Способ компенсации крена инвентарного наплавного железнодорожного моста при высокой скорости течения реки
METHOD OF BANK COMPENSATION FOR INVENTORY SURFACING RAILWAY BRIDGE AT HIGH SPEED OF RIVER FLOW

Заявленное изобретение относится к области военного мостостроения и может быть использовано при конструировании, изготовлении, наведении и эксплуатации наплавных железнодорожных мостов из инвентарного имущества.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в расширении области применения инвентарных наплавных железнодорожных мостов за счет рек с быстрым течением, где из-за стеснения русла наплавным мостом крен может превысить предельно допустимые значения и воспретить пропуск поездов по мосту.
Наплавные железнодорожные мосты являются сложными плавучими системами, испытывающими при эксплуатации различные воздействия. При их проектировании и изготовлении, наведении и пропуске подвижной нагрузки учитываются требования, предъявляемые к судам. Опасности и возможность аварии для плавучих средств возникают при достижении и превышении таких их технических характеристик, как допускаемые величины крена и дифферента. Крен - наклонение плавучего средства в поперечной плоскости, дифферент - наклонение плавучего средства в продольной плоскости.
На наплавном железнодорожном мосту, как плавучей системе, дифферент возникает во время въезда поезда на речную часть моста и не превышает максимально допустимой осадки при исправных конструкциях и пропуске поездов расчетной массы.
Вертикальная нагрузка на наплавной железнодорожный мост, как постоянная от массы конструкций, так и временная от железнодорожного подвижного состава прикладывается по продольной оси моста. Поэтому крен от железнодорожного подвижного состава возникнуть не может, или его величина с учетом значительных поперечных размеров инвентарных наплавных мостов незначительна.
Крен возникает на реках с быстрым течением. Причина в том, что несущие элементы наплавного моста понтоны погружены в воду и тем самым стесняют площадь поперечного сечения водотока. В результате образуется подпор воды с верховой стороны и соответствующая разница в горизонтах воды между верховой и низовой сторонами моста. Поверхность воды в пределах ширины моста становится наклонной, такой же наклон или крен имеет и сам наплавной мост. Чем выше скорость течения, тем больше подпор воды и крен моста. При больших скоростях течения, особенно на малых глубинах, крен может достигать и превышать предельно допустимые и величины, определяющие условия безопасного движения поездов, в частности возвышения одного рельса железнодорожного пути над другим. Поэтому необходимо обеспечить условия безопасного пропуска железнодорожного подвижного состава по крену моста.
Использующиеся в настоящее время понтонные парки НЖМ-56 и МЛЖ-ВФ-ВТ не имеют в своем составе конструктивных элементов, которые могут полностью или частично компенсировать крен наплавного моста на водотоках с высокой скоростью течения. В принципе ликвидировать либо в некоторой степени компенсировать крен до безопасных значений возможно за счет частичной балластировки водой секций понтонов, находящихся с высокой стороны реки. Однако эта мера резко снижает грузоподъемность моста, что ставит целесообразность такого мероприятия под большое сомнение.
Задача решается путем создания конструктивного решения наплавного железнодорожного моста, обеспечивающего отсутствие либо минимально допустимый крен проезжей части при высоких скоростях течения воды при условии сохранения имеющейся грузоподъемности данного плавучего сооружения.
Опыт наведения наплавных мостов свидетельствует о том, что условия, складывающиеся на водных преградах, имеют существенные различия, в том числе по скорости течения. Кроме того, в период эксплуатации наплавного железнодорожного моста скорость течения в створе его наведения может значительно изменяться. Соответственно изменяется и крен моста. Поэтому конструкция моста должна иметь элементы для компенсации крена.
Наиболее перспективными в настоящее время считаются неразрезные наплавные железнодорожные мосты на отдельных плавучих опорах понтонах, объединенных между собой рамными блоками. Конструкция таких наплавных мостов позволяет пропускать через их створ намного больше поверхностной воды, чем мосты-ленты (МЛЖ-ВФ-ВТ), полностью закрывающие водную поверхность на всю свою ширину. Соответственно уменьшается крен моста от течения, что улучшает условия пропуска подвижного состава и скорость его проезда.
На современных инвентарных наплавных железнодорожных мостах применяются конструкции совмещенной проезжей части, позволяющей без переустройства осуществлять поочередный пропуск железнодорожной и автодорожной нагрузок. При этом головки рельсов железнодорожного проезда находятся в уровне верха автодорожной проезжей части, точнее они вмонтированы в автодорожную проезжую часть. Также следует отметить, что отдельные плавучие опоры наплавных мостов в виде понтонов из-за своей большой длины даже при значительном дифференте, одновременно являющемся креном для наплавного моста, сохраняют свою работоспособность, в том числе несущую способность. Создается ситуация, когда мост работоспособен, но железнодорожные вагоны по условиям безопасности пропускать нельзя.
Предлагается выработать техническое решение, позволяющее переводить железнодорожную проезжую часть в горизонтальное положение и закреплять ее в таком положении независимо от положения палубы понтонов. В то же время в обязательном порядке должно сохраняться положение железнодорожной проезжей части по продольной оси наплавного моста (поперечной оси понтона). Регулировка положения железнодорожной проезжей части должна выполняться при отсутствии поезда на мосту.
