УСТРОЙСТВО ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ НА МОСТАХ С ЕЗДОЙ НА БАЛЛАСТЕ И СПОСОБ ЕГО СООРУЖЕНИЯ
DEVICE OF UPPER TRACK STRUCTURE ON BRIDGES WITH DRIVING ON BALLAST AND METHOD OF ITS ERECTION

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к строительству железных дорог и мостов, к мостостроению и может быть использовано в металлических железнодорожных мостах при устройстве верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте.
Известно устройство «Проезжая часть металлического железнодорожного моста», в котором устройство верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте включает балластное корыто, нанесенный на него слой изоляционного материала, балластный слой из щебня и шпалы с рельсовым путем (патент РФ №2119991, E01D 19/12, E01D 6/00, E01D 101:30, приоритет от 08.07.1997 г.).
Известен способ сооружения верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте, состоящий в монтаже балластного корыта, нанесении на него слоя изоляционного материала и укладке балластного слоя из щебня и шпал с рельсовым путем (патент РФ №2119991, «Проезжая часть металлического железнодорожного моста», E01D 19/12, E01D 6/00, E01D 101:30, приоритет от 08.07.1997 г).
Недостатком известных способа и устройства является пониженная долговечность и повышенные жесткость и шумность верхнего строения пути, а также большие затраты на периодические работы по очистке балласта (раз в пять-десять лет) и подбивке шпал (раз в три-четыре года).
Известна также проезжая часть металлического моста со сквозными главными фермами и способ ее сооружения в виде ортотропной плиты, включающей лист настила, расположенный в уровне верха ездовых поясов главных ферм и соединенный с поясами по всей длине пролетного строения. Лист настила подкреплен снизу продольными и поперечными ребрами, причем поперечные ребра расположены в промежутках между узлами главных ферм и прикреплены к ездовым поясам (учебник «Металлические мосты»/Протасов К.Г., Теплицкий А.В., Крамарев С.Я., Никитин М.К. - М.: Транспорт, 1973, с. 170, рис. 194).
В данных известных конструкции и способе ее сооружения проезжая часть работает совместно с ездовыми поясами главных ферм, что технически и экономически эффективно. Недостатком является то, что ездовые пояса испытывают местный изгиб и кручение.
Известна также проезжая часть металлического железнодорожного моста и способ ее сооружения со сквозными главными фермами в виде ортотропной плиты, описанной выше конструкции, но в которой поперечные ребра расположены в узлах главных ферм (книга С.А. Ильясевича «Металлические коробчатые мосты». - М.: Транспорт, 1970, с. 122-123, рис. 95-96).
Недостатком данного технического решения также является значительная высота поперечных балок вследствие большого расстояния между ними (5,5-11,0 м).
Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является «Устройство верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте и способ его сооружения» (патент РФ №2492291 E01D 19/00, приоритет 14.02.2012). Устройство верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте включает балластное корыто, нанесенный на него слой изоляционного материала, балластный слой из щебня и шпалы с рельсовым путем. При этом между балластным слоем из щебня и изоляционным материалом расположен слой геотекстильного материала и слой пенопласта.
Способ сооружения верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте состоит в монтаже балластного корыта, нанесении на него слоя изоляционного материала и укладке балластного слоя из щебня и шпал с рельсовым путем. При этом после нанесения на балластное корыто слоя изоляционного материала на него укладывают слой пенопласта и слой геотекстильного материала с последующей укладкой на него балластного слоя из щебня и шпал с рельсовым путем.
Данные технические решения направлены на повышение долговечности, амортизирующих и шумопоглощающих свойств верхнего строения пути и снижение эксплуатационных расходов на его техническое обслуживание, однако не снимают вопрос о необходимости ремонта или замены гидроизоляционного материала по прошествии эксплуатационного срока.
