Шпалы деревянные железнодорожные: вес, размер и варианты применения

• 1 Определение
• 2 Где применяются?
• 3 Преимущества и недостатки
• 4 Типы
• 5 Технология производства
• 6 Монтаж, ремонт и утилизация шпал
• 7 Заключение

За время существования железных дорог подпорки под шпалы изготавливались из различных материалов. Были каменные, но камень сложно поддается обработке, быстро трескается и приходит в негодность. Долговечны деревянные шпалы, просмоленные для защиты от негативных воздействий погодных условий. Но через время и они требовали либо замены, либо ремонта железнодорожных путей. На сегодняшний день железобетонные конструкции с полным основанием считают материалом будущего для изготовления опоры под шпалы и фундамента под здания и постройки. Применяют фундамент из железобетонных шпал для построек всевозможной сложности и этажности на любых видах почвы. Однако стоит учитывать, что весит данное изделие немало.

Определение

Железобетонные шпалы имеют вид рельсовой опоры, для изготовления которых потребуются брусья с меняющимися размерами и формами сечения. Бетонные рельсовые опоры армируются стальной проволокой, диаметр которой зависит от модификации. При работе с железобетонными шпалами предъявляют следующие требования к их технологии производства:

• приготовление бетонного раствора требует однородной консистенции;
• для нужной передачи силы напряжения материал должен обладать соответствующей прочностью;
• изготавливая изделия, придерживаются точных размеров, форм, которые важны для железобетонных шпал в местах соединения с рельсами.

Вернуться к оглавлению

Технические требования к деревянным шпалам

Шпалы должны полностью соответствовать требованиям ГОСТа. Следует добавить, что необрезанные стороны шпал должны быть полностью зачищены от коры. Сучки срезаются вровень с поверхностью.

Производитель должен обработать шпалы маслянистыми защитными средствами. Для хранения шпалы должны быть уложены в штабеля в сухих складах.

За качеством эксплуатируемых шпал нужно регулярно следить. Для этого предусматриваются обходы путей. При обнаружении каких-либо появившихся дефектов, их немедленно устраняют.

Шпала в переводе с голландского означает «подпорка». В России шпалы появились в 1834 году, Но и по сей день их эпоха еще не закончилась.

Где применяются?

В наше время все хотят сэкономить – б/у шпалы дают такую возможность при строительстве собственного дома.
Шпала железобетонная используется при возведении фундаментов и железнодорожных путей. Из-за различных природных условий эксплуатации и разнообразной механической нагрузки на изделия, при изготовлении железобетонной опоры придерживаются повышенных требований. Это позволит увеличить срок службы, который при благоприятных условиях использования достигнет шестидесяти лет. Опоры, изготовленные с использованием предварительно напряженного железобетона, повсюду пододвигают распространенные деревянные подпорки за счет своей прочности, долговечности и быстроты монтажа.

Вернуться к оглавлению

Преимущества и недостатки

В шпалах из железобетона присутствуют следующие преимущества:

• длительный срок службы;
• достаточная устойчивость к отрицательным воздействиям факторов окружающей среды;
• отсутствие возможности гниения в процессе эксплуатации;
• стойкость к различным механическим нагрузкам;
• невысокая ценовая категория;
• монтаж и укладка не требуют больших физических затрат;
• не требуют больших затрат на обслуживание в процессе эксплуатации;
• за счет того, что ширина и длина изделия идеально ровные, обеспечивается удобство при перевозке и выгрузке.

Шпале из железобетона присущи следующие недостатки:

• Потребность в периодическом осмотре железнодорожных путей по причине усталостного разрушения сооружения, сделанного из бетона.
• Весит шпала 0,27 тонны, а это значит, что собственноручная установка изделий невозможна. Таким образом, за счет тяжелого веса возникает потребность в специализированной технике. Конструкции из бетона, в отличие от изделий из дерева, вес которых меньше, монтируют специальными механизмами – шпалоукладчиками.
• Необходимость в использовании упругих прокладок, которые позволяют снизить жесткость изделия.
• Шпалам из железобетона присуща большая электропроводность, которая требует применение изоляции.

