Железобетонный опорный блок крепления кронштейна контактного рельса к бетонному основанию пути метрополитена

Заявляемое решение относится к устройствам, которые предназначены для повышения безопасности движения поездов и надежности путевой инфраструктуры в тоннелях метрополитена.
Известно устройство крепления кронштейна контактного рельса к путевому бетону на пример проектная документация института АО «Метрогипротранс» БМ-20-ПЖ, в котором кронштейн контактного рельса крепится к блоку из бетона с помощью закладных болтов M22-6g-75.48.С.019 с Т-образной головкой, применяемых в скреплениях типа КБ-65 для крепления рельса к железобетонной шпале - аналог.
Недостатком данного решения является недостаточная надежность и затруднения при необходимости корректировки положения контактного рельса по вертикали. Вибрационная нагрузка от проходящего поезда нарушает контакт между бетоном блока и бетонным основанием. Гайки закладных болтов, которыми кронштейн прижимается к бетонному блоку, постепенно теряют усилие закручивания, что приводит к необходимости периодической подтяжки. Может снижаться электросопротивление закладных шайб в бетонном блоке, удерживающих закладные болты, что приводит к возникновению токов утечки, коррозии и ослаблению бетона бетонного блока.
Известен железобетонный опорный блок для безбалластной конструкции пути метрополитена (патент РФ №2546022, МПК: Е01В 3/40, опубл. 10.04.2015 г. бюл. 10) - прототип.
В известном решении для увеличения надежности крепления кронштейна контактного рельса к железобетонному опорному блоку использованы дюбели, а сам блок имеет элементы усиления сцепления с бетонным основанием в виде вертикальных штроб по бокам. В изобретении подчеркивается, что для установки кронштейна используется блок, на который осуществлено прикрепление путевого рельса (подрельсовый блок). Это является главным недостатком конструкции, поскольку, испытывая воздействие от колес проходящего поезда, указанный подрельсовый блок получает вертикальные перемещения, которые, в свою очередь, передаются через кронштейн на контактный рельс. Происходит усиление амплитуды перемещений контактного рельса за счет увеличения плеча относительно точки поворота подрельсового блока. Сцепление или адгезия между подрельсовым блоком и бетонным основанием является недостаточной. Как известно новый бетон не связывается с уже схватившимся. При динамическом нагружении между ними всегда образуется трещина по контакту поверхностей, которая в процессе эксплуатации постепенно расширяется.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является обеспечение стабильности геометрии положения кронштейна и контактного рельса и повышение надежности его работы.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что железобетонный опорный блок крепления кронштейна контактного рельса к бетонному основанию пути метрополитена содержит дюбели, предназначенные для вворачивания в них крепежных элементов, причем дюбели замоноличены в опорный блок при его изготовлении, выполнены из полимерного материала и установлены в железобетонном блоке таким образом, что их глухие концы, расположены от нижней поверхности железобетонного блока на расстоянии 1/2L≤Н≤3/4L, где L - длина дюбеля.
Железобетонный опорный блок, характеризующийся тем, что конец дюбеля, расположенный в железобетонном опорном блоке может совпадать по уровню с верхней его поверхностью.
Железобетонный опорный блок, характеризующийся тем, что конец дюбеля, расположенный в железобетонном опорном блоке может быть заглублен относительно его верхней поверхности.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг. 1-3, где на фиг. 1 показан заявляемый железобетонный опорный блок крепления кронштейна контактного рельса метрополитена, на фиг. 2 - вид сверху фиг. 1, на фиг. 3 - вид сбоку с разрезом фиг. 1.
Железобетонный опорный блок 1, содержит замоноличенные в него полимерные дюбели 2.
В качестве полимерных дюбелей могут быть использованы стандартные дюбели из полимерных материалов, например, из полиэтилена низкого давления, полиамида, полиуретановых смол и т.д.
Особенностью заявляемого решения является то, что кронштейн контактного рельса крепится к железобетонному опорному блоку, не совпадающему с подрельсовым блоком, с помощью путевых шурупов, которые закручиваются в полимерные дюбели, установленные в железобетонный опорный блок при его изготовлении. Опалубка для изготовления железобетонного опорного блока имеет установочные выступы для дюбелей, на которые они плотно одеваются перед заполнением бетоном. Полимерные дюбели могут быть дополнительно прижаты винтами, проходящими через них насквозь и вворачиваемыми в посадочный выступ на дне опалубки.
Высота железобетонного опорного блока, как правило, составляет от одной четверти до половины длины полимерного дюбеля L. Возможен вариант, при котором верхняя поверхность железобетонного опорного блока и край дюбеля, предназначенный для установки в него крепежных элементов, совпадают по уровню. Однако это не является единственно возможным вариантом, технический результат будет достигаться и в случае заглубления края дюбеля, предназначенного для установки в него крепежного элемента, в тело железобетонного опорного блока. Вариант выполнения зависит от вида крепежного элемента и наличия внешних прокладок. Основным условием достижения технического результата является соблюдение существенных признаков заявляемого решения, изложенных в независимом пункте формулы.
