В чем преимущества и недостатки железобетонных шпал кратко

Обновлено: 30.06.2024

Массовая укладка ж/б шпал на отечественных дорогах началась в 1959г.

Железобетонные шпалы делятся на монолитные из предварительно напряженного бетона, образующие непрерывный брус и двухблочные, состоящие из двух самостоятельных подрельсовых опор, соединенных между собой стержнями. Последние не получили в России распространения, т.к. имея малую изгибную жесткость в средней части и относительно малую опорную площадь обеспечивали не достаточную стабильность колеи по шаблону и уровню.

Современная железобетонная шпала – цельнобрусковая из предварительно напряженного железобетона (бетон класса по прочности на сжатие В40, по морозостойкости F200), армированная высокопрочной проволокой периодического профиля класса Вр диаметром 3 мм. Номинальное число проволок в шпале 44, каждая из них натягивается усилием 8.1 кН. Современная шпала должна соответствовать требованиям ОСТ32.152 – 2000 Основная часть эксплуатируемых в пути шпал зготовлена по ранее действовавшему ГОСТ 10629-88 .

Типы железобетонных шпал, принятых к серийному применению на ж.д. России приведены в табл.2.

Таблица 2. – Типы ж/б шпал _

Тип	Скрепления	Подтип	Особенность шпалы
Ш1	КБ	Ш1 -4*10	Стержневая арматура
КБ	Ш1 -44*3	Проволочная арматура
Ш1 - Ч	Челночная ж.б. шпала
КБ	Ш1- К	Для укладки в кривых радиусом менее 350 м.
КБ	Ш1 - М	Мостовая ж.б шпала
Ш3	ЖБР	Ш3 – Д (дюбель)	_
Ш – АРС	АРС	Безболтовое	_

Геометрические размеры железобетонной шпалы на примере шпалы типа Ш-1 приведены на рис 2.

При формовании шпале придана форма, улучшающая ее работу под поездной нагрузкой.:

- Наибольшие прогибы и давления на балласт имеют место у торцов железобетонных шпал. Для компенсации этого неблагоприятного для балласта и шпал обстоятельства ширина подошвы уменьшена в средней части шпал (250мм) и увеличена у торцов (300мм).

- Поперечное сечение шпалы имеет трапецеидальное очертание, благодаря чему снижается давление на балласт и увеличивается сопротивление пути сдвигу.

- Кроме того, в подрельсовых зонах устраивают углубления (по 25 мм) с наклоном (1:20) для обеспечения подуклонки рельсов, а также передачи поперечных горизонтальных сил на бетон.

=В продольном сечении шпала состоит из двух более крупных по размерам подрельсовых частей и более низкой и узкой средней части. Предварительно напряженная арматура максимально смещена в сторону растянутой под поездной нагрузкой поверхности шпалы (в подрельсовом сечении – нижней, в середине шпалы – верхней), благодаря чему достигается максимальное обжатие бетона в растянутых зонах, а следовательно увеличивается трещиностойкость шпал .

Рис 2. Железобетонные шпалы типа Ш – 1.

.Достоинства и недостатки железобетонных шпал, сферы их применения.

- высокий срок службы (30-50 лет);

- устойчивость против выброса;

- стабильность рельсовой колеи;

- однородность упругих свойств по длине пути, а, следовательно, плавность движения экипажа;

- значительное увеличение жесткости пути, приводящее к увеличению износа элементов пути и ходовых частей подвижного состава;

- хрупкость и чувствительность к ударам;

- низкая работоспособность в зоне стыков;

- большая масса.(265 кг).

Сферы эффективного применения:

1.Бесстыковой путь 1 – 4 классов;

( 1-2 класс – новые шпалы 1 сорта; 3-5 класс – старогодные шпалы; 4-5 класс новые шпалы 2 сорта.)

2.Звеньевой путь 5 класса.

3. Участки скоростного движения.

