Виды и размеры железобетонной шпалы: вес, длина и ширина ЖБ опоры на железной дороге

Создавая проект полотна, нужно знать все характеристики его главных элементов. Сегодня мы рассмотри железобетонная шпала: ее размеры, вес, объем и другие параметры. Также затронем их типы, область и условия применения, достоинства и недостатки, предъявляемые к ним требования, технологию их выпуска, особенности монтажа и другие сопутствующие моменты. И поможем выбрать, дав несколько практических советов.

В результате вы не только правильно купите нужное количество изделий, но и будете знать, как их транспортировать, укладывать, ремонтировать и утилизировать. Столь полезная информация существенно облегчит устройство и эксплуатацию пути.

Содержание

1. Железобетонные шпалы (ЖБ) сегодня
2. Определение
3. Сфера и условия применения
4. Преимущества и недостатки
5. Типы
6. Основные характеристики
7. Чертежи
8. Производственные технологии
9. Требования, предъявляемые к бетонным шпалам стандартного размера
10. Особенности монтажа, ремонта и утилизации
11. Советы по выбору
12. Правила перевозки и хранения

Железобетонные шпалы (ЖБ) сегодня

В последние годы эти опорные конструкции под рельсы пользуются все большей популярностью. Ожидается, что данная тенденция будет сохраняться на протяжении как минимум нескольких десятилетий.



На каждый км их требуется 1600 штук, если линия второстепенная, и 1840 или 2000, если главная. Востребованность отмечается при создании бесстыкового (бархатного) полотна, так как помогают сохранять предельно значительную скорость передвижения транспорта, и пассажирского также, с обеспечением должной степени безопасности и удобства.

Общее представление 

ЖБ шпала (размеры, вес и другие характеристики которой мы рассмотрим ниже) – это рельсовая опора, изготовленная из железобетона и выполненная как цельная балка (по сути – бруса) с переменным сечением, с арматурным элементом внутри и установочными площадками снаружи. Для прочности используется стальная проволока, толщина которой зависит от типа конечного изделия и достигает 3-6 мм.

При создании производители, как правило, принимают во внимание такие нюансы:

• раствор для заливки необходимо довести до однородного состояния;
  
• от значений габаритов не допустимо отходить, в противном случае, нет получится обеспечить надежность стыка с рельсами;
  
• прочность нужно проверять, чтобы быть уверенным в должной передачи напряжения от ВСП на подушку грунта.
  

Сфера и условия применения

Основная ниша использования – строительство колей общего и подъездного значения.

При унифицированной длине Ж Б шпалы (железнодорожные бетонные) практически полностью исключили старые деревянные. Причина тому повышенная прочность (если сравнивать) и степень соответствия требованиям, выдвигаемым по отношению к тем опорным элементам, которые сейчас эксплуатируются при сезонном изменении климата, постоянных циклах потепления/похолодания, при значительных механических напряжениях.

Важную роль играет продолжительный срок службы и быстрое изготовление. Сделать такую опору можно за несколько часов, а чтобы просушить древесину потребуется недели. Скорость производства учитывается при прокладывании магистралей или масштабных линий, когда нужно на постоянной основе поставлять строительные материалы в больших объемах. Также стоит помнить о ремонтопригодности.

Немного истории

Естественно, при строительстве железных дорог не сразу стала повсеместно использоваться именно шпала бетонная, размеры, вес, объем которой мы рассматриваем. Сначала под пути подкладывали камни. Но трудозатраты были колоссальными, к тому же под постоянными механическими воздействиями такие подпорки быстро трескались, так как обладали низкими амортизационными свойствами.



Поэтому проектировщики и строители перешли на древесину: брусья укладывали в колею, предварительно просмаливая, чтобы защитить от воздействия окружающей среды. Но и самая прочная хвойная порода, даже обработанная антисептиками, рано или поздно начинала гнить – из-за разрушительного влияния осадков, сезонных циклов нагрева-охлаждения. Необходимость проведения ремонта возникала слишком часто, и это при сравнительно высокой цене пиломатериалов.

Поэтому нужно было найти что-то более практичное, и таким вариантом в середине XX века стал напряженный железобетон, к плюсам и минусам которого мы как раз и переходим.

Преимущества и недостатки

При стандартном весе, длине, размере ЖБ шпалы могут похвастать десятком важных достоинств. В него входят:

• длительный срок службы – при благоприятных условиях эксплуатации ресурс достигает 60 лет;
• выдерживание значительных механических напряжений;
• неподверженность коррозии и гниению;<
• значительная сопротивляемость вредному воздействию погодных и климатических факторов;
• устойчивость к перемещениям (их не коробит и не «ведет»);
• сравнительно малая цена, особенно выгодная при больших объемах выпуска и заказа;
• возможность установки при любом уровне загруженности;
• укладка без существенных физических усилий – простая и быстрая;
• малые финансовые затраты на обслуживание;
• достаточно легкий демонтаж с опцией последующего повторного использования в течение длительного времени.

