RU2373317C2 - Prestressed reinforced concrete slab for railway roads - Google Patents
Prestressed reinforced concrete slab for railway roads Download PDFInfo
- Publication number
- RU2373317C2 RU2373317C2 RU2007148884/11A RU2007148884A RU2373317C2 RU 2373317 C2 RU2373317 C2 RU 2373317C2 RU 2007148884/11 A RU2007148884/11 A RU 2007148884/11A RU 2007148884 A RU2007148884 A RU 2007148884A RU 2373317 C2 RU2373317 C2 RU 2373317C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- slab
- channels
- reinforced concrete
- prestressed
- track
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Railway Tracks (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к строительству железных дорог, преимущественно к блочным конструкциям подрельсового основания.The present invention relates to the construction of railways, mainly to the block structures of the rail base.
В настоящее время железнодорожный транспорт как в России, так и во всем мире, в плане повышения надежности железнодорожных путей с шпальным основанием близок к пределу возможностей.Currently, rail transport both in Russia and around the world, in terms of improving the reliability of railway tracks with a sleeper base, is close to the limit of possibilities.
Надежность железнодорожного пути по фундаментальной работе В.С.Лысюк, В.Н.Сазонова и Л.В.Башкатовой - свойство пути сохранить в условленных пределах значение всех параметров, характеризующих способность выполнить требуемые функции (бесперебойный пропуск поездов с установленной скоростью) в заданных условиях эксплуатации (текущего содержания и ремонтов). При этом количественно надежность пути оценивается численными значениями показателей его безотказности, долговечности и ремонтопригодности.The reliability of the railway track according to the fundamental work of V.S. Lysyuk, V.N. Sazonova and L.V. Bashkatova is the property of the track to keep within the specified limits the value of all parameters characterizing the ability to perform the required functions (uninterrupted passage of trains at a set speed) under specified conditions operation (current maintenance and repairs). Moreover, the reliability of the track is quantified by the numerical values of its reliability, durability and maintainability.
В условиях возрастания объемов перевозок, скоростей движения поездов в последние десятилетия стремление к повышению надежности железнодорожных путей в отечественной и зарубежной практике осуществлялось по направлениям:In the context of an increase in traffic volumes and train speeds in recent decades, the desire to improve the reliability of railways in domestic and foreign practice was carried out in the following areas:
- повышения изгибной жесткости рельсов путем увеличения погонной массы рельсов;- increase the bending stiffness of the rails by increasing the linear mass of the rails;
- повышения жесткости рельсового основания путем увеличения густоты расположения шпал;- increase the rigidity of the rail base by increasing the density of the sleepers;
- повышения жесткости балласта путем увеличения толщины балластного слоя щебня под шпалами.- increase the stiffness of the ballast by increasing the thickness of the ballast layer of rubble under the sleepers.
Однако в настоящее время укрепилось общее мнение, что дальнейшее увеличение погонной массы рельсов свыше 65 кг/м нецелесообразно. В течение 1950-2000 гг. масса рельса в России была повышена с 38,4 до 64,4 кг/м. Доля протяжения главного пути с рельсами Р65 и Р75 уже достигла 95%.However, at present, the general opinion has been strengthened that a further increase in the linear mass of rails over 65 kg / m is impractical. During 1950-2000 rail weight in Russia was increased from 38.4 to 64.4 kg / m. The length of the main track with rails P65 and P75 has already reached 95%.
Тем не менее, о низкой эффективности дальнейшего повышения погонной массы рельсов типа Р65 и Р75 свидетельствует доля их отказов по контактно-усталостным дефектам, которая по сравнению с 1950 г. для рельсов с q=38,4 кг/м возросла для всех типов в 2000 г. до 45%, а для рельсов Р75 до 64%.Nevertheless, the low efficiency of a further increase in the linear mass of R65 and P75 rails is evidenced by the percentage of their failures due to contact fatigue defects, which compared to 1950 for rails with q = 38.4 kg / m increased for all types in 2000 up to 45%, and for R75 rails up to 64%.
Густота укладки шпал в настоящее время уже повысилась до 1840-2000 шт./км железнодорожного пути, что существенно удорожает как строительство новых, так и ремонт старых путей. Толщина щебеночного балласта на отечественных дорогах уже достигает 1 м, а кое-где его превышает. Наблюдающееся во всем мире повышение скоростей и осевых нагрузок при железобетонных шпальных основаниях намного увеличило вибрацию пути и понизило сопротивление вибрации всех элементов пути, ухудшило условия работы балластной призмы и земляного полотна.The density of the laying of sleepers has now increased to 1840-2000 pcs / km of railway track, which significantly increases the cost of both the construction of new and the repair of old tracks. The thickness of crushed stone ballast on domestic roads already reaches 1 m, and in some places exceeds it. The increase in speeds and axial loads observed all over the world with reinforced concrete sleepers significantly increased the vibration of the track and reduced the vibration resistance of all elements of the track, worsened the working conditions of the ballast prism and subgrade.
Верхнее строение пути является несущей конструкцией железнодорожного пути, воспринимающей нагрузки от колес подвижного состава и направляющей их движение.The upper structure of the track is the supporting structure of the railway track, which receives loads from the wheels of the rolling stock and directs their movement.
