Сборные железобетонные подрельсовые основания

Сборные железобетонные подрельсовые основания и путевые дорожные покрытия независимо от их конструктивных различий могут изготовляться из обычного или предварительно напряженного железобетона.

Поскольку подрельсовые основания и дорожные покрытия трамвайных путей находятся в сложных условиях и в процессе работы испытывают значительные динамические нагрузки от подвижного состава трамвая и безрельсового транспорта, к бетонам этих конструкций предъявляются специальные требования, помимо общих требований, которым должны удовлетворять железобетонные конструкции, работающие на открытом воздухе.

Эти бетоны должны иметь ограниченную усадку и ползучесть, а также повышенную водонепроницаемость и морозостойкость.

Для изготовления элементов путевых конструкций трамвая принимают тяжелые бетоны (с объемным весом 1800 кгж2 и более) марок 300, 400 и 500.

Марка бетона для конструкций из предварительно напряженного железобетона выбирается с учетом способа анкеровки арматурных элементов и определяется технико-экономическими соображениями. Для конструкций, в которых в качестве арматуры используются пряди из круглой холоднотянутой проволоки или одиночные проволоки с обработанной (профилированием, насечкой, нанесением риски, абразивным воздействием, травлением) поверхностью, марка бетона не должна быть ниже 400. В случае применения проволоки периодического профиля диаметром 5 мм и менее или гладкой проволоки с анкерами марка бетона применяется не ниже 300. Бетон этой марки применяется также в сочетании с арматурой периодического профиля из горячекатаных стержней диаметром более 20 мм и холодносплющенных диаметром более 14 мм. Наиболее эффективно применение бетонов высоких марок в сочетании с оптимальной формой тонкостенного элемента поперечного сечения. При этом расход заполнителей и цемента получается меньше, чем при использовании бетонов низких марок.

Изложенные требования к бетонам обусловлены общими конструктивными соображениями. В ряде частных случаев возможны отступления от указанных марок, обоснованные результатами испытаний. Обычно передача предварительного напряжения на бетон осуществляется в тот момент, когда" его прочность еще не достигла заданной марки. Очень важно, чтобы прочность бетона в момент передачи на него предварительного напряжения обеспечивала анкеровку арматуры.

Деформации ползучести сильно возрастают, когда напряжение в бетоне превышает 50% кубиковой прочности, что приводит к увеличенным потерям предварительного напряжения. Исходя из этих соображений, приняты следующие значения наименьшей кубиковой прочности бетона при его обжатии: при использовании холоднотянутой проволоки диаметром 2,5—5 мм — 200 кгсм2, диаметром 6 мм и более — 300 кгсм2, горячекатаной стали периодического профиля — 200 кгсм2.

Рамные шпалы.

Рамная шпала является как бы переходным типом подрельсового основания от цельнобрусковой одиночной шпалы к сборным железобетонным путевым конструкциям.

Впервые рамные шпалы были предложены для железнодорожных путей, но по ряду причин не получили широкого распространения на железнодорожном транспорте (специфика в производстве путевых работ — подбивка шпал машинами, выправка пути и т. Д.). Однако по условиям работы трамвайного пути рамные шпалы имеют преимущества перед одиночными, поэтому первыми образцами рамных шпал, уложенных в трамвайные пути, были шпалы железнодорожного типа из предварительно напряженного железобетона, изготовленные по проекту цниипса.

Рамная шпала представляла собой замкнутый прямоугольный четырехугольник длиной 1700 мм, шириной 1950 мм с двумя лежневыми частями, на которые в продольном направлении укладываются рельсы на клинчатые подкладки, и двумя поперечинами, являющимися связями, обеспечивающими стабильность рельсовой колеи (146). Толщина шпал 160 мм, крепление рельсов нераздельное— костылями или шурупами в дубовые дюбели. Рамная шпала армирована струнами из высокопрочной стальной проволоки диаметром 3 мм, расположенными в пять вертикальных рядов. Непрерывное армирование осуществляется на поворотных столах. Несколько рамных шпал этого типа было уложено в путь для опытной эксплуатации. В результате выяснилось, что железнодорожные

Конструкции скрепления шпалы с рельсом. С учетом этих обстоятельств была спроектирована рамная шпала специально для трамвайных нагрузок.

Управлением пассажирского транспорта Мосгорисполкома разработана конструкция пути на рамных железобетонных шпалах с обычным армированием (147). Применять ее рекомендуется на прямых и на кривых участках пути радиусом свыше 100 м при продольном уклоне не более. 40%о и частоте движения не свыше

20 поездов трамвая в час. В случае замены песчаного балласта щебеночным конструкция может применяться на участках с более высокой частотой движения — свыше 40 поездов в час. Продольный уклон пути в этом случае не должен . Быть более 60%. Температурные компенсаторы устанавливают через 400 м. Рельсы помещают на шпалу по резиновой прокладке толщиной 8 мм. В качестве покрытия используют железобетонные плиты толщиной 13 см.

Между подошвой рельса и бетоном шпалы закладывается резиновая лента шириной 180 мм, толщиной 8 мм. Крепление рельсов со шпалой осуществлено в виде анкеров, которые состоят из двух скоб квадратного сечения (12X12 мм), соединенных железной пластинкой (толщиной 5 мм), приваренной к скобам (148). Скобы заделываются в бетон шпалы до уровня верхней плоскости пластинки. В проушины верхней части анкера входит головка болта, которая закрепляется поворотом болта на 90°. На болт надевается лапка, которая опирается губкой через резиновую прокладку на верхнюю грань подошвы рельса, а хвостом —на. Горизонтальную полку анкера. Посредством лапки, пружинной шайбы и гайки рельс прижимается к шпале.

В  46 приведена техническая характеристика рамной шпалы.

Рамно-панельные шпалы.

В качестве разновидности рамной шпалы по предложению инженера С. А. Лызлова была запроектирована рамно-панельная шпала, представляющая собой как бы соединенные вместе несколько рамных шпал (149). Рамнб-панель-

Ная шпала была создана с целью укрупнения элементов подрель-сового основания для сокращения операций по монтажу верхнего строения и основания трамвайного пути. Напряженное армирование предусмотрено только в продольных подрельсовых лежнях, а поперечные связи армируются без предварительного напряжения стержней, арматурой периодического профиля. Габаритные размеры рамно-панельной шпалы: ширина 1912 мм, длина 6220 мм, средняя высота лежневых частей, выполненных с подуклонкой, 125 мм при ширине 340 мм; количество поперечных связей-—5 шт. С шириной 220 мм и высотой 95 мм.

Армирование продольных лежневых частей может быть осуществлено либо струнами диаметром 3 мм, располагающимися четырьмя вертикальными рядами, либо струнами диаметром 2,5 мм, располагающимися шестью вертикальными рядами. Временное сопротивление арматурной проволоки в обоих случаях 17 000 кгсм2,

Контрольное напряжение предварительного натяжения арматуры 11 ООО кгсм2, марка бетона 500. Вес одной рамно-панельной шпалы 1,5 т. Крепление к рельсам анкерно-коробчатое, состоящее из анкерной коробки, образованной отрезком швеллера № 8 с прорезью для хвостовика прижимной лапки, из уголка № 90X60 и головки болта. Прижимная лапка хвостовиком входит в прорезь анкерной коробки, чем исключается поворот ее относительно коробки. В ту же прорезь вводится головка болта, поворотом на 90° закрепляется в коробке и при помощи гайки крепит прижимную лапку на подошве рельса. Под подошвой рельса по всей длине укладывается резино-битум-ная упругая прокладка толщиной 6—8 мм.

Рамно-панельные шпалы укладываются в количестве 160 шт. На 1 км одиночного пути. Рамные и рамно-панельные шпалы могут укладываться на песчаном или щебеночном балласте при штучных дорожных покрытиях (брусчатка, железобетонные плиты) в путях как на обособленном полотне, так и в проезжей части улиц с доступом движения по путям транспорта. Предпочтительнее укладывать рамные шпалы в путях на обособленном полотне, так как имея довольно высокую упругость, они недостаточно хорошо работают совместно с дорожным покрытием (за исключением совмещенных железобетонных плит) на автомобильную нагрузку.

Гибкие шпалолежни.

Подрельсовые основания в виде гибких элементов — рамных и одиночных продольных шпало-лежней, отличаются своей работой от всех других типов оснований, так как ввиду своей малой жесткости они не являются несущими элементами, а служат как бы промежуточными элементами, распределяющими нагрузку от рельса на балласт. Лежень прижимается реактивным давлением балласта к подошве рельса и его прогибы полностью совпадают с прогибами рельса. Благодаря упругой прокладке трение между рельсом и лежнем дает столь небольшие напряжения сдвига, что фактически их можно не принимать во внимание.

Для всех разновидностей шпало-лежней принимается минимальная высота 60—70 мм, что дает этому типу подрельсового основания значительное снижение веса и объема железобетона на единицу длины пути. Конструкция гибких шпало-лежней была предложена канд. Техн. Наук Е. В. Овечниковым и И. М. Котеликовым.

Гибкий предварительно напряженный рамный шпало-лежень для трамвайных путей представляет собой замкнутую прямоугольную раму (150) с размерами по наружному контуру: длина 2880 мм, ширина 1904 мм. Подрельсовыми лежнями являются длинные элементы рамы, имеющие ширину 380 мм и переменную высоту от 58 до 68 мм. Поперечные элементы рамы имеют прямоугольное сечение 160X58 мм и служат в качестве поперечной связи между двумя лежнями. Шпало-лежень армирован предварительно напряженной высокопрочной проволокой путем навивки ее с помощью поворотного стола на штыри поддона. Высокопрочная проволока навивается на прочные анкерные кольца, оставленные в теле бетона.

