Проектирование, строительство и ремонт железных дорог
| Длина рельсов, м | Тип рельсов | Число шпал на 1 км, шт. | Число шпал на звено, шт. | Расстояние между осями шпал, мм стыковых | Расстояние между осями шпал, мм промежуточных |
| 25 | Р75 и Р65 | 2000 | 50 | 420 | 501 — 502 |
| 25 | Р75 и Р65 | 1840 | 46 | 420 | 546 — 547 |
| 25 | Р50 | 2000 | 50 | 440 | 501 — 502 |
| 25 | Р50 | 1840 | 46 | 440 | 545 — 546 |
| 25 | Р43 | 1840 | 46 | 500 | 544 — 545 |
| 25 | Р43 | 1600 | 40 | 500 | 628 — 629 |
| 12,5 | Р75 и Р65 | 2000 | 25 | 420 | 503 — 504 |
| 12,5 | Р75 и Р65 | 1840 | 23 | 420 | 549 — 550 |
| 12,5 | Р50 | 2000 | 25 | 440 | 502 — 503 |
| 12,5 | Р50 | 1840 | 23 | 440 | 548 — 549 |
| 12,5 | Р43 | 1840 | 23 | 500 | 545 — 546 |
| 12,5 | Р43 | 1600 | 20 | 500 | 632 |
К — ширина колеи;
М — ширина междупутья;
А — уширение междупутья в кривых;
а — уширение рельсовой колеи в кривых;
h — повышение наружного рельса
Позвоните нам
приемная:+7 (861) 214-82-66, факс:+7 (861) 214-82-06, отдел снабжения +7 (918) 083-88-01
Чему равно расстояние между осями стыковых шпал
Количество шпал на на 1 км и порядок их расположения по длине рельсового звена (эпюра укладки) нормируется исходя из условий выравнивания давлений в балластном слое по его глубине, а также обеспечения необходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и поперечному сдвигу. В результате экспериментальных и теоретических исследований установлено, что при расстоянии между осями смежных шпал 60 см (при эпюре 1600 шт /км) полное выравнивание напряжений происходит на глубине около 75 см (больше нормативной) под подошвой шпал.
Максимально е погонное сопротивление ресошпальной решетки сдвигу в щебеночном балласте вдоль пути имеет место при ширине шпального пролета 50-51 см. Поэтому увеличение числа шпал более 2000 шт /км не влияет на устойчивость пути против продольных смещений.
Указанные критерии, наряду с экономическими соображениями, послужили основанием для назначения двух основных стандартных эпюр укладки шпал, соответствующих 1840 шт /км (46 шпал в 25-метровом звене) в прямых и кривых радиусом более 1200 м и 2000 шт/км (50 шпал на звене) в кривых радиусом 1200 м и менее (на скоростных линиях при v>141 км/ч в кривых радиусом 2000 и менее).
Для улучшения условий работы пути под поездной нагрузкой в зоне рельсовых стыков стыковые шпалы сближаются друг с другом. При всех эпюрах расстояния между осями стыковых шпал стандартные: 42 см при рельсах Р65, Р75 и 44 см при рельсах Р50.
Расстояния между осями остальных шпал на протяжении рельсового звена одинаковы и равны 54,6 см (эпюра 1840 шт./км) и 50,2 (2000 шт./км)
Назначенные расстояния между осями шпал в соответствии с эпюрой должны удовлетворять следующим условиям:
прочность рельса при расчете на изгиб;
статический расчет давления на балласт и основную площадку земляного полотна.
Число опор, вводимое в расчет рельса как многопролетной неразрезной балки на упругих точечных опорах, ограничивается условием, чтобы влияние наиболее удаленных грузов и реакций крайних опор на величину изгибающего момента в рассматриваемом сечении было близко к нулю.
Из ряда опытов установлено, что это влияние оказывается практически ничтожным при выделении участка рельса с 10-11 пролетами при сосредоточенной нагрузке по середине участка балки.
в случае действия одичночной нарузки P и
Q = P _1 η _1+ P _2 η _2+…+ P _ n η _ n = P _ i η _ i ; 
(8.52)
M = l ( P _1 μ _1+ P _2 μ _2+…+ P _ n μ _ n )= P _ i μ _ i 
(8.53)
Значения η и µ приводятся в таблицах в зависимости от относительных расстояний x/l и коэффициентов l/γ,
где х – расстояние от груза до рассматриваемого сечения;
l – расстояние между осями шпал;
γ – так называемый коэффициент относительной жесткости рельса и опоры.
