Железнодорожные пути на мостах. Такие разные железнодорожные мосты

Железнодорожные мосты – это не только инженерные коммуникации, но еще и архитектурные сооружения. Значит, при их строительстве обращают внимание как на функциональность, так и на эстетичность. Одни конструкции могут «похвастаться» собственными красивыми деталями, другие – великолепными видами, которые открываются с их пролетов. А некоторым присущи исключительные характеристики, заставляющие выделять их из ряда себе подобных.

Итак, знакомьтесь с восьмеркой самых интересных мостов России!

1. Двухэтажный

Находится в Хабаровске и пролегает через Амур. Это часть Транссибирской магистрали и одновременно – федеральной автотрассы «Чита-Хабаровск». Имеет два уровня: по верхнему движется автотранспорт, нижний предназначен для поездов. Необычность конструкции сподвигла местных жителей дать ему название «Амурское чудо».

2. В четыре раза шире, чем река

В есть река Юрибей, ширина которой составляет максимум километр. А вот переправу возвели протяженностью 3,9 км. Зачем такой запас? Чтобы поезда могли без проблем преодолевать местность во время половодья.

Сооружение знаменито еще и как самый длинный мост за Полярным кругом и самый быстро возведенный в условиях вечной мерзлоты. Для его завершения строителям понадобился неполный год.

3. Радость филателистов

В Нижнем Новгороде есть мост, увековеченный на марке Почты России, – Сартаковский. В свое время (в начале 1960-х) его четыре арки произвели фурор, поскольку впервые в мировой практике «дуги» пролетом в 150 м были сделаны из сборного железобетона.

4. С поднимающейся серединой

В Ростове-на-Дону существует своеобразная разводная переправа. Она состоит из трех частей, средняя из которых – вертикально поднимающаяся ферма. Подобное изобретение делает возможным судоходство по реке. Первоначальная конструкция, возведенная еще в конце XIX века, имела поворачивающийся на 90 ° средний фрагмент. Но плавсредства часто сталкивались с ним, поэтому в 1917 году было проведено усовершенствование – оснащение подъемным пролетом.

5. Императорский

Километры ажурных металлических арок, уходящих в бескрайнюю синь Куйбышевского водохранилища, – так смотрится эта переправа через Волгу с берега. Она и вправду не маленькая – 2089 м в длину. И во время перемещения по ней глаз радуется великолепным видам.

6. Раздвоенный

Эта достопримечательность находится в Омске. Переброшена она через реку Иртыш и состоит из двух отдельных сооружений, расположенных на расстоянии нескольких десятков метров друг от друга. Первое имеет одну полосу движения, другое – целых две.

7. Смелое решение

Очень интересная с инженерной точки зрения конструкция пересекает канал им. Москвы по Рижскому направлению Московской железной дороги. В 1937 году, когда она была построена, вызвала искреннее восхищение у специалистов этой сферы, поскольку имеет необычайно большой «коэффициент смелости». Таким термином обозначают соотношение пологости арочной дуги и длину ее пролета. Данному сооружению придали пропорции 1:5,8, чем создали повышенное напряжение на опоры. Однако благодаря точным расчетам переправа полноценно функционирует и сегодня.

8. Заброшенный, но по-прежнему живописный

В Чувашии в деревне Мокры расположен удивительно красивый железнодорожный виадук. И хотя движение поездов по нему прекратилось еще в 1986-м, о нем помнят. Во-первых, здесь получаются шикарные фотографии, во-вторых, в арках двадцатиметровой высоты удобно заниматься роуп-джампингом. И кстати, Мокринский мост включен в список памятников истории и культуры.

Вот такие интересные строения встречаются на железнодорожных путях нашей страны. Хотите увидеть их сами? Приобретайте билеты через сайт – и вперед!

v Длина- расстояние между задними гранями устоев моста.

v высота – расстояние от подошвы рельса до горизонта низких вод.

v отверстие моста - расстояние в свету между внутренними гранями его устоев однопролетного моста.

Грузоподъемность моста - наибольшая нагрузка, которую он может выдержать при условии обеспечения безопасности движения поездов по железнодорожным линиям. Параметры мостов определяются шириной водной преграды, колебаниями уровня воды, заданной нормой массы поездов.

Классификация ж/д мостов:

§ По числу пролетов – одно, двух и трехпролетные;

§ По числу путей – одно-, двух- и многопутные;

§ По материалу – каменные, металлические, железобетонные, деревянные;

§ По длине – малые (до 25 м), средние (25-100 м), большие (100-500 м), внеклассные (более 500 м);

§ По способу передачи давления на опоры

§ По статической схеме - балочные (подразделяются на разрезные, неразрезные, консольные и температурно-неразрезные системы), арочные, рамные, висячие, вантовые и комбинированные.

Основные конструкции мостов: а - балочный с неразрезной балкой; б, в - арочные; г - рамный; д - висячий; е – вантовый.

По способу передачи давления на опоры: балочные, арочные, рамные, висячие, вантовые и комбинированные.