Организация скоростного движения поездов и увеличение нагрузок на ось подвижного состава (в перспективе до 30 т/ось) вызывает значительный рост напряженно-деформированного состояния всех элементов железнодорожного пути. Возрастание грузонапряженности ведет к интенсивному накоплению остаточных деформаций пути, что осложняет обеспечение надежности пути.The organization of high-speed train traffic and an increase in axle loads on the rolling stock (in the future up to 30 t / axle) causes a significant increase in the stress-strain state of all elements of the railway track. The increase in cargo intensity leads to an intensive accumulation of residual deformations of the track, which complicates the maintenance of track reliability.
Специалисты считают, что единственно эффективным путем повышения надежности и объемов наработки путей, обеспечения безопасности железнодорожного транспорта являются интенсивные методы, связанные с повышением указанных факторов за счет конструктивного совершенствования железных дорог без увеличения их материалоемкости.Experts believe that the only effective way to increase the reliability and volume of track development, to ensure the safety of railway transport are intensive methods associated with the increase of these factors due to the constructive improvement of railways without increasing their material consumption.
Кроме того, при поиске лучших инженерных решений для развития железнодорожного транспорта необходимо учесть следующие пожелания эксплуатационников:In addition, when searching for the best engineering solutions for the development of railway transport, it is necessary to consider the following wishes of the operators:
- создание пути равнопрочного по его протяжению;- creating a path of equal strength along its length;
- высокую изгибную прочность рельсов без увеличения массы погонного метра рельса;- high bending strength of rails without increasing the mass of linear meter of rail;
- минимизацию неровностей на железнодорожном пути;- minimization of irregularities on the railway line;
- ускорение строительства новых путей и упрощение замены при ремонте, снижение сроков простоя пути при ремонтах полотна.- accelerating the construction of new tracks and simplifying replacement during repairs, reducing the downtime of the track during repairs of the canvas.
Значительное внимание инженеров уже многие десятилетия привлекает возможность перехода от шпальных подрельсовых оснований к железобетонным из сборных плит, балок, рам или лежней. В отдельных странах есть определенный опыт применения сплошных железобетонных оснований.For many decades, engineers have attracted considerable attention to the possibility of switching from sleeper rail bases to reinforced concrete from prefabricated slabs, beams, frames or bedding. In some countries there is some experience with the use of solid reinforced concrete foundations.
В цитированных работах приводятся различные данные о многочисленных преимуществах сплошных железобетонных оснований как сборных, так и монолитных, однако десятилетия упорных исследований не позволили в мировой практике железнодорожного транспорта заменить шпальное основание железнодорожных путей. Практическое применение сплошных (блочных) железобетонных опор рельсов применяется только при прокладке отдельных путей на мостах и тоннелях, а также как основания трамвайных путей.The cited works cite various data on the numerous advantages of solid reinforced concrete foundations, both precast and monolithic, but decades of hard research have not allowed replacing the sleeper base of railway tracks in the world of railway transport. The practical use of continuous (block) reinforced concrete rail supports is used only when laying separate tracks on bridges and tunnels, and also as the foundation of tram tracks.
Не случайно современный СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520 мм» в разделе 5 «Верхнее строение пути» не предусматривает применение железобетонных плит, рам или подобных опор.It is no coincidence that the modern SNiP 32-01-95 “1520 mm gauge railways” in
Кроме того, авторы работы в качестве будущего железных дорог предполагают переход от прочного пути к надежному с учетом двух направлений стратегий:In addition, the authors of the work as the future of railways suggest a transition from a solid path to a reliable one, taking into account two directions of strategies:
1 - своевременную ликвидацию неровностей на колесах и рельсах, а также укладки виброзащитных железобетонных шпал с резиновыми прокладками;1 - timely elimination of bumps on wheels and rails, as well as laying vibration-proof reinforced concrete sleepers with rubber gaskets;
2 - повышение безотказности и долговечности пути без увеличения его материалоемкости: изменение очертания верха головки рельсов по типу американских рельсов 132 RE, применение шарнирных стыковых накладок вместо клиновых, противораспорных костыльных подкладок, ликвидация избытка возвышения наружного рельса в кривых и укладка рельсовых стыков в разбежку, а не по наугольнику.2 - increasing the reliability and longevity of the track without increasing its material consumption: changing the shape of the top of the rail head according to the type of American rails 132 RE, using hinged butt pads instead of wedges, anti-strut crutch linings, eliminating the excess of the elevation of the outer rail in curves and laying the rail joints apart, and not by the corner.
Ведущие специалисты железнодорожники практически не видят сегодня перспективы применению сборных блочных или монолитных железобетонных оснований, что связано с тем, что такие основания обычно связаны:Leading railway specialists hardly see today the prospects for the use of prefabricated block or monolithic reinforced concrete bases, which is due to the fact that such bases are usually associated:
- с излишней жесткостью основания, оказывающей влияние на быстрый износ колесных пар;- with excessive rigidity of the base, affecting the rapid wear of wheel sets;
- с незначительным влиянием на изгибную прочность рельсов;- with a slight effect on the bending strength of rails;
- недостаточной равнопрочностью основания пути по протяжению, особенно при применении сборных железобетонных плит заводского изготовления, тем более применение монолитных железобетонных оснований для климатических условий России не реально;- insufficient equal strength of the base of the path along the length, especially when using prefabricated reinforced concrete slabs of factory manufacture, especially the use of monolithic reinforced concrete bases for the climatic conditions of Russia is not realistic;
- с большим расходом железобетона.- with high consumption of reinforced concrete.
