623

уклоном в сторону от откоса для отвода воды в забанкетную канаву.

2.2.3. Искусственные сооружения

Искусственные сооружения возводятся при пересечении железнодорожными линиями рек, каналов, дорог и других препятствий.Книмотносятся:мосты,тоннели, трубы,подпорныестены, галереи и т.д.

Мостом называется искусственное сооружение, устраиваемое над водным пространством.

Классификациямостов:

–почислупролетов–однопролетные,двухпролетные,трехпро- летные и т.д.;

–почислуглавныхпутей–однопутные,двухпутные,многопут- ные;

–поконструкциипролетногостроения– сездойпонизу, сездой поверху, с ездой посередине (рис. 2.5);

–по материалу – каменные, металлические, железобетонные, деревянные;

–по длине – малые (до 25 м), средние (от 25 м до 100 м), большие (от 100 м до 500 м), внеклассные (более 500 м).

Основными параметрами моста являются длина, высота, отверстие, грузоподъемность. Длиной моста L называется расстояние между задними гранями его устоев, а высотой – расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод. Отверстие моста – это расстояние в свету между внутренними гранями устоев однопролетного моста или сумма таких расстояний между всеми опорами многопролетного моста на уровне расчетного (наивысшего) горизонта воды. Грузоподъемностью моста называется наибольшая нагрузка, которую он может выдерживать при условии обеспечения безопасности движения поездов.

Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки, эстакады, пешеходные мосты (рис. 2.6).

Путепроводы строят в местах пересечения железных и автомобильных дорогили двух железнодорожных линий. Они обеспечиваютнезависимыйибезопасныйпропусктранспорта напересечении дорог в разных уровнях.

Виадуки сооружаются вместо высокой обычной насыпи при пересечении железной дорогой глубоких долин, оврагов, ущелий.

31

а)

б)

в)

Рис. 2.5. Мосты:

а – с ездой поверху; б – с ездой понизу; в – с ездой посередине

Эстакады устанавливаются взамен больших насыпей в городах, где они меньше стесняют улицы и не препятствуют проезду и проходупод ними, а такжена подходах к большим мостам через реки с широкими поймами разлива воды.

Тоннели представляют собой искусственные сооружения для прокладкипутиподземлей(рис.2.7).Транспортныетоннелипоих местонахождению разделяют на горные, водные, городские (метрополитены). Во избежание обвала в тоннелях обычно устраивают несущую обделку из железобетона или бетона, а в трудных

32

гидрогеологических условиях – из металла. Обделка защищает поверхность выработки от выветривания и является несущей конструкцией. Входы в тоннель укрепляют и оформляют в виде порталов. Для укрытия людей, находящихся в тоннеле во время пропуска поездов, в стенах устанавливают ниши, а для хранения рабочего инвентаря, материалов, инструментов – специальные камеры. В тоннелях протяженностью более 1000 м предусматривают устройство вентиляции. В местах возможных горных обвалов сооружаются специальные галереи.

в)

Рис. 2.6. Искусственные сооружения:

а – путепровод; б – пешеходный мост; в – эстакада

При строительстве железных дорог часто применяют малые сборные свайно- и стоечно-эстакадные железобетонные мосты. При пересечении водотока дорогой в достаточно глубокой выемке может быть устроен акведук – своеобразный мост над дорогой, по пролетному

строению которого протека- Рис. 2.7. Тоннель ет вода (рис. 2.8).

33

Область применения труб – малыеводотоки, действующиеглавнымобразом периодически (при выпадении дождей, таянии снега и т.д.). Отверстия труб не превышают 6 м, но в большинстве случаев их размер до 2 м.

Рис. 2.8. Акведук

По сравнению с мостами трубы для тех же расходов воды предпочтительнее. Они дешевлеипрощевэксплуатации. Поматериалуразличаюткаменные, металлические, бетонные и железобетонные трубы. В настоящее время весьма распространены сборные железобетонные трубы из отдельных звеньевдлиной 1–6 м, разделенных деформационнымишвами.

В зависимости от высоты насыпи и предполагаемого расхода воды трубы бывают одноочковые, двухочковые и в отдельных случаях трехочковые. По форме поперечного сечения они могут бытькруглыми,прямоугольными исводчатыми.Для уменьшения сопротивления потоку воды и для предохранения насыпи от размыва на входах и выходах труб устраивают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы.

2.3.Верхнее строение пути

2.3.1.Элементы и типы верхнего строения пути

Верхнее строение пути состоит из балласта, шпал, рельсов и скреплений, в том числе противоугонов, а также стрелочных переводов, мостовых и переводных брусьев (рис. 2.9). Оно воспринимает и упруго передает на основную площадку земляного полотна динамическиевоздействия от колес подвижного состава.