Виды скреплений

Рельсовый путь - это две непрерывные рельсовые нити, расположенные на определенном расстоянии одна от другой благодаря креплению рельсов к шпалам и отдельных рельсовых звеньев друг к другу. Рельсы соединяют со шпалами с помощью промежуточных скреплений , которые должны обеспечивать:

v надежную и достаточно упругую их связь,

v неизменную ширину колеи

v необходимый уклон рельсов,

v не допускать их продольного смещения и опрокидывания,

v при использовании железобетонных шпал электрически изолировать рельсы и шпалы.

Существуют три основных типа промежуточных скреплений:

· нераздельные - рельс и подкладки, на которые он (рельс) опирается, крепят к шпалам одними и теми же костылями или шурупами.

· Смешанные - подкладки, кроме того, крепят к шпалам дополнительными костылями.
Достоинства: простота конструкции, небольшая масса, сравнительная легкость зашивки, перешивки и разборки пути.
Недостатки: не гарантирует постоянства ширины колеи, способствует механическому изнашиванию шпал.

· Раздельные - рельс соединяют с подкладками жесткими или упругими клеммами и клеммными болтами, а подкладки крепят к шпалам болтами или шурупами.
Достоинства: возможность смены рельсов без снятия подкладок, большое сопротивление продольным усилиям, обеспечение постоянства ширины колеи, не требует дополнительного закрепления пути для предотвращения его угона и позволяет снизить эксплуатационные расходы по сравнению со скреплениями других видов.
Недостатки: несколько дороже и сложнее по конструкции скреплений других видов.

Для обеспечения возможности некоторого перемещения концов рельсов в стыках болтовые отверстия в ранее изготавливавшихся рельсах имели форму овала или круга большего диаметра, чем у болтов. Вновь выпускаемые рельсы имеют только круглые отверстия, что повышает прочность рельсов и упрощает технологию их изготовления.

На линиях с автоблокировкой на границах блок-участков применяют изолирующие стыки, препятствующие прохождению электрического тока от одного из соединяемых рельсов к другому. Существуют два типа изолирующих стыков:

· с металлическими объемлющими накладками

· клееболтовые

Виды стрелочных переводов

Стрелочный перевод - это устройство соединения путей , предназначенное для перевода подвижного состава с одного пути на другой. Стрелочный перевод позволяет подвижному составу переходить с главного пути на один (или более) примыкающий путь. Для соединения недалеко расположенных рельсовых путей устраиваются съезды.

Съезд - это два стрелочных перевода и соединительный путь (несокращённый или сокращенный) между ними. Для перехода поездов, движущихся в разных направлениях, с одного пути на другой, укладывается последовательно два съезда, а при определённых условиях - перекрёстный съезд .

При соединении нескольких параллельных путей стрелочные переводы располагают друг за другом на одном общем пути, который получил название рельсовая улица .

Глухое пересечение - это взаимное пересечение двух рельсовых путей, лежащих на одном уровне.

v Прямоугольные

v косоугольные.

Сплетение путей - часть путей двухпутного участка, где одна рельсовая колея надвинута на другую и уложена по ее шпалам при помощи двух крестовин без стрелок. Используется на определенном протяжении для производства на нем тех или иных работ: смены мостовых ферм, ремонта устоев, и т.п.

одиночные стрелочные переводы - в которых один путь разделяется на два.

обыкновенные (прямолинейные) - у которых одно из направлений полностью прямолинейно.

симметричные - в которых оба направления отклоняются одинаковыми радиусами на одинаковый угол в разные стороны, за счёт чего длина стрелочного перевода минимальна при заданном минимальном радиусе кривой, такие стрелочные переводы часто применяются в стеснённых условиях.

несимметричные одно- и разносторонние.

двойные стрелочные переводы - в которых тесно соседствуют 2 стрелки, и один путь разветвляется на три;

перекрёстные стрелочные переводы - располагаются в месте пересечения под углом двух путей.

одиночный имеет два комплекта остряков, управляемые двумя механизмами, и позволяет проходить с любого из четырёх веток прямо, и между двумя ветками из этих четырёх - на отклонение.

двойной - позволяют как проходить по каждому из пересекающихся путей прямо, так и переходить с одного пути на другой. в такой конструкции присутствует четыре комплекта остряков, управляемые двумя механизмами; две тупые и две остроугольные крестовины. Такие стрелочные переводы часто называют «американскими» или «крокодилами».

сбрасывающая стрелка в нормальном положении (то есть по умолчанию) направлена на сброс («в никуда»), чтобы остановить случайно ушедший подвижной состав (вагон, локомотив). Только когда диспетчер готовит маршрут отправления (прибытия) поезда, сбрасывающая стрелка переводится, замыкая путь. Разновидность «сбрасывающей стрелки» - «сбрасывающий остряк» - установленный на пути один остряк.

Наибольшее распространение получили одиночные, обыкновенные стрелочные переводы, в отдельных случаях укладываются перекрестные двойные стрелочные переводы. Все остальные виды особого распространения не получили, ввиду сложности устройства и эксплуатации.

Тема 1.2 Элементы, размеры, статические схемы мостов.

По принятому делению к малым мостам относят мосты полной длиной до 25м, к средним – длиной более 25, но не превышающей 100м.

