Типы жб шпал. Вес бетонной шпалы

ГОСТ 10629-88

УДК 625.142.4:006.354 Группа Ж83

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ШПАЛЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ, ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ КОЛЕИ 1520 мм

Технические условия

Prestressed reinforced concrete sleepers

Дата введения 1990-01-01

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ДАННЫЕ

Дополнительная информация: шпалы железобетонные цена

1. РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Министерством путей сообщения СССР

ИСПОЛНИТЕЛИ В.В.Серебренников, канд.техн.наук; В.М.Кольнер, канд.техн.наук (руководители темы); И.В.Амеличев, канд.техн.наук; В.Ф.Барабошин, канд.техн. наук; В.Д.Черников; Н.И.Гаврилина; А.И.Комянко; О.И.Крикунов, канд.техн.наук; Л.Е.Берлин, канд.техн.наук; В.М.Климова, канд.техн.наук; В.И.Пименова; Т.В.Барабанова; В.И.Деньщиков

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного строительного комитета СССР от 21.11.88 № 228

3. ВЗАМЕН ГОСТ 10629-78

4. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта	Обозначение НТД, на который дана ссылка	Номер пункта
ГОСТ 8.326-78	3.13	ГОСТ 13015.4-84	4.1
ГОСТ 7348-81	1.3.8	ГОСТ 16017-79	3.8
ГОСТ 7392-85	1.3.7	ГОСТ 18105-86	3.1
ГОСТ 10060-87	3.2	ГОСТ 22362-77	3.3
ГОСТ 10180-78	3.1	ГОСТ 23009-78	1.2.3
ГОСТ 10268-80	1.3.7	ГОСТ 23157-78	1.3.13
ГОСТ 13015-75	3.4, 3.7	ГОСТ 23616-79	2.4
ГОСТ 13015.0-83	1.3.3	ГОСТ 25706-83	3.11
ГОСТ 13015.1-81	2.1	ГОСТ 26633-85	1.3.2
ГОСТ 13015.2-81	1.4.1	ТУ 14-4-1471-87	1.3.8

Настоящий стандарт распространяется на железобетонные , предварительно напряженные шпалы для железнодорожных путей с рельсовой колеей шириной 1520 мм и рельсами типов Р75, Р65 и Р50, по которым обращается типовой подвижной состав общей сети железных дорог СССР.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.1. Шпалы следует изготовлять в соответствии с требованиями настоящего стандарта по технологической документации, утвержденной в установленном порядке.

1.2. Основные параметры и размеры

1.2.1. Шпалы в зависимости от типа рельсового скрепления подразделяют на:

Ш1 - для раздельного клеммно-болтового рельсового скрепления (типа КБ) с болтовым креплением подкладки к шпале;

Ш2 - для нераздельного клеммно-болтового рельсового скрепления (типа БПУ) с болтовым прикреплением подкладки или рельса к шпале;

1.2.2. Форма и размеры шпал должны соответствовать указанным в табл. 1 и на черт. 1-4. Показатели материалоемкости шпал приведены в приложении 1.

Таблица 1

Марка шпалы	Расстояние между упорными кромками разных концов шпалы а , мм	Расстояние между упорными кромками одного конца шпалы a 1 , мм	Расстояние между осями отверстий для болтов a 2 , мм	Расстояние между осью отверстия и упорной кромкой a 3 , мм	Угол наклона упорных кромок	Направление большей стороны отверстия для болта относительно продольной оси шпалы
Ш1-1	2012	404	310	47	55°	Поперечное
Ш1-2	2000	392	310	41	72	"
Ш2-1	2012	404	236	84	55	Продольное

Примечания:

1. На кромках, примыкающих к подошве и торцам шпалы, допускаются фаски шириной не более 15 мм.

2. По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовлять шпалы, у которых размеры и расположение углублений на подошве отличаются от указанных на черт. 1, а форма и размеры вертикальных каналов для закладных болтов отличаются от указанных на черт. 2-4.

1 - закладная шайба; 2 - проволочная арматура Сечение 3 - 3 приведено на черт. 3

Сечения 4-4, 5-5 и 6-6 приведены на черт. 2

РАЗМЕЩЕНИЕ АРМАТУРЫ

на торце шпалы

в среднем сечении шпалы

1.2.3. Шпалы обозначают марками в соответствии с требованиями ГОСТ 23009. Марка шпалы состоит из двух буквенно-цифровых групп, разделенных тире.

