МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ПЛИТА БЕЗБАЛЛАСТНОГО МОСТОВОГО ПОЛОТНА ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к мостостроению и в частности, касается конструкции мостового полотна проезжей части железнодорожных мостов.
Мостовое полотно, как часть моста, непосредственно воспринимающая на себя нагрузку поезда и передающая ее другим частям моста, состоит из рельсов со скреплениями, мостовых брусьев (или шпал) и охранных приспособлений.
Безбалластное мостовое полотно (БМП) является в настоящее время основным видом мостового полотна на железнодорожных мостах. Плиты БМП изготавливаются из обычного или предварительно напряженного железобетона по типовой документации серией 3.501-103 (инв.№1062); 3.501.2-139 (инв. №1293К) и инв. №821К.
Известно мостовое полотно на балласте, мостовое полотно на мостовых брусьях, мостовое полотно на металлических поперечинах, безбалластное мостовое полотно на железобетонных плитах, безбалластное мостовое полотно из композитных материалов.
Известна плита (БМП) из железобетона (проект Ленгипротрансмоста РЧ-390 и РЧ-326) и плита из композитного материала, отличающаяся только материалом (НПП АПОТЕК).
Известна плита безбалластного мостового полотна и способ ее изготовления, выполненная из армированного бетона и имеющая перпендикулярные ее опорной поверхности отверстия для тяг крепления, образованные устанавливаемыми при ее формовании пустотообразователями (SU №1183597, Е01D 7/12, 1985 г.).
Известна плита безбалластного мостового полотна, выполненная из армированного бетона и имеющая вертикальные сквозные отверстия для тяг крепления с упорными гайками, и опорные площадки для размещения рельсового пути (SU №1229249, Е01D 7/12, 1986 г.).
Известные плиты имеют обусловленную технологией их изготовления невысокую эксплуатационную трещиностойкость верхней зоны бетона из-за недостаточного армирования. Кроме того, из-за необходимости раннего извлечения пустотообразователей (не позднее, чем через два часа после бетонирования) возможно появление трещин вокруг образованных ими отверстий. Затруднена возможность получения ровной поверхности бетона в местах проектного опирания плиты на балки пролетного строения из-за сложности заглаживания поверхности бетона виброрейкой.
Так же известна плита безбалластного мостового полотна в виде прямоугольной в плане армированной, по меньшей мере, в двух уровнях железобетонной конструкции шириной не более 3,2 м и длиной не более 2,0 м, включающая два ряда подрельсовых приливов, образованных со стороны ее верхней поверхности, и расположенных в определенной проектом последовательности конических отверстий для элементов крепления плиты к балкам пролетного строения, имеющих овальную в плане форму, образованных стальными, имеющими рым-болты, извлекаемыми пустотообразователями с нанесенным на них слоем парафина, круглых в плане конических отверстий для крепления контруголка к плите, также образованных стальными извлекаемыми пустотообразователями с нанесенным на них слоем парафина, и овальных в плане отверстий для крепления рельса к плите, образованных неизвлекаемыми пустотообразователями из пластмассы, предпочтительно полиэтилена, и имеющих закладную седловидную шайбу, размещенную в них перед установкой в форму (RU №2263737, Е01D 19/12, опубл. 2005). Это решение выбрано в качестве прототипа.
Недостатками плит БМП из железобетона являются снижение долговечности плит, в связи с образование продольных и поперечных трещины в бетоне плит, обусловленные установкой прокладок (прокладного слоя) под плитой по верхнему поясу главных балок для выкладки рельсового пути в проектное положение. При проходе поездов происходит смятие этих прокладок, ослабление и раскручивание длинных высокопрочных шпилек, прикрепляющих плиту между рельсовыми подкладками к верхнему поясу главных балок, появляются неравномерные деформации плиты от динамических ударов подвижного состава и, как следствие, образуются трещины, куда попадает влага и появляется коррозия на арматуре. Толщина прокладок определяется на основании выполнения инструментальной съемки - нивелированием расстояний от верхнего пояса пролетного строения до головки рельса с шагом, равным длине железобетонной плиты БМП. Недостатком является больший вес железобетонных плит БМП по сравнению с мостовым полотном на мостовых брусьях, что снижает грузоподъемность конструкции моста.
К недостаткам относятся 5 типов плит с различным расположением овальных отверстий для прикрепления к главным балкам, в зависимости от расстояния между ними (от 1700 мм до 2200 мм), а также четыре типа размеров по длине 1490/1390 мм и 1990/1890 мм, используемых для подбора раскладки плит на разных длинах моста, необходимость заделки швов между плитами и небольшой срок службы 25-30 лет.