Конструкция верхнего строения пути должна быть прочной, устойчивой, обеспечивать безопасное и плавное движение поездов с установленными скоростями. Тип верхнего строения пути зависит от класса путей, который определяется величиной грузо-

34

напряженности, а также максимально допустимыми скоростями движения пассажирских и грузовых поездов.

Рис. 2.9. Элементы верхнего строения пути:

1 – рельс; 2 – шпала; 3 – промежуточное рельсовое скрепление; 4 – щебеночный балласт; 5 – песчаная подушка

По грузонапряженности все пути делятся на пять групп, обозначаемых буквами А, Б, В, Г, Д, а по допустимым скоростям – на семькатегорий,обозначаемыхарабскимицифрами.Классы,представляющие собой сочетание групп и категорий, обозначаются тоже цифрами (табл. 2.3). Пути, для которых установлена максимальная скорость движения пассажирских поездов более 140 км/ч, относятся к внеклассным; их укладка и содержание осуществляются по специальным техническим условиям.

35

Принадлежность пути к соответствующему классу, группе и категории обозначается сочетанием цифр и букв: первая цифра – класс пути, затем буква – группа пути, цифра после буквы – категория пути. Например, обозначение 2Г2 свидетельствует о принадлежности пути ко второму классу, группе Г и категории 2.

На главных путях первого и второго классов укладываются новые рельсы массой 65 кг/пог. м, новые рельсовые скрепления, железобетонные или пропитанные деревянные шпалы, щебеночный балласт на песчаной подушке. На второстепенных станционных, подъездных и прочих путях, которые относятся к пятому классу, все элементы верхнего строения пути обычно старогодные, ранее используемые на путях более высокого класса.

2.3.2. Рельсы

Рельсы – наиболее ответственный элемент верхнего строения пути. Они воспринимают давление и удары колес подвижного состава и направляютихдвижение. Рельсыдолжныбытьпрочными,долговечными,надежнымивэксплуатации,т.е.износостойкими.

На участках с автоблокировкой рельсовые нити служат проводниками сигнальноготока,а на участкахсэлектрическойтягой– обратного тягового тока. Рельсы изготавливаются из высокопрочной углеродистой стали, в состав которой кроме железа входят углерод, марганец, кремний, фосфор. Технология изготовления рельсов постоянно совершенствуется. Для повышения эксплуатационнойстойкостирельсовприменяютразличныезакалки.

Поскольку наибольшее воздействие на рельс оказывает вертикальнаянагрузка,стремящаясяизогнутьего,наиболеерациональнойформойрельсасчитаетсядвутавровая,обеспечивающаяменьший расход металла.

Рельсы состоят из головки, шейки и подошвы (рис. 2.10). Сопряжениешейки с головкой и подошвой делается плавным. Мощность рельсов характеризуется их весом. В настоящее время на наших дорогах стандартными являются рельсы типа Р65, Р75. Буква «Р» означает «рельс», а цифра – округленную массу погонного метра в килограммах.

Поверхность катания головки рельсов имеет выпуклое криволинейное очертание. Боковые грани головки изготавливают наклонными 1 : 20, нижние грани головки и верхнюю поверхность подошвы рельса – 1 : 4, как и опорные поверхности стыковых

36

накладок. Основные геометрические размеры (включая допуски) рельсов, их массу, химический состав металла и некоторые другие характеристики определяет ГОСТ 51685–2000.

Размеры рельсов разных видов даны в табл. 2.4.

Рис. 2.10. Профиль рельса:

1 – головка; 2 – шейка; 3 – подошва

Таблица 2.4

Размеры рельсов

Выбор того или иноготипа рельсов зависит от грузонапряженности линии, нагрузок и скоростей движения. Рельсы выпускают стандартной длины – 25 м. Кроме того, для укладки в кривых изготавливают укороченные рельсы длиной 24,92 м и 24,84 м. В качестве уравнительных рельсов при бесстыковом пути, а также при укладке стрелочных переводов используют рельсы прежней стандартнойдлины(12,5м)иукороченные(12,46;12,42;12,38м).

Сроки службы рельсов определяются количеством пропущенногопонимтоннажа ив среднемдоихперекладкисоставляютдля термически упрочненных рельсов Р65 500 млн т брутто.

37

2.3.3. Рельсовые скрепления. Противоугоны

Для прикрепления рельсов к шпалам и соединения концов рельсов между собой применяют промежуточные и стыковые скрепления.