γ =6 EI / ( Dl ^8 ). 
(8.54)
Здесь D – величина, характеризующая упругие свойства шпалы и основания.
D = Cα ab /2, 
(8.55)
где С – коэффициент постели шпал;
b – ширина нижней постели шпалы;
α – коэффициент изгиба шпалы, равный
α =2/ ( ak _1 η _ p ). 
(8.56)
Статический расчет давления на балласт и основную площадку земляного полотна.
Наибольшие давления на балластный слой возникает непосредственно под подошвой шпалы и распространяется на некоторую глубину в сечениях под рельсами.
Средняя величина давления
где α – коэффициент изгиба шпалы;
а и b – длина и ширина шпалы;
Q – давление на шпалу.
где σ б ‘ 
— средняя величина напряжения в балластном слое под расчетной шпалой на уровне подошвы шпалы;
m – коэффициент концентрации, равный
m =8,9/(σ_б+4,35); 
(8.60)
σб’ и σб’’ – среднее напряжение в балласте под соседними с расчетной шпалами на уровне подошвы;
Проектирование, строительство и ремонт железных дорог
Шпалы
Подрельсовые опоры устраивают в виде шпал и брусьев (на стрелочных переводах и металлических мостах). Кроме того, на искусственных сооружениях применяют блочные основания безбалластного типа из железобетона (в виде плит — на мостах, малогабаритных рам — в тоннелях).
Количество шпал на на 1 км и порядок их расположения по длине рельсового звена (эпюра укладки) нормируется исходя из условий выравнивания давлений в балластном слое по его глубине, а также обеспечения необходимой сопротивляемости рельсошпальной решетки продольному и поперечному сдвигу.
Существует две основные стандартные эпюры укладки шпал, соответствующих 1840 шт./км (46 шпал на 25-метровом звене) в прямых и кривых радиусом более 1200 м. и 2000 шт./км (50 шпал на звене) в кривых радиусом 1200 м и менее (на скоростных линиях при скорости более 140 км/ч в кривых радиусом 2000 и менее).
На путях 5-го класса допускается эпюра шпал в прямых 1440 шт/км, а вкривых радиусом менее 650 м — 1600 шт./км (40 шпал на звене).
При всех эпюрах расстояния между осями стыковых шпал стандартные: 42 см при рельсах Р65, Р75 и 44 см при рельсах Р50.
Расстояния между осями остальных шпал на протяжении рельсового звена одинаковы и равны 54,6 см (эпюра 1840 шт./км) и 50,2 (2000 шт./км)
В процессе эксплуатации наибольшее допускаемое отклонение в расстояниях между осями шпал не должно превышать 8 см.
Шпалы деревянные
Наиболее распространенным видом рельсовых опор на железных дорогах мира являются деревянные шпалы. Их изготавливают из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы. С целью увеличения срока службы такие шпалы пропитывают каменноугольными маслами, антисептиками, креозотом. Деревянные шпалы должны соответствовать ГОСТ 78-89 «Шпалы деревянные для железных дорог колеи 1520 мм». В зависимости от назначения деревянные шпалы изготавливаются трех типов:
1 — для главных путей 1-го и 2-го классов, а также для путей 3-го класса при грузонапряженности более 50 т км брутто/км в год или скоростях движения поездов более 100 км/ч;
2 — для главных путей 3-го и 4-го классов, подъездных путей с интенсивной работой, приемоотправочных и сортировочных путей на станциях;
3 — для путей 5-го класса (для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий).
По форме поперечного сечения деревянные шпалы подразделяются на три вида: обрезные (черт.1), полуобрезные (черт.2), необрезные (черт.3)
Чертеж 1 Чертеж 2 Чертеж 3
Шпалы железобетонные
Железобетонные шпалы создаются из напряженного железобетона. Основная сфера использования – устройство бесстыковых путей.
Брусья деревянные мостовые
Длина мостовых брусьев обычного сечения — 3,25 м. Чем больше расстояние между осями продольных балок или ферм моста (до 2,5 м), тем большим должно быть поперечное сечение мостовых брусьев (до 24х30 см) и их длина (до 4,20 м). Мостовые брусья, в отличие от деревянных шпал, изготавливаются только обрезными.
| Брусья мостовые деревянные ГОСТ 28450-90 |  |
| Брусья деревянные ГОСТ 28450-90 для мостов с увеличенным расстоянием между продольными балками (фермами) |  |
Позвоните нам
приемная:+7 (861) 214-82-66, факс:+7 (861) 214-82-06, отдел снабжения +7 (918) 083-88-01
База комплектации материалами
верхнего строения пути
Общие сведения об устройстве верхнего строения пути
Ширина колеи между внутренними гранями головок рельсов (размер К на черт. 1 и 2) должна соответствовать значениям, указанным в табл. 1.
