подрельсовая опора с амортизатором и способ ее изготовления
Классы МПК: | E01B3/32 с арматурой или усилением |
Автор(ы): | Ленкин Владимир Дмитриевич (RU), Климов Валерий Геннадьевич (RU), Дариенко Ирина Николаевна (RU) |
Патентообладатель(и): | Открытое акционерное общество "Российские железные дороги" (RU) |
Приоритеты: |
подача заявки:
2010-04-07 публикация патента:
27.10.2011 |
Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к железобетонным шпалам и брусьям, используемым в верхнем строении высокоскоростных железнодорожных путей, выполненных с использованием щебеночного балласта или железобетонного основания. Подрельсовая железобетонная опора снабжена амортизатором. Амортизатор прикреплен к ее подошве удлиненными крепежными средствами. Указанные крепежные средства выступают за габариты опоры и проходят так, что между ними и подошвой оказывается размещен по меньшей мере один элемент арматуры. Способ изготовления указанной опоры заключается в том, что подготавливают форму, размещают в ней арматурные элементы, укладывают в форму бетон, уплотняют бетон, прикрепляют к подошве амортизатор, и извлекают готовую опору из форм. Перед укладкой бетона в форму в ней располагают удлиненные крепежные средства так, что они выступают за габариты опоры, и между указанными средствами и подошвой оказывается размещен по меньшей мере один элемент арматуры. Технический результат заключается в снижении расхода крепежного материала, в снижении трудовых и временных затрат при изготовлении шпалы, в повышении прочности соединения амортизатора с опорой. 2 н. 16 з.п. ф-лы, 2 ил.
![подрельсовая опора с амортизатором и способ ее изготовления, патент № 2432428](/images/patents/28/2432428/2432428.jpg)
![подрельсовая опора с амортизатором и способ ее изготовления, патент № 2432428](/images/patents/28/2432428/2432428-2.jpg)
Формула изобретения
1. Подрельсовая железобетонная опора, снабженная амортизатором, который прикреплен к ее подошве удлиненными крепежными средствами, отличающаяся тем, что указанные крепежные средства выступают за габариты опоры и проходят так, что между ними и подошвой оказывается размещен по меньшей один элемент арматуры.
2. Опора по п.1, в которой удлиненные крепежные средства размещены равномерно вдоль указанной опоры с шагом 0,4-0,6 м.
3. Опора по п.1, в которой удлиненные крепежные средства размещены более плотно на подрельсовых участках указанной опоры.
4. Опора по п.1, в которой профиль удлиненных крепежных средств может быть круглым, овальным или прямоугольным.
5. Опора по п.1, в которой отдельный элемент удлиненных крепежных средств представляет собой одну металлическую проволоку.
6. Опора по п.1, в которой отдельный элемент удлиненных крепежных средств представляет собой по меньшей мере две металлические проволоки.
7. Опора по п.6, в которой металлические проволоки отдельного элемента удлиненных крепежных средств скручены между собой.
8. Опора по п.1, в которой амортизатор выполнен из плотного резиноподобного материала.
9. Опора по п.1, в которой амортизатор усилен внутренней арматурной сеткой из металла.
10. Опора по п.1, в которой амортизатор выполнен из пористой резины с наполнителем.
11. Опора по п.1, в которой амортизатор выполнен по меньшей мере из двух листов одного материала.
12. Опора по п.1, в которой амортизатор выполнен по меньшей мере из двух листов различного материала.
13. Опора по п.1, в которой размеры амортизатора в плане совпадают с размерами указанной подошвы.
14. Опора по п.1, в которой размеры амортизатора в плане немного уступают размерам указанной подошвы.
15. Опора по п.1, в которой амортизатор проходит по всей ее длине.
16. Опора по п.1, в которой амортизатор проходит только в ее подрельсовых частях.
17. Опора по п.1, в которой амортизатор заключен в защитную оболочку.
18. Способ изготовления подрельсовой железобетонной опоры, снабженной амортизатором, который прикреплен к ее подошве удлиненными крепежными средствами, согласно которому подготавливают форму, размещают в форме арматурные элементы, укладывают в форму бетон, уплотняют бетон, прикрепляют к подошве амортизатор и извлекают готовую опору из форм, отличающийся тем, что перед укладкой бетона в форму в ней располагают указанные крепежные средства так, что они выступают за габариты указанной опоры, и между указанными средствами и подошвой оказывается размещен по меньшей один элемент арматуры.