Технический результат, который может быть получен при использовании изобретения, заключается в упрощении конструкции устройства и ее удешевлении, сокращении технологии монтажа путем возможности упразднения элементов гидроизоляции и соответствующих монтажных работ, связанных с их установкой. Также достигается повышение надежности процесса эксплуатации, качества монтажа, долговечности работы и снижение эксплуатационных расходов на техническое обслуживание.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является обеспечение и повышение безопасности движения поездов на железнодорожном транспорте путем повышения качества и технологичности монтажа, надежности работы верхнего строения пути на мостах, эксплуатационных параметров верхнего строения пути. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей путем создания устройства и способа с обеспеченной функцией гидроизоляции верхнего строения пути
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте, содержащем балластное корыто, балластный слой из щебня и шпалы с рельсовым путем, балластное корыто выполнено из цельного листа коррозионно-стойкой стали в виде ортотропной плиты, содержащем поперечные балки и цельный лист настила, а также продольный бортик балластного корыта, при этом между балластным слоем из щебня и поверхностью самого балластного корыта расположен слой пенополистирола. В качестве коррозионно-стойкой стали применяют марки 10ХСНД + 12Х18Н10Т.
Поставленная задача решается также за счет того, что в способе сооружения верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте, состоящем в монтаже балластного корыта, укладке балластного слоя из щебня и шпал с рельсовым путем, устанавливают блоки балластного корыта, состоящие из поперечных балок и цельного листа настила коррозионно-стойкой стали, устанавливают продольный бортик балластного корыта, укладывают слой пенополистирольных плит с последующей укладкой на него щебеночного балласта, а затем шпал и рельс.
Кроме того, при монтаже балластного корыта из цельного листа коррозионно-стойкой стали применяют для закрепления болтовое соединение с помощью высокопрочных болтов поперечных стыков блоков ортотропной плиты.
Таким образом, заявляемое предлагаемое изобретение обеспечивает достижение необходимых технологических характеристик и функций, таких как гидроизоляция при упрощении самого устройства и технологии монтажа. Повышается качество эксплуатации, долговечность работы устройства на участках железных дорог с целью обеспечения безопасности движения поездов. Это достигается за счет изменений конструкции, новых элементов конструкции, применения новых современных материалов. В частности, применены новые элементы конструкции, а именно балластное корыто выполнено в виде ортотропной плиты из коррозионно-стойкой стали, создающие простую и надежную форму, упрощающие монтаж оборудования и исключающие необходимость дополнительного устройства гидроизоляции балластного корыта.
Сущность заявляемого изобретения поясняется чертежом (фиг. 1), на котором изображено поперечное сечение проезжей части пролетного строения железнодорожного моста на балласте. Устройство включает:
железобетонные шпалы - 1;
щебеночный балласт - 2;
защитный слой из пенополистирольных плит - 3;
лист настила блока ортотропной плиты из коррозионно-стойкой стали - 4;
поперечную балку блока ортотропной плиты - 5;
нижний пояс фермы - 6;
бортик балластного корыта - 7;
продольные ребра ортотропной плиты - 8;
рельс - 9.
Способ сооружения верхнего строения пути на мостах с ездой на балласте состоит в следующем. Вначале монтируют блоки балластного корыта, состоящие из поперечных балок 5 блока ортотропной плиты и листа настила 4 ортотропной плиты, устанавливают продольный бортик 7 балластного корыта, укладывают защитный слой пенополистирола в виде пенополистирольных плит 3, производят укладку щебеночного балласта 2 и затем укладывают шпалы 1 и рельсы 9.
Пролетные строения предназначены для применения на однопутных мостах с ездой понизу для использования на прямых участках пути общей сети железных дорог ОАО «РЖД» с шириной колеи 1520 мм. Пролетное строение может располагаться на любом профиле, принимаемом при проектировании объекта.
Конструктивной особенностью разработанных пролетных строений является проезд на балласте в уровне нижних поясов ферм 6, что обеспечивает постоянную жесткость пути на подходах и на мосту и, как следствие, повышает комфортность езды. Балластное корыто разработано в виде ортотропной плиты с учетом возможности осуществления механизированной очистки щебня на мосту в комплексе с путевыми работами на подходах. Работа устройства и осуществление способа его сооружения осуществляется следующим образом.
Пролетные строения разработаны группами, характеризующимися общими конструктивно-технологическими решениями: высота и ширина главных ферм, длина панели, сечения элементов и другие. Главные фермы пролетных строений 33,0-55,0 м приняты высотой 8500 мм. Расстояние между осями главных ферм поперек моста 5600 мм. Номинальная панель фермы - 5500 мм.
