Рис 6.19. Схема моста. / — устои, 2 — неподвижные опорные части; 3 — пролетные строения, 4 — подвижные опорные части, £—«быки», L — полная длина моста, /,,—расчетный пролет, Л + h + /з —- Отверстие моста, ГВВ— горизонт высоких вод; ГМВ — горизонт меженных (средних) вод |
На продольные балки, а в небольших мостах со сплошными стенками на главные фермы укладывается мостовое полотно, которое
|
Рис 6.22. Части пролетного строения.
а - общий вид, б - ферма, в - поперечные связи, г - продольные связи, д - продольные и поперечные балки, в — мостовое полотно
|
Рис 6 23 Мосты с ездой: а — поверху, б — понизу; в — посередине
обычно состоит из мостовых и охранных брусьев или сплошных плит, а также рельсов и скреплений, настила, перил и уравнительных приборов (на больших мостах). В необходимых случаях на мостах устраивают тротуары, огражденные перилами, площадки-убежища, освещение, связь, специальные смотровые и противопожарные приспособления, помещения для охраны и обслуживающего персонала.
Основными параметрами моста являются длина, высота, отверстие моста, грузоподъемность. Длиной моста называется расстояние между задними гранями его устоев, а высотой — расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод. Отверстием моста называется расстояние в свету между внутренними гранями устоев однопролетного моста, или сумма таких расстояний между всеми опорами многопролетного моста на уровне расчетного горизонта воды. Грузоподъемностью моста называется наибольшая нагрузка, которую он может выдержать при условии обеспечения безопасности движения поездов. Параметры мостов определяются шириной водной преграды, колебаниями уровня воды, заданной нормой массы поездов.
В зависимости от длины, числа пролетов, конструкции и материала пролетного строения, числа путей и способа передачи давления на опоры мосты классифицируются следующим образом:
по числу пролетов — одно-, двух- и трехпролетные и т. д.;
по числу главных путей—одно-, двух- и многопутные;
по конструкции пролетного строения — с ездой понизу, поверху и посередине;
по материалу — каменные, металлические, железобетонные, деревянные;
по длине—малые (до 25 м), средние (25—100 м), большие (100— 500 м) и внеклассные (более 500 м);
по способу передачи давления на опоры (статическая схема) — балочные, арочные, рамные, висячие, ван- товые, комбинированные (рис. 6.24).
В балочных и вантовых мостах пролетное строение передает на все опоры только вертикальное давление, благодаря чему опоры имеют сравнительно легкие конструкции. В мостах других статических схем береговые опоры работают под более сложным воздействием сил, поэтому их строят массивными и не дающими просадок.
Одной из важнейших задач при проектировании мостов является выбор материала пролетного строения.
Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также в годы Великой Отечественной войны при временном восстановлении Достоинствами этих мостов являются простота конструкций, возможность использования местных материалов, быстрота сооружения и дешевизна. Однако они недолговечны, опасны в пожарном отношении, сложны в содержании и поэтому в настоящее
|
ор^а сггв а
I* |я «и- нЛ* "I t* RU- f* Ч 4я
I i Л Л | (Рис 6 24. Статические схемы мостов:
j. I i a — балочных; б — арочных; в — рамных, г - висячих, d -
♦/? tR вантовых, /?, Н — соответственно вертикальная и горизонталь-
I I II ная реакция опор
время могут быть допущены лишь в отдельных случаях на малодеятельных ветвях и подъездных путях.
Каменные мосты долговечны, малочувствительны к увеличению массы поездов, требуют небольших затрат на содержание и могут сооружаться из местных материалов. Вместе с тем строительство этих мостов весьма трудоемко, допускаемая длина пролетов ограничена, они имеют большую собственную массу и требуют значительного расхода материала, поэтому каменные мосты в настоящее время не строятся.
Металлические мосты составляют около 70 % общей протяженности всех мостов на железных дорогах сети. Широкое распространение их объясняется высокой прочностью при сравнительно малой массе, возможностью применения однотипных деталей, изготовляемых индустриальным методом, высокой степенью механизации работ по сборке моста и сравнительно большим сроком службы (до 80 лет). Металлические мосты особенно экономичны при пролетах более 33 м. Основными недостатками этих мостов являются большой расход металла и необходимость тщательного ухода для предотвращения коррозии; во избежание ее производится периодическая окраска пролетных строений
Железобетонные мосты являются более долговечными, чем металлические, требуют меньше металла и расходов на содержание, менее чувствительны к увеличению массы поездов. Оии также позволяют изготовлять фермы в заводских условиях, а сборку моста производить на месте с широким использованием механизмов. Однако большая масса пролетных строений усложняет стро- ительно-монтажные работы и требует более мощных опор Поэтому железобетонные мосты являются основным типом малых мостов, а при средних и больших пролетах выбор материала — железобетона или металла — производится на основе технико-экономических расчетов.