Глухие концы полимерных дюбелей, т.е. концы дюбелей не предназначенные для вворачивания в них крепежных элементов, выступают из нижней поверхности железобетонного опорного блока на величину Н равную от половины до 3/4 своей длины L (включая значения 1/2 и 3/4 длины дюбеля L). Бетонный блок может быть армирован арматурным каркасом, установленным на полимерный дюбель. Железобетонный опорный блок объединяет полимерные дюбели в одну монтажную единицу, позволяя более технологично и точно устанавливать их в проектное положение.
При монтаже железобетонный опорный блок крепления кронштейна устанавливается в проектное положение в плане и по уровню в зависимости от конструкции кронштейна с требуемой точностью по вертикали и горизонтали и закрепляется от смещений. При этом свободные концы полимерных дюбелей обращены вниз - в сторону бетонного основания. Затем происходит заполнение бетоном участка с закрепленным железобетонным опорным блоком. Пространство под блоком и вокруг него заполняется бетоном, а выступающие части полимерных дюбелей оказываются погруженными в бетон, с образованием бетонного основания, и за счет этого обеспечивают связь между крепежными элементами - шурупами прикрепления кронштейна, самим кронштейном и бетонным основанием. Происходит непосредственная передача усилия натяжения шурупа на бетонное основание. Внешние воздействия, приходящие на контактный рельс, передаются непосредственно на бетонное основание. Нагрузка с железобетонного опорного блока прикрепления кронштейна практически снимается. Железобетон опорного блока и бетонное основание не испытывают взаимных смещений, а работают солидарно. Для усиления этой связи в бетонном блоке наряду с выступающими частями полимерных дюбелей дополнительно могут быть установлены закладные арматурные стержни.
После набора прочности бетонным основанием, типовой кронштейн крепления контактного рельса прикрепляется к заявляемому железобетонному опорному блоку путевыми шурупами через штатные амортизационные прокладки. Прокладки и полимерные дюбели создают стабильное электросопротивление. Путевые шурупы не имеют тенденции к ослаблению натяжения в полимерных дюбелях даже с вибрационным воздействием. Полимерные дюбели надежно объединяют железобетонный опорный блок с бетонным основанием, при этом шурупы прикрепления кронштейна передают основное усилие натяжения не на железобетонный опорный блок, а на бетонное основание, через полимерные дюбели в котором они замоноличены.
Пример конкретного выполнения.
В качестве примера конкретного выполнения заявляемой полезной модели можно привести ее проектно-экспериментальную разработку в составе бетонного основания железнодорожного пути для метрополитена. Железобетонные блоки изготовлены в отдельных опалубках в перевернутом виде. В качестве закладных элементов применены дюбели ЦП 369 ТУ-7, изготовленные из полиэтилена низкого давления длиной L 140 мм. Высота блока Н равна 40 мм. Дюбели плотно устанавливаются в опалубку на специальные цилиндрические выступы, на сами дюбели одевается арматурный каркас из прутка. Край дюбеля совпадает с верхней поверхностью блока. Толщина защитного слоя до арматурного каркаса с лицевой стороны блока составляет 20 мм. Боковые стенки опалубки имеют наклон в наружную сторону по отношению к вертикали. Поверхность блока, из которой выступают концы дюбелей на 100 мм, является его нижней плоскостью, которая является открытой стороной опалубки. С этой стороны произведено заполнение опалубки бетонной смесью класса прочности В40 с мелкофракционным заполнителем с размером зерна 5-20 мм и ее разравнивание под уровень кромки стенки опалубки. Нижняя сторона блока оказывается шире верхней стороны за счет наклона стенок. Это позволяет легко извлекать блок из опалубки после схватывания и набора прочности бетона не менее 40% от проектной через трое суток.
Для оценки прочности и надежности изделия проведены натурные испытания изготовленного железобетонного блока. Для этого блок с дюбелями устанавливался в проектное положение в ящике, моделирующем будущее бетонное основание пути с размерами в плане 500 на 700 мм, высотой 250 мм. После установки железобетонного блока ящик заполнялся бетоном В40 по уровню до совпадения с верхней плоскостью блока. После набора бетоном основания прочности произведены стандартные испытания дюбелей по прочности на выров из бетонного основания в соответствии с ГОСТ 8829-94 «Изделия строительные железобетонные заводского изготовления. Методы испытаний нагружением. Правила оценки прочности и трещиностойкости». Испытания показали соответствие прочности анкеров нормативным показателям, что обеспечивает стабильность геометрии положения кронштейна и контактного рельса и повышает надежность при эксплуатации.