Мост или другое мостовое сооружение (путепровод, виадук, эстакада) состоит из пролетных строений и опор. Пролетное строение - это конструкция моста, перекрывающая пространство между опорами, поддерживающая все проезжающие по мосту нагрузки и передающая их вес и- свой собственный вес на опоры. В зависимости от количества перекрываемых пролетов мосты бывают однопролетными или многопролетными. Опоры воспринимают усилия от пролетного строения и передают его на грунты основания. Крайние опоры, примыкающие к насыпям подходов, называют устоями, все остальные - промежуточными, а массивные промежуточные опоры - быками. Пролетное строение состоит из несущей конструкции (балок, ферм, арок и т.п.) и конструкции проезжей части с тротуарами и всеми вспомогательными элементами. Расстояние между центрами опорных точек пролетного строения называется его расчетным пролетом l.

Высоководный мост должен обеспечивать беспрепятственный пропуск паводковых вод, поэтому низ пролетных строений моста нужно располагать на 0,5-1 м выше уровня или горизонта высоких вод (УВВ или ГВВ). Наивысший уровень воды, возможный на реке в месте мостового перехода называют уровнем или горизонтом высоких вод (УВВ или ГВВ). Расчетный горизонт высоких вод определяют по данным натурных гидрологических наблюдений, в частности по расспросам старожилов из условия, чтобы вероятность появления более высокого уровня не превышала установленной нормами. Если по реке имеется судоходство, то низ пролетных строений должен возвышаться над расчетным судоходным уровнем (РСУ) на высоту большую, чем высота судоходного габарита для данной реки. Расчетный судоходный уровень - это наивысший уровень воды в реке в судоходный период, который обычно несколько ниже УВВ. Уровень воды в реках довольно сильно изменяется. В летнее время, а также зимой вода обычно имеет низкий уровень или средний уровень воды в период между паводками, называемый уровнем или горизонтом меженных вод (УВВ или ГМВ) или просто меженью. Весной при половодье, а также осенью и иногда летом при ливнях приток воды резко увеличивается и горизонт воды повышается.

Длину L по оси моста между гранями устоев, примыкающих к насыпи подходов, называют длиной моста (см. рис.1).

Другими основными размерами моста и его элементов являются (см. рис.13):

Отверстие моста, равное свободной ширине зеркала воды под мостом по уровню высоких вод , где - расстояние между гранями опор в свету. В однопролетном мосту отверстие равно расстоянию в свету между внутренними гранями устоев. В многопролетных мостах отверстие выражается суммой расстояний в свету между опорами отдельных пролетов Σl0, измеренных по расчетному ГВВ;

Высота моста H от поверхности проезжей части до уровня меженных вод;

Свободная высота под мостом между низом пролетных строений и уровнем высоких вод или расчетным судоходным уровнем (если есть судоходство). Свободная высота должна быть достаточна для безопасного пропуска высокой воды, ледохода, а на судоходных реках – для пропуска судов;

Строительная высота h от проезжей части до самых нижних частей пролетного строения;

Расчетный пролет - расстояние между осями опирания пролетного строения на смежные опоры.

Основные размеры моста устанавливают в процессе его проектирования, учитывая назначение моста и весь комплекс местных условий. Отверстие, величины пролетов, высота моста, а также габарит проезда по мосту являются генеральными размерами моста.

1 - насыпь подхода; 2 - конус насыпи; 3 - устой; 4 - пролетное строение с ездой поверху; 5 - пролетное строение с ездой понизу; 6 - промежуточная опора (бык); 7 - фундамент опоры

В России на мостах и подходах к ним обычно укладывается тот же тип рельсов, что и на перегонах. В настоящее время на мостах эксплуатируются преимущественно термоупрочненные рельсы типа Р65. Имеющиеся незакаленные рельсы Р65 и даже термоупрочненные рельсы Р50 в плановом порядке заменяются на термоупрочненные Р65. В зависимости от климатических и эксплуатационных условий на мостах и подходах к ним может укладываться бесстыковой путь с рельсовыми плетями, перекрывающими мост и подходы, путь с длинными сварными рельсами (длиной не более длины температурного пролета) и звеньевой путь с рельсами длиной 25 м. /1/

Укладка бесстыкового пути на мостах не менее эффективна, чем на земляном полотне. В результате ликвидации стыков уменьшаются динамические напряжения в элементах пролетных строений, снижается интенсивность расстройства их соединений и мостового полотна, а соответственно уменьшаются затраты на содержание как пути на мос­тах, так и самих мостов. Поэтому применение бесстыкового пути на мостах – важная задача. При укладке сварных рельсовых плетей бесстыкового пути и длинных рельсов на мостах должны учитываться особенности совместной работы пути и моста. Основной особенностью здесь является подвижность подрельсового основания, вызванная изменением длины пролетного строения при изменении температуры воздуха и проходе подвижного состава. Подвижность пролетного строения при интенсивном торможении может составлять от 20 до 30 % его температурных перемещений. В то же время сварные рельсовые плети, перекрывающие мост, могут оставаться неподвижными. При наличии связей "рельс-пролетное строение" в рельсовых плетях появляются дополнительные продольные усилия, передающиеся при непрерывной рельсовой нити бесстыкового пути не только на пролетные строения, но и на опорные части и на подходы к мосту. Поэтому до укладки бесстыкового пути мосты обследуют и, если необходимо, капитально ремонтируют.