Описание изобретения к патенту
Предлагаемое изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к железобетонным шпалам и брусьям, используемым в верхнем строении высокоскоростных железнодорожных путей, выполненных с использованием щебеночного балласта или железобетонного основания.
В настоящее время в качестве подрельсовых опор вместо деревянных шпал и брусьев чаще используются железобетонные шпалы и брусья. Строится много высокоскоростных железнодорожных магистралей для поездов, скорость которых превышает 200 км/ч и которые характеризуются повышенной нагрузкой на ось. Эксплуатация таких поездов приводит к повышенному износу железнодорожных путей и, соответственно, увеличению затрат на их обслуживание.
Повышенный износ железнодорожных путей обусловливается, в частности, различными значениями вертикальной жесткости их различных участков. Неравномерной вертикальной жесткостью в особенности характеризуются стрелочные переводы, участки, проходящие через набережные, мосты и т.п. Кроме того, на интенсивность износа железнодорожных путей влияет вибрация, которая также приводит к разрушению щебня балластного слоя.
Для выравнивания вертикальной жесткости железнодорожных путей и уменьшения влияния вибрации, в особенности на участках стрелочных переводов и рельсовых стыков, могут быть использованы упругие амортизаторы, размещаемые на балластном слое и прикрепляемые к подошвам подрельсовых опор, таких как шпалы или брусья. Кроме того, использование упругих амортизаторов позволяет устранить жесткий контакт между подошвой железобетонной опоры и балластом, способствует более щадящей укладке опор, не сопровождающейся ударом о балласт, несколько увеличивает площадь зоны контакта опоры с балластом, уменьшает и более равномерно распределяет давление на балласт, повышает общую упругость верхнего строения железнодорожного пути.
Из DE 202007005206 известны подрельсовые железобетонные опоры с глухими отверстиями в подошве. Крепление амортизаторов к подошве таких опор осуществляется выступами, выполненными на стороне амортизатора, обращенной к подошве, и вставляемыми в указанные отверстия. Такие опоры с амортизаторами на подошве позволяют выравнивать вертикальную жесткость железнодорожных путей и уменьшить влияние на них вибрации. Однако к недостаткам такого крепления следует отнести необходимость в дополнительных материальных, трудовых и временных затрат для выполнения в опорах отверстий под выступы амортизаторов и самих выступов на амортизаторах.
Указанных затрат не требует прикрепление амортизатора, изготавливаемого компанией Tiflex, Великобритания (http://www.jpglex.co.uk/track_home/under/under.html), который крепится к подошве готовой подрельсовой железобетонной опоры приклеиванием эпоксидными смолами, а при формовании опоры из железобетона вдавливанием в свежеуложенный бетон. Однако приклеивание амортизаторов к опорам с получением клеевого соединения необходимого качества также требует дополнительных материальных, трудовых и временных затрат. Кроме того, работа с эпоксидными клеями может быть опасна для здоровья. А вдавливание гладкой поверхности амортизатора в свежеуложенный бетон не всегда приводит к достаточно прочному соединению амортизатора с опорой.
Наиболее близкий аналог предлагаемого изобретения известен из ЕР 0546380 (А1), в котором раскрыто прикрепление амортизатора к подошве подрельсовой опоры с помощью проволоки, проходящей снаружи опоры. Такое прикрепление может быть выполнено в любое время между изготовлением опоры и ее укладкой на балластный слой. Однако прикрепление проволокой требует от рабочего, осуществляющего такую операцию, дополнительных действий, связанных с получением проволоки, ее размоткой, отмериванием, отрезанием, выбором места ее размещения на опоре, пропуском отрезанного куска проволоки под опорой при одновременном контроле постоянства места размещения проволоки. Кроме того, в этом случае возможно использование меньшего количества кусков проволоки неподходящей длины или качества, чем необходимо для надежного удержания амортизатора, или большего количества таких кусков, что приведет к неоправданному расходу крепежного материала.
Способ изготовления традиционных подрельсовых железобетонных опор, не имеющих предлагаемых к использованию удлиненных крепежных средств, хорошо известен и раскрыт, например, в ЕР 0733738 (В1).
Таким образом, известным техническим решениям свойственны указанные выше недостатки.
