Результат интеллектуальной деятельности: Безбалластный путь на искусственном сооружении

Изобретение относится к совместной работе уложенного бесстыкового пути (без разрыва) на безбаласстном основании и пролетного строения на мостах, эстакадах и путепроводах, участка высокоскоростной железной дороги.

Известен безбалластный путь на искусственном сооружении, содержащий основание, на котором установлены подрельсовые опоры, при этом основание выполнено из монолитного железобетона, подрельсовые опоры выполнены в виде железобетонных рам, внутри проемов рамы в бетонном основании выполнен железобетонный выступ-упор, пространство между рамой и выступом-упором по всему периметру проема заполнено термопластичной вязкоупругой клеевой мастикой, которая также образует прослойку между подошвой рамы и основанием, каждая рама устанавливается на шесть - восемь монтажных регулируемых клиновидных опор, располагаемых в подрельсовых сечениях и каждая из которых состоит из двух боковых треугольных и среднего трапецеидального железобетонных блоков, которые соединены горизонтальной винтовой стяжкой. В теле рам при изготовлении выполняются отверстия для анкеров. Мастика отверждается при естественном остывании (до +10°÷30°С) примерно за 1 час, после чего она готова к восприятию нагрузок («Железнодорожный путь» под ред. Т.Г. Яковлевой, М., Транспорт, 2001, стр. 90-91, рис. 1.55).

Для снижения электропроводности железобетонных изделий (основания и шпалы) и для защиты арматуры от внешних воздействий, агрессивной среды и т.п.при их изготовлении со всех сторон от арматуры формируют защитный слой бетона, толщина которого назначается в зависимости от размеров арматуры, вида и класса бетона, условий работы и т.д. В среднем толщина защитного слоя бетона с каждой стороны железобетонного изделия должна быть равна не менее 25 мм (ГОСТ 21174-75), что увеличивает расход бетона и стоимость изделия.

Арматура железобетонных изделий подвергается коррозионным повреждениям, которые вызываются химическими и электрохимическими воздействиями внешней среды (поступление подземных вод (иногда агрессивных), повышенная влажность и загазованность воздуха), что может привести к внезапному разрушению основания и шпалы. Важным требованием для изготовления железобетонных шпал является высокая точность соблюдения геометрических параметров, особенно в подрельсовых частях, что представляет большие трудности для изготовителей. Соединение шпалы с основанием образуется при заливке в швы и на подошву рамы горячей вязкоупругой клеевой мастики. Эта работа требует больших затрат времени, так как швы каждой рамы заливают мастикой отдельно, а для нанесения мастики на подошву рамы каждую раму переворачивают и очищают. При этом толщина слоя мастики для выравнивания пути в каждом конкретном случае выбирается исходя из допусков горизонтальных размеров рам и неровностей подошвы рамы. Замена рам возможна только после размягчения мастики с помощью трубчатых электронагревателей.

Безбалластный путь на искусственном сооружении, выбранный в качестве прототипа, содержит основание в виде плит, на которых расположены подрельсовые опоры, при этом каждая плита выполнена заодно с подрельсовыми опорами (шпалами) и представляет собой монолитную железобетонную конструкцию («Железнодорожный путь» под ред. Т.Г. Яковлевой, М., Транспорт, 2001, стр. 83-84).

Для строительства данной конструкции пути требуется большое количество бетона и металлической арматуры, что делает рассматриваемый путь достаточно дорогим. Используемые в известном пути железобетонные изделия (плита со шпалами) в течение срока службы испытывают значительное число циклов замерзания/оттаивания, что может вызвать повреждение структуры бетона в результате расширения воды при замерзании в его капиллярных порах. Возникающие трещины в монолитной плите со шпалами распространяются во всех направлениях и имеют большую протяженность. Проникающие через трещины окись углерода и хлориды могут привести к коррозии арматуры, а затем и к внезапному разрушению плиты. Кроме того, жесткая конструкция пути может быть повреждена под воздействием циклических и динамических нагрузок, возникающих при прохождении подвижного состава. Возникшие разрушения приведут к снижению несущей способности и к неравномерной деформации пути в целом, что является причиной возникновения крайне нежелательных дополнительных напряжений рельсовых плетей.

Наличие защитного слоя бетона, который служит для снижения электропроводности железобетонной конструкции основания и для защиты арматуры от внешних воздействий, высокой температуры, агрессивной среды и т.п., увеличивает расход бетона и стоимость изделий.

Важным требованием для изготовления железобетонных плит со шпалами является высокая точность соблюдения геометрических параметров, особенно в подрельсовых частях, что представляет большие трудности для изготовителей. Использование для изготовления плит специальных металлических форм увеличивает стоимость пути. Замена поврежденной шпалы возможна только путем замены всей монолитной плиты, соединенной с пролетным строением моста с помощью высокопрочных шпилек.

Таким образом, известный безбалластный путь на искусственном сооружении обладает недостаточной продолжительностью жизненного цикла, а на его эксплуатацию требуются относительно высокие затраты.

Технический результат изобретения заключается в повышении жизненного цикла высокоскоростного пути на мостах и эстакадах и снижении затрат на эксплуатацию безбаластного пути.

Технический результат достигается тем, что в безбалластном пути на искусственном сооружении, содержащим основание в виде плит, покрытых гидроизоляционным слоем и соединенных с пролетным строением, рельсовые плиты с подрельсовыми опорами и средствами скрепления, согласно изобретению соединение плиты основания с пролетным строением выполнено с использованием закладной арматуры и с образованием монолитной конструкции, рельсовые плиты установлены на плиты основания, на поверхности которых уложен слой самоуплотняющегося бетона, а средство скрепления выполнено с возможностью обеспечения усилия прижатия рельса, при котором величина усилия сдвига составляла не менее 14 kH.

На чертеже показана структура безбалластного пути на искусственном сооружении.

Безбалластный путь на искусственном сооружении содержит основание в виде плит 1, покрытых гидроизоляционным слоем 2 и соединенных с пролетным строением 3, рельсовые плиты 4 с подрельсовыми опорами 5 и средствами 6 скрепления, соединение плиты 1 основания с пролетным строением 3 выполнено с использованием закладной арматуры 6 и с образованием монолитной конструкции, рельсовые плиты 4 установлены на плиты 1 основания, на поверхности которых уложен слой 7 самоуплотняющегося бетона, а средство 8 скрепления выполнено с возможностью обеспечения усилия прижатия рельса, при котором величина усилия сдвига составляла не менее 14 kH.

Монтаж безбалластного пути на искусственном сооружении выполняется следующим образом.

Плиты 1 основания укладываются на мостовые балки пролетного строения 3 через прокладной слой из армированного цементно-песчаного раствора и соединяются с балками пролетного строения 3 с помощью закладной арматуры 6 с образованием монолитной конструкции. На поверхности плиты имеется поперечный водоотводный уклон (на чертеже не показано). Поверхность плиты 1 покрывают гидроизоляционным слоем 2. Рельсовые плиты 4 с подрельсовыми опорами 5 устанавливают на плиты 1 основания, на поверхности которых предварительно уложен слой 7 самоуплотняющегося бетона. Такая конструкция безбалластного пути на искусственном сооружении обеспечивает при температурных расширениях (при расчетной амплитуде температур закрепляемого рельса) требуемую согласованную работу пролетного строения и безбаластного пути, и, тем самым, позволяет при ее использовании на мостах и эстакадах бесконечной длины при разрезных пролетных строениях до 50 метров исключить из конструкции высокоскоростного пути уравнительные приборы, поскольку возникающие напряжения в рельсе не оказывают значительного влияния на всю конструкцию в целом. При этом средство 8 скрепления выполняется таким образом, чтобы оно обеспечивало такое усилие прижатия рельса, при котором величина усилия сдвига составляла не менее 14 kH.