6.5. ТРУБЫ. ТОННЕЛИ. ПОДПОРНЫЕ СТЕНЫ. РЕГУЛЯЦИОННЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Трубы устраивают при пересечении железной дорогой небольших водотоков или суходолов. По материалу различают каменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы. Весьма распространены сборные железобетонные трубы из отдельных звеньев длиной 1—6 м, разделенных деформационными швами (рис. 6.25); трубы требуют небольших затрат на устройство и содержание.
В зависимости от высоты насыпи и предполагаемого расхода воды трубы бывают одно-, двух- и в отдельных случаях трех- очковые. По форме поперечного сечения они могут быть круглыми, прямоугольными и сводчатыми.
Для уменьшения сопротивления потоку воды и для предохранения насыпи от размыва на входах и выходах труб устраивают оголовки, рас- лииряющиеся в направлении от трубы. Применяют безоголовочные гофрированные металлические трубы.
Они имеют меньшую стоимость по сравнению с железобетонными, намного легче их и обеспечивают значительное сокращение сроков строительства, так как не требуют фундамента; их укладывают на подушку из песка, гравия или щебня. С увеличением высоты насыпи возрастает длина трубы и ее стоимость. Поэтому в насыпях высотой 10 м и более часто экономически выгоднее сооружать железобетонный мост с малым пролетом.
Тоннель представляет собой искусственное сооружение для прокладки пути под землей. Транспортные тоннели по их месторасположению разделяют на горные, подводные и городские. Пространство, образованное после удаления породы при сооружении тоннелей, называется тоннельной выработкой, а конструкция, служащая для ее закрепления,—обделкой. В слабых грунтах во избежание обвала в тоннелях обычно устраивают несущую обделку из железобетона или бетона, а в трудных гидрогеологических условиях — из металла. В скальных породах в зависимости от их прочности разрешается применять вместо несущей облицовочную обделку или сооружать тоннель без обделки и облицовки.
Рис 6 25 Продольный разрез трубы / -- входной оголовок, 2 — гидронзоляння, 3 — выходной оголовок, 4 — мощение, 5 — рисберма, 6 ■ фундамент, 7 — деформационный шов, 8 — звенья трубы |
Тоннели надежно защищают от проникновения в них поверхностных и грунтовых вод и делают водоотводы. Для выпуска воды за пределы тоннеля продольный профиль пути в нем проектируемся на уклоне в одну или обе^стороны, как правило, не менее 0,003. Горизонтальные пло-
|
|
Рис / - шпоровндная дамба, 4 |
| Г* - |
|
|
|
|
| г U- |
| 1 " • |
|
|
6 27 Регуляционные сооружения: Грушевидная дамба, 2 — траверсы; 3 — • голова дамбы
|
Рис 6 26. Подпорная стена
щадки длиной не более 400 м допускаются лишь как разделительные между уклонами в разные стороны.
При необходимости расположения тоннелей в кривых радиус их должен быть не менее 600 м Входы в тоннель укрепляют и оформляют в виде порталов. Для укрытия людей, находящихся в тоннеле во время пропуска поездов, в стенах устраиваются ниши, а для хранения рабочего инвентаря, материалов и инструментов—специальные камеры.
При паровой и тепловозной тяге в тоннелях протяженностью свыше 1000 м предусматривают искусственную вентиляцию.
Подпорные стены (рис. 6.26) сооружают для предотвращения обрушения откосов или подмыва грунта у основания насыпей на крутых косогорах, берегах морей и рек, а также для уменьшения полосы отвода при высоких насыпях в пределах населенных пунктов.
На существующих железных дорогах встречаются подпорные стены, возведенные из каменной, бетонной и бутобетонной кладки. В настоящее время их сооружают преимущественно из отдельных железобетонных секций.