Задачей настоящего изобретения является разработка подрельсовой железобетонной опоры, лишенной указанных недостатков, и способа изготовления такой опоры. Для решения указанной задачи предложена подрельсовая железобетонная опора, снабженная амортизатором, прикрепленным к ее подошве удлиненными крепежными средствами, которые выступают за габариты опоры и проходят так, что между ними и подошвой оказывается размещен по меньшей один элемент арматуры. Кроме того, предложен способ изготовления указанной опоры, согласно которому подготавливают форму, размещают в ней арматурные элементы, укладывают в форму бетон, уплотняют бетон, прикрепляют к подошве амортизатор и извлекают готовую опору из форм, причем перед укладкой бетона в форму в ней располагают удлиненные крепежные средства, так что они выступают за габариты опоры и между указанными средствами и подошвой оказывается размещен по меньшей один элемент арматуры.
Благодаря такой конструкции отсутствует необходимость в работе с клеями, опасными для здоровья, и в осуществлении достаточно продолжительных и технологически сложных операций клейки. Крепежные средства, выполненные в заводских условиях, позволяют быстро с ними работать недостаточно квалифицированному персоналу с получением конечной продукции необходимого качества.
Следует также отметить, что особенность предлагаемой опоры состоит в том, что в ней реализована возможность выбора типа прикрепляемого к ней амортизатора и времени такого прикрепления. В результате, благодаря использованию удлиненных крепежных средств, таких как проволочные хомуты, выступающих из предлагаемой опоры, конечный пользователь получает возможность выбора использовать такие амортизаторы или нет, а если использовать, то какого именно размера и с какими свойствами.
Дополнительное преимущество использования удлиненных крепежных средств заключается в том, что те участки указанных средств, которые проходят внутри бетонного тела опоры, дополнительно армируют опору и придают ей дополнительную прочность.
На фиг.1 показана подрельсовая опора с амортизатором, прикрепленным к ее подошве удлиненными крепежными средствами.
На фиг.2 показано увеличенное поперечное сечение опоры.
Предлагаемая опора по форме, размерам, креплению рельсов и всем прочим конструктивным особенностям аналогична типовым и стандартным железобетонным опорам. В некоторых вариантах реализации изобретения длина опоры достигает 3,5-5,0 метров.
На фиг.1 проиллюстрирован вариант выполнения опоры 1 в виде цельного бруса из тяжелого бетона класса по прочности на сжатие В40 с предварительно напряженными проволочными арматурными элементами 5. Нормируемая передаточная прочность бетона не менее 32 МПа (326 кгс/см 2). Отпускная прочность бетона по меньшей мере равна передаточной прочности бетона. Марка бетона по морозостойкости не ниже F200. Для изготовления бетона опоры 1 применен щебень из природного камня или щебень из гравия фракции 5-20 мм. В других вариантах реализации изобретения может быть применен щебень фракции 20-40 мм в количестве не более 10% от массы щебня фракции 5-20 мм, щебень из природного камня фракции 5-25 мм.
В качестве арматурных элементов 5 использована стальная проволока периодического профиля класса Вр диаметром 3 мм. В других вариантах реализации изобретения в качестве арматурных элементов 5 может быть использована металлическая проволока большего диаметра. Номинальное количество арматурных проволочных элементов 5 в предлагаемой опоре - 44. Проволочные элементы 5 проходят в опоре 1 в ее продольном направлении и, как показано на фиг.2, образуют две группы, расположенные симметрично относительно вертикальной оси опоры 1 преимущественно на участке верхних двух третьих высоты опоры 1. В свою очередь, каждая группа арматурных элементов также содержит совокупность элементов, представляющих собой пары проволок и отдельно проходящие проволоки, расположенные на вертикальном сечении опоры 1 по существу вертикальными колоннами и по существу горизонтальными рядами.
Расстояние по вертикали в свету между парами или отдельными элементами 5 не менее 8 мм. Еще в одном варианте реализации изобретения пары арматурных элементов 5 могут быть развернуты на 90° при сохранении указанного выше расстояния. Для обеспечения заданного расположения элементов 5 могут применяться разделительные проставки (не показаны), остающиеся в теле бетона опоры 1.
Общая сила начального натяжения всех арматурных элементов 5 в опоре 1 не менее 358 кН (36,4 тс). Среднее значение силы начального натяжения одного элемента 5 при их номинальном количестве составляет 8,12 кН (827 кгс). Сила натяжения отдельных элементов 5 не отличается от среднего значения более чем на 10%.