Как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах, на мостах применяют два типа мостового полотна: балластное (с ездой на балласте) и безбалластное. Мостовое полотно с ездой на балласте (рис. 1) применяется с железобетонными пролетными строениями длиной преимущественно до 33 м и сталежелезобетонными - длиной более 33 м.

На мостах с железобетонными пролетными строениями длиной до 3,6 м с ездой на балласте рельсовые плети работают практически независимо от пролетного строения и не испытывают дополнительных воздействий, связанных с его деформациями. Такие мосты почти не имеют строительного подъема, а изменение температуры пролетного строения вследствие большой массы бетона происходит с 4-5-часовым отставанием от изменения температуры окружающего воздуха. Поэтому при изменениях температуры и проходе поезда продольные деформации (изменения длины) такого пролетного строения бывают невелики. Это позволяет устраивать на железобетонных мостах с про­летными строениями до 33 м и ездой на балласте бесстыковой путь такой же конструкции, как и на земляном полотне. Рекомендуется применять плети такой длины, чтобы они полностью перекрывали весь мост. Концы плетей следует располагать не ближе 50-100 м от шкафных стенок устоев моста.

Рисунок 1. Мостовое полотно с ездой на щебеночном балласте и железобетонных шпалах при балластном корыте, предусматривающем пропуск щебнеочистительных машин

На мостах с ездой на балласте, имеющих полную длину более 50 м, а также на путепроводах с ездой на балласте при полной их длине более 25 м для предупреждения большого поперечного смещения от оси моста подвижного состава в случае его схода требуется укладывать контруголки. На мостах с ездой на балласте путь укладывается на специальных мостовых железобетонных шпалах, к которым можно прикреплять контруголки. Контруголки крепятся к шпалам шурупами, вворачиваемыми в деревянные вкладыши. Контруголки сводятся концами, образуя челнок, острия которого должны быть не ближе 10 м от задней стенки устоя (рис. 2). При укладке на мостах железобетонных шпал в пределах "челноков" располагают шпалы с постепенным уменьшением расстояния между осями деревянных вкладышей (рис. 3).

Рисунок 2. Схемы расположения железобетонных и деревянных шпал при примыкании рельсовых плетей к мостам (а) и перекрытии мостов рельсовыми плетями (6): А - рельсовые плети; Б - железобетонные шпалы; В - деревянные шпалы

Рисунок 3. Схема укладки железобетонных шпал в пределах «челноков» (цифрами обозначены типы шпал от Ш1 до Ш21)

В качестве балласта на мостах и подходах к ним применяется щебень из твердых пород. На отдельных мостах и подходах к ним эксплуатируется путь на асбестовом балласте. Однако в последние годы в плановом порядке асбестовый балласт заменяется щебеночным. Ширина плеча балластной призмы на мостах и подходах к ним устраивается не менее 35 см. При этом она не зависит от класса линии, т. е. является фактором, обеспечивающим устойчивость бесстыкового пути. Толщина балластного слоя под шпалой устраива­ется не менее 25 см. На отдельных мостах из-за габаритов толщина балластного слоя может быть ограничена до 15 и даже 10 см. В таких случаях необходимо принимать все меры для уменьшения динамического воздействия подвижного состава на путь. Это достигается путем ликвидации рельсовых стыков в пределах моста и периодической шлифовкой рельсов.

На мостах старой постройки в процессе эксплуатации высота бал­ластной призмы увеличивалась в результате выправки пути в профиле, а также из-за отсутствия достаточно простых технологий по очистке щебня на мостах. Это приводит к значительному увеличению постоянной нагрузки на мост. Для ограничения ее высота балласта под шпалой не должна превышать типовую более чем на 30 см. При большей высоте ширина лотка становится недостаточной для обеспечения необходимого поперечного профиля призмы. Поэтому в новых проектах ширина лотка понизу составляет 4,9 м. В эксплуатируемых мостах старой постройки во избежание осыпания балласта с пролетного строения приходится наращивать борта лотков. На некоторых дорогах укладывают железобетонные уголки, горизонтальная полка которых размещается под балластом. Во всех случаях необходимо, чтобы нижняя постель шпалы была ниже борта, и дополнительная нагрузка от увеличения собственного веса пролетного строения не превосходила допускаемую.