Для защиты мостов и земляного полотна от размыва во время паводков и повреждения во время ледохода на подходах к ним устраивают специальные регуляционные сооружения (рис. 6 27), которые состоят из водоиаправляющих грушевидных и шпоровидных дамб и траверс, их откосы со стороны реки укрепляют каменным мощением или бетонными плитами Дамбы отводят поток воды от насыпи, предохраняют от подмыва береговые устои моста и обеспечивают спокойный проход высоких вод через отверстие моста. Траверсы, представляющие собой короткие поперечные дамбы, препятствуют течению воды вдоль насыпи и предохраняют ее от размыва.
Глава 7
ВЕРХНЕЕ СТРОЕНИЕ ПУТИ
7.1. НАЗНАЧЕНИЕ, СОСТАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И ТИПЫ ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ
Верхнее строение пути служит для направления движения подвижного состава, восприятия силовых воздействий от его колес и передачи их на нижнее строение.
Верхнее строение пути (рис. 7.1) представляет собой комплексную конструкцию, включающую балластный слой, шпалы, рельсы и рельсовые скрепления, противоугоны, стрелочные переводы, мостовые и пере- водные брусья. Рельсы, соединенные со шпалами, образуют рельсо- шпальную (путевую) решетку. При этом шпалы заглубляются в балласт-
5 4 3 Зепляное полотно Рис 7 1. Элементы верхнего строения пути: /—рельсы, 2— шпалы, 3— промежуточные рельсовые скрепления, 4 — щебеночный балласт, 5 — песчаная подушка |
Давление колеса (в Зинамике 150-180 кН)
с XX *
Изгаи Контактные напряжения (тотоо)югкпа. '
кпа
'На лодклайкЫ 135т)ЮгкПа |
..—т—ПтnoiKMffKU : -'-/■'■'•'■' '^нашлалцВ/.................... --.. •• |
[1] ' -НаВалласлКсреднем ' Пазе мля\ • у |
Х- |
X
•^•па'Ь "щалШб^Шю^кПа ное полотна-.
........:-Сцане,: (О.ВЧфО'кПа.
^ * * t ~ * У ' ' ^ '>' ^ * • * ^ *«* | ' •.' ■ у
Рис 7.2 Схема передачи сил давления от колес на земляное полотно
ный слой, укладываемый на основную площадку земляного полотна.
Толщина балластного слоя, а также расстояние между шпалами должны быть такими, чтобы давление на земляное полотно не превышало величины, обеспечивающей его упругую осадку, исчезающую после снятия нагрузки. Работа верхнего строения пути как единой конструкции видна из рис. 7.2. По мере удаления вниз от места непосредственного контакта пути с подвижным составом давление рассредоточивается на все большую площадь и на земляное полотно уже передается почти равномерное давление примерно 0.8-102 кПа.
Верхнее строение пути работает в сложных условиях, подвергаясь воздействию проходящих поездов, атмосферных осадков, ветра, колебаний температуры, при этом оно должно быть достаточно прочным, устойчивым, долговечным и экономичным. В зависимости от грузонапряженности на магистральных железных дорогах установлены три типа верхнего строения пути (табл. 7.1).
7.2. БАЛЛАСТНЫЙ СЛОЙ
Таблица 7 1
|
Основным назначением балластного слоя является восприятие давления от шпал и равномерное распределение erq на основную площадку земляного полотна, обеспечение устойчивости шпал под воздействием вертикальных и горизонтальных сил, обеспечение упругости подрельсового основания и возможности выправки рельсо-шпальной решетки в плане и профиле, отвод от нее поверхностных вод.
Балластный слой не должен задерживать на своей поверхности воду, предохранять основную площадку от переувлажнения. Материал для балласта должен быть прочным, упругим, устойчивым под нагрузкой и атмосферными воздействиями, дешевым. Кроме того, он не должен дробиться при уплотнении, пылить при проходе поездов, раздуваться ветром, размываться дождями, прорастать травой. В качестве балласта используют сыпучие, хорошо дренирующие упругие материалы: щебень, гравий, песок, отходы асбеста, ракушечник. Лучшим материалом для балласта является щебень из естественного камня, валунов и гальки.