Это связано с определенными недостатками сплошных железобетонных опор (сборных или монолитных), устранению которых посвящено предлагаемое изобретение.This is due to certain disadvantages of continuous reinforced concrete supports (prefabricated or monolithic), the elimination of which the present invention is devoted to.
Из уровня техники известно укладываемое на балластный слой блочное рамно-лежневое подрельсовое основание из предварительно напряженного железобетона (см., например, патент США №3223328, кл. 238-25, 1965 г.). Каждый блок известного устройства для стыкования друг с другом имеет на одном торце выступ, а на другом - паз. Предварительное напряжение блоков осуществляется с помощью пучка высокопрочных струн, причем каждая струна продольной арматуры натягивается силой до 63,8 Н (6,5 кг), а весь пучок объединяется витками арматуры с шагом спирали 15 см.From the prior art it is known to be laid on a ballast layer block frame-bed under-rail base of prestressed concrete (see, for example, US patent No. 3223328, CL 238-25, 1965). Each block of the known device for docking with each other has a protrusion at one end and a groove at the other. The blocks are prestressed using a beam of high-strength strings, with each string of longitudinal reinforcement being tensioned to 63.8 N (6.5 kg), and the entire bundle is joined by turns of reinforcement with a spiral pitch of 15 cm.
Верхняя поверхность блока имеет уклон 1/40 внутрь колеи. Ширина блока по верху 37 см, по низу 61 см, высота 40 см, длина 12 м. Для соединения блоков друг с другом с помощью перемычек из предварительно напряженного железобетона на внутренней стороне блоков имеются металлические пластины, приваренные к арматуре. Пластины одновременно служат амортизаторами при передаче боковых ударов или вибрации, а за счет их толщины можно регулировать расстояние между блоками.The upper surface of the block has a slope of 1/40 inward of the track. The width of the block on top is 37 cm, on the bottom 61 cm, height 40 cm, length 12 m. To connect the blocks to each other using jumpers made of prestressed reinforced concrete, metal plates welded to the reinforcement are on the inside of the blocks. The plates simultaneously serve as shock absorbers when transmitting side impacts or vibration, and due to their thickness, the distance between the blocks can be adjusted.
Известная конструкция блочного рамно-лежневого подрельсового основания обеспечивает более плавное и безопасное движение поездов, снижение затрат на текущее содержание и периодические ремонты пути, распределенную передачу подвижных нагрузок на основную площадку земляного полотна без больших перепадов, имеющих место при рельсошпальной решетке.The well-known design of the block frame-lying rail track foundation provides smoother and safer train movements, lower maintenance costs and periodic track repairs, distributed transfer of moving loads to the main subgrade without large differences occurring with the rail-sleeper.
Однако из-за относительных перемещений отдельных элементов конструкции не сохраняются в течение длительного срока нормативные характеристики рельсовой колеи, в частности, ее ширина, подуклонка рельсов.However, due to the relative displacements of individual structural elements, the normative characteristics of the rail track, in particular, its width, rail rail, are not preserved for a long time.
Также известна предварительно напряженная многопустотная железобетонная плита длиной 6,24 м и постоянной площадью поперечного сечения по всей длине плиты 250×30 см для изготовления сплошного подрельсового основания, включающая четыре цилиндрических отверстия диаметром 160 мм и три овальных отверстия высотой 160 мм и шириной 340 мм (см., например, книгу В.Г.Альбрехта и др. «Современные конструкции верхнего строения пути». - М.: Транспорт, 1975 г., с.165-1). Для стока воды плита имеет уклон в обе стороны от оси пути.Also known is a prestressed multi-hollow reinforced concrete slab with a length of 6.24 m and a constant cross-sectional area along the entire length of the slab 250 × 30 cm for the manufacture of a continuous rail base, including four cylindrical holes with a diameter of 160 mm and three oval holes with a height of 160 mm and a width of 340 mm ( see, for example, the book of V. G. Albrecht and others. "Modern constructions of the upper structure of the track." - M .: Transport, 1975, p.165-1). To drain the water, the stove has a slope in both directions from the axis of the path.
Вдоль боковых граней плит в верхней части предусмотрены выступы - «плечики» шириной 50 мм, которые позволяют подводить под них покрытия откосов балластной призмы впритык к боковым граням и, таким образом, предотвращают загрязнение балласта у края плиты и стекание воды по ее боковым граням. Плиты армированы в продольном направлении предварительно напряженной арматурой диаметром 5 мм и в поперечном направлении - стержнями периодического профиля диаметром 10 мм. Масса одной плиты - 8,5 т, длина плит - 4,16 и 6,25 м.Along the lateral faces of the slabs in the upper part there are protrusions - “shoulders” with a width of 50 mm, which allow underlaying the slopes of the ballast prism close to the lateral faces and, thus, prevent ballast contamination at the edge of the slab and drainage of water along its lateral faces. The plates are reinforced in the longitudinal direction by prestressed reinforcement with a diameter of 5 mm and in the transverse direction by rods of a periodic profile with a diameter of 10 mm. The mass of one plate is 8.5 tons, the length of the plates is 4.16 and 6.25 m.