Довольно часто устраивают мостовое полотно с металлическими ортотропными плитами с ребрами жесткости. Плита имеет одинаковую жесткость в продольном и поперечном направлениях и включается в работу верхнего пояса продольной балки, что упрощает и усиливает конструкцию моста и удешевляет его содержание. На плите укладывают обычное верхнее строения пути (щебень, шпалы и т.д.).Такое мостовое полотно сооружено на мосту через р. Маин во Франкфурте-на-Майне (Германия). Речной пролет этого моста - 168 м. Иногда вместо металлической применяют железобетонную плиту, работающую совместно с верхними поясами главных ферм пролетного строения. Плиты в этом случае, как правило, приклеиваются к балкам клеем на эпоксидной основе. Путь укладывается на щебне. Имеются и другие конструкции балластного мостового полотна. На железных дорогах России, кроме железобетонных мостов, мостовое полотно с ездой на балласте применяется преимущественно на сталежелезобетонных мостах, включающих металлические пролетные строения с установленными на них железобетонными балластными корытами. Балластное корыто на таких мостах работает совместно с верхними поясами продольных балок, на которых оно закрепляется. Однако и на этих мостах влияние продольных подвижек пролетных строений на рельсовые плети снижается за счет балласта. Содержание пути на мостах с ездой на балласте наиболее просто и экономично по сравнению с другими конструкциями мостового полотна и мало отличается от эксплуатации пути на земляном полотне. Тем не менее, на большей части металлических мостов применяется безбалластное мостовое по­лотно.

Безбалластное мостовое полотно может быть на деревянных и ме­таллических поперечинах или на железобетонных плитах.

Мостовое полотно на деревянных поперечинах (мостовых брусьях) устраивается согласно рис. 4. В качестве охранных приспособлений на мостах с деревянными и металлическими поперечинами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. На эксплуатируемых мостах впредь до переустройства или капитального ремонта допускаются контруголки меньшего сечения, но не менее 150x100x14 мм.

Мостовое полотно с металлическими поперечинами эксплуатируется преимущественно на мостах довоенной постройки.

Рисунок 4. Мостовое полотно на мостовых брусьях с костыльным креплением рельсов: слева - охранный уголок прикреплен лапчатым болтом; справа - охранный уголок прикреплен костылями

Примечание. В скобках даны минимально необходимые зазоры между рельсовыми подкладками, охранными уголками и шайбами лапчатых болтов на участках, оборудованных автоблокировкой.

В последние годы резко возросли объемы укладки мостового по­лотна с железобетонными плитами (рис. 5). Изготовление и укладка безбалластных железобетонных мостовых плит производятся по типовым проектам. Сопряжение железобетонных плит с балками пролетных строений может производиться с помощью прокладного слоя из цементно-песчаного раствора с деревянными прокладками, из антисептированных деревянных досок и резины, а также других конструкций.

В качестве охранных приспособлений на мостах с железобетонными плитами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. Охранные приспособления на мостах с безбалластным мостовым полотном (деревянные, металлические поперечины, железобетонные плиты) устанавливают при длине мостового полотна более 5 м или при расположении мостов в кривых радиусом менее 1000 м.

Как известно, одна из основных особенностей работы пути, в том числе и бесстыкового, на мостах заключается в подвижности подрельсового основания. Рельсовые плети бесстыкового пути, перекрывающие мост, не имеют возможности перемещаться вместе с основанием.

Поэтому при наличии связей «рельсовые плети – пролетное строение», вследствие продольных подвижек последнего как в плетях, так и в продольных балках пролетного строения, появляются дополнительные продольные силы. Ввиду того, что площадь поперечного сечения продольных балок, поясов ферм пролетного строения многократно превышает площадь сечения рельса, то наиболее опасными будут дополнительные продольные силы для рельсовых плетей. Дополнительные силы в рельсовой плети в сумме с поперечными силами от подвижного состава, а также от изменения температуры плети не должны вызывать перенапряжений рельсов в зоне моста и подходов. Это требование выполняется при условии непревышения расчетных напряжений над допустимыми.

При этом условии учитывается, что температура рельсов на мостах в летнее время может быть ниже на 8-10 °С температуры рельсов на подходах к ним, а также что в зимнее время продольные деформации пролетного строения, вызванные проходом поезда, противоположны по направлению температурным и уменьшают воздействие последних на плети.

Рисунок 5. Мостовое полотно на безбалластных железобетонных плитах:

1 – безбалластная ж.б. плита, 2 – контруголок, 3 – путевой рельс со скреплениями, 4 – главные балки, 5 – опорная деревянная прокладка, 6 – высокопрочная шпилька крепления плиты, 7 – цементно-песчаная подливка, 8 – овальное отверстие для шпильки и нагнетания раствора под плиту, 9 – шайбы

Для определения дополнительных сил в рельсовых плетях на мос­тах и подходах к ним, вызванных подвижками пролетного строения, необходимо знать длины пролетных строений, значения перемещений и распределение сил сопротивлений (г м) по длине мостового полотна. Точность определения дополнительных сил обуславливается выбором функции, характеризующей взаимосвязь сил сопротивлений и перемещений.

На участках с подвижками пролетного строения более 3 – 5 мм происходит фрикционное проскальзывание его относительно рельсовых плетей, и сопротивления уже не зависят от величины перемещений, т. е.
.

В известных зарубежных работах при определении дополнительных продольных сил в рельсовых плетях принимают
. Это упрощение при перемещениях пролетного строения, вызванных изменениями температуры на 15 °С, почти в 2 раза увеличивает расчетное значение силы по сравнению с ее фактической величиной. При увеличении перепада температуры разность между расчетными и фактическими значениями дополнительных сил уменьшается. Например, для пролетного строения длиной 55 м при перепаде температуры на 45 °С разность между расчетной и фактической величиной дополнительных продольных сил не превышает 7-10 %.