Верх головок рельсов обеих нитей пути на прямых участках должен быть в одном уровне.
Разрешается на прямых участках пути, на всем протяжении каждого из них, содержание одной рельсовой нити на 4 мм выше другой.
Возвышение наружной нити на кривых участках пути (размер h на черт. 2) в зависимости от радиуса кривой и скорости движения по ней устанавливается приказом начальника дороги в соответствии с инструкцией, утвержденной МПС.
Возвышение наружной рельсовой нити не должно превышать 150 мм.
В необходимых случаях на кривых участках главного пути возвышение наружной рельсовой нити может допускаться с разрешения МПС и более 150 мм.
Отклонение в уровне расположения рельсовых нитей от установленных норм на прямых и кривых участках пути допускается не более 4 мм.
Расчетное возвышение наружного рельса в кривых, мм, определяется по формуле:
средняя квадратичная (средневзвешенная по тоннажу) скорость движения поездов, определяемая для года по фактически развиваемым на данной кривой скоростям движения всех пассажирских и грузовых поездов различной массы.
Средняя квадратичная скорость определяется по формуле:
Полученное по формуле (1) возвышение округляется до величины, кратной 5 мм, в ближайшую сторону.
Начальникам дорог разрешено в зависимости от местных условий изменять возвышение, полученное расчетом по формуле (1), в пределах ±15 %.
Полученное возвышение должно быть проверено по следующей формуле:
За окончательное возвышение наружного рельса принимается большее из полученных по формулам (1) и (3).
Рельсы как на прямых, так и на кривых участках пути должны иметь подуклонку 1:20 (наклон внутрь колеи) относительно поверхности шпал. У рельсов типов Р75 и Р65, уложенных в путь до 1963 г., допускается подуклонка 1:40.
Шпалы применяются деревянные и железобетонные. Число шпал на рельсовом звене и расстояния между ними (размер «е» на черт. 1 и 2) должны соответствовать значениям, приведенным в табл. 2.
Стыки рельсов как в прямых, так и в кривых участках пути устанавливаются на весу.
Стыки обеих рельсовых нитей должны располагаться по угольнику; при укладке допускаются отклонения от правильного положения (забег):
При эксплуатации пути отклонение стыков от положения по угольнику допускается до 80 мм.
В кривых участках пути наружная рельсовая нить укладывается из рельсов нормальной длины. На внутренней нити вследствие того, что она короче наружной, через некоторое число рельсов нормальной длины укладываются укороченные (на 80 или 160 мм) рельсы.
Порядок укладки нормальных и укороченных рельсов по внутренней нити кривой устанавливается в зависимости от радиуса кривой, длины рельсов и их укорочения.
Таблица 1. Нормы ширины колеи, мм
| План пути | Нормальная ширина колеи 1 | Допускается впредь до перевода на колею 1520 мм | |
| в обычных условиях 1 | на некоторых участках при наличии бокового износа рельсов | ||
| Прямые и кривые R³651 м | 1520 | 1524 | 1524 |
| Кривые R = 650¸450 м | 1520 | 1524 | 1530 |
| ” R = 449¸350 м | 1520 | 1524 | 1535 |
| ” R = 349¸300 м | 1530 | 1530 | 1540 |
| ” R = 299 и менее | 1535 | 1540 | 1540 |
| Допускаемые отклонения | +6 * | +6 | +6 |
| -4 | -4 | -4 | |
1 Если рельсы имеют боковой износ, то величины допускаемых отклонений от указанных норм устанавливаются в соответствии с требованиями Инструкции по текущему содержанию пути ЦП/2913.
* На участках, где скорости движения поездов составляют 50 км/ч и менее, допускается отклонение +10 мм.
Черт. 1. Верхнее строение пути с деревянными шпалами в прямых участках:
Таблица 2. Нормы укладки шпал в путь
Черт. 2. Верхнее строение пути с деревянными шпалами в кривых участках:
Таблица 3. Число пар пружинных противоугонов, устанавливаемых на звено рельсов длиной 25 м при костыльном скреплении
Между рельсами, уложенными в путь, должны оставляться зазоры, позволяющие рельсам свободно перемещаться при изменении температуры.