Железобетонные шпалы применяются в прямых и кривых радиусом 350м и более. В кривых радиусом менее 350 м и в переходных кривых допускается применять специальные шпалы с индексом К и двумя последними цифрами номинальной ширины колеи.

При укладке шпал между их подошвой в средней части и спланированной поверхностью балластного слоя следует обеспечить зазор высотой до 4 -5 см и длиной не более чем 25 -30 см в обе стороны от оси колеи.

Описание блочных железобетонных подрельсовых опор, применяемых на мостах и в тоннелях, приведены приведены в соответствующих лекциях.

Массовая укладка ж/б шпал на отечественных дорогах началась в 1959г.

Типы железобетонных шпал, принятых к серийному применению на ж.д. России приведены в табл.2.

Таблица 2. – Типы ж/б шпал _

Тип	Скрепления	Подтип	Особенность шпалы
Ш1	КБ	Ш1 -4*10	Стержневая арматура
КБ	Ш1 -44*3	Проволочная арматура
Ш1 - Ч	Челночная ж.б. шпала
КБ	Ш1- К	Для укладки в кривых радиусом менее 350 м.
КБ	Ш1 - М	Мостовая ж.б шпала
Ш3	ЖБР	Ш3 – Д (дюбель)	_
Ш – АРС	АРС	Безболтовое	_

Геометрические размеры железобетонной шпалы на примере шпалы типа Ш-1 приведены на рис 2.

При формовании шпале придана форма, улучшающая ее работу под поездной нагрузкой.:

Рис 2. Железобетонные шпалы типа Ш – 1.

.Достоинства и недостатки железобетонных шпал, сферы их применения.

- высокий срок службы (30-50 лет);

- устойчивость против выброса;

- стабильность рельсовой колеи;

- однородность упругих свойств по длине пути, а, следовательно, плавность движения экипажа;

- хрупкость и чувствительность к ударам;

- низкая работоспособность в зоне стыков;

- большая масса.(265 кг).

Сферы эффективного применения:

1.Бесстыковой путь 1 – 4 классов;

( 1-2 класс – новые шпалы 1 сорта; 3-5 класс – старогодные шпалы; 4-5 класс новые шпалы 2 сорта.)

2.Звеньевой путь 5 класса.

3. Участки скоростного движения.

Шпалы для железнодорожного полотна являются важнейшей деталью устройства пути. От их качественных характеристик зависит устойчивость магистрали. В нашей стране используют опоры из дерева и железобетона. Но изначально под рельсы укладывали брус из камня. Позднее каменные заместили деталями из дерева, оно имеет хорошие показатели амортизации, и проще с точки зрения механического обрабатывания. Однако, обстановка поменялась кардинальным образом, когда начали производить железобетонные шпалы.

Железобетонные шпалы

Многообразие видов

Это рельсовые опоры, при производстве которых требуются брусья с изменяющимися размерами и формой сечения. Бетонные шпалы армированы при помощи проволоки из стали, диаметр ее обусловлен модификацией. К производственной технологии таких изделий предъявляют следующие требования:

приготовленный бетонный раствор должен быть однороден по консистенции;
для необходимой передачи силы напряжения необходимо, чтобы материал обладал соответственной прочностью;
при производстве опор, соблюдают точные размеры, формы, это важно в точках соединения с рельсами.

Требования

По причине различных природных условий и разной механической нагрузки на детали, при производстве железобетонных опор соблюдают повышенные требования. Это позволяет увеличивать период эксплуатации, при благоприятных условиях применения достигает 60 лет. Изделия с использованием предварительно напряженного бетона, вытесняют шпалы из дерева благодаря своей прочности и долговечности.

Классификация

Шпалы железобетонные классифицируют на определенные виды, зависящие от устойчивости к образованию всевозможных трещин, качества и точных размеров и иных параметров:

опоры первого сорта.
Опоры второго сорта. Различаются низкой степенью устойчивости к трещинам, к геометрическим размерам не предъявляются высокие требования.

