ШПАЛА ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНАЯ

Шпала железнодорожная. Полезная модель относится к области железнодорожного строительства, а именно, к верхнему строению пути и может быть использована при строительстве и ремонте железной дороги, трамвайных и подкрановых путей.
Известна шпала железнодорожная, содержащая бетонное тело и арматуру из стальной проволоки или стальных стержней (ГОСТ Р 54747-2011 «Шпалы железобетонные для железных дорог колеи 1520 мм»). Однако, указанная шпала обладает низкими прочностными характеристиками, малым сроком эксплуатации. Стальная арматура при этом подвержена коррозии, проводит электрический ток.
По своим техническим признакам указанная шпала является наиболее близкой предлагаемой полезной модели.
Перед полезной моделью была поставлена задача улучшения прочностных характеристик шпалы и увеличение срока ее эксплуатации.
Техническим результатом полезной модели является увеличение надежности, улучшение эксплуатационных характеристик, увеличение срока эксплуатации, объемов грузоперевозок по железной дороге, снижение затрат на ее содержание.
Технический результат достигается за счет того, что в шпале для железной дороги колеи 1520 мм или трамвайного пути или подкранового пути, содержащей бетонное тело и арматуру для ненапряженных или предварительно напряженных конструкций шпал, в качестве арматуры используют композитную полимерную арматуру, включающую гладкие или периодического профиля стеклопластиковые или базальтопластиковые или углепластиковые стержни диаметром от 3 до 12 мм.
Стеклопластиковая арматура представляет собой стеклянные волокна, связанные полимерным синтетическим связующим. Соответственно, базальтопластиковая арматура состоит из связанных полимерным синтетическим связующим базальтовых волокон, а углепластиковая арматура из связанных полимерным синтетическим связующим углеродных волокон.
Полимерное связующее улучшает такие характеристики композитной арматуры, как прочность на сдвиг, сопротивляемость к воздействию влаги или химически агрессивных веществ. Композитная полимерная арматура по сравнению с металлической обладает рядом преимуществ: высокой удельной прочностью, малым удельным весом, коррозионной стойкостью к агрессивным средам, низкой теплопроводностью, низким коэффициентом линейного расширения, высоким температурным диапазоном, диэлектрическими свойствами, большим сроком службы.
Композитная арматура и бетон имеют примерно равные коэффициенты линейного расширения, что обеспечивает надежную работу композитобетонной конструкции шпалы.
Шпала железнодорожная работает следующим образом.
При прохождении железнодорожного транспортного средства на рельсовый путь воздействуют динамические нагрузки в вертикальной и горизонтальной плоскостях, которые передаются на рельсы и шпалы и далее на нижнее строение пути. Чем меньше величина удельной нагрузки на нижнее строение пути, тем меньше интенсивность его износа и больше срок эксплуатации железной дороги. Шпалы с композитной полимерной арматурой, включающей гладкие или периодического профиля стеклопластиковые или базальтопластиковые или углепластиковые стержни, обладают более высокими техническими и эксплуатационными характеристиками, что увеличивает надежность железной дороги и срок ее эксплуатации.
Благодаря применению композитной полимерной арматуры не только увеличиваются прочностные характеристики шпалы, но и уменьшается ее вес (по сравнению с весом шпалы со стальной арматурой), что снижает нагрузку на нижнее строение пути и позволяет увеличить вес подвижного состава и объемы перевозимых по железной дороге грузов, а также продлить срок эксплуатации железной дороги. Это особенно важно при наличии в нижнем строении пути таких искусственных сооружений, как мосты, путепроводы, эстакады.
Снижение себестоимости шпалы может достигаться снижением стоимости композитной полимерной арматуры посредством уменьшения количества арматурных стержней в шпале и их диаметра по сравнению с количеством и диаметром металлических арматурных стержней (проволок).
Композитную полимерную арматуру спиралеобразного профиля в виде стержней с ребристой поверхностью изготавливают для лучшего сцепления с бетоном.
Предлагаемые технические решения особенно актуальны для железных дорог особо грузонапряженных, I и II категории.