Допускаются отклонения от номинального количества арматурных элементов 5 при условии, что общая сила натяжения имеющихся элементов 5 не менее 8,12 кН (827 кгс). При этом предельные отклонения по количеству элементов 5 не должны превышать ±2 штуки. Концы напрягаемой арматуры 5 выступают за торцевые поверхности опоры 1 не более чем на 20 мм.
Крепежные средства 3, которыми амортизатор 2 прикреплен к подошве 4, выступают за габариты опоры 1 и проходят так, что между ними и подошвой 4 оказывается размещен по меньшей один арматурный элемент 5. Крепежные средства 3 могут выходить из бетонного тела опоры 1 из ее боков или подошвы 4.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения крепежные средства 3 проходят между первым и вторым от подошвы 4 рядом арматурных элементов 5 и выходят из боков тела опоры 1 возле ее подошвы 4 на длину, достаточную для крепления амортизатора.
Крепежные средства 3 обладают достаточной изгибаемостью, позволяющей осуществлять прикрепление амортизатора 2 с минимальными усилиями и по существу без использования вспомогательных приспособлений.
Крепежные средства 3 выполнены из металлической проволоки круглого профиля. В других вариантах реализации изобретения профиль крепежных средств 3 является овальным, прямоугольным или иной рациональной формы.
В предпочтительном варианте реализации изобретения крепежные средства 3 размещены равномерно вдоль опоры 1 с шагом 0,4-0,6 м. В других вариантах реализации изобретения крепежные средства 3 размещены с более плотным распределением на подрельсовых участках опоры 1.
Отдельный элемент крепежных средств 3 предпочтительно представляет собой одну металлическую проволоку. В другом варианте реализации изобретения отдельный элемент крепежных средств 3 представляет собой по меньшей мере две металлических проволоки, которые в еще одном варианте реализации изобретения скручены между собой.
Крепежные средства 3 служат для прикрепления к подошве 4 амортизатора 2, который выполнен из плотного резиноподобного материала однородной структуры. В другом варианте реализации изобретения амортизатора 2 может быть усилен внутренним армированием, например металлической сеткой, размещенной внутри амортизатора 2.
Еще в одном варианте реализации изобретения амортизатор 2 выполнен из пористой резины с наполнителем, таким как пробковая крошка, резиновая крошка или фиброволокно.
Еще в одном варианте реализации изобретения амортизатор 2 выполнен по меньшей мере из двух листов одного материала с одинаковыми эксплуатационными характеристиками или разных материалов с различными эксплуатационными характеристиками.
Статическая номинальная жесткость подошвы 4 уложенной опоры 1 с амортизатором 2 составляет 10-80 кН/мм. В предпочтительном варианте реализации изобретения статическая номинальная жесткость подошвы 4 уложенной опоры 1 с амортизатором 2 составляет 25-37 кН/мм.
Толщина амортизатора 2 составляет до 10% толщины опоры 1. В предпочтительном варианте реализации изобретения толщина амортизатора 2 составляет 1,5-2,5 см.
Размеры амортизатора 2 в плане предпочтительно совпадают с размерами подошвы 4 в плане или немного уступают им. Амортизатор 2 предпочтительно проходит по всей длине опоры 1 или только в подрельсовых ее частях.
Для защиты от повреждений острыми гранями балластного щебня амортизатор 2 предпочтительно заключен в защитную оболочку 6 из тканых или нетканых материалов, например полимерной мешковины.
Класс E01B3/32 с арматурой или усилением
железобетонная шпала - патент 2504611 (20.01.2014) | ![]() |
шпала на основе пространственного ячеистого каркаса - патент 2434982 (27.11.2011) | ![]() |
железобетонная шпала - патент 2433218 (10.11.2011) | |
шпала на основе ячеистого каркаса - патент 2427679 (27.08.2011) | |
железобетонная шпала - патент 2293810 (20.02.2007) | ![]() |
удлиненный конструктивный элемент и способ его изготовления - патент 2127788 (20.03.1999) | |
строительный элемент - патент 2117119 (10.08.1998) | |
железобетонное подрельсовое основание томко - патент 2112097 (27.05.1998) | |
способ изготовления железобетонной шпалы - патент 2100509 (27.12.1997) | |
железобетонная шпала - патент 2028403 (09.02.1995) |