По видам рельсовых креплений различают:

Ш-1 созданы для раздельного скрепления с применением болтов путем закрепления подкладки на опоре.
Ш-2 — для нераздельного скрепления с применением болтов путем закрепления к шпале и подкладки, и рельса.
Ш-3, предназначенные для нераздельного соединения с применением болтов при помощи прямого закрепления к опоре рельса.

Также такие шпалы имеют различия по электрической изоляции и типу применяемой арматуры. По параметрам электрической изоляции выделяют:

изолированные;
неизолированные, отсутствуют изолирующие вкладыши.

К достоинствам данных опор можно отнести:

морозоустойчивость;
длительный период службы (от 40 до 50 лет);
обеспечивают однородность железнодорожного пути.

Недостатки:

высокая электрическая проводимость;
чувствительны к ударам (особенно в местах стыка);
жесткость пути, это способствует быстрому изнашиванию рельс в точках стыка;
высокий вес (примерно 270 кг);
сложность монтажа;
высокая цена.

Время от времени возникает вопрос, шпалы из какого материала стоит выбрать: из железобетона либо дерева. Во-первых, необходимо обратить внимание на цену. Стоимость деревянных опор существенно ниже. Во-вторых, период службы: в этом преимущество у железобетонных шпал. Время самоокупаемости шпал из железобетона более продолжительное, в связи с этим их обычно применяют на магистралях, на которых они смогут максимально быстро окупаться. На линиях железной дороги с относительно небольшой нагрузкой в большинстве случаев более выгодно использование шпал из пропитанного дерева.

Деревянные шпалы

По методу распила:

обрезные – обрезку проводят с четырех сторон;
полуобрезные – обрезку проводят с трех сторон;
не обрезные – обрезаются с двух сторон.

По назначению:

материал 1 типа, с пропиткой. Такой используют для основного пути;
материал 2 типа, с пропиткой. Применяется при укладывании подъездного и станционного пути;
материал 3 типа. Используют на предприятиях промышленности с малой нагрузкой.

Обычно шпалы обработаны несколькими видами антисептических веществ – водорастворимыми и на основе масел. Первый вид – твердое соединение, его необходимо довести до необходимой консистенции, разводя жидкостью. Антисептики на основе масла — продукт сухой перегонки лесоматериалов и каменного угля. Они употребляются в естественном виде, или могут разбавляться иными маслянистыми жидкостями.

К положительным сторонам шпал из дерева относят:

быструю самоокупаемость, они существенно ниже по стоимости шпал из железобетона;
вес (около 80 кг);
возможность увеличивать либо уменьшать колею железнодорожного пути;
устойчивы к перепадам температур;
диэлектрические свойства древесины;
устойчивое сцепление с подложкой;
упругость.

Из недостатков — период службы от 3 до 40 лет. При неверном обрабатывании антисептическими составами (или вовсе без обработки) шпалы подвержены гниению.

У железобетонных и деревянных шпал имеются свои плюсы и минусы. Применение тех либо иных обусловлено лишь конкретными условиями. В отдельных ситуациях стоит употреблять исключительно деревянные опоры. И тогда даже не стоит вопрос, какие лучше. В каких-то ситуациях целесообразно использование железобетонных. При выборе деревянных шпал, важнейший критерий — качество обработки древесины.

Недостатком считается вес получившегося изделия. Но современные технологии укладки позволяют нивелировать этот минус. Масса готового изделия составляет 0.27 тонны. Поэтому применяются специальные устройства — шпалоукладчики. Да, деревянные шпалы можно водружать ручной рабочей силой. Но итоговые положительные стороны железобетона все-таки выглядят более сильными, нежели один минус. Также сложностью считают, что для ЖБ-шпалы требуется изоляция. Это действительно так, они должны быть изолированы, чтобы снимать электропроводность.