Такая плита имеет наибольшую площадь опоры подрельсового основания, благодаря чему существенно уменьшаются напряжения в балластном слое и земляном полотне и интенсивность накопления остаточных деформаций в них. Одновременно балластная призма в значительной мере защищена от засорения.Such a plate has the largest bearing area of the under-rail base, due to which stresses in the ballast layer and the subgrade and the rate of accumulation of residual deformations in them are significantly reduced. At the same time, the ballast prism is largely protected from clogging.
Однако эти плиты имеют небольшую трещиностойкость, кроме того, с ростом грузонапряженности пути происходит уширение колеи, которое трудно поддается исправлению.However, these plates have little crack resistance, in addition, with an increase in the load-carrying capacity of the track, a gauge broadening occurs, which is difficult to correct.
Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является предварительно напряженная беспустотная железобетонная плита, представляющая собой улучшенный вариант предыдущей многопустотной предварительно напряженной железобетонной плиты и включающая напрягаемую стальную арматуру в виде прядей из высокопрочной предварительно напряженной проволоки диаметром 5 мм, уложенных в продольном и поперечном направлениях (см., например, книгу Ю.Д.Волошко и др. «Рельсовый путь с блочными железобетонными опорами». - М.: Транспорт, 1980, с.21-22). Плита имеет уклон внутри колеи в стороны торцов от поперечной оси. На концах торцов установлены уголки, направляющие воду в обе стороны от оси пути, не допуская ее попадания в зазоры между плитами.Closest to the proposed technical essence is a prestressed non-hollow reinforced concrete slab, which is an improved version of the previous multi-hollow prestressed reinforced concrete slab and includes tensile steel reinforcement in the form of strands of high-strength prestressed wire with a diameter of 5 mm laid in the longitudinal and transverse directions (see , for example, the book of Yu.D. Voloshko et al. “Rail track with block reinforced concrete supports.” - M.: Transport, 1980, p.21-22). The plate has a slope inside the track to the sides of the ends from the transverse axis. At the ends of the ends, angles are installed that direct water to both sides of the axis of the path, preventing it from falling into the gaps between the plates.
Применение плитного основания с использованием известной беспустотной железобетонной плиты позволяет существенно повысить трещиностойкость подрельсового основания и, следовательно, надежность железнодорожного пути, а за счет уменьшения высоты плиты сокращен расход бетона и арматуры в сравнении с многопустотной преднапряженной плитой.The use of a slab foundation using the well-known hollow-free reinforced concrete slab can significantly increase the crack resistance of the rail base and, consequently, the reliability of the railway track, and by reducing the height of the slab, the consumption of concrete and reinforcement is reduced in comparison with a multi-hollow prestressed slab.
Однако слабым местом в подрельсовом основании, смонтированном из известных преднапряженных бетонных плит так же, как и из плит прототипа, являются стыки, где бетонное основание получает повышенные прогибы, а остаточные деформации пути накапливаются быстрее, чем на остальном протяжении.However, the weak point in the rail track mounted from well-known prestressed concrete slabs as well as from the prototype slabs are joints, where the concrete base gets increased deflections, and residual deformations of the path accumulate faster than the rest.
Применение таких плит, опирающихся на монолитное бетонное основание, радикально повышает жесткость верхнего строения пути, что существенно увеличивает износ колесных пар. Вероятно, именно этим обстоятельством объясняется практическое отсутствие таких жестких оснований в железнодорожном пути, нашедших свое применение только при строительстве отдельных путей на мостах и в тоннелях. В случае если применяется щебеночное балластное основание, отсутствие сплошности между стыкуемыми плитами вызывает неравномерную осадку торцов соседних плит и, что наиболее важно, определенную просадку стальных рельсов в местах стыковки плит. Это в свою очередь снижает равнопрочность пути по его протяжению и вызывает появление неровностей пути.The use of such plates, based on a monolithic concrete base, radically increases the rigidity of the upper track structure, which significantly increases the wear of the wheelsets. Probably, this circumstance explains the practical absence of such rigid foundations in the railway track, which found their application only in the construction of individual tracks on bridges and tunnels. If crushed stone ballast base is used, the lack of continuity between the joined plates causes uneven settlement of the ends of adjacent plates and, most importantly, a certain subsidence of steel rails at the joints of the plates. This, in turn, reduces the equal strength of the path along its length and causes the appearance of uneven paths.
Цель предлагаемого изобретения - повышение надежности железнодорожного пути, создание элементов сборного устройства верхнего строения пути в виде железобетонных плит, обеспечивающих повышение равнопрочности пути, увеличение изгибной прочности стальных рельсов со смонтированными на них плитами.The purpose of the invention is to increase the reliability of the railway track, the creation of elements of a prefabricated device of the upper structure of the track in the form of reinforced concrete slabs, which increase the equal strength of the track, increase the bending strength of steel rails with plates mounted on them.