Вернуться к оглавлению

Применение железобетонных шпал, технические характеристики, изготовление

› Изделия из Бетона › Перемычки

11.04.2019

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.

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).

По типу крепления рельсов изделия делятся на виды:

• 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.

4 наиболее распространенные технологии, которые соответствуют требованиям:

1. 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).
2. 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.
3. 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.
4. Демонтаж с предварительным напряжением. Технология аналогична предыдущему методу, отличие заключается в передаче напрягающего усилия (вместо штырей используются рамы).

Типы

Шпалу из железобетона разделяют на следующие типы, которые зависят от стойкости к возможным трещинам, качества и точной ширины, длины и других размеров изделия:

• Опора первого сорта.
• Опора второго сорта. Отличается низкой степенью стойкости к трещинам, геометрические размеры не нуждаются в высоких требованиях.

По типу рельсового крепления бывают следующих видов:

• Ш-1,с раздельным типом клемно-болтовым соединением, которое фиксируется к опоре с использованием прокладки и болта.
• Ш-2 нераздельного вида крепления.
• Ш-3 имеют схожесть с опорами Ш-2, но различаются по способу крепления.

Шпалы из железобетона различны по классу, по наличию электроизоляции и типу применяемой арматуры. Железобетонные шпалы имеют отличия по параметрам электроизоляции:

• изолированные;
• неизолированные, без изолирующих вкладышей.

Вернуться к оглавлению

Параметры деревянных шпал

Стандарт ГОСТ 78-2004, действующий с 2006 года, применяется в странах таможенного союза, четко регламентирует параметры и класс деревянных шпал. Всего существует 3 класса, первый – высший. В зависимости от класса устанавливаются размеры.

Так, у 1 класса установлена толщина 1,8 м, высота сторон (пропиленных) 1,5 м, ширина стороны сверху 1,8 м и 2,1 м, снизу – 2,5 м. У шпалы 3 класса: толщина 1,5 м, высота сторон (пропиленных) 1,05 м, ширина верхней стороны 1,4 м и 1,9 м, нижней – 2,5 м. Длина у трех классов общая 275 см. Для этих параметров обязательна влажность древесины до 22%. Если показатель влажности выше нормы, обязательны припуски для усушки (ГОСТ 6782.1-75 и ГОСТ 6782.2-75).

Обязательным условием является антисептическая пропитка шпалы до укладки и маркировка на торце.

Размер, длина

Стандарт длины 275 см (+/- 2 см). Для путей с большим грузопотоком длина может быть увеличена до 280 см. Для путей с разной шириной колеи длина может быть 3 м.

Вес

Масса шпала из хвойной древесины составляет от 80 до 85 кг.

Технология производства

Вне зависимости от сферы использования, железобетонные опоры изготавливают одинаковой прочности и эксплуатационных свойств. Технология изготовления опор бывает четырех типов:

• Карусельный тип с последующим извлечением формы. Заключается в приготовлении смеси и заливке ее в формы, где происходит ее дальнейшее уплотнение. Извлекают опоры из емкости после полного застывания раствора и достижения его максимальной прочности. Для изготовления используют кассетные конструкции, в которые вмещаются шесть опор. Для достижения требуемого сцепления и обеспечения предварительного напряжения, применяют арматуру, с помощью которой напряжение передается на поверхность бетона. По окончании изготовления изделия, форму извлекают и пускают для следующего производства.
• Линейный. Этот тип изготовления опоры из железобетона подразумевает линейную технологию, для которой необходим конвейер, на котором в определенной последовательности располагаются формы. Длина установленных форм достигает ста метров. С боку емкости прикрывают специально предназначенными устройствами, которые также способны передавать напряжение на арматуру. В процессе схватывания раствора напряжение передается на поверхность бетона.
• Демонтаж форм с дальнейшим напряжением. Для этого типа изготовления опор из железобетона требуется выставление шаблонов, с помощью которых определяется месторасположение стальной арматуры. Емкости заполняют раствором из бетона и уплотняют. В процессе схватывания раствора в него погружают штыри. Спустя некоторое время форму и шаблон извлекают.
• Демонтаж форм с предварительным напряжением представляет собой такую же технологию, как и при демонтаже форм с дальнейшим напряжением, только вместо штырей используют рамы, обеспечивающие напрягающее усилие в изделии.