Величина зазоров зависит от температуры рельсов в момент укладки их в путь, длины рельсов и климатической зоны, в которой они укладываются.
Для предотвращения продольных перемещений, нарушения нормальных рельсовых зазоров и других последствий угона, рельсы должны быть закреплены пружинными противоугонами (табл. 3).
Тип скреплений должен соответствовать типу рельсов. При костыльном скреплении прикрепление рельсов к шпалам производится следующим образом. На прямых участках пути и на кривых радиусом более 1200 м рельсы типов Р75, Р65, Р50 и Р43 прикрепляются на каждом конце шпалы, кроме стыковых, четырьмя костылями, из которых два основных прикрепляют рельс к шпале, а два дополнительных прикрепляют подкладку к шпале.
На участках со скоростями движения свыше 100 км/ч, а также на мостах, в тоннелях, на кривых радиусом 1200 м и менее, и на всех стыковых шпалах рельсы типов Р75, Р65, Р50 и Р43 прикрепляются на каждом конце шпалы (мостового бруса) пятью костылями, из которых три основных (два с внутренней и один с наружной стороны) прикрепляют рельс к шпале, а два дополнительных прикрепляют подкладку к шпале.
Рельсы типов I-a, P38 и легче, как правило, прикрепляются тремя костылями на каждом конце шпалы.
При нераздельных скреплениях типов ЖБ и ЖБР, предназначенных для железобетонных шпал, рельсы прикрепляются к шпале при помощи пружинных клемм и закладных болтов с гайками.
На железобетонные шпалы под подкладки укладываются прокладки из резины.
Рельсы типов Р50 и тяжелее в стыках соединяются между собой только двухголовыми накладками; рельсы типов Р43 и легче могут соединяться двухголовыми или фартучными накладками.
Болты в стыках с двухголовыми накладками располагаются поочередно гайками внутрь и наружу колеи. Порядок расположения болтов определяется формой болтовых отверстий в двухголовых накладках. В стыках с фартучными накладками два средних болта ставятся гайками внутрь колеи, остальные гайками наружу колеи.
Расстояние между осями путей на перегонах двухпутных линий на прямых участках должно быть не менее 4100 мм (размер М на черт. 1). На трехпутных и четырехпутных линиях расстояние между осями второго и третьего пути на прямых участках должно быть не менее 5000 мм.
Расстояние между осями путей в кривых участках пути (размер М+А на черт. 2) должно увеличиваться в зависимости от радиуса кривой, согласно Указаниям по применению габаритов приближения строений по ГОСТ 9238-83.
// 09.11.21
Содержание материала
Основное назначение шпал и брусьев — воспринимать вертикальные боковые и продольное усилия от рельсов и передавать их на балластный слой, а также обеспечивать неизменность ширины колеи.
Шпалы бывают деревянные, железобетонные, металлические.
На сети железных дорог СССР применяют деревянные и железобетонные шпалы.
Деревянные шпалы изготовляют из сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра, бука. В СССР преимущественное распространение получили шпалы из сосны, ели, пихты.
Деревянные шпалы — наиболее распространенный вид рельсовых опор на сети железных дорог мира. Это объясняется их положительными качествами: простотой прикрепления промежуточных скреплений, упругостью, простотой изготовления. Недостатком деревянных шпал является сравнительно небольшой срок службы. Для повышения срока службы деревянные шпалы пропитывают противогнилостными веществами — антисептиками.
По форме поперечного сечения деревянные шпалы (78—65) изготовляют двух видов (рис. 54): обрезные (А), опиленные на четыре канта, и брусковые (Б), у которых опилены только два параллельных канта, называемых верхней и нижней постелями (нижняя постель более широкая).
Длина шпалы принята 2750 мм. По заказам МПС для особо грузонапряженных участков поставляют шпалы длиной 2,8 м, а для участков, где совмещены пути с разной шириной колеи, — 3 м.
По качеству древесины (наличию и размерам сучков, червоточин, трещин) шпалы относят к первому или второму сорту.
На одном из торцов каждой шпалы отбойным клеймением или стойкой краской наносят марку (наименование предприятия- поставщика, породу древесины, тип и сорт шпалы).
Концы деревянных шпал до укладки в путь закрепляют против растрескивания установкой деревянных винтов или обрезкой полосовой сталью или проволокой. При укладке в путь на каждой шпале ставят (забивают) клеймо с указанием на нем года укладки шпалы. Эти клейма забивают на расстоянии 1 м от концов шпал, выравниваемых по шнуру.