Главные фермы пролетных строений 66,0-77,0 м приняты высотой 11250 мм. Расстояние между осями главных ферм поперек моста 5700 мм. Номинальная панель фермы - 8250 мм.
Главные фермы пролетных строений 88,0-110,0 м приняты высотой 15000 мм. Расстояние между осями главных ферм поперек моста 5800 мм. Номинальная панель фермы - 11000 мм.
Балластное корыто разработано в виде ортотропной плиты. Толщина балласта 2 под шпалой 1 составляет 400 мм в зоне установки рельса 9. При изготовлении балластного корыта из листа настила 4 коррозионно-стойкой стали пролетные строения предназначены только для обычного и северного А исполнений.
Детали конструкции листа настила 4 ортотропной плиты, выполненные из коррозионно-стойкой стали марки 10ХСНД + 12Х18Н10Т, со стороны плакирующего слоя грунтовке и окраске не подвергаются. Защитный слой гидроизоляции балластного корыта выполнен из экструзиционных пенополистирольных плит 3 марки «Пеноплекс» тип 45 толщиной 40 мм или аналогичных материалов, отвечающих требованиям «Инструкции по устройству гидроизоляции конструкций мостов и труб на железных дорогах с использованием новых материалов при производстве капитального ремонта» и Типовых требований к гидроизоляции.
Пенополистирольные плиты защитного слоя 3 укладывают по всей поверхности листа настила 4 и внутренней поверхности продольного бортика 7 балластного корыта, включая участки над деформационными швами (за исключением мест устройства дренажных каналов).
Укладку пенополистирольных плит 3, заполнение зазоров и крепление их к вертикальным поверхностям бортика 7 балластного корыта выполняют в соответствии с нормативными техническими документами. Головки высокопрочных болтов и шайбы, соприкасающиеся с балластом 2, должны быть оцинкованы.
При устройстве балластного корыта из коррозионно-стойкой стали высокопрочные болты поперечных стыков блоков ортотропной плиты необходимо защитить герметиком.
Отвод воды из балластного корыта предусмотрен через водоотводные устройства (на чертеже не показаны), расположенные в пониженных местах балластного корыта. Водоотвод проектируется с устройством организованного сбора воды, из водоотводных устройств в лотки. Деформационные швы выполнены из металлического листа.
В конструкциях всех пролетных строений предусматривается также устройство смотровых приспособлений и служебных проходов (на чертеже не показаны), расположенных с внешней стороны главных ферм. При этом устраиваются площадки перехода с балластного корыта на служебный проход.
Головки высокопрочных болтов и шайбы, прикрепляющие лист настила 4 балластного корыта к нижним поясам ферм 6, соприкасающиеся с балластом 2, должны быть оцинкованы.
Монтаж, сборка пролетных строений осуществляется в соответствии с конкретным проектом организации строительства. Пролетные строения проектируются под монтаж в полный навес. Первый анкерный пролет собирается в полунавес на сплошных подмостях и промежуточных временных опорах. Последующие пролеты собираются в полный навес с закреплением с помощью соединительных элементов к ранее смонтированному пролету.
Монтажные соединения по элементам пролетных строений выполняются на высокопрочных болтах, в том числе:
- стыков листов настила 4 блоков ортотропной плиты и нижних поясов ферм 6,
- стыков продольных ребер ортотропных плит 8;
- продольных и поперечных стыков блоков ортотропной плиты;
- стыков поперечных балок 5.
Высокопрочные болты в продольных и поперечных стыках блоков ортотропной плиты, в стыках листов настила 4 блоков ортотропной плиты и нижних поясов ферм 6 установлены головками со стороны балласта 2.
Конструктивной и технологической особенностями заявляемых технических решений является то, что балластное корыто разработано в виде ортотропной плиты с учетом возможности осуществления механизированной очистки щебня на мосту в комплексе с путевыми работами на подходах. Кроме того, конструктивной особенностью пролетных строений является проезд на балласте в уровне нижних поясов ферм 6, что обеспечивает постоянную жесткость пути на подходах и на мосту и, как следствие, повышает комфортность езды. При этом балластное корыто разработано из коррозионно-стойкой стали марки 10ХСНД + 12Х18Н10Т для обычного и северного А исполнений, что исключает необходимость дополнительного устройства гидроизоляции и является положительным эффектом от его использования.