Путевой щебень, применяемый на железных дорогах СССР, выпускают двух основных фракций с размерами частиц от 25 до 60 и от 25 до 50 мм. Для балластировки станционных путей и строительных целей стандартом предусмотрен также выпуск мелкого щебня фракции от 5 до 25 мм. Щебень хорошо про
пускает воду, не смерзается в зимнее время, оказывает в 1,5 раза большее сопротивление продольному сдвигу и допускает в 2 раза большее вертикальное давление по сравнению с песчаным балластом, превышает срок службы балласта из любого другого материала. Однако щебень быстрее загрязняется различными сыпучими материалами (углем, торфом, рудой), просыпающимися на путь при перевозках. Для предохранения щебня от загрязнения грунтом при вдавливании в земляное полотно, а также для уменьшения расхода щебня его укладывают на песчаную подушку.
Гравийный и гравийно-песчаный балласт получают в результате разработки естественно образовавшихся отложений гравия и крупнозернистого песка. Такой балласт дешевле щебня, меньше загрязняется, но вместе с тем менее устойчив к нагрузкам, хуже пропускает воду и может смерзаться в зимнее время.
Асбестовый балласт представляет собой отходы асбестового производства в виде раздробленных горных пород с присутствием мелких свободных волокон асбеста. При достаточно высокой несущей способности, малой засоряемости, больших удобствах выправки пути асбестовый балласт имеет и недостатки — сильно пылит при высоких скоростях движения и недостаточно устойчив против размыва ливневыми дождями.
Ракушка, как балласт, имеет местное значение и применяется только на малодеятельных линиях. Песчаный балласт является наихудшим из балластов, поэтому его применяют только на малодеятельных линиях, станционных путях и в качестве подушки под щебеночный и асбестовый балласт.
3 Зак 774 |
Балластный слой укладывается в путь в виде призмы (рис. 7.3), которая имеет откосы крутизной, как правило, 1:1,5 и верхнюю часть, ширина которой устанавливается техническими условиями. Основные раз-
|
Рис 7 3 Поперечный профиль балластной призмы для главных путей двухпутной линии: / — щебень, 2 песок |
меры балластной призмы в зависимости от типа верхнего строения пути даны в табл. 7.2.
На линиях скоростного движения пассажирских поездов путь должен укладываться на щебеночный балласт с размерами призмы не менее установленных для тяжелого типа верхнего строения пути, а при грузонапряженности свыше 50 млн. т-км/км в год ширина балластной призмы дополнительно увеличивается еще на 20 см, а толщина—на 5 см. Наименьшая толщина балластного слоя под шпалами на приемо- отправочных путях станций принята 30 см, а на прочих станционных путях — 25 см. Все основные направления сети железных дорог СССР имеют на главных путях щебеночный балласт.
В првцессе эксплуатации балласт загрязняется, что ухудшает его дренирующие свойства. В связи с этим щебеночный балласт периодически очищают, а гравийный и песчаный заменяют и пополняют. Для снижения затрат труда на устранение расстройств балластного слоя и повышения его стабильности применяют обработку щебня вяжущими полимерными материалами. Для умень-
Таблица 72
|
* Числитель — для деревянных, знаменатель -- для железобетонных шпал |
шения засорения балласта и снижения потерь грузов в пути запрещена погрузка сыпучих грузов в вагоны с неисправным полом и дверями, погрузка угля с «шапкой»., которая сдувается ветром и осыпается на путь. Применяется обработка сыпучих грузов в вагонах после погрузки специальными растворами, образующими прочную пленку, препятствующую выдуванию груза.
7.3. ШПАЛЫ
л |
1й |
/ВО |
ЛЯ |
|
Шпалы являются основным видом подрельсовых оснований и служат для восприятия давления от рельсов и передачи его на балластный слой. Кроме того, шпалы предназначены также для крепления к ним рельсов и обеспечения постоянства ширины колеи. Помимо шпал, к подрельсовым основаниям относятся мостовые и переводные брусья, отдельные опоры в виде полушпал, а также сплошные опоры в виде плит и рам. Шпалы должны быть прочными, упругими, дешевыми и обладать достаточным сопротивлением электрическому току. Материа-
/55
|
Рис 7 4 Поперечные профили деревянных шпал лом для шпал служит дерево, железобетон, металл.
Около 90 % всех шпал на железных дорогах мира составляют деревянные, пропитанные масляными антисептиками. Достоинством этих шпал является легкость, упругость, простота изготовления, удобство крепления рельсов, высокое сопротивление токам рельсовых цепей. Недостатком деревянных шпал является сравнительно небольшой срок службы (15—18 лет) и значительный расход деловой дребе- сины. Для изготовления деревянных шпал обычно используются сосна, ель, пихта, лиственница, реже кедр, бук, береза.