Отдельно отметим, что все они выпускаются строго по межгосударственным стандартам (ГОСТ 10629-88, 54747-2011 и 33320-2014), поэтому длина и ширина шпал железнодорожных железобетонных одной марки всегда унифицированы. Данный факт упрощает перевозку, разгрузку, укладку.

Недостатки тоже есть, и в их числе:

• накапливаемое усталостное разрушение, требующее регулярно проводить осмотр построенной колеи;
  
• необходимость установки упругих прокладок и подкладок для снижения жесткости;
  
• обязательность проведения изоляции – для снижения электропроводности (которая номинально высока);
  
• сравнительно большой вес железобетонной шпалы железнодорожной, предполагающий использование спецтехники для укладки полотна.
  

Как видите, плюсы значительно перевешивают минусы, что и объясняет повсеместность их применения.

Типы

Разделение по сорту следующее:

• первого (I) – геометрия должна строго соответствовать стандартам;
• второго (II) – к форме уже не предъявляют столь жестких требований, допускается возможность менее серьезной сопротивляемости к образованию трещин.

Классификация по креплениям такая:

• Ш-1 – раздельное, КБ (клеммно-болтовое), с двумя моментами угла наклона упорных кромок:
  
  • Ш-1-1 – 55 °;
    
  • Ш-1-2 – 72 °.
    
• Ш-2 – фиксация уже нераздельная, тоже КБ, но уже с притяжкой болтом к рельсовому жд металлопрокату или прокладке;
  
• Ш-3 – аналогичная предыдущей, но соединение осуществляется уже только и строго с рельсом;
  
• Ш-5-ДФ – монтаж шурупно-дюбельного вида;
  
• ШС-АРС – с анкерным крепежом.
  
• Фастклип (Пандарол-350) – с особым, разработанным в Великобритании и запатентованным вариантом фиксации, рассчитанным на эксплуатацию в условиях высокоскоростного движения транспорта по грузонапряженным участкам. 
  
  

Также, при стандартном объеме, весе, размерах, бетонные шпалы железнодорожные различаются по классу, выбранной арматуре, степени электроизоляции. 
Еще один классификатор – сфера использования, и по нему опоры разделяют на:

• М – мостовые – из названия ясно, где они используются;
  
• Ч – челночные – актуальны при обустройстве тоннелей;
  
• К – для кривых участков, радиус которых менее 350 0;
  
• Ш-3 Д 750 – для создания детских ЖД-линий на основе Р-43;
  
• для стрелочных переводов – представляют собой деревянные брусья;
  
• трансформаторные – для создания мест перекатки оборудования на электрических подстанциях, обладают полностью прямоугольным сечением;
  
• для совмещения разных по ширине – на 2, 3 или 4 нити;
  
• полушпалы – для крановых путей.
  

Главные характеристики

Такие параметры, как размер Ж Б шпалы и вес, для удобства сведены в следующую таблицу:

Типы рельсовых опор	д/ш/в	Масса, кг
ш-1 (новая или б/у)	2700/300/230	250
шс-арс (анкерная)		259
ш-арс-м (мостовая)		269
ш-арс-ч (челночная)		288
пшп-310 (полушпальное основание)	1340/300/230	177

Чертежи:

Ш-1

ШС-АРС

Ш-АРС-М

Ш-АРС-Ч

ПШП 310

Изготавливают их из бетона прочностью М500 и выше (марки от B40) и морозостойкостью от F200. Заполнителем при этом может выступать только мелкий щебень (зерна не превышают 5-20 мм) из гравия или природного камня. В отдельных случаях, согласованных с заказчиком, производитель использует и фракции в 20-40 мм, но их доля все равно нельзя превышать более чем на 10%.

При таком подходе объем железобетонной (ЖБ) шпалы составляет 0,108 м3 (в среднем). Расход материала сравнительно небольшой, что объясняется использованием арматуры. Для усиления берут следующие изделия металлопроката:

• холоднодеформированная проволока сечением 3-8 мм или стержни 8-10 мм;
• термически обработанные или горячекатаные профили диаметром 8-10 мм;
• канаты толщиной 6-14 мм.

Конкретный вариант выбирается в зависимости от того, насколько прочной должна быть конечная рельсовая опора, и какие требования предъявляются на месте ее эксплуатации. Чем серьезнее предположительные нагрузки, тем существеннее обязано быть армирование.

Также отдельного внимания заслуживает высота шпалы железобетонной: наибольшая ее величина – 230 мм (как записано в таблице), но в среднем сечении она составляет всего лишь 160 мм, а на торцах – 185 мм. Откуда такая разница? Она возникла из-за необходимости предусмотреть площадки под монтаж рельсов. Параллельно с этим, проектировщикам нужно было оставить место для технических отверстий под элементы крепежа, поэтому расстояние между осями болтов составляет 310 мм, тогда как между упорными кромками одного конца – 392-404 мм, вообще – 2000-2012 мм (все данные приведены для Ш-1), в зависимости от угла наклона.

Производственные технологии

Добиться точных показателей длины, высота, веса ЖБ-шпалы железнодорожной можно разными способами. Сегодня наиболее распространены 4 методики, рассмотрим каждую.

Карусельного типа с задержкой

• готовую смесь заливают в разборные кассеты и уплотняют;
• обеспечивают предварительное натяжение арматуры;
• дожидаются затвердевания до нужной прочности, демонтируют каркас.

После чего цикл повторяется. Такой алгоритм получил звание наиболее перспективного в Западной Европе.

Линейная

• на идущем конвейере последовательно размещены формовочные емкости – в цепочку длиной не менее 100 м; 
• через торцы с помощью специальных устройств на прутья передается нагрузка, которая влияет на бетон в процессе его высыхания.

Технология удобна сравнительно большими объемами производства.

Со снятием формы и последующим напряжением

• вместо металлоконструкций для усиления вставляются шаблоны;
• смесь заливается и уплотняется;
• штыри с механическим усилием вставляются в толщу будущей опоры по мере ее застывания;
• каркас демонтируют и цикл повторяют.

Данный процесс можно сделать непрерывным, поэтому он так популярен.

С предварительным напряженным состоянием

Процесс повторяет предыдущий, с той лишь разницей, что нагрузка передается через раму, а не посредством арматуры.

Требования, предъявляемые к бетонным шпалам стандартного размера

• Достаточная прочность – позволяющая передавать предварительное напряжение уже через считаные часы после монтажа.
• Однородность консистенции материала для заливки – чем она выше, тем лучше.
• Строгое соответствие заданным формам – с минимально возможными допусками по углу наклона, габаритам, плотности примыкания к металлическим элементам ВСП.

У европейских брендов эти требования в полной мере регламентированы стандартом EN 13230, у российских – ГОСТом 26633.

Особенности монтажа, ремонта и утилизации

Такие размеры, как ширина, длина, вес бетонной шпалы ЖД-пути, предполагают, что укладываться она будет на заранее подготовленную основу из песка, грунта, щебневой насыпи. Причем подушка должна быть идеально ровной – для предотвращения деформации элементов ВСП после прохождения транспорта по ним.

Размещать рельсовые опоры необходимо не вручную, а используя шпалоукладчик - техника минимизирует физические трудозатраты, устраняет ошибки, уменьшает себестоимость процесса и убыстряет строительство полотна.

Учитывайте, что заявленный эксплуатационный ресурс в 60 лет возможен только при уходе за магистральной или подъездной линией, при регулярном осмотре, своевременном выявлении и оперативном устранении поломок и дефектов. Даже состояние метизов, закрепляющих подкладку, оказывает свое влияние: срыв их головок приводит к тому, что накладка болтается, провоцирует чрезмерные усталостные напряжения и микротрещины.

Как только рельсовая опора разрушится или износится, ее необходимо утилизировать (а вместо нее положить новую). При стандартном размере резать ее алмазными кругами долго и неоправданно дорого. Поэтому ее измельчают с помощью щековой дробилки – до состояния мелкого или среднего щебня, из которого потом можно формировать насыпи и котлованы.

Советы по выбору

Перед покупкой или приемкой обязательно проведите визуальный осмотр. Убедитесь, что на верхней поверхности изделия есть маркировка – с товарным знаком, номером партии, отметкой ОТК.



Когда приобретаете ЖБИ второго сорта, проверьте, чтобы на обоих их концах была поперечная линия до 2 см толщиной. Если таких полос пара значит это не дотягивающая до стандартов конструкция.
На опорах для рельс допустимы неглубокие следы в торцевых участках (до 5 мм), а на кромках – отпечатки от выполненных ранее сварных швов. При этом не должно быть наплывов, трещин, выступающих элементов арматуры (что стержней, что проволоки), проворачивания болтов, сколов и раковин, выходящих за пределы допусков.

Правила перевозки и хранения

• при транспортировке укладывать их нужно подошвами вниз, в штабеля;
  
• каждый ярус должен быть закрыт основанием из бруса 15 на 20 см;
  
• между рядами – прокладки из дерева;
  
• максимальная высота штабеля не превышает 16 штук;
  
• дистанция между рядами – от 1 м;
  
• нельзя складывать вместе разные типы и сорта.
  
  

_______________


Теперь, когда вы знаете, сколько весят шпалы железобетонные Ш1 и размеры ее тоже перестали быть тайной, вы можете точно рассчитать то количество ЖБИ, которое понадобится для нужного вам пути. А все необходимые для проведения работ материалы вы сможете выгодно заказать в компании «ПромПутьСнабжение».

Стоимость напрямую зависит от состояния: бывшие в употреблении рельсовые опоры обойдутся в 3-5 раз дешевле новых. Также свою роль играет крепление: анкерное повышает цену на 80%, пандарол-350 – на 130%.

Также смотрите видео


На нашем сайте также есть статьи о деревянных шпальных основаниях, о крепеже и всевозможных видах рельсов.