При сплошном закреплении плетей скреплениями КД, КБ на мостах с пролетными строениями длиной 45-55 м, их продольные деформации могут вызвать в рельсовых плетях дополнительные осевые напряжения порядка 50-75 МПа, которые в сумме с изгибными и температурными напряжениями могут превышать допускаемые значения по прочности рельсов. Эти дополнительные напряжения способствуют быстрому расстройству мостового полотна, опорных частей пути в зоне подходов, а в отдельных случаях и выбросу пути в зоне подходов. Поэтому закрепление рельсовых плетей в соответствии с требованиями к их закреплению на земляном полотне неприемлемы для безбалластных мостов.

Самый лучший вариант в плане взаимодействия плетей и пролетных строений - применение скреплений, которые не препятствуют перемещению продольных строений относительно плетей. Закрепле­ние рельсовых плетей без защемления подошвы рельсов на отечественных железных дорогах применяется на безбалластных мостах длиной 33 м и менее, а на зарубежных дорогах - на мостах длиной до 25-30 м. При таком закреплении плетей удлинение или укорочение пролетных строений не вызывает дополнительных сжимающих или растягивающих напряжений в плети, а величина зазора при изломе плети не превышает допускаемого значения. Закрепление плетей на мостах длиной до 33 м осуществляется при помощи костыльных или раздельных скреплений (КД, КБ) с неплотно забитыми костылями или клеммами с подрезанными лапками, что обеспечивает зазор между клеммой и верхом подошвы рельса (рис. 6) При длине мостов больше 33 м во избежание раскрытия большого зазора рельсовые плети закрепляются на ограниченном протяжении мостового полотна в зоне неподвижного конца пролетного строения (0,2-0,25 м). На этом участке рельсовые плети крепятся так же, как и на земляном полотне с нормативной затяжкой гаек клемных болтов. На остальном протяжении мостового полотна плети крепятся без защемления клеммами. При таком закреплении почти исключается появление в плетях дополнительных сил, вызванных подвижками пролетного стро­ения Внедрение такой схемы закрепления плетей позволило расширить полигоны применения бесстыкового пути на отечественных же­лезных дорогах на однопролетных мостах длиной до 55 м и многопролетных - до 66 м.

На целом ряде зарубежных железных дорог бесстыковой путь укладывается на мостах большей длины (табл. 4). Увеличение длин мостов, на которых можно укладывать бесстыко­вой путь, достигается за счет более благоприятных климатических условий, применения новых конструкций прикрепления мостовых брусьев к поясам продольных балок или ферм, исключающих влияние продольных перемещений пролетного строения на напряженное состояние плетей (рис. 7), специальных конструкций рельсовых скреплений. В частности, в Японии применяются скрепления (рис. 8), из которых «А» обеспечи­вает погонные сопротивления продольному сдвигу 100 Н/см, «В» - 50 Н/см, «С» - не оказывает сопротивления продольному сдвигу. Комбинацией этих скреплений достигаются требуемые погонные со­противления. Наряду с выполнением требований по прочности, устойчивости пути, величине зазора, образующегося в случае излома плети, на мостах необходимо соблюдать, чтобы горизонтальные силы, передаваемые рельсовыми плетями на мостовое полотно в момент разрыва плети зимой, не превышали значений расчетных тормозных сил, на которые рассчитываются опорные части и опоры мостов. На однопро­летных мостах свыше 55 м и многопролетных свыше 60 м закрепление плетей только в зоне неподвижных концов пролетных строений в климатических условиях железных дорог России не обеспечивает требование по зазору. На этих мостах укладывается либо звеньевой путь, либо рельсовые плети длиной не более длины температурного пролета моста (рис. 9). Для компенсации температурных удлинений рельсов, а также удлинений, вызванных проходом поезда, на мосту применяются уравнительные приборы (рис. 10).

Т а б л и ц а 4

На практике уравнительные приборы укладываются на мостах с длинами температурных пролетов 100 м и более. Рельсовые плети в пределах таких мостов укладываются типа Р65 с костыльными, раздельными скреплениями К-65 на мостах с деревянными мостовыми брусьями или КБ-65 на мостах с металлическими мостовыми брусьями и железобетонными плитами.

Рисунок 6. Прикрепление рельсовых плетей к мостовым брусьям креплениями КД с укороченными ножками клемм

Рисунок 7. Узел соединения мостового бруса (1) с продольной балкой (2), допускающий их взаимные перемещения

Рисунок 8. Скрепления, предназначенные для укладки на мостах без балласта

Для предупреждения угона пути в пределах моста сварные рельсовые плети закрепляются в зоне неподвижных концов пролетных строений.

