат.
Ограничительные признаки заявленного технического решения общие с устройством прототипа следующие: сборно-разборный мост, состоящий из рамных плоских опор, башенных опор, установленных непосредственно на грунт, пролетных строений, предназначенный для быстрого устройства мостовых переходов через широкие, неглубокие водотоки.
Предполагается, что заявленный «Сборно-разборный железнодорожный мост» можно использовать при устройстве переправы для пропуска железнодорожного подвижного состава, колесной и гусеничной техники при разрушении или реконструкции капитальных мостов через неглубокие несудоходные водные преграды.
При этом для его реализации предполагается применить:
- рамные плоские опоры и башенные опоры выполнены из списанных, бывших в употреблении, железнодорожных полувагонов с демонтированными рамами и тележками, заполненных блоками, собранными из списанных, бывших в употреблении, железобетонных шпал, при этом в промежутках между шпалами засыпан щебень и вертикально установлены трубы, верх которых выступает для подачи в них цементно-песчаного раствора, причем трубы снабжены равномерно выполненными по высоте отверстиями для обеспечения возможности формирования цементно-песчаным раствором монолитной конструкции опоры.
- пролетные строения выполнены из списанных, бывших в употреблении рам фитинговых платформ с устроенным по верху рам настилом под рельсы пути из металлических шпал, установленных с определенным шагом и выполненных из металлических рам от цистерн, по верху металлических шпал выполнен деревянный настил из бывших в употреблении списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, и для передвижения личного состава, по краям пролетного строения установлено ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн и колесоотбойники из списанных деревянных шпал.
Сущность заявленного технического решения заключается в том, что сборно-разборный железнодорожный мост формируется из опор и пролетных строений. При этом опоры собираются из списанных бывших в употреблении - полувагонов и шпал. Пролетные строения формируются из металлических рам от фитинговых платформ.
Технический результат - создание упрощенной конструкции сборно-разборного железнодорожного моста вблизи неисправного железнодорожного моста, что существенно сокращает трудовые и материальные затраты, а также уменьшает время на его возведение с использованием бывших в употреблении списанных элементов железнодорожной инфраструктуры - вагонов, железнодорожных шпал и рельс.
Бывшие в употреблении списанные вагоны и рельсы переплавляются (утилизируются) и используются для изготовления новых металлических конструкций. Процесс утилизации и изготовления новых конструкций влечет значительные трудовые, материальные и энергетические затраты, которых можно избежать, используя списанные материалы железнодорожной инфраструктуры для устройства «сборно-разборного железнодорожного моста». Ежегодно списывается значительное количество материалов, в 2020 году планировалось списать 8 тыс. фитинговых платформ [8], в 2018 году РЖД заменило 2 тысяч километров железнодорожных путей [9], в 2017 году списано 10380 цистерн [10].
В настоящее время в России насчитывается более 10 тыс. железнодорожных мостов. Значительное количество из них мосты через неглубокие водные преграды, и они требуют прикрытия на случай разрушения во время ведения боевых действий или возникновения чрезвычайной ситуации. Для обеспечения непрерывности движения через широкие и неглубокие водные преграды имеется парк временных мостов, по количество их ограничено, и они требуют значительного времени на доставку и сборку.
Использование материалов железнодорожной инфраструктуры в конкретном месте позволяет заблаговременно определить необходимые для устройства моста материалы и конструкции. При этом значительно сокращается время возведения, т.к. хранение сборно-разборного железнодорожного моста на берегу у места его возведения сокращает время возведения до минимума. Заблаговременно монтируются и подъездные пути из бывших в употреблении, списанных рельс и шпал. Использование бывших в употреблении, списанных материалов железнодорожной инфраструктуры позволяет значительно снизить материальные и трудовые затраты на устройство переправы.
Заявленное техническое решение иллюстрируется чертежами:
На фиг. 1а) изображен вариант реализации заявленного «сборно-разборного железнодорожного моста» для пропуска железнодорожного состава, а на фиг. 1б) - разрез пролетного строения по А-А.