Установка железобетонных плит БМП на длине рельсовых рубок 12,5 м ограничена грузоподъемностью путеукладочного крана 18 т при весе одной плиты от 1800 кг длиной 1490 мм и 2600 кг длиной 1990 мм, а ширина плит 3200 мм требует транспортировки плит БМП в наклонном положении на грузовых платформах путеукладочного комплекса, с последующей перестановкой в горизонтальное положение и укладкой на пролетное строение моста.
Мостовое полотно на металлических поперечинах состоит из прокатных швеллеров весом 199 кг или сварных швеллеров весом 166 кг и длиной 2600 мм. Недостатком мостового полотна на металлических поперечинах является установка прокладок либо под поперечины, либо на поперечины под рельсовые подкладки для выкладки ж.д. пути в проектное положение. Подкладки обычно многослойные, между ними образуется коррозия, появляются неравномерные деформации поперечин от динамических ударов подвижного состава и, как следствие, образуются трещины в полках поперечин или уголках верхнего пояса балок. Вес трех поперечин на длине 1,5 метра составляет от 500 до 600 кг.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в улучшении эксплуатационных характеристик плиты, в частности обеспечении надежности и долговечности, а также повышении технологичности их изготовления при снижении трудоемкости.
Указанный технический результат достигается тем, что металлическая плита безбалластного мостового полотна проезжей части железнодорожных мостов, содержит горизонтально располагаемый металлический лист толщиной 12 мм, длиной 1490 мм и шириной 2700 мм, в котором в поперечном направлении и на одинаковом расстоянии друг от друга в продольном направлении выполнены овальные отверстия шириной 330 мм, длиной 2450 мм, образующие на поверхности горизонтально располагаемого металлического листа поперечины, на каждой из которых в зонах закрепления рельс просверлены отверстия для прикрепления рельсовых подкладок, контруголков и охранных уголков, и прикрепляемую к этому листу опорную конструкцию, располагаемую под поперечными осями рельсовых подкладок, служащую нижним поясом плиты и представляющую собой вертикально располагаемые и выполненные из металлического листа толщиной 12 мм, длиной 2700 мм ребра, к которым снизу перпендикулярно им приварены горизонтально располагаемые листы, при этом указанные горизонтально располагаемые листы выполнены шириной 380 мм, толщиной 12 мм и длиной 470 мм и приварены к ребрам под зонами закрепления рельс и над зонами размещения главных балок мостового полотна с выводом части поверхности этих листов в зону овальных отверстий для сверления отверстий под крепления нижнего пояса плиты к главным балкам пролетного строения моста.
Указанный технический результат также достигается тем, что металлическая плита безбалластного мостового полотна проезжей части железнодорожных мостов содержит сплошной горизонтально располагаемый металлический лист толщиной 12 мм, длиной 1490 мм и шириной 2700 мм, в котором в зонах закрепления рельс, контруголков и охранных уголков просверлены отверстия, и прикрепляемую к этому листу опорную конструкцию, располагаемую под поперечными осями рельсовых подкладок, служащую нижним поясом плиты и представляющую собой вертикально располагаемые и выполненные из металлического листа толщиной 12 мм, длиной 2700 мм ребра, к которым снизу перпендикулярно им приварены горизонтально располагаемые листы, при этом указанные горизонтально располагаемые листы выполнены шириной 180 мм, толщиной 12 мм и длиной 470 мм и приварены к ребрам под зонами закрепления рельс и над зонами размещения главных балок пролетного строения.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящая полезная модель поясняется конкретными примерами исполнения, которые, однако, не является единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - общий вид БМП сбоку;
фиг.2 - общий вид БМП в плане по фиг.1;
фиг.3 - общий вид БМП с торца по фиг.1;
фиг.4 - общий вид первого элемента в плане;
фиг.5 - общий вид второго элемента в плане;
фиг.6 - то же, что на фиг.5, вид сбоку.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается конструкция металлических плит безбалластного мостового полотна (МПБМП) проезжей части железнодорожных мостов.