Решение технической задачи состоит в том, что преднапряженная железобетонная плита для строительства железных дорог, включающая напрягаемую стальную арматуру из высокопрочной предварительно напряженной проволоки, уложенную в продольном и поперечном направлениях, а также пустоты для крепежных элементов и уклоны для стока воды, дополнительно содержит в плоскости, расположенной в пределах от 60 до 80 мм от нижней поверхности плиты, горизонтальные сквозные каналы диаметром, выбранным в пределах от 20 до 40 мм, ориентированные вдоль рельсового пути параллельно друг другу на расстоянии от трех до семи минимальных толщин плиты, начиная от края плиты на расстоянии, взятом в пределах от одной до двух минимальных толщин плиты, при этом вход и выход сквозных каналов в торцах плиты выполнен с симметричным оси каналов углублением в бетон в виде цилиндрической полости глубиной и диаметром, равными половине минимальной толщины плиты, для введения в торец плиты амортизирующих упругих цилиндрических элементов.The solution to the technical problem lies in the fact that the prestressed reinforced concrete slab for the construction of railways, including prestressing steel reinforcement from high-strength prestressed wire, laid in the longitudinal and transverse directions, as well as voids for fasteners and slopes for water drainage, additionally contains in the plane, located in the range from 60 to 80 mm from the bottom surface of the plate, horizontal through channels with a diameter selected in the range from 20 to 40 mm, oriented along the rail paths parallel to each other at a distance of three to seven minimum slab thicknesses, starting from the edge of the slab at a distance taken from one to two minimum slab thicknesses, while the entrance and exit of the through channels in the ends of the slab is made with a symmetrical axis of the channels by a recess in concrete in the form of a cylindrical cavity with a depth and diameter equal to half the minimum plate thickness, for introducing shock absorbing elastic cylindrical elements into the plate end.
Кроме того, плита снабжена в своей нижней части оребрением, ориентированным перпендикулярно нижней поверхности плиты и параллельно продольной напряженной арматуре, с высотой и шириной ребра, выбранными в пределах от 0,3 до 0,8 минимальной толщины плиты; причем верхняя часть плиты может быть выполнена с выемками для опирания рельсов и снабжена отверстиями для скрепления рельсов и слива воды. Часть разработанных плит снабжена прямоугольными крепежными пустотами для размещения концов стальных канатов и анкеров после их натяжения с последующим омоноличиванием бетоном. Такие пустоты открыты кверху, ориентированы вдоль длиной стороны и сообщаются с сквозными каналами, при этом ширина прямоугольных крепежных пустот соответствует минимальной толщине, а длина варьируется от полутора до трех минимальных толщин плиты, а соседние крепежные пустоты могут смещаться относительно друг друга вдоль пути на расстояние не меньшее расстоянию между соседними каналами. Сквозные каналы в плитах могут быть выполнены с ребристой футеровкой из металла или пластмассы. Предлагаемая преднапряженная железобетонная плита для обеспечения строительно-технических характеристик и обеспечения надежности и долговечности железнодорожного пути должна быть изготовлена из бетона марки не ниже В 35.In addition, the plate is equipped in its lower part with a fin, oriented perpendicular to the bottom surface of the plate and parallel to the longitudinal tensile reinforcement, with a height and width of the ribs selected in the range from 0.3 to 0.8 of the minimum thickness of the plate; moreover, the upper part of the plate can be made with recesses for supporting the rails and provided with holes for fastening the rails and draining the water. Some of the developed plates are equipped with rectangular mounting voids to accommodate the ends of steel ropes and anchors after their tension, followed by monolithic concrete. Such voids are open upward, oriented along the side length and communicate with through channels, while the width of the rectangular mounting voids corresponds to the minimum thickness, and the length varies from one and a half to three minimum plate thicknesses, and neighboring mounting voids can be displaced relative to each other along the path by a distance of shorter distance between adjacent channels. Through channels in the plates can be made with ribbed lining of metal or plastic. The proposed prestressed reinforced concrete slab to ensure the construction and technical characteristics and ensure the reliability and durability of the railway track should be made of concrete grade not lower than 35.
Предлагаемая преднапряженная железобетонная плита для строительства железных дорог изображена на фиг.1 - вид плиты с торца (а) и сверху (б) с сечением на фиг.1, аналогичным вертикальному сечению железобетонной шпалы, а на фиг.2 - простому прямоугольному сечению, на обоих фиг.: 1 - собственно плита; 2 - уклоны для стока воды; 3 - сквозные каналы для протягивания и крепления стальных канатов при сборке плит в звено железнодорожного пути; 4 - посадочное гнездо - углубление в торцах плит для крепления упругих элементов, надеваемых на стальные канаты при сборке разработанных плит в звено; 5 - оребрение железобетонных плит, ориентированное параллельно сквозным каналам; 6 - посадочные площадки для стальных рельсов пути с периодическими отверстиями 7 для скреплений рельсов к плитам и 8 - периодические отверстия по длине плит для слива воды.The proposed prestressed reinforced concrete slab for the construction of railways is shown in figure 1 - view of the slab from the end (a) and top (b) with a section in figure 1, similar to a vertical section of a reinforced concrete sleepers, and in figure 2 - a simple rectangular section, both figures: 1 - the actual stove; 2 - slopes for water flow; 3 - through channels for pulling and fastening steel ropes during the assembly of plates in the link of the railway track; 4 - landing nest - a recess in the ends of the plates for fastening the elastic elements worn on steel ropes when assembling the developed plates in the link; 5 - ribbing of reinforced concrete slabs oriented parallel to the through channels; 6 - landing sites for steel track rails with
На фиг.2 показано также сечение прямоугольных преднапряженных железобетонных плит с плоской верхней поверхностью: вариант А - с семью сквозными каналами; вариант Б - с пятью сквозными каналами; вариант В - с тремя сквозными каналами с размерностями, обозначенными на фиг.1 и 2 и защищаемыми в предлагаемом изобретении.Figure 2 also shows a section of rectangular prestressed concrete slabs with a flat upper surface: option A - with seven through channels; option B - with five through channels; option B - with three through channels with dimensions indicated in figures 1 and 2 and protected in the present invention.