Первая группа содержит обозначение типа шпалы (п. 1.2.1). Во второй группе указывают вариант исполнения подрельсовой площадки (табл. 1).

Пример условного обозначения (марки) шпалы типа Ш1, первого варианта исполнения подрельсовой площадки: Ш 1-1

Пример условного обозначения (марки) шпалы тип а Ш1: шпала железобетонная тип Ш1-44х3

1.2.4. В зависимости от трещиностойкости, точности геометрических параметров, качества бетонных поверхностей шпалы подразделяют на два сорта: первый и второй.

Шпалы второго сорта предназначены для укладки на малодеятельных, станционных и подъездных путях. Поставку шпал второго сорта производят только с согласия потребителя.

1.3. Характеристики

1.3.1. Шпалы должны удовлетворять требованиям трещиностойкости, принятым при их проектировании, и выдерживать при испытании контрольные нагрузки, указанные в табл. 2.

Таблица 2

1.3.2. Шпалы следует изготовлять из тяжелого бетона по ГОСТ 26633 класса по прочности на сжатие В40.

1.3.3. Фактическая прочность бетона (в проектном возрасте, передаточная и отпускная) должна соответствовать требованиям ГОСТ 13015.0.

1.3.4. Нормируемую передаточную прочность бетона следует принимать равной 32 МПа (326 кгс/см 2).

1.3.5. Отпускную прочность бетона принимают равной передаточной прочности бетона.

1.3.6. Марка бетона по морозостойкости должна быть не ниже F200.

1.3.7. Для бетона шпал следует применять щебень из природного камня или щебень из гравия фракции 5-20 мм по ГОСТ 10268. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять:

щебень фракции 20-40 мм в количестве не более 10% от массы щебня фракции 5-20 мм по ГОСТ 10268;

щебень из природного камня фракции 5-25 мм по ГОСТ 7392 при соответствии его всем другим требованиям ГОСТ 10268.

1.3.8. В качестве арматуры шпал следует применять стальную проволоку периодического профиля класса Вр диаметром 3 мм по ГОСТ 7348 и ТУ 14-4-1471-87.

1.3.9. Номинальное число арматурных проволок в шпале 44. Расположение проволок, контролируемое на торцах шпалы, должно соответствовать указанному на черт. 5. Расстояние по вертикали в свету между парами или отдельными проволоками, в случае их отклонения от проектного положения, не должно быть менее 8 мм. Допускается разворот пар проволок на 90° при сохранении указанного выше расстояния.

Для обеспечения проектного расположения проволок могут применяться разделительные проставки, остающиеся в теле бетона шпалы (см. приложение 2). Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять проставки, отличающиеся от указанных в приложении 2.

1.3.10. Общая сила начального натяжения всех арматурных проволок в пакете должна быть не менее 358 кН (36,4 тс). Среднее значение силы начального натяжения одной проволоки при их номинальном числе должно составлять 8,12 кН (827 кгс). Сила натяжения отдельных проволок не должна отличаться от среднего значения более чем на 10%.

Снижение силы натяжения отдельных проволок сверх 10%, вызванное проскальзыванием проволоки в захвате, не должно быть более чем у одной проволоки в шпалах первого сорта и у двух проволок в шпалах второго сорта.

1.3.11. Допускаются отклонения от номинального числа арматурных проволок при условии, что общая сила натяжения имеющихся проволок не менее указанной в п. 1.3.10. При этом предельные отклонения по числу проволок не должны превышать ±2 шт.

1.3.12. Концы напрягаемой арматуры не должны выступать за торцевые поверхности шпал первого сорта более чем на 15 мм и второго сорта - более чем на 20 мм.

1.3.13. Закладные шайбы должны соответствовать ГОСТ 23157.

1.3.14. Значения действительных отклонений геометрических параметров шпал не должны превышать предельных, указанных в табл. 3.

Таблица 3

Наименование отклонения	Наименование	Пред.откл. для шпал
геометрического параметра	геометрического параметра	первого сорта	второго сорта
Отклонение от линейного	Расстояние а	±2	+3; -2
размера	Расстояние a 1	+2; -1	+3; -1
	Расстояние a 2 и a 3	±1	±1
	Глубина заделки в бетон
	закладной шайбы	±6; -2	+6; -2
	Длина шпалы	±10	±20
	Ширина шпалы	+10; -5	+20; -5
	Высота шпалы	+8; -3	+15; -5
Отклонение от прямолинейно-
сти профиля подрельсовых
площадок на всей длине или
ширине	-	1	1

Примечание. Размеры, для которых не указаны предельные отклонения, являются справочными.