Типы шпал

Длина шпалы составляет 2 700 миллиметров
Ширина — 300 миллиметров
Толщина в центральной части — 145 мм
Высота в местах, где производится крепление рельсы — 206 мм
Виды подразделяются и по типу рельсового крепления:
Ш-1. Раздельное клемно-болтовое крепление. Стык к опоре закрепляется при помощи прокладки и болта
Ш-2. Нераздельное соединение
Ш-3. Аналог к Ш-2, но применяются разные типы установки рельсы

Производство шпал на ОАО "Спецжелезобетон";

Описанная выше технология производства, в полном соответствии с государственными актами и ГОСТ, применяется на предприятии ОАО "Спецжелезобетон" под торговой маркой "Микабет". Текущие мощности позволяют создавать 300 000 изделий за год. Объемы производства не ставят в ущерб качество и надежность итогового продукта. Продукция без проблем выдерживает сравнение с лучшими европейскими аналогами, а в таких компонентах, как несущая способность и материалоемкость и вовсе превосходят их. За это отвечает команда технологов завода и каждый рабочий. Текущее развитие железнодорожной отрасли, как в Беларуси, так и во всем мире, диктует новые стандарты безопасности и качества изделий. Это учитывается в работе предприятия. Перспективы железобетона, как основного материала при строительстве железных дорог, раскрываются на полную мощность. И современным строителям также необходимо учитывать это в своих проектах. Применение армированного бетона дает долгий срок службы, низкую стоимость эксплуатации, защиту от гниения и неожиданных поломок, низкие затраты на монтаж изделия. Эти преимущества позволяют создавать надежные и быстровозводимые железнодорожные пути.

При прокладке новой железнодорожной линии встанет вопрос, какая шпала предпочтительнее — деревянная или железобетонная. Обычно проблема в цене. Здесь выигрывают деревянные шпалы. В то же время железобетонные шпалы отличаются долговечностью. Железобетонные изделия можно использовать долгое время, поэтому их устанавливают на рельсы, которые могут быстро принести большой доход. Напротив, деревянные шпалы чаще используются там, где нет большой нагрузки и где нужно сэкономить деньги.

Шпалы железобетонные: достоинства и недостатки

Между железобетонными и деревянными изделиями есть много других существенных отличий.

При установке и дальнейшей эксплуатации дорожных шпал железобетонные шпалы имеют множество преимуществ:

Хорошая морозостойкость;
Можно использовать 40-50 лет;
Они придают направляющей особую устойчивость:
Они создали единую железнодорожную колею.

Однако были выявлены и недостатки. К проблемам железобетонных изделий относятся:

• Высокая проводимость по току;

• Плохая устойчивость к механическим ударам;

• Дорожка становится жесткой — дорожка изнашивается;

• Каждое спальное место весит около 270 кг, это очень много;

• Сложность установки железобетонных шпал;

• Они тратят много денег.

Деревянные шпалы: достоинства и недостатки

Несмотря на увеличение закупок железобетонных шпал для рельсов, спрос на деревянные шпалы также достаточно высок.

У каждого есть свои преимущества и недостатки. К безусловным преимуществам можно отнести:

Хорошая цена — деревянные шпалы очень дешевы, а стоимость окупается быстро;
Деревянные шпалы весят всего 80 кг — в 3 раза легче железобетонных;
Используя деревянные шпалы, колею можно уменьшить или увеличить;
Древесина вообще не проводит электричество;
Материал выдерживает экстремальные температуры;
Шпалы из дерева имеют отличное сцепление с гравием;
Они гибкие, что немаловажно и для железных дорог.

В то же время у деревянных шпал есть недостаток, который считается жизненно важным:

Без обработки срок хранения всего 3 года!
Но все не так уж и плохо, ведь после хорошей обработки шпалы можно эксплуатировать до 40 лет — срок службы ненамного хуже, чем у производителя железобетонных шпал.

В процессе производства их погружают в масло и консерванты, чтобы предотвратить гниение и разложение. Таким образом, срок службы нашей продукции составляет примерно 40 лет.

Читайте также: