Обратив внимание на историю железных дорог, можно заметить, что существовало несколько видов подпорок, укладываемых под рельсы: плиты из камня, опоры из дерева. Позже железобетонные шпалы стали надежным решением.
Содержание
Шпалы из железобетона
Опоры из камня отличались сложностью обработки, на них быстро возникали трещины. Деревянные шпалы предварительно смолили, чтобы защитить от негативных атмосферных воздействий. Однако через небольшой промежуток времени им требовалась замена.
Шпала железобетонная — балка, имеющая переменное сечение. Они снабжены площадками для установки рельсов, имеют отверстия для соединения болтов рельсошпального скрепления. При изготовлении изделий используется предварительное натяжение арматуры.
В случае использования преднапряженного материала появляется возможность применения изделий меньшего размера, что приводит к экономии на бетоне и арматуре, транспортных расходах, упрощении монтажа.
Заводы по производству изделий из железобетона расположены как Москве, так и в других городах России. Опоры из ж/б востребованы повсюду, спрос на них постоянно растет.
Определение
Шпалы из железобетона представляют собой рельсовую опору в форме бруса. Их укладывают на балластный слой, чтобы взаимное расположение нитей рельсов сохранялось неизменным.
Где применяются
Жб шпалы часто применяют в процессе устройства бесстыковых ж/д путей. В этих случаях между стыками рельсов расстояние больше стандартного (25 м), что обеспечивает более высокую скорость движения железнодорожного транспорта и уменьшает эксплуатационные расходы.
Преимущества и недостатки
К преимуществам бетонных шпал относятся:
- длительный эксплуатационный период (в случае благоприятных условий достигает 60 лет);
- высокие показатели устойчивости к влиянию отрицательных факторов со стороны внешней среды;
- способность выдерживать высокие механические нагрузки;
- сравнительно низкая стоимость;
- отсутствие гниения, коррозии;
- высокий уровень сопротивляемости к перемещениям;
- возможность монтажа независимо от уровня загруженности;
- незначительные финансовые траты на эксплуатационное обслуживание;
- не требуется больших физических усилий в процессе монтажа и укладки;
- удобство при транспортировке и разгрузке из-за одинаковой ширины и длины конструкции;
- возможность демонтажа и повторного использования.
Несмотря на многочисленные преимущества, у таких изделий имеются недостатки:
- необходимость регулярно осматривать железнодорожные пути из-за усталостного разрушения, происходящего в бетонных шпалах;
- вес железобетонной шпалы равен 0,27 т, поэтому устанавливать изделия можно лишь с использованием специализированной техники;
- для уменьшения жесткости требуются специальные упругие прокладки;
- относительно высокая стоимость новых изделий;
- необходима изоляция, поскольку такие шпалы отличаются высокой электропроводностью.
Типы
С учетом длины, ширины изделий, устойчивости к образованию трещин существуют следующие типы:
- шпалы 1 сорта;
- шпалы 2 сорта (к геометрическим размерам предъявляют менее жесткие требования, степень стойкости к образованию трещин невысокая).
- Ш-1 (раздельное клемно-болтовое соединение, к опоре крепится с помощью болта и прокладки);
- Ш-2 (нераздельное крепление);
- Ш-3 (похожи на опоры Ш-2, отличаются способом крепления).
Железобетонные изделия различаются по классу, типу используемой арматуры, наличию электроизоляции (неизолированные или изолированные). Требования к параметрам шпал из железобетона предъявляют строгие.
В зависимости от особенностей использования и установки рельсовые ж/б опоры бывают:
- мостовыми (укладывают на мостах);
- челночными (для мостов и тоннелей);
- предназначенными для кривых участков (с радиусом меньше 350°);
- трансформаторными (отличаются прямоугольным сечением по длине);
- для стрелочных переводов;
- для детских железных дорог (ширина колес 750 мм, рельсы Р-43);
- полушпалы (для путей, по которым передвигаются мостовые краны).
Технология производства
Производственные технологии обеспечивают эксплуатационные свойства изделий. Они должны отвечать следующим требованиям:
- бетонный раствор должен иметь однородную консистенцию;
- необходимая прочность материала для требуемой передачи силы напряжения;
- соблюдение размеров и форм, имеющих большое значение при соединении шпал и рельсов.
При производстве изделий используют бетон М500 с показателем морозостойкости не меньше F200. Заполнитель — щебень или гравий с размером фракций от 5 до 20 мм.
- Карусельный тип с задержкой снятия формы. Залитую в формы бетонную смесь уплотняют, извлекают изделие лишь после того, как оно достигает высоких показателей прочности. При изготовлении используют специальные формы, вмещающие до 6 ед. С помощью специальных механизмов натяжения обеспечивают напряжение прутьев арматуры (в дальнейшем оно, передаваясь на бетон, создает наилучшее с ним сцепление).
- Линейный тип. Используется конвейер с несколькими формами, расположенными друг за другом (его длина достигает 100 м). С торцов форм имеются специальные устройства, передающие на прутья арматуры предварительное напряжение. Когда состав высохнет, на бетон передается усилие.
- Снятие формы с последующим напряжением. Данный технологический процесс предусматривает помещение форм в шаблоны, определяющие положение прутков арматуры. После этого заливается и уплотняется бетонная смесь. В ходе застывания в бетон вводят штыри из металла, на которые оказывают механическое давление. Спустя положенное время выполняется демонтаж формы, извлечение шаблонов. Такой способ обеспечивает непрерывный процесс, для получения желаемого результата требуется наличие небольшого количества форм.
- Демонтаж с предварительным напряжением. Технология аналогична предыдущему методу, отличие заключается в передаче напрягающего усилия (вместо штырей используются рамы).
Монтаж, ремонт и утилизация шпал
В ходе монтажа ж/д путей с использованием шпал из ж/б существуют некоторые особенности:
- Перед установкой опор и рельсов требуется предварительная подготовка поверхности. Чтобы при эксплуатации шпалы сохранили целостность, на верхний слой почвы насыпают песчаные полосы.
- Для монтажа используют специальное оборудование (учитывая, сколько весит конструкция) для уменьшения физических затрат и снижения стоимости работ.
- Чтобы опоры служили дольше, необходимо выполнять диагностику путей для обнаружения деформаций и дефектов. Проверка элементов крепежа предотвращает поломки.
- В результате несвоевременного выявления нарушения целостности крепежных деталей могут возникать трещины и поломка шпал (не только частичная, но и полная).
- После того как истек срок эксплуатации, или в результате разрушений опор требуется их утилизация. В таких случаях используют щековую дробилку для измельчения изделий. После переработки ими засыпают ямы (небольшого объема), используют при формировании насыпей.
- капитальный (после предварительного составления проектов);
- средний (с заменой дефектных шпал);
- подъемочный (наиболее распространенный вид);
- реконструкция (нередко производят замену отдельных элементов).
В ходе ремонта на этом участке помещают сигнальный знак, движение поездов не останавливают. Проведение капитального ремонта осуществляется в междуремонтные сроки, заключается в замене шпал. Для выполнения ремонтных работ используют путевые машинные станции.