1.3.15. Уклон подрельсовых площадок к продольной оси шпалы в вертикальной плоскости, проходящей через ось (подуклонка), должен быть в пределах 1:18 - 1:22 для шпал первого сорта и 1:16 - 1:24 для шпал второго сорта.

1.3.16. Разница уклонов подрельсовых площадок разных концов шпалы в поперечном к оси шпалы направлении (пропеллерность) не должна превышать 1:80.

1.3.17. Значения действительных отклонений толщины защитного слоя бетона до верхнего ряда арматуры не должны превышать, мм:

7 - для шпал первого сорта;

10- для шпал второго сорта.

1.3.18. Размеры раковин на бетонных поверхностях и околы бетона ребер у шпал не должны превышать значений, указанных в табл. 4.

Таблица 4

	Предельные размеры, мм
	раковин				околов бетона ребер
Вид поверхности шпалы	Глубина		Диаметр (наибольший размер)		Глубина		Длина по ребру
	Шпалы	Шпалы	Шпалы	Шпалы	Шпалы	Шпалы	Шпалы	Шпалы
	первого сорта	второго сорта	первого сорта	второго сорта	первого сорта	второго сорта	первого сорта	второго сорта
Подрельсовые
площадки	10	15	10*	15*	15	30	30	60
Упорные
кромки под
рельсовых
площадок	10	15	10**	15**	10	10	20	40
Верхняя
поверхность
средней части
шпалы	10	15	30	45	15	30	30	60
Прочие у частки
верхней							Не регламенти-
поверхности	15	25	60	90	15	30	руются
Боковые и
торцевые
поверхности	15	25	60	90	30	60	То же

--------------------

* Не более трех раковин на одной площадке.

** Не более одной раковины.

Примечания:

1. Допускается наличие на продольных кромках подрельсовых площадок отпечатков от сварных швов между несъемными подрельсовыми плитами и формой.

2. Допускается наличие на торцах шпал отпечатков элементов жесткости диафрагм глубиной не более 5 мм.

1.3.19. Глубина зазоров между проволоками и бетоном на торцах шпал не должна превышать 15 мм для шпал первого сорта и 30 мм для шпал второго сорта.

1.3.20. В шпалах не допускают:

наплывы бетона в каналах для болтов, препятствующие свободной установке и повороту этих болтов в рабочее положение;

местные наплывы бетона на подрельсовых площадках;

провертывание болтов рельсового скрепления в каналах шпалы при завинчивании гаек;

трещины в бетоне.

Для формирования каналов для болтов допускается установка внутренних элементов, конструкцию и материал которых согласовывают с потребителем.

1.4. Маркировка

1.4.1. Маркировка шпал должна соответствовать требованиям ГОСТ 13015.2 и настоящего стандарта.

1.4.2. На верхней поверхности шпал штампованием при формовании наносят:

товарный знак или краткое наименование предприятия-изготовителя - на каждой шпале;

год изготовления (две последние цифры) - не менее чем у 20% шпал каждой партии:

В концевой части каждой шпалы краской наносят:

штамп ОТК;

номер партии.

1.4.3. Места нанесения маркировочных надписей указаны на черт. 6.

Допускается нанесение товарного знака или краткого наименования предприятия-изготовителя и года изготовления на одной половине шпалы.

1.4.4. Маркировочные надписи следует выполнять шрифтом высотой не менее 50 мм.

1.4.5. На обоих концах шпалы второго сорта наносят краской поперечную полосу шириной 15-20 мм (см. черт. 6).

1 - номер партии; 2 - товарный знак или краткое наименование предприятия-изготовителя;

3 - год изготовления; 4 - знак шпалы второго сорта

2. ПРИЕМКА

2.1. Приемку шпал осуществляют партиями в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.1 и настоящего стандарта.

2.2. Шпалы принимают:

по результатам периодических испытаний - по показателям морозостойкости бетона и точности геометрических параметров шпал, за исключением размера а шпал типа Ш1 - 2;

по результатам приемо-сдаточных испытаний - по показателям трещиностойкости шпал, прочности бетона (классу бетона по прочности на сжатие, передаточной и отпускной прочности), состояния каналов для болтов, точности размера шпал типа Ш1 - 2, качества бетонных поверхностей шпал.

2.3. Периодические испытания шпал по показателям морозостойкости бетона проводят раз в год, по точности геометрических параметров - раз в месяц.