Промежуточные скрепления должны обеспечивать надеж-

ную и упругую работу рельсов со шпалами, сохранять постоянствошириныколеиинеобходимую подуклонкурельсов, недопускать продольногосмещения и опрокидывания рельсов. При железобетонных шпалах они должны, кроме того, обеспечивать электрическую изоляцию рельсов и шпал. Промежуточные скрепления бывают трех видов: нераздельные, смешанные и раздельные.

При нераздельном скреплении (рис. 2.11, а) рельс и проклад-

ки,на которыеонопирается,крепятсяк шпаламодними и темиже костылями.

При смешанном скреплении (рис. 2.11, б) подкладки крепятся

кшпалам дополнительными костылями. Смешанное костыльное скрепление с клинчатыми подкладками с уклоном 1 : 20 широко распространено на дорогах нашей страны. Его преимуществами являются простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути. Однако такое скреплениенегарантируетпостоянствашириныколеииприводит

кмеханическому износу.

Рис. 2.11. Промежуточные костыльные скрепления для деревянных шпал: а – нераздельное; б – смешанное; 1 – рельс; 2 – костыль; 3 – подкладка; 4 – шпала

При раздельном скреплении (рис. 2.12) рельс крепится к подкладкам жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки к шпалам – болтами или шурупами. Достоинствами раздельного скрепления являются возможность смены рельсов без снятия прокладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи. Поэтому

38

постепенно переходят к такому виду скрепления, хотя оно несколько дороже и сложнее по конструкции. Кроме того, раздельное скрепление не требует дополнительного закрепления пути от угона идает снижениеэксплуатационных расходовпо сравнению с другими видами скреплений.

Рис. 2.12. Раздельное скрепление типа КБ для железобетонных шпал: 1 – клеммный прижимной болт; 2 – клемма; 3 – изолирующая втулка; 4 – закладной болт;

5 – анкерная шайба; 6 – прокладка; 7 – резиновая прокладка; 8 – металлическая прокладка; 9 – плоская шайба; 10 – пружинная двухвинтовая шайба

Рельсовый путь на всем протяжении должен представлять собойнепрерывную нить, поэтомурельсыпрочносоединяютдруг с другом с помощью стыковых скреплений. Концы рельсов перекрываются накладками, которые через имеющиеся в них и шейках рельсов отверстия стягиваются болтами. Под гайки болтов устанавливаются пружинные шайбы. Место соединения концов рельсов между собой называется стыком (рис. 2.13). В стыках динамические нагрузки от проходящего подвижного состава достигают наибольшей величины, так как здесь нарушена непрерывность рельсовой нити.

Рис. 2.13. Рельсовый стык

39

С изменением температуры длина рельсов меняется, поэтому между торцами рельсов в стыках оставляют зазор, наибольшая величинакотороговоизбежаниесильныхударовколесподвижного состава не должна превышать 21 мм. По расположению относительношпалразличаютстыкина весу, на шпалеина сдвоенных шпалах. Стык на весу обеспечивает большую упругость и удобство подбивки балласта под стыковые шпалы. Для стыка на сдвоенных шпалах свойственна большая жесткость и неудобство подбивки балласта под него.

На сетиотечественных дорог приняторасположениестыков по наугольнику, т.е. в одном створе по обеим нитям. При этом обеспечивается плавность хода поезда и создаются лучшие условия для изоляции автоблокировки, а также для укладки и снятия путевой решетки звеньями при постройке и ремонте пути.

На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков устраивают изолирующие стыки, чтобы электрический ток не мог пройти от одного из соединяемых рельсов к другому. Существует два типа изолирующих стыков: с металлическими объемлющими накладками (рис. 2.14) и клееболтовые. В стыках первого типа изоляциюобеспечиваютустановкойпрокладокивтулокизфибры, текстолита или полиэтилена. В стыковом зазоре также ставится прокладкаизтекстолита илитрикопа,имеющаяочертаниярельса. В последнее время все шире применяются клееболтовые стыки, в которых металлические стыковые накладки, изолирующие прокладки из стеклоткани и болты с изолирующими втулками, склеиваются эпоксидным клеем с концами рельсов в монолитную конструкцию.

Подвоздействием сил,которые возникаютпри движениипоездов по рельсам, в особенности при торможении на затяжных спусках, может происходить продольное перемещение рельсов со шпалами по балласту, называемое угоном пути. На двухпутных участках угон происходит по направлению движения, а на однопутных линиях угон бывает двухсторонний. Он сильно расстраивает путь, нарушаются размеры стыковых зазоров: в одних местах они оказываются растянутыми, в других – уменьшенными и даже слитыми.

40