На фиг. 2а) - изображен блок из железобетонных шпал, а на фиг. 2б) - разрез блока из железобетонных шпал по Б-Б.
На фиг. 3а) представлен вид сверху полувагона, заполненного уплотненной обратной засыпкой с армирующими элементами, а на фиг. 3б) - разрез полувагона по В-В.
На фиг. 4 представлено изображение реализации второго этапа - предварительных работ по устройству «сборно-разборного железнодорожного моста».
Дополнительно на фигурах 1…4 обозначены: 1 - локомотив; 2 - железобетонные шпалы; 3 - скрутки из отожженной проволоки для скрепления железобетонных шпал (2); 4 - петли для монтажа блоков (6) из отожженной проволоки;;ил 5 - железнодорожный полувагон; 6 - блок из железобетонных шпал (2), расположенных крест-накрест, в два ряда и соединенными между собой скрутками (3) из отожженной проволоки; 7 - пролетное строение из рам фитинговых платформ; 8 - рельсовый пучь; 9 - обратная засыпка из щебня; 10 - металлические шпалы из рам цистерн; 11 - трубы с отверстиями; 12 - ограждение пролетного строения; 13 - настил из деревянных шпал; 14 - колесоотбойник из деревянных шпал.
Порядок возведения сборно-разборного железнодорожного моста
На нервом этапе выбирается место посадки сборно-разборного железнодорожного моста, определяются его габариты в зависимости от рельефа прибрежной зоны и глубин водной преграды, составляется проект, заготавливаются необходимые материалы из бывших в употреблении вагонов и элементов пути металлических рам цистерн, рам фитинговых платформ (7), рельс (8), полувагонов (5), железобетонных шпал (2) и деревянных шпал (13).
На втором этапе выполняются предварительные работы (фиг. 4), в ходе которых разрабатываются котлованы под полувагоны (5), монтируются первая и вторая (от берега) опоры пролетных строений из полувагонов (5), заполненных блоками из железобетонных шпал (6). В промежутки между шпалами вертикально устанавливаются трубы с отверстиями (11) и засыпают щебень (9), который вытесняя воду, заполняет пазухи. В трубы с отверстиями (11) подается цементно-песчаный раствор и формируется монолитная железобетонная конструкция опоры.
Пролетное строение из рам фитинговых платформ (7) устанавливают на опоры из полувагонов (5) возвышающиеся над водной поверхностью. По верху рамы устраивается настил из металлических шпал, установленных с определенным шагом, выполненных из металлических рам от цистерн под рельсы пути. По верху металлических шпал устраивается деревянный настил из бывших в употреблении, списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, а также для передвижения личного состава. По краям пролетного строения устраивается ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн (12) и устанавливаются колесоотбойники (14).
Далее, на большей глубине, превышающей высоту полувагона, устанавливаются спаренные опоры из полувагонов (5) для устройства нижней части опоры. Спаренные опоры из полувагонов (5) объединяются сваркой или болтами в единую конструкцию с заполнением внутреннего объема так же, как и для рассмотренных выше опор. Для монтажа в проектное положение разрабатывается котлован под полувагоны. Полувагоны, смонтированные на втором этапе, устанавливаются в проектное положение заблаговременно и могут находиться в воде продолжительное время, поэтому выполняется их защита от коррозии, о даже в случае полного разрушения от ржавления металла полувагона, конструкция опоры обеспечит целостность за счет объединения блоков из железобетонных шпал в единую монолитную, железобетонную конструкцию.
На третьем, завершающем этапе, который наступает после выхода из строя основного моста, на смонтированные ранее спаренные опоры устанавливаются верхние части опор пролетных строений из полувагонов (5), заполненных блоками из железобетонных шпал (6) с заполнением внутреннего объема так же, как и для рассмотренных выше опор. Пролетное строение из рам фитинговых платформ (7) устанавливают на опоры из полувагонов (5) возвышающиеся над водной поверхностью. Рамы сплачивают между собой и с опорой болтовыми соединениями. По верху рамы устраивается настил из металлических шпал, установленных с определенным шагом, выполненных из металлических рам от цистерн под рельсы пути. По верху металлических шпал устраивается деревянный настил из бывших в употреблении, списанных деревянных шпал для движения автомобильной и гусеничной техники, а также для передвижения личного состава. По краям пролетного строения устраивается ограждение, выполненное из лестниц от железнодорожных цистерн (12) и устанавливаются колесоотбойники (14).