2.4. По точности геометрических параметров шпалы принимают по результатам выборочного контроля. При объеме партии шпал св. 3200 шт. план выборочного контроля следует принимать по ГОСТ 23616.

2.5. Для испытания на трещиностойкость от каждой партии отбирают контрольные шпалы в количестве 0,3%, но не менее 3 шт. Партию принимают по трещиностойкости, если отобранные для испытаний шпалы выдержали контрольные нагрузки. Шпалу считают выдержавшей испытание на трещиностойкость, если при контрольных нагрузках не обнаружены видимые трещины в подрельсовых и среднем сечениях. За видимую принимают поперечную трещину в бетоне длиной более 30 мм от кромки шпалы и раскрытием у основания более 0,05 мм.

При неудовлетворительном результате испытания на трещиностойкость допускается разделять партию на более мелкие и предъявлять их к повторным испытаниям на трещиностойкость. При неудовлетворительном результате повторного испытания допускается проводить сплошное испытание всех шпал партии.

2.6. Приемку шпал по состоянию каналов для болтов и качеству бетонных поверхностей проводят по результатам сплошного контроля.

3. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ

3.1. Прочность бетона на сжатие определяют по ГОСТ 10180 на серии образцов, изготовленных из бетонной смеси рабочего состава, хранившихся в условиях, установленных ГОСТ 18105.

3.2. Морозостойкость бетона определяют по ГОСТ 10060.

3.3. Общую силу натяжения арматуры контролируют по показаниям манометра в соответствии с ГОСТ 22362 с параллельным подключением самопишущего прибора для записи усилия натяжения.

Силу натяжения отдельных проволок арматуры измеряют методом поперечной оттяжки по ГОСТ 22362.

3.4. Для измерения линейных размеров шпал, а также раковин и околов бетона применяют металлические измерительные инструменты по ГОСТ 13015. Глубину раковин, а также зазоров между проволоками и бетоном на торцах шпал измеряют штангенциркулем с заостренной штангой.

СХЕМА КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРА а (d а) И ПОДУКЛОНКИ ПОДРЕЛЬСОВЫХ ПЛОЩАДОК (i 1 И i 2)

1 -шаблон или индикаторное устройство

3.5. Расстояние между упорными кромками углублений подрельсовых площадок разных концов шпалы а измеряют шаблоном, накладываемым одновременно на обе подрельсовые площадки шпалы (черт. 7).

Расстояния между кромками углубления одного конца шпалы а 1 , между осями отверстий для болтов а 2 и от оси отверстия до упорной кромки а 3 обеспечивают проверкой этих размеров на форме у металлических плит, образующих при формовании шпал углубления в подрельсовых площадках.

3.6. Уклон подрельсовых площадок в продольном и поперечном к оси шпалы направлениях (подуклонка и пропеллерность) измеряют индикатором, накладываемым одновременно на обе подрельсовые площадки шпал (черт. 7 и 8).

СХЕМА КОНТРОЛЯ ПРОПЕЛЛЕРНОСТИ ШПАЛЫ (i 3)

1 - измерительный прибор

3.7. Отклонение от прямолинейности подрельсовых площадок определяют по ГОСТ 13015 измерением наибольшего зазора между поверхностью площадки и ребром металлической поверочной линейки.

3.8. Глубину заделки в бетон закладных шайб контролируют приспособлением, вставляемым в канал шпалы и поворачиваемым на 90° (черт. 9).

Отсутствие в каналах шпалы наплывов бетона, препятствующих установке и повороту болта в рабочее положение, а также провертывания болта при завинчивании гайки проверяют закладным болтом по ГОСТ 16017 с предельными плюсовыми отклонениями размеров головки. Проверяют все четыре канала контролируемой шпалы.

СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ ШАЙБ

1 - ручка; 2 - шток; 3 - шкала; 4 - указатель; 5 - корпус; 6 - головка

3.9. Толщину защитного слоя бетона над верхним рядом арматуры контролируют посередине шпалы методом, указанным на черт. 10. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем контролировать толщину на торцах шпалы металлической линейкой.

3.10. Высоту шпалы проверяют штангенциркулем в поперечных сечениях посередине каждой подрельсовой площадки и посередине шпалы.

СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ БЕТОНА

НАД ВЕРХНИМ РЯДОМ АРМАТУРЫ ПОСЕРЕДИНЕ ШПАЛЫ

1 - рейка; 2 - проволока верхнего ряда арматуры

3.11. Каждую шпалу, отобранную для испытаний на трещиностойкость, испытывают статической нагрузкой последовательно в подрельсовых и среднем сечениях по схемам, приведенным на черт. 11.