Рисунок 9. Температурные пролеты мостов:

А – с разрезными пролетными строениями в однопролетных мостах или при расположении на промежуточной опоре одной подвижной и одной неподвижной опорных частей смежных пролетных строений; б – то же при расположении на промежуточной опоре двух подвижных опорных частей; в, г – с нарезными пролетными строениями при расположении неподвижной опорной части в середине и на конце пролетного строения; д – с консольными пролетными строениями; е – с арочными пролетными строениями; L i – температурный пролет; У р – место установки уравнительного прибора

Рисунок 10. Уравнительный прибор:

1 – передний стык рамного рельса; 2 – рамные рельсы; 3 – начало отгиба рамного рельса;

4 – остряки; 5 – лафеты; 6 – граница соседних температурных пролетов

На мостах с деревянными мостовыми брусьями и костыльными скреплениями рельсовые плети закрепляются винтовыми или, как исключение, пружинными противоугонами, устанавливаемыми в замок. Винтовые противоугоны устанавливаются у брусьев, прикрепленных к противоугонным уголкам, установленным на верхних поясах продольных балок. Количество винтовых и пружинных противоугонов определяется путем деления продольной силы на усилие, которое воспринимается винтовым (рис. 11) или пружинным противоугонами. На мостах с ездой по балласту, с металлическими поперечинами рельсовые плети у неподвижных концов пролетных строений на протяжении, определяемом расчетами, прикрепляются к основанию скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. Протяженность участков закрепления плетей в зоне неподвижного конца пролетного строения пружинными противо­угонами или скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клемм­ных болтов определяется из условия:

,

где Т - продольная сила от временной нагрузки в момент торможения или разгона поезда; - погонные сопротивления продольному сдвигу рельсовой плети в пределах участка закрепления.

На остальном протяжении пролетного строения рельсовые плети крепятся без защемления подошвы рельса.

На безбалластных мостах с металлическими поперечинами железобетонными плитами и с ездой по балласту устанавливаются подрельсовые резиновые или резинокордовые амортизаторы. Для уменьшения коэффициента трения между подошвой рельса и амортизаторами в пределах участков, где плети крепятся без защемления подошвы рельса, устанавливаются металлические П-образные прокладки, изготавливаемые из листовой стали толщиной 0,5 - 2,0 мм (рис 12). В последние десятилетия на многих мостах России с температурными пролетами 100 м и более вместо дорогостоящих уравнительных приборов начали укладывать уравнительные рельсы. Компенсация изменения длины рельсовых плетей на мостах с уравнительными рельсами осуществляется за счет стыковых зазоров, а в необходимых случаях -за счет одного-двух сезонных уравнительных рельсов. Сезонные рельсы - это рельсы для зимних и летних условий. На зимний период это, как правило, рельсы стандартной длины 12,5 м, а на летний период - укороченные, длиной 12,46; 12,45 или 12,44 м. Укладка плетей с уравнительными рельсами выполняется по специально разработанному проекту, который обязательно должен включать схему укладки сварных рельсовых плетей и уравнительных рельсов; расчет зазоров в стыках и определение температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов; схему закрепления рельсо­вых плетей на мостовом полотне и подходах.

Рисунок 11. Винтовой противоугон

Рисунок 12. П-образная металлическая прокладка

Железнодорожные мосты

Металлические мосты.

Металл - наиболее совершенный из материалов, применяемых для постройки современных мостов. Металл обладает хорошими механическими качествами при различных условиях работы под нагрузкой. Вместе с тем он хорошо поддается обработке и позволяет обрабатывать элементы различной формы для конструкций разнообразных систем. Эти качества способствовали широкому использованию металла для постройки мостов. При этом в мостах металлическими делают только пролетные строения. Опоры чаще массивные (из камня, бетона, железобетона) и редко металлические, причем признаком капитального металлического моста являются металлические пролетные строения, поставленные на капитальные опоры. В особо высоких мостах, виадуках, а также в путепроводах и эстакадах иногда делают металлические надземные или надводные части опор.

В балочном пролетном строении основной несущей конструкцией служат главные балки или фермы. Пролеты до 33 и даже 55 метров позволяют применять более простые в изготовлении и эксплуатации балки со сплошной стенкой.

В ферме вместо сплошной стенки поставлены раскосы, иногда со стойками и подвесками, причем относительное (к балкам) облегчение ферм резко возрастает с увеличением пролета.

Уменьшение массы достигается также применением неразрезных и консольных балок и ферм, перекрывающих не один, а более пролетов.

В настоящее время для металлических конструкций мостов применяют строительные углеродистые или низколегированные стали. Ведутся исследования по применению для мостов и более высокопрочных сталей, в частности термообработанных. Имеются также отдельные случаи применения в мостах легких дюралюминевых сплавов.

Металлические пролетные строения могут значительно превосходить по длине пролеты из других материалов.

Существенное преимущество металлических мостов заключается в индустриальности их изготовления и сборки. Все элементы металлических мостов изготавливают на хорошо оборудованных заводах и доставляют на место постройки, где производят сборку. Сборка металлических мостов может быть польностью механизирована, что позволяет вести монтажные работы быстрыми темпами.

Многие системы металлических пролетных строений могут быть легко собраны навесным способом, установлены на место надвижкой или доставлены на плаву. Это облегчает постройку мостов через глубокие горные лощины, многоводные реки и реки с интенсивным судоходством.