Срок службы деревянных пропитанных масляными антисептиками шпал в настоящее время не превышает 18 лет. Большой расход древесины и поиски более длительных сроков службы шпал привели к созданию железобетонных шпал.
При достаточно упругих конструкциях промежуточных рельсовых скреплений, улучшении конструкции закладного болта и анкерной шайбы, а также совершенствовании конструкции самих железобетонных шпал срок службы их может быть доведен до 40—50 лет.
Преимуществом железобетонных шпал по сравнению с деревянными шпалами является то, что они лучше обеспечивают равноупругость рельсовых опор. Кроме того, железобетонные шпалы не подвержены гниению и имеют значительно большую прочность на смятие.
При железобетонных шпалах наблюдается большая плавность движения поездов, создаются лучшие условия для работы бесстыкового пути вследствие большой поперечной устойчивости.
Недостатком железобетонных шпал является их большая жесткость, которую приходится понижать укладкой упругих прокладок между верхней поверхностью шпалы и металлической подкладкой или рельсом. К числу других недостатков железобетонных шпал относятся повышенная! электропроводимость, слабая сопротивляемость бетона выколам и растяжению неармированных частей.
Рис. 56. Схема маркировки железобетонных шпал:
1 — обозначение шпал второго сорта; 2 — номер партии и клеймо ОТК; 3 — товарный знак предприятия и год изготовления; 4 — обозначение некондиционных шпал
Железобетонные шпалы укладывают в путь только при щебеночном или асбестовом балласте. Укладку железобетонных шпал на пути, подверженном деформациям, и на пучинных участках не допускают.
В соответствии с ГОСТ 10629—71 изготавливают четыре типа брусковых струнобетонных шпал (рис. 55): С-56-2, С-56-3, С-56- 2М, С-56-3М. Эти шпалы рассчитаны на применение рельсов типов Р50, Р65, Р75 с промежуточными рельсовыми скреплениями типов КБ и ЖБ на прямых и кривых участках пути.
Со шпалами С-56-2 и С-56-2М укладывают промежуточные скрепления КБ-50 и КБ-65; со шпалами типов С-56-3 и С-56-3М — скрепления типов ЖБ-50 и ЖБ-65. Шпалы, в обозначение типов которых добавлена буква М, имеют среднюю часть не с плоской нижней постелью, а клиновидной формы; такая форма уменьшает силы реакции балласта на среднюю часть шпалы.
Предварительное напряжение арматуры в железобетонной шпале позволяет последней лучше сопротивляться действию растягивающих сил.
Для закрепления головки закладного болта, прикрепляющего подкладку или пружинную клемму к шпале, в отверстии последней устанавливают закладную шайбу или устраивают гнезда для постановки пластмассовых вкладышей, служащих для закрепления головки закладных болтов.
В зависимости от качества шпалы относят к первому или второму сорту; ко второму сорту относят шпалы, имеющие несколько большие допуски по размерам, отклонения от технических требований и показателей внешнего вида (раковины, сколы, местные неровности). Шпалы второго сорта могут быть использованы только на малодеятельных, станционных и подъездных путях и на путях промышленного транспорта.
Маркировка шпал, соответствующих стандарту, показана на рис. 56. Чем выше грузонапряженность и осевые нагрузки от подвижного состава, тем большее количество шпал необходимо укладывать на 1 км пути.
Порядок расположения шпал по длине рельсового звена называют эпюрой шпал.
Основных эпюр три: 1600, 1840, 2000 шт/км, что соответствует укладке 40, 46 и 50 шпал на 25-метровом звене. В настоящее время применяют преимущественно две последние эпюры, но на малодеятельных ветвях и станционных путях местами сохранилась еще укладка 1440 шпал на 1 км, или 18 шпал на звено длиной 12,5 м.
В кривых участках пути радиусом 1200 м и менее, как правило, эпюра шпал на один разряд выше, чем на прилегающих прямых. Расстояния между осями стыковых шпал приняты: при рельсах типа Р43 и легче — 0,5 м; типа Р50 — 0,44 м и типов Р65 и Р75 — 0,42 м. Расстояние между осями всех остальных шпал на протяжении звена установлено одинаковым.
На бесстыковом пути при количестве шпал на километр, соответствующем указанным эпюрам, расстояния между осями шпал принимают одинаковыми на всем протяжении плети. Переход от пути с деревянными шпалами к пути с железобетонными шпалами устраивают не в стыке, а в средней части рельсового звена.
