Параметры балластных корыт балочных и решетчатых пролетных строений
Введение
Развитию мостов на железнодорожном транспорте всегда придавалось приоритетное значение. Секцией путевого хозяйства научно-технического совета ОАО «РЖД» в 2010 г. определены основные направления развития инфраструктуры на период до 2015 г. и перспективу. Основной упор делается на увеличение межремонтных сроков пути до 1500 млн.т.бр и снижение стоимости жизненного цикла верхнего строения пути (ВСП) и инженерных сооружений до 1,5 раз. За этими цифрами стоит целый комплекс задач. В области искусственных сооружений хотелось бы выделить следующие:
- создание новых конструкций пролетных строений для высокоскоростного движения, металлических пролетных строений из стали Картен (не требующих покраски), пролетных строений с металлическим балластным корытом;
- внедрение конструкций участков с переменной жесткостью на подходах к искусственным сооружениям;
- внедрение опорных частей с шаровым сегментом (ОЧШС);
- внедрение современных покрытий для защиты металлических и железобетонных конструкций со сроком службы не менее 20 лет;
- расширение опыта применения бесстыкового пути на мостах с применением уравнительных стыков и упругих скреплений.
Выбор конкретного решения по конструкции моста не всегда очевиден и требует предварительного определения основных параметров.
Выбор типа мостового полотна для пролетных строений мостов
Опыт эксплуатации и исследования ВНИИЖТ показывают, что стабильность пути на мосту и подходах при мостовом полотне с ездой на балласте выше, чем при безбалластном. По сравнению с подходами, жесткость пути на мосту с ездой на балласте выше в среднем в 1,5 раза и более чем в 2,5 раза - при езде по железобетонным плитам безбалластного мостового полотна (БМП). Тем не менее, стабильность пути на подходах к мостам с безбалластным полотном может быть обеспечена при наличии участков переменной жесткости.
В качестве примера можно привести результаты динамических испытаний мостов под высокоскоростными поездами «Сапсан». Оказалось, что вертикальные кузовные ускорения вагона и его вертикальные перемещения остаются в постоянном коридоре изменений, границы которого ниже допускаемых отклонений, как при движении скоростного поезда по пути на земляном полотне, так и по мостам с ездой на плитах (БМП) и с ездой на балласте.
Таким образом, при отсутствие отступлений от норм содержания рельсовой колеи прохождение высокоскоростным поездом мостов не оказывало влияния на плавность его хода. Динамическая добавка к напряжениям в элементах моста не зависимо от рода езды была на уровне нормативной величины. Вместе с тем содержание пути в требуемых показателях перед мостами с безбалластным полотном включает большую долю ручного труда. При этом отметки головки рельса на мосту с плитами БМП жестко зафиксированы, что затрудняет выравнивание пути на подходах. При езде на балласте обслуживание пути на мосту и подходах может производиться в едином технологическом комплексе.
Параметры балластных корыт балочных и решетчатых пролетных строений
В настоящее время ВНИИЖТ совместно с институтом Гипротранспуть, ОАО «Институт Гипростроймост» и ОАО «Трансмост» разработали новые пролетные строения с ездой на балласте – балочные пролетами 18,0-33,6 м с ездой поверху и понизу (открытого типа), и решетчатые пролетами 33,6-110,0 м. Параметры балластных корыт для балочных и решетчатых пролетных строений имеют отличия по ширине. Первоначально была принята минимально-допустимая ширина балластного корыта для балочных пролетных строений равная 4100 мм. При разработке решетчатых пролетных строений оказалось целесообразным увеличить ширину балластного корыта до 4500 мм.
Геометрические параметры балластных корыт балочных и решетчатых пролетных строений разработаны ВНИИЖТ, принимая во внимание следующие эксплуатационные требования:
- минимальная толщина балласта под шпалой 400 мм назначена в связи с необходимостью пропуска щебнеочистительного комплекса типа ЩОМ или СЧ, который имеет минимальную глубину вырезки балласта 250-300 мм; дополнительно 100 мм назначены для защиты гидроизоляционного слоя от повреждений рабочим органом машины;
- ширина балластного корыта 4500 мм назначена по конструктивным соображениям исходя из требования обеспечения технологического процесса содержания балластного слоя механизированными комплексами.
Технологией среднего ремонта пути (СР) и усиленного среднего ремонта пути (УСР) предусматривается вырезка балласта с его очисткой и добавкой нового или полной заменой на новый механизированными машинными комплексами. В процессе очистки рельсошпальная решетка поднимается на высоту до 300-400 мм, балласт из-под нее выгребается рабочим органом машины. Происходит его разрыхление. После замены балласта необходимо производить его уплотнение и обкатку. Этот вид очистки балласта на мостах затруднен, поскольку требует демонтажа контруголков и проводится в стесненных условиях.
Вместо вырезки балласта в зоне рельсо-шпальной решетки может назначаться вырезка и очистка балласта по торцам шпал с каждой стороны пути (боковая) полосами шириной 600-700 мм. При этом предусматривается отступление от торцов шпал не менее 100 мм. Такой ремонт является более технологичным и производительным, обеспечивая водоотвод из области путевой решетки без нарушения состояния балластной призмы в рабочей зоне.
На мостах с пролетными строениями больше 33,6 м с водоотводом в трубки для применения боковой очистки балласта необходимо иметь ширину балластного корыта не менее 4500 мм. Такая ширина обеспечивает вырезку полос шириной по 700 мм с наличием защитных промежутков вдоль бортов корыта и торцов шпал шириной по 100 мм.
Эта технология очистки более предпочтительна для решетчатых пролетных строений вместо вырезки балласта под рельсошпальной решеткой, поскольку является более производительной, не требует демонтажа контруголков и позволяет производить очистку водоотвода, не затрагивая рабочую зону балластной призмы. Эти преимущества становятся особенно заметными при большой длине моста, позволяя сократить технологическое окно.
Практика эксплуатации показала, что период уплотнения балластной призмы на металлических мостах больше, чем на перегоне. Это связано с тем, что в металлическом балластном корыте при проходе нагрузки возникают вибрации, которые увеличивают время упаковки балластного слоя. Вместе с тем эти вибрации улучшают водоотвод из балластного слоя. Поэтому возможность боковой очистки балласта может являться достаточной для обеспечения эксплуатационных показателей пути.
В настоящее время ведутся наблюдения за эксплуатируемыми пролетными строениями с ездой на балласте, производится накопление опыта по содержанию пути и ведется разработка технологического процесса среднего ремонта пути на мостах с ездой на балласте.