Вариант 1. Металлическая плита безбалластного мостового полотна проезжей части железнодорожных мостов (фиг.1-6) содержит горизонтально располагаемый металлический лист 1 толщиной 12 мм, длиной 1490 мм и шириной 2700 мм, в котором в поперечном направлении и на одинаковом расстоянии друг от друга в продольном направлении выполнены овальные отверстия 2 шириной 330 мм, длиной 2450 мм, образующие на поверхности горизонтально располагаемого металлического листа плоские поперечины 3, на каждой из которых в зонах закрепления рельс просверлены отверстия 4 для прикрепления рельсовых подкладок 5, отверстия 6 для крепления контруголков 7 и отверстия 8 для крепления охранных уголков 9, и прикрепляемую к этому листу опорную конструкцию, служащую нижним поясом плиты и представляющую собой вертикально располагаемые и выполненные из металлического листа толщиной 12 мм, длиной 2700 мм ребра 10, к которым снизу перпендикулярно им приварены горизонтально располагаемые листы 11. Указанные горизонтально располагаемые листы выполнены шириной 380 мм, толщиной 12 мм и длиной 470 мм и приварены к ребрам 10 под зонами закрепления рельс 12 и над зонами размещения главных балок 13 мостового полотна с выводом части поверхности этих листов в зону овальных отверстий для сверления отверстий под крепления нижнего пояса плиты к главным балкам пролетного строения моста.
Для обеспечения непрерывности расположения плит на главных балках МПБМП могут иметь стыковые законцовки, повторяющие часть профиля овального отверстия, то есть иметь выступы 14, между которыми сформирована открытая полость 15, повторяющая в плане форму части овального отверстия 2. При таком исполнении при состыковке плит в зоне стыковки будет повторен полный профиль овального отверстия.
Вариант 2. Металлическая плита безбалластного мостового полотна проезжей части железнодорожных мостов содержит сплошной горизонтально располагаемый металлический лист 1 толщиной 12 мм, длиной 1490 мм и шириной 2700 мм, в зонах закрепления рельс просверлены отверстия 4 для прикрепления рельсовых подкладок 5, отверстия 6 для крепления контруголков 7 и отверстия 8 для крепления охранных уголков 9, и прикрепляемую к этому листу опорную конструкцию, располагаемую под поперечными осями рельсовых подкладок, служащую нижним поясом плиты и представляющую собой вертикально располагаемые и выполненные из металлического листа толщиной 12 мм, длиной 2700 мм ребра 10, к которым снизу перпендикулярно им приварены горизонтально располагаемые листы 11. Указанные горизонтально располагаемые листы выполнены шириной 180 мм, толщиной 12 мм и длиной 470 мм и приварены к ребрам 10 под зонами закрепления рельс 12 и над зонами размещения главных балок 13 мостового полотна. Прикрепление нижнего пояса МПБМП к главным балкам пролетного строения моста осуществляется сверлением верхнего пояса главных балок и нижнего пояса МПБМП снизу.
Предлагаемые металлические плиты БМП устраняют все перечисленные недостатки железобетонных плит БМП и металлических поперечин, так как их изготавливают с размерами по высоте, учитывающими укладку железнодорожного пути в проектное положение на конкретном пролетном строении без прокладок. Металлические плиты БМП с размером по длине 1490 мм состоят из двух элементов, свариваемых между собой. Прикрепление нижнего пояса металлической плиты БМП осуществляется высокопрочными болтами непосредственно к верхнему поясу металлических балок. Металлические плиты БМП имеют один размер по ширине 2700 мм для всех расстояний между главными балками (от 1700 мм до 2200 мм, которые были предусмотрены в железобетонных плитах), что позволяет использовать путеукладочный кран, предназначенный для укладки рельсошпальной решетки длиной 25 метров со шпалами шириной 2700 мм. Путеукладочный кран может быть применен для транспортировки металлических плит БМП в горизонтальном положении и укладки 17 металлических плит БМП длиной 1490 мм, общим весом не более 18 тонн с рельсами длиной 25 метров. Между соседними металлическими плитами БМП нет необходимости заделывать швы, для увеличения срока эксплуатации металлические плиты БМП могут быть окрашены или оцинкованы.
Все это позволит значительно сократить трудоемкие работы по монтажу плит, срок строительства и стоимость, улучшить качество строительства и внешний вид сооружения, увеличить срок эксплуатации до 70-100 лет.
Плиты выполнены из металла, путем сварки двух элементов, имеют один размер по длине 1490 мм, имеют вес до 500 кг. При раскладке плит на мосту на концевых участках плиты изготавливают необходимой длины. Высота вертикальных листов (ребер) для каждой плиты указана в рабочих чертежах проекта с учетом постановки ж.д. пути в проектное положение.
Металлические плиты БМП с размером по длине 1490 мм состоят из двух элементов, свариваемых между собой.