Предварительно напряженная железобетонная плита 1 для железных дорог может иметь разное сечение и длину, но по ширине должна соответствовать ширине железнодорожного полотна, применяемого в России и за рубежом, т.е. 2700 мм. Длина плит может составлять от двух до восьми метров для формирования рельсовых звеньев железнодорожных путей, характеризующихся общепринятой длиной 12,5 и 25 м, связанной с возможностями протяженности строительных платформ и подъемных механизмов. Минимальную толщину плит с учетом преднапряжения можно варьировать в пределах от 140 до 200 мм с учетом профиля сечения плит, особенностей армирования и предназначения по грузоподъемности пути.The prestressed reinforced
При этом сквозные каналы, для размещения стягивающих плиты стальных канатов и максимальной несущей способности плит с напряженными стальными канатами, целесообразно размещать на расстоянии 60-80 мм от нижней поверхности плит и при этом применять каналы диаметром в пределах от 20 до 40 мм с учетом возможных размеров протягиваемых и напрягаемых при сборке плит стальных канатов с определенными стягивающими усилиями (в пределах от 5 до 30 тс на канат).In this case, through channels, for placement of the tightening plates of steel ropes and the maximum load-bearing capacity of plates with strained steel ropes, it is advisable to place them at a distance of 60-80 mm from the bottom surface of the plates and use channels with a diameter in the range of 20 to 40 mm, taking into account possible sizes steel ropes stretched and strained during assembly of plates with certain tensile forces (ranging from 5 to 30 ton-force per rope).
Вход в плиты и выход из них выполнен с цилиндрическими углублениями в бетоне (посадочными гнездами) для цилиндрических упругих элементов, что обеспечивает эффективную работу разработанных плит в новом верхнем строении пути. Предлагаемое изобретение предусматривает, в частности, возможность изготовления преднапряженных плит с выемками 6 для опирания стальных рельсов и отверстиями 7 для скрепления рельсов с плитой, содержит уклоны 2 и по длине плит периодические отверстия 8 для стока воды.The entrance to and exit from the slabs is made with cylindrical recesses in concrete (seating nests) for cylindrical elastic elements, which ensures the efficient operation of the designed slabs in the new upper track structure. The present invention provides, in particular, the possibility of manufacturing prestressed plates with
Горизонтальные сквозные каналы 3 диаметром от 20 до 40 мм размещены (фиг.2) в плоскости, расположенной на расстоянии 60-80 мм от нижней поверхности плиты, и ориентированны вдоль рельсового пути параллельно друг другу на расстоянии от трех до семи минимальных толщин плиты, на расстоянии от края плиты, составляющем одну-две минимальные толщины плиты. Для повышения сцепления арматуры с бетоном плит после натяжения арматуры сквозные каналы могут быть выполнены с ребристой футеровкой из металла или пластмассы, закладываемыми при изготовлении плит.Horizontal through
Вход и выход каналов выполнен в торцах плит с симметричными оси каналов посадочными гнездами для цилиндрических упругих элементов, располагаемых между плитами в виде цилиндрической полости глубиной и диаметром, равными половине минимальной толщины плиты. В нижней части плит для предотвращения поперечных деформаций пути может быть изготовлено оребрение 5, ориентированное перпендикулярно нижней поверхности плиты и параллельно продольной напряженной арматуре, с высотой и шириной ребра, составляющими от 0,3 до 0, 8 минимальной толщины плиты.The entrance and exit of the channels is made at the ends of the plates with symmetrical axis of the channels of the landing slots for cylindrical elastic elements located between the plates in the form of a cylindrical cavity with a depth and diameter equal to half the minimum thickness of the plate. In the lower part of the plates, to prevent lateral deformation of the path, a
Для монтажа разработанных преднапряженных железобетонных плит часть плит должна изготавливаться с технологическими полостями для протягивания через них и напряжения стальных канатов. Предлагаемое техническое решение предусматривает изготовление в части плит прямоугольных крепежных пустот, открытых кверху, ориентированных по длинной стороне вдоль и сообщающихся в основании с сквозными каналами для стальных канатов (фиг.3).For installation of the developed prestressed reinforced concrete slabs, part of the slabs should be made with technological cavities for pulling through them and the tension of steel ropes. The proposed technical solution provides for the manufacture of plates of rectangular mounting voids, open up, oriented along the long side along and communicating in the base with through channels for steel ropes (figure 3).