Металлические арочные мосты, являясь распорной системой, требуют меньшей затраты металла на пролетные строения, чем мосты балочных систем. Но из-за передачи распора, опоры приходится делать более мощными. При хороших грунтах арочная система часто бывает весьма целесообразной. По своей конструкции арочные мосты имеют арки сплошного сечения или же решетчатые арочные фермы.
Распор арочного пролетного строения может быть воспринят затяжкой. В этом случае пролетное строение превращается в безраспорное балочное.

По условиям своей работы эта система относится к комбинированным.

Вантовые и висячие системы.

Главными несущими элементами служат кабели или ванты, работающие на растяжение, выполняемые из высококачественной стали большой прочности. В случае закрепления этих элементов с помощью оттяжек в грунте или устоях висячие мосты называют распорными.

Для увеличения вертикальной жесткости мосты снабжают балками жесткости. В этом случае система превращается уже в комбинированную.
Если закрепить концы оттяжек к концам балки жесткости и передать ей горизонтальные слагающие усилия в оттяжках, то система становится внешне безраспорной. Другую разновидность внешне безраспорных мостов представляют системы с балкой жесткости, поддерживаемой системой вантов, симметрично или несимметрично расположенных по обе стороны пилонов. Безраспорные системы в отношении опорных реакций аналогичны балочной системе. Так как висячие мосты по сравнению с мостами других систем имеют меньшую жесткость, то их устраивают, как правило, на автомобильных дорогах и в городах. Кроме рассмотренных выше систем, в металлических мостах применяют также комбинированные системы, образованные из балок (или ферм), усиленных нижним дополнительным поясом в виде шпренгеля или гибкой арки.

Железобетонные мосты.

Характерная особенность сталежелезобетонных пролетных строений - жесткое прикрепление железобетонной плиты проезжей части к стальным главным балкам, которое включает плиту в совместную работу с балками, вызывает сжатие железобетонной плиты при изгибе балок, что существенно уменьшает площадь сечения верхних стальных поясов балок, исключает верхние продольные связи, повышает горизонтальную жесткость пролетных строений, снижает расход стали на 12 - 18%.

Сталежелезобетонные пролетные строения с ездой на балласте имеют хорошие эксплуатационные качества, но более высокую стоимость, трудоемкость и продолжительность монтажа.

Мостовое полотно с ездой на балласте состоит из путевых рельсов, контруголков, шпал, балласта и железобетонной плиты с бортиками, тротуарами и металлическими перилами.

Рельсовый путь укладывают со строительным подъемом за счет изменения толщины балластного слоя под шпалами. При этом расстояние от нижней плоскости шпал до верха защитного слоя на водораздельных точках должно быть не менее 20 см.

Габаритные размеры и монтажный вес блоков плиты с изоляцией позволяют перевозить их по железным и автомобильным дорогам и устанавливать на место стреловыми кранами. Железобетонную плиту прикрепляют к стальным балкам с помощью гибких анкеров из арматурных стержней с крюком или петлеобразной формы, жесткими упорами из отрезков уголков с ребрами, швеллеров, тавров, труб или полос, а также высокопрочными болтами.
Стальные балки сталежелезобетонных пролетных строений обычно имеют сварное двутавровое сечение. Высота балок составляет 1/13 - 1/15 расчетного пролета. Вертикальные стенки балок имеют толщину 12-14 мм и для устойчивости укреплены двусторонними вертикальными ребрами жесткости, а при пролетах 45 м и более, - кроме того, продольными ребрами жесткости в сжатой зоне балок. Стальные балки длиной 45 м и более изготовляют крупными блоками, которые соединяют при монтаже высокопрочными болтами с помощью вериткальных и горизонтальных накладок.

Конструкции стальных балок, связей и железобетонных плит максимально унифицированы, что упрощает изготовление пролетных строений. Стальные балки пролетных строений 18,2 - 33,6 м объединяют связями на заводе и перевозят одним блоком, а пролетных строений 45,0 - 55,0 м крупными блоками, которые содиняют на монтаже.

Деревянные мосты.

Деревянные мосты под железные дороги в качестве постоянных сооружений допускаются только при выполнении двух условий:

система моста должна быть балочно-эстакадной;

должны использоваться элементы заводского изготовления с обязательной антисептической обработкой.

Во всех остальных случаях под железные дороги строятся только временные деревянные мосты. Применение на автодорогах деревянных мостов (как временных, так и постоянных) не ограничивается никакими условиями. Как правило, деревянные мосты имеют небольшие пролеты (железнодорожные от 2 до 9 метров, автодорожные от 25 до 40 метров).

Для деревянных мостов применяют хвойный лес. Наилучшими породами являются сосна, лиственница, ель, пихта удовлетворяющие требованиям ГОСТов. Для изготовления мелких деталей и соединений применяют древесину твердых лиственных пород, таких как бук, граб, дуб, ясень. Для клееных элементов можно использовать лесоматериалы худшего качества при условии удаления недопустимых пороков (гниль, сучки, трещины).

Деревянные мосты бывают систем:

балочные;

подкосные.

по конструктивным особенностям:

пакетные пролётные строения;

со сквозными фермами.