Железобетонная шпала со стержневым армированием и дополнительным армированием торцевой части спиралями

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).
Так же, 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 устанавливается дополнительное армирование в виде спирали. Спираль устанавливается в шпальную форму перед процессом формовки на каждый арматурный стержень с обеих сторон (до заполнения формы бетонной смесью).
Спираль выполняется в виде конуса. Со стороны с меньшим диаметром конуса не менее двух витков спирали должны быть сомкнутыми. Длина спирали и величина наибольшего ее диаметра определяются количеством арматурных стержней и расположением закладных элементов в подрельсовых частях шпалы (закладные элементы предназначены для прикрепления рельсов к шпале и выполняются в виде металлических анкеров или полимерных дюбелей), при этом:
- минимальное расстояние между смежными витками соседних спиралей в шпале должно быть не менее 20 мм;
- величина защитного слоя между витками спирали и боковыми поверхностями шпалы должна быть не менее 13 мм;
- исключается касание витков спирали и закладного элемента.
Сторона спирали с меньшим диаметром конуса фиксируется на торцевых колпачках, предназначенных для защиты анкерных тяг (которые в свою очередь предназначены для захвата и натяжения арматурных стержней).
Заявленная полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображен общий вид шпалы с усилением торцевых частей дополнительным армированием спиралями; на фиг. 2 - вид А спирали, зафиксированные на торцевых колпачках, где 1 - спирали, 2 - торцевые колпачки, предназначенные для защиты анкерных тяг (которые в свою очередь предназначены для захвата и натяжения арматурных стержней) и на фиг. 3 - разрез Б-Б - общий вид одного из возможных вариантов расположения и количества арматурных стержней с установленными спиралями.