Ширина таких крепежных пустот соответствует минимальной толщине плиты, а длина выбирается в пределах от полутора до трех минимальных толщин преднапряженной плиты, при этом соседние крепежные пустоты могут смещаться относительно друг друга вдоль пути на расстояние, не меньшее такового между соседними каналами. На фиг.4 показан стык двух звеньев рельсового пути с крайними в звеньях плитами, в которых размещены крепежные пустоты. Указанные пустоты омоноличиваются бетоном вместе с анкерами, размещенными в описанных крепежных пустотах после натяжения стальных канатов и закрепления их концов.The width of such mounting voids corresponds to the minimum plate thickness, and the length is selected from one and a half to three minimum thicknesses of the prestressed plate, while adjacent mounting voids can be displaced relative to each other along the path by a distance not less than that between adjacent channels. Figure 4 shows the junction of the two links of the rail track with the extreme in the links plates in which the mounting voids are placed. These voids are monolithic with concrete along with anchors placed in the described mounting voids after tensioning the steel ropes and fixing their ends.
За пределами заявленных параметров изготовления предварительно напряженной бетонной плиты согласно предлагаемому техническому решению поставленная цель не достигается.Outside of the stated parameters for the manufacture of prestressed concrete slab according to the proposed technical solution, the goal is not achieved.
При сборке рельсовых звеньев или монтаже новых верхних строений железнодорожного пути с использованием заявляемой предварительно напряженной железобетонной плиты последние раскладывают таким образом, чтобы сквозные каналы 3 в плитах (фиг.1-3), соединяемых в звено или длинномерный пакет, располагались соосно (фиг.4). Затем через сквозные каналы пропускают стальные канаты 9, на которые одевают цилиндрические упругие элементы 10, закрепляя их в углублениях в виде цилиндрической полости - посадочное гнездо 4 - в торцах плит. Концы стальных канатов 9 после натяжения закрепляют анкерами в прямоугольных крепежных полостях 11 каждой пары крайних плит звеньев. Натяжение арматуры производят с помощью домкратов, после чего начало и конец каждого каната заанкеривают.When assembling rail links or installing new upper structures of the railway track using the inventive prestressed reinforced concrete slab, the latter are laid out so that the through
После натяжения арматурные канаты омоноличивают быстротвердеющим цементно-песчаным раствором и на смонтированное из предлагаемых преднапряженных бетонных плит подрельсовое основание укладывают и закрепляют рельсы.After tensioning, reinforcing ropes are monolithic with quick-hardening cement-sand mortar and rails are laid and fixed on rails mounted on the pre-stressed concrete slabs offered.
Предлагаемая преднапряженная железобетонная плита для железных дорог позволяет повысить изгибную прочность и равнопрочность пути без повышения его жесткости благодаря стягиванию бетонных плит, не прогибающихся на натянутых стальных канатах, но способных к вибрации для эффективного гашения периодических нагрузок. Новое техническое решение позволяет оперативно монтировать длинномерные конструкции из разработанных плит, которые обеспечивают устойчивость земляного полотна, невзирая на вспучивание или осадку части полотна, возникающих при традиционной рельсошпальной решетке пути.The proposed prestressed reinforced concrete slab for railways allows to increase the bending strength and equal strength of the track without increasing its rigidity due to the tightening of concrete slabs that do not bend on stretched steel ropes, but are capable of vibration to effectively absorb periodic loads. The new technical solution allows you to quickly mount lengthy structures from the developed plates, which ensure the stability of the subgrade, regardless of the expansion or subsidence of the part of the canvas that occurs with a traditional rail-sleeper track.
Производство пренапряженных железобетонных плит по предлагаемому изобретению не представляет проблем и может быть организовано на существующих заводах сборных железобетонных изделий и технологических линиях по безопалубочной формовке преднапряженных железобетонных плит типа Спанкрит.The production of prestressed reinforced concrete slabs according to the invention is not a problem and can be organized at existing prefabricated reinforced concrete product factories and production lines for the formless molding of prestressed reinforced concrete slabs of the Spankrit type.
Заявляемое техническое решение позволяет строить гибкое, хорошо ориентированное горизонтально, без возможности просадки в стыках соседних плит, верхнее строение пути с повышенной изгибной прочностью рельсов и обеспеченной равнопрочностью пути. Значительная площадь опирания длинномерного пакета плит на балласт или земляное полотно позволяет существенно более эффективно (по сравнению со шпальным основанием) передавать нагрузки от движущегося состава на грунт, с минимизацией угона, поперечных сдвигов и других негативных явлений.The claimed technical solution allows you to build a flexible, well-oriented horizontally, without the possibility of subsidence at the joints of adjacent plates, the upper track structure with increased bending strength of the rails and provided equal path strength. A significant area of abutment of a long-length package of plates on a ballast or subgrade allows significantly more efficient (compared to a sleeper base) to transfer loads from a moving composition to the ground, with minimization of theft, lateral shifts and other negative phenomena.
Новое решение, тем более при применении бесстыковых рельсовых путей, позволит повысить скорости движения поездов, снизить основное удельное сопротивление пути движению поездов и благодаря этому экономить топливо и электроэнергию на тягу. Одновременно существенно сокращаются сроки монтажа железнодорожных путей за счет быстрой сборки звеньев плит на балластных основаниях.The new solution, especially when using jointless rail tracks, will increase the speed of trains, reduce the main resistivity of the track to train movement and thereby save fuel and electricity for traction. At the same time, the installation time for railway tracks is significantly reduced due to the quick assembly of plate links on ballast substrates.