Кроме непрерывной предварительно напряженной проволоки, шпало-лежень армирован еще двумя сварными сетками из холодносплющенной проволоки диаметром 6 мм или горячекатаной профилированной стали марки 25Г2С.

Для крепления рельса к шпало-лежню в последний закладываются металлические анкерные коробки с гнездами для головок болта. Рельс укладывается на лежень всей нижней поверхностью подошвы. Между лежнем и подошвой рельса укладывается резино-

Битумная или полимерная амортизирующая прокладка, затем рельс прикрепляется к лежню с помощью прижимной лапки и болта.

Железобетонные лежни. Управление пассажирского транспорта Мосгорисполкома разработало конструкцию пути на сборных предварительно напряженных железобетонных лежнях (151) со сплошным опиранием рельсов на плоские одиночные железобетонные элементы. Конструкция рекомендуется на пассажирских линиях с частотой движения свыше 20 поездов трамвая в час и применяется

Только на прямых участках пути при продольном уклоне не более 4%0.

В конструкции пути предусмотрено сплошное опирание подошвы рельса на лежень. При изготовлении лежней (152) армирование осуществляется продольной, предварительно напряженной горячекатаной арматурой периодического профиля. Помимо этого лежень армируется в два ряда сварными сетками из круглой 8-миллиметровой стали.

В подрельсовых частях лежня (153) на ширину 190 мм устроена подуклонка 1:20. Между подошвой рельса и лежнем за-

Кладывается резиновая лента шириной 180 мм, толщиной 8 мм. Крепление рельса с лежнем дано в виде анкеров. Заделанная в бетон лежня часть анкера состоит из трубки овального сечения длиной 120 мм, сквозь которую в поперечном направлении пропущен стальной пруток диаметром 20 мм, длиной 127 мм. Анкерная трубка изготовляется из отрезка стальной трубы диаметром 50 мм. При сборке в анкерную трубку вводится болт, загнутым концом захватывающий поперечный пруток. На болт надевается лапка, которая опирается губкой через резиновую прокладку на верхнююгрань подошвы рельса, а хвостом — на бетон лежня. Посредством лапки, пружинной шайбы и гайки рельс прижимается к лежню.

Лежни укладываются на песчаный подстилающий слой последовательно один за другим по 3 шт. На рельсовое звено (на 1 км однопутного пути 480 шт.). В поперечном направлении лежни связываются стальными тягами, привариваемыми к специальным закладным пластинкам, заделанным в бетон (по 2 шт. На каждый лежень).

Совмещенные основания.

Для обеспечения совместной работы подрельсового основания и дорожного покрытия трамвайного пути можно применять совмещенные основания из сборного железобетона, конструкции канд. Техн. Наук К. И. Белиловской и В. С. Нау-менко. Конструктивное решение основано на использовании особенностей работы рельсового пути в целом и в частности подрельсовых оснований в их взаимодействии с подстилающим балластным слоем с тем, чтобы снизить некоторые отрицательные стороны работы сборного дорожного покрытия как в общем плане, так и в части улучшения взаимодействия дорожного покрытия с путевой конструкцией и в особенности с рельсом.

Как известно из практики дорожного строительства, основными недостатками сборных железобетонных покрытий являются трудности в достижении равномерного плотного опирания плит на подстилающий слой и в устройстве надежных устойчивых стыков между плитами. В то же время, в подрельсовых основаниях как рамного, так и лежневого типов при их укладке на балласт легко добиться сплошного плотного опирания стыка вследствие надежной связи подрельсового основания с рельсом при помощи скреплений. Принимая во внимание эти положительные стороны работы подрельсовых оснований, в конструкциях совмещенных оснований в первом случае объединяют основание и дорожное покрытие шарнирно, при помощи опираний плит дорожного покрытия непосредственно на подрельсовое.

Плитно-лежневое совмещенное основание (154) представляет собой жесткий лежень 1 из предварительно напряженного железобетона (под каждую рельсовую нитку) с уложенными на полки лежней путевой 2 и междупутной 3 железобетонными плитами. Рельсы 4 прикрепляются к лежням 1 раздельным скреплением анкерно-втулочного типа, во втулку 5 которого вставляется болт 6. На него надевается прижимная лапка 7, которая закрепляет рельс на лежне. Для упругого опирания под подошву рельса укладывается сплошная прокладка 8 из полимерного материала, служащая также для снижения величины блуждающих токов. Жесткий лежень армирован стержнями периодического профиля диаметром 12 мм и двумя сетками из обычной арматуры; бетон лежня имеет марку 300. Предварительное натяжение арматуры лежня осуществляется электротермическим способом.

Вес одного лежня длиной 4100 мм 0,8 т, объем бетона 0,33 ж3, удельный расход арматурной стали 134,5 кгж3. Конструкция лежня позволяет изготовлять его в заводских условиях поточным способом.