При заблаговременном устройстве сборно-разборного железнодорожного моста устраиваются подъездные пути и 1 и 2-я (при пологом дне и последующие) опоры с пролетными строениями между ними. В мирное время для обеспечения надзора и в целях маскировки, полученные конструкции можно использовать для причаливания катеров и небольших судов.
Таким образом, использование предложенной схемы позволяет возвести в сжатые сроки сборно-разборный железнодорожный мост, не требующий значительных трудовых и материальных затрат с использованием списанных, бывших в употреблении элементов железнодорожного пути - металлических рам цистерн и фитинговых платформ, рельсов и шпал.
При данном способе устройства сборно-разборного железнодорожного моста получаем гидротехническое сооружение, не требующее для возведения специально изготовленных заводских конструкций, что важно в условиях возникновения чрезвычайных ситуаций и снабжении войск при ведении боевых действий.
Предлагаемое решение сборно-разборного железнодорожного моста проверено расчетом на прочность и несущую способность. Расчеты показали, что пролетное строение из фитинговой платформы и опоры из полувагонов заполненных железобетоном обладают требуемой прочность и несущую способность на нагрузку от железнодорожного состава.
Значительная экономия средств в мирное время достигается за счет использования списанных, бывшие в употреблении, железнодорожных полувагонов и железобетонных шпал, а в случае войны и изъятых у железной дороги или получивших повреждения в ходе боевых действий.
Предлагаемое техническое решение конструкции направлено на решение логистических задач при возникновении чрезвычайных ситуаций и при ведении боевых действий и соответствует критерию «новизна».
Вышеприведенная совокупность отличительных признаков не известна на данном уровне развития техники и не следует из общеизвестных правил конструирования сборно-разборных железнодорожных мостов, что доказывает соответствие критерию «изобретательский уровень».
Конструктивная реализация заявляемого технического решения с указанной совокупностью существенных признаков не представляет никаких конструктивно-технических и технологических трудностей, откуда следует соответствие критерию «промышленная применимость».
Литература
1. Патент на изобретение RU 2717445 С1 от 23.05.2019, МПК E01D 15/12 - «Средняя секция наводочной балки пролетного строения».
2. Патент на изобретение RU 94027969 С1 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 - «Опора из массивных блоков и способ се сооружения».
3. Патент на изобретение RU 92008311 C от 25.11.1992, МПК E01D 15/12 - «Мостовая секция».
4. Патент на изобретение RU 94025034 С1 от 04.07.1994, МПК E01D 15/12 - «Складной блок моста».
5. Патент на изобретение RU 2267572 С1 от 12.04.2004, МПК E01D 15/12 - «Двухколейный механизированный мост».
6. Патент на изобретение RU 94027085 С1 от 18.07.1994, МПК E01D 19/02 - «Способ сооружения фундамента временной опоры моста и опалубка для его реализации».
7. Металлическая эстакада РЭМ-500. Техническое описание и инструкции но монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации. ГУЖДВ, 1976 г., Воениздат. - прототип.
8. https://www.rzd-partner.ru/zhd-transport/opinions/spisanie-spelsializirovannogo-podvizhnogo-sostava-dolzhno-kompensirovalsya-v-blizhayshie-4-goda/.
9. https://vgudok.com/lcnta/rclsy-rclsy-cifry-cifry-rzhd-otchityvayutsya-o-zakupkah-putevyh-materialov-no-umalchivayut.
10. https://vgudok.com/lenta/podvizhnyy-sostav-vypusk-spisanie-stoimost-stavki-obzor-parka-ps-na-seti-rzhd.