Первый элемент является горизонтально располагаемым металлическим листом толщиной 12 мм, длиной 1490 мм и шириной 2700 мм, в котором просверлены круглые отверстия для прикрепления рельсовых подкладок, контруголков и охранных уголков, сделаны овальные отверстия шириной 330 мм, длиной 2450 мм, через которые будут просверлены отверстия для прикрепления нижнего пояса плиты БМП (второй элемент) к балкам. К первому элементу снизу приварены элементы, представляющие собой вертикальные листы (ребра) толщиной 12 мм, длиной 2700 мм, к которым снизу перпендикулярно приварены горизонтальные листы (третий элемент), служащие нижним поясом плиты. У второго элемента горизонтальный лист расположен симметрично относительно оси ребер и имеет ширину 380 мм, толщину 12 мм и длину 470 мм. Высота вертикальных листов (ребер) для каждой плиты указана в рабочих чертежах проекта с учетом постановки ж.д. пути в проектное положение.
Для прикрепления нижнего пояса МПБМП к главным балкам осуществляется сверлением отверстий в верхнем поясе главных балок снизу.
При использовании такой плиты существенно облегчается способ замены мостового полотна на МПБМП, который позволяет увеличить в 2-3 раза фронт работ при той же продолжительности «окон» за счет укладки МПБМП с рельсами длиной 25 метров с весом до 500 кг и шириной 2700 мм.
В ранее известных способах установки железобетонных плит БМП на пролетное строение с помощью путеукладочного крана сначала перед укладкой на пролетном строении железобетонных плит БМП, на верхних поясах балок устанавливают прокладки в местах и толщиной, указанной в рабочих чертежах проекта для выкладки железнодорожного пути в проектное положение (придания рельсам строительного подъема). На сборочной площадке к железобетонным плитам БМП (6 или 9 плит), прикрепляют рельсовые рубки длиной 12,5 метров, поднимают путеукладочным краном в наклонное положение, так как ширина плит 3200 мм больше шпал 2700 мм и укладывают необходимое количество плит на грузовые платформы. Затем транспортируют на мост, где другой путеукладочный кран снимает старое мостовое полотно, а на его место подают плиты БМП с рельсами длиной 12,5 м в наклонном положении, с последующей перестановкой в горизонтальное положение и укладкой на установленные прокладки. После установки железобетонных плит БМП на пролетном строении выполняется закрепление болтами плит к верхнему поясу балок, для чего через отверстия в железобетонной плите просверливают верхние пояса продольных балок пролетного строения и осуществляется установка длинных высокопрочных шпилек, причем один из рабочих должен находиться под плитой для подачи шпилек, а другой, находясь на верху плиты, закручивает гайки на определенное усилие. В этих способах присутствует большое количество непроизводительных операций, выполняемых в «окно» (при временном закрытии движения по мосту, обычно 4-6 часов), таких как раскладка прокладок определенной толщины в местах, указанных в проекте, применение рельсовых рубок 12,5 метров и, как следствие, последующая замена рубок на 25 метровые плети, подвешивание рельсовой плети с плитами БМП в наклонном положении, т.к. путеукладочный кран предназначен для механизированной укладки рельсошпальной решетки с шириной шпал 2700 мм, а плиты имеют ширину 3200 мм, и последующее приведение в горизонтальное положение для укладки на пролетное строение, неудобства в установке шпилек снизу.
При применении плит согласно настоящей полезной модели на сборочной площадке раскладывают 17 плит длиной 1490 мм весом 0,5 т и закрепляют к ним подкладки с рельсами длиной 25 м. Поднимают краном плиты с закрепленными к ним 25-ти метровыми рельсами, транспортируют внутри габаритных рам необходимое количество на грузовые платформы путеукладочного поезда. Технология укладки мостового полотна с МПБМП аналогична укладке рельсошпальной решетки в пути. Один путеукладчик снимает мостовое полотно с рельсошпальной решеткой и грузит ее на себя - отступает, другой путеукладчик устанавливает перед собой на освободившееся место рельсовую сплотку длиной 25 метров с МПБМП. После установки МПБМП на пролетном строении, выполняют закрепление болтами плит к верхнему поясу балок, путем просверливания через овальные отверстия в верхнем листе отверстий в горизонтальных листах нижнего пояса и в верхнем поясе главных балок. Один рабочий осуществляет установку болтов через овальное отверстие в первом элементе плиты. Новое в способе монтажа МПБМП согласно настоящей полезной модели является то, что исключается работа по приведению в горизонтальное положение МПБМП, применяются рельсы длиной 25 метров, исключается работа по установке прокладок под плиты, упрощается закрепление болтами плит к балкам, тем самым в 2-3 раза увеличивается производительность труда.