Нагрузку равномерно увеличивают с интенсивностью не более 1 кН/с (100 кгс/с) и доводят до контрольной, указанной в табл. 2. Эту нагрузку поддерживают постоянной в течение 2 мин, после чего осматривают боковые поверхности с двух сторон шпалы у испытываемого сечения с целью обнаружения видимых трещин в растянутой зоне бетона. Поверхность бетона при этом не смачивают. Освещенность поверхности бетона - не менее 3000 лк. Для измерения длины трещин применяют металлическую линейку, а для ширины раскрытия трещин - измерительную лупу по ГОСТ 25706 с ценой деления 0,05 мм.

СХЕМЫ ИСПЫТАНИЯ ШПАЛЫ НА

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

в подрельсовом сечении

в среднем сечении

1 - стальная пластина с уклоном нижнего основания 1:20 размером 250х100 мм, средней толщиной 25 мм; 2 - стальная пластина размером 250х100х25 мм; 3 - резиновая прокладка размером 250х100х10 мм; 4 - стальной валик диаметром 40 и длиной 250 мм

3.12. Перечень приспособлений, индикаторов и шаблонов для контроля геометрических параметров шпал приведен в приложении 3.

3.13. Все нестандартизированные средства измерений и испытаний должны пройти метрологическую аттестацию в соответствии с ГОСТ 8.326.

4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

4.1. Транспортирование и хранение шпал следует производить в соответствии с требованиями ГОСТ 13015.4 и настоящего стандарта.

4.2. Шпалы следует транспортировать и хранить в штабелях горизонтальными рядами в рабочем положении (подошвой вниз). Высота штабеля должна быть не более 16 рядов.

Подкладки под шпалы и прокладки между ними в штабеле следует располагать в углублениях подрельсовых площадок шпал. Толщина деревянных подкладок и прокладок должна быть не менее 50 мм. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять деревянные прокладки сечением не менее 40х40 мм при расположении их на расстоянии 30 - 40 мм от упорных кромок углублений в подрельсовых площадках шпал.

4.3. Шпалы транспортируют в полувагонах или автомобилях. Транспортирование шпал разных марок и сортов в одном полувагоне или автомобиле не допускается.

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

5.1. Изготовитель гарантирует соответствие шпал требованиям настоящего стандарта при соблюдении потребителем правил их эксплуатации, транспортирования и хранения.

5.2. Гарантийный срок эксплуатации шпал - 3 года со дня укладки их в путь. Исчисление гарантийного срока начинается не позже 9 мес. со дня поступления шпал потребителю.

Приложение 1

Обязательное

ПОКАЗАТЕЛИ МАТЕРИАЛОЕМКОСТИ ШПАЛ

Показатели материалоемкости шпал, изготовленных по типовой поточно-агрегатной технологии в десятигнездных формах (без учета технологических и производственных потерь за пределами формы):

объем бетона на одну шпалу...................... 0,108 куб.м

расход стали на 1 м 3 бетона:

напрягаемой проволоки диаметром 3 мм.............67,2 кг

закладных шайб................................... 11,8 кг

Материал - Ст 3. Толщина - 1 мм. Масса - 0,037 кг.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Справочное

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИСПОСОБЛЕНИЙ, ИНДИКАТОРОВ И ШАБЛОНОВ

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ШПАЛ

Для контроля геометрических параметров железобетонных шпал рекомендуется пользоваться комплектом приспособлений, индикаторов и шаблонов, разработанных институтом "Индустройпроект" и принятых Министерством промышленности строительных материалов СССР.

Наименование геометрического параметра	Наименование приспособления, индикатора или шаблона	Шифр проекта
Расстояние между упорными кромками	Шаблон контроля размера а у	3477/10
углублений в подрельсовых площадках	железнодорожных шпал с углом
разных концов шпалы а	наклона кромок 55°
Уклон подрельсовых площадок	Индикатор контроля уклонов и	3477/4-А
в продольном и поперечном к	пропеллерности подрельсовых
оси шпалы направлениях	площадок железнодорожных шпал
Глубина заделки в бетон	Приспособление для контроля	3633/4
закладных шайб	глубины заделки закладных шайб
Толщина защитного слоя	Приспособление для контроля	3633/3
бетона в средней части шпалы	толщины защитного слоя бетона