Для реализации предлагаемого технического решения необходимо отказаться от конструкции совмещенного железнодорожного и автодорожного проезда. При необходимости наличия на мосту обоих видов проездов их следует размещать отдельно, при этом железнодорожная подвижная нагрузка, как наиболее тяжелая пропускается по продольной оси моста.
Железнодорожную проезжую часть наплавного моста предлагается выполнить в виде звеньев рельсошпальной решетки. Рельсы того же типа, что и применяющиеся на современных инвентарных наплавных мостах. Контруголки - стандартные стальные. Подкладки с закладными клеммными болтами крепления рельсов приварены к верхней постели металлических шпал коробчатого сечения. Торцы шпал, обращенные в сторону верховья реки, крепятся к усиленной палубе понтона посредством шарниров. Шарниры обеспечивают, в том числе закрепление шпал на продольной оси моста. В процессе регулировании положения железнодорожного проезда шарниры позволяют осуществлять подъем или опускание свободных концов шпал. Тем самым верхние постели шпал выводятся в горизонтальное положение и соответственно головки обоих рельсов выводятся на один уровень. Опирание шпал в горизонтальном положении осуществляется на сборные металлические прокладные башмаки. Из комплекта деталей собираются прокладные башмаки разной высоты и угла наклона нижней постели башмака к палубе понтона. В случае отсутствия крена наплавного железнодорожного моста вместо сборных металлических прокладных башмаков применяют плоские металлические прокладки. Жесткое закрепление свободных концов шпал к палубе выполняется талрепами. Для фиксации положения прокладных башмаков на палубе понтона и под шпалами на палубу приварены металлические реборды.
Необходимо обратить внимание на то, что торец шпалы, прикрепленный к шарниру, располагается с верховой стороны реки. Это обстоятельство необходимо учитывать при сборке паромов наплавного моста и их вводе в линию моста.
Регулировка железнодорожной проезжей части по уровню осуществляется при существенном изменении крена наплавного моста. Работы выполняются мостовой командой, оснащенной путевыми домкратами, ключами, шаблонами с уровнем и комплектом деталей прокладных башмаков.
Сущность изобретения поясняется на фигурах 1-3.
На фигуре 1 показаны поперечные сечения речных частей применяемых в настоящее время наплавных железнодорожных мостов НЖМ-56 и МЛЖ-ВФ-ВТ:
поз. 1 - поперечный разрез речной части моста НЖМ-56;
поз. 2 - поперечный разрез речной части моста МЛЖ-ВФ-ВТ, собранного под нагрузку по схеме ВТ;
поз. 3 - поперечный разрез речной части моста МЛЖ-ВФ-ВТ, собранного под нагрузку по схеме ВФ;
поз. 4 - пролетное строение железнодорожного проезда;
поз. 5 - автодорожный проезд;
поз. 6 - носовая секция понтона;
поз. 7 - средняя секция понтона;
поз. 8 - кормовая секция понтона;
поз. 9 - средний понтон с рельсом;
поз. 10 - средний понтон без рельса;
поз. 11 - крайний понтон;
поз. 12 - щит-обтекатель.
На фигуре 2 показаны варианты положения регулируемой железнодорожной проездной части инвентарного наплавного железнодорожного моста:
поз. 6 - носовая секция понтона;
поз. 7 - средняя секция понтона;
поз. 8 - кормовая секция понтона;
поз. 13 - относительное положение друг к другу палубы понтона и железнодорожного проезда при крене наплавного моста;
поз. 14 - относительное положение друг к другу палубы понтона и железнодорожного проезда при отсутствии крена наплавного моста;
поз. 15 - железнодорожная проезжая часть без крена в горизонтальном положении.
На фигуре 3 показана предлагаемая конструкция железнодорожной проезжей части при ее работе в двух принципиально разных положениях - при значительном крене наплавного железнодорожного моста и при отсутствии крена:
поз. 13 - относительное положение друг к другу палубы понтона и железнодорожного проезда при крене наплавного моста;
поз. 14 - относительное положение друг к другу палубы понтона и железнодорожного проезда при отсутствии крена наплавного моста;
поз. 16 - угол крена;
поз. 17 - продольная ось железнодорожного проезда;
поз. 18 - усиленная палуба понтона;
поз. 19 - металлическая шпала коробчатого сечения;
поз. 20 - рельс;
поз. 21 - подкладка с закладными клеммными болтами;
поз. 22 - контруголок;
поз. 23 - шарнир;
поз. 24 - талреп;
поз. 25 - сборный металлический прокладной башмак;
поз. 26 - металлическая реборда;
поз. 27 - плоская металлическая прокладка.
Литература
1. Наплавной железнодорожный мост НЖМ-56. Техническое описание и инструкция по монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации. - М.: Воениздат, 1977.
2. Ефимкин С.В., Войтович П.В., Доронин А.В. и др. Наплавной унифицированный железнодорожный мост-лента МЛЖ-ВФ-ВТ. Техническое описание и руководство по монтажу, перевозке, хранению и эксплуатации. - М.: МО РФ, ЖДВ, 2013.
3. Телов В.И., Кануков И.М. Наплавные мосты, паромные и ледяные переправы. - М.: Транспорт, 1978.