Вернуться к оглавлению

Типы деревянных шпал

Шпалы делят на три вида в зависимости от путей, куда они будут уложены:

1. Для основных (главных путей) (1 и 2 классы) и путей с большим грузопотоком.
2. Для основных путей (3 и 4 классы) и сортировочных путей с высокой интенсивностью движения.
3. Для путей 5 класса, маневровых, с низкой интенсивностью движения.

По поперечному сечению (его форме) шпалы делятся на:

• Обрезные – пропиливаются 4 стороны – укладывают в главные пути.
• Полуобрезные – пропиливаются 3 стороны, две оставшиеся могут пропиливаться не полностью – применяются в путях на станциях и путях необщего пользования.
• Необрезные – пропиливаются 2 противоположные стороны – для путей необщего пользования с малым грузопотоком.

Допустимо использование уже бывших в эксплуатации шпал, снятых во время ремонтных или строительных работ. Такие шпалы делят на категории:

• 1 категория – шпалы с износом до 5 мм, не имеющие раскола насквозь, без гнили и с размерами крепежных отверстий до 24 мм. Разрешено использовать на путях 1, 2 и 3 классов, а также сортировочных.
• 2 категория – допускается износ от 30 до 50 мм, трещины, сквозной торцевой раскол, крепежные отверстия до 4 см. Кроме того, допускается уменьшение длины до 250 см после удаления загнившей части торцевых концов. Можно использовать на путях 3 и 4 классов.
• 3 категория – к ней относятся шпалы, не вошедшие по характеристикам в первые две категории, а также составные шпалы, имеющие одинаковый тип материала. Могут использоваться только на путях 5 класса.

Монтаж, ремонт и утилизация шпал

Установка железнодорожных путей имеет следующие особенности:

• Железобетонные опоры и рельсы устанавливают на предварительно подготовленную поверхность, которая состоит из почвы, песка и щебня. Для сохранности шпал в процессе эксплуатации и прохождения по ним поездов, важно сохранить верхний слой земли путем устройства песчаных полос.
• Железобетонная опора весит немало, и поднять такой вес конструкции не под силу обычному рабочему, монтаж осуществляют с использованием механизированного оборудования. Этот подход снижает применение физической силы и уменьшает стоимость на монтаж изделий. Также механизированный комплекс сокращает время на укладку железной дороги.
• Для использования железобетонных шпал на протяжении пятидесяти лет, важно диагностировать пути, что позволит выявить деформации и поломки. Проверяют крепежные элементы, исключают поломку, так как она способна привести к нарушению фиксации подкладки, которая издает звуки в момент прохождения по путям состава.
• Несвоевременное обнаружение поломки крепежных деталей приводит к появлению трещин и частичной или полной поломки шпалы.
• Когда срок эксплуатации изделия истек или железобетонная опора стала непригодной за счет возможных разрушений, шпалу утилизируют. Утилизация происходит щековой дробилкой, с помощью которой измельчение изделия достигает размера щебня меленькой фракции или средней фракции. Переработанные изделия в дальнейшем используют для засыпки ям.

Ремонтирование железобетонных шпал подразумевает выявление и устранение дефектов и повреждений. Заделывают отколы, выбоины, раковины и трещины. Когда ремонтируется поломка, движение поездов не прекращается, рабочее место ограждают специальным сигнальным знаком. Проводится капитальный ремонт в междуремонтных сроках, где не требуется смена шпал, выполняется ремонт с помощью путевых машинных станций по подготовленным индивидуальным проектам и расчетам. Ремонт железобетонных опор подразделяется на:

• капитальный;
• средний;
• подъемочный;
• реконструкцию.

По типу верхнего монтажа: укладка на новый щебень или на старый щебень. Для усиления мощности и стойкости путей, в процессе проведения работ по ремонтированию поврежденной детали, используют подрельсовые основания различных конструкций.

Вернуться к оглавлению