Особенно эффективным является применение таких звеньев для слабых грунтов, условий вечной мерзлоты. Экономичность предлагаемых преднапряженных железобетонных плит связана с быстротой строительства и ремонта пути, возможностью изготовления балластной призмы небольшой толщины, практически отсутствием ее засорения, повышением надежности и долговечности пути.Especially effective is the use of such links for soft soils, permafrost conditions. The cost-effectiveness of the proposed prestressed reinforced concrete slabs is associated with the speed of construction and repair of the track, the possibility of manufacturing a ballast of small thickness, virtually no clogging, increasing the reliability and durability of the track.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007148884/11A RU2373317C2 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Prestressed reinforced concrete slab for railway roads |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007148884/11A RU2373317C2 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Prestressed reinforced concrete slab for railway roads |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2007148884A RU2007148884A (en) | 2009-07-10 |
RU2373317C2 true RU2373317C2 (en) | 2009-11-20 |
Family
ID=41045257
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007148884/11A RU2373317C2 (en) | 2007-12-29 | 2007-12-29 | Prestressed reinforced concrete slab for railway roads |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2373317C2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588352C2 (en) * | 2010-12-17 | 2016-06-27 | Рэйлвэй Инжиниринг Рисерч Инститьют Оф Чайна Академи Оф Рэйлвэй Сайнсез | Pre-stressed concrete track slab of slab-type ballast-less track |
RU196437U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-02-28 | Акционерное общество "БэтЭлТранс" | Reinforced concrete sleepers with bar reinforcement and additional spiral end reinforcement |
RU196438U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-02-28 | Акционерное общество "БетЭлТранс" | Reinforced concrete sleepers with rod reinforcement and additional reinforcement of the end part with frames |
WO2020190163A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Лев Маркович ЗАРЕЦКИЙ | Method for producing multispan, reinforced-concrete floors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2009144170A (en) * | 2009-11-30 | 2011-06-10 | Михаил Николаевич Рудомазин (RU) | MULTI-STAGE CONCRETE PRODUCT, METHOD FOR ITS ASSEMBLY, TRANSPORTATION AND TIREDLESS INSTALLATION |
-
2007
- 2007-12-29 RU RU2007148884/11A patent/RU2373317C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
ВОЛОШКО Ю.Д. и др. Рельсовый путь с блочными железобетонными опорами. - М.: Транспорт, 1980, с.21-22. * |
ПУТЬ И ПУТЕВОЕ ХОЗЯЙСТВО №11, 1959, с.47-48. ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА № 1, 2006, с.65-69. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2588352C2 (en) * | 2010-12-17 | 2016-06-27 | Рэйлвэй Инжиниринг Рисерч Инститьют Оф Чайна Академи Оф Рэйлвэй Сайнсез | Pre-stressed concrete track slab of slab-type ballast-less track |
WO2020190163A1 (en) * | 2019-03-18 | 2020-09-24 | Лев Маркович ЗАРЕЦКИЙ | Method for producing multispan, reinforced-concrete floors |
RU196437U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-02-28 | Акционерное общество "БэтЭлТранс" | Reinforced concrete sleepers with bar reinforcement and additional spiral end reinforcement |
RU196438U1 (en) * | 2019-08-19 | 2020-02-28 | Акционерное общество "БетЭлТранс" | Reinforced concrete sleepers with rod reinforcement and additional reinforcement of the end part with frames |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2007148884A (en) | 2009-07-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8727229B2 (en) | Longitudinal sleeper and damping railway system thereof | |
US9222225B2 (en) | Pre-stressed concrete track slab of slab-type ballast-less track | |
US9689116B2 (en) | Rail track sleeper support | |
CN108914715B (en) | Assembly type ballastless track structure for vibration reduction zone and assembly method | |
CN112941975B (en) | Combined track slab, prefabricated slab track system and installation and construction method thereof | |
CN104264535A (en) | Longitudinal sleeper | |
CN105908583B (en) | System for replacing ballast track bed of tunnel with ballastless track under condition of uninterrupted driving | |
RU2373317C2 (en) | Prestressed reinforced concrete slab for railway roads | |
KR100603906B1 (en) | Pc girder bridge of u-type | |
RU2352705C1 (en) | Method for installation of permanent way | |
CN105926381B (en) | Method for replacing ballast track bed of tunnel with ballastless track under condition of uninterrupted driving | |
US20050252985A1 (en) | Rail sleeper and ballast-free track structure | |
CN113322771A (en) | Seamless bridge structure based on ultrahigh-toughness cement-based composite material and construction method | |
CN110616634A (en) | Embedded assembled continuous supporting rail plate beam structure and production method | |
CN209024893U (en) | Assembled ballastless track structure for vibration damping location | |
CN114717882B (en) | Full-assembled ballastless track capable of preventing train derailing and overturning | |
RU2381317C2 (en) | Railway rail length (versions) | |
CN216999085U (en) | Embedded structure of wheel tooth rail plate beam steel rail | |
CN205012221U (en) | Embedded track structure that is fit for medium and small span bridge | |
CN211079914U (en) | Embedded continuous supporting rail plate beam structure for assembly | |
RU2352706C1 (en) | Track upper structure design | |
CN104264534A (en) | Trapezoidal sleeper | |
RU226321U1 (en) | Prestressed reinforced concrete sleeper with elastic anchor fastening | |
RU209887U1 (en) | SLEEP FOR TRAMS | |
CN215104297U (en) | One-way prestressing force sleeper of twin |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101230 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20130220 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171230 |