По форме поперечного сечения деревянные шпалы изготовляют двух видов: обрезные А, опиленные с четырех сторон, и брусковые Б, имеющие опиленные поверхности только сверху и снизу. Это позволяет использовать для изготовления шпал бревна различных диаметров. Как обрезные, так и брусковые шпалы могут быть трех типов (рис. 7.4). Тип I предназначен для главных путей магистральных железных дорог, тип II — для станционных и подъездных путей и тип III — для путей промышленных предприятий. Стандартная длина деревянных шпал 2750 мм, а для особо грузо- напряженных участков по заказу МПС изготовляют шпалы длиной 2800 мм. До 1967 г. шпалы изготовляли длиной 2700 мм.
Начиная с 1957 г. на железных дорогах СССР получили широкое применение железобетонные шпалы с предварительно напряженной арматурой (рис. 7.5). Достоинством их является долговечность (40—50 лет), обеспечение высокой устойчивости пути, плавность движения поездов, что объясняется одинаковыми размерами и равной упругостью шпал. Кроме того, применение железобетонных шпал позволяет сберечь древесину для других нужд народного хозяйства. Благодаря указанным качествам они уложены уже на
главных путях всех основных направлений сети и в том числе на участках скоростного движения поездов.
К недостаткам железобетонных шпал относятся большая масса, то- копроводимость, высокая жесткость, сложность крепления рельсов к шпале. Для повышения упругости пути на железобетонных шпалах под рельсы укладывают амортизирующие прокладки. Во избежание утечки электрического тока рельсовые скрепления имеют специальную конструкцию с электроизоляционными деталями.
Железобетонные шпалы изготовляют из тяжелого бетона с арматурой из стальной углеродистой холоднотянутой проволоки периодического профиля диаметром 3 мм.
|
Металлические шпалы не получили в нашей стране распространения из-за большого расхода металла, подверженности коррозии, электропроводности, большой жесткости и неприятного шума при движении поездов.
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал. На железных дорогах СССР применяют четыре эпюры, соответствующие укладке 1440, 1600, 1840 и 2000 шпал на 1 км пути.
На опытных участках железных дорог проходят испытания блочные железобетонные подрельсовые основания в виде сплошных плит и рам (рис. 7.6). Предполагается, что такие конструкции повысят стабильность пути и уменьшат загрязнение балласта.
|
3* |
На станциях метро и при устройстве смотровых канав в депо вместо сплошных шпал используются полушпалы, втопленные в бетон.
7.4. РЕЛЬСЫ
Рельсы предназначены для направления движения колес подвижного состава, восприятия нагрузки от него и передачи ее на шпалы. Кроме того, рельсы используются на участках с автоблокировкой как проводники сигнального тока, а при- электротяге — обратного тягового тока.
Для надежной работы рельсы должны быть достаточно прочными, долговечными, износоустойчивыми, твердыми и в то же время нехрупкими, так как они воспринимают округленную массу 1 м в килограммах. До 1962 г. в путь укладывали также рельсы типа Р43.
Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальная нагрузка, стремящаяся изогнуть его, наиболее рациональной формой рельса считается двутавровая (рис. 7.7), обеспечивающая одновременно и меньший расход металла. Основные размеры рельсов разных типов даны в табл. 7.3.
Выбор того или иного типа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения поездов. На линиях скота блица 7.3
|
Тип рельса | Масса, кг/м | Размеры, мм | |||||
Высота | Ширина головки понизу | Толщина шейки | Ширина подошвы | ||||
рельса | головки | подошвы | |||||
Р75 | 74,41 | 55,3 | 32,3 | ||||
Р65 | 64,72 | ||||||
Р50 | 51,67 |
|
ударно-динамическую нагрузку. Материалом для рельсов служит высокопрочная углеродистая сталь. В зависимости от массы и поперечного профиля рельсы подразделяются на типы Р50, Р65 и Р75. Буква Р означает «рельс», а цифра—
Ширина головки
Рис 7.7 Профиль рельса I — головка рельса, 2 — шейка, 3 — подошва |
Дата добавления: 2015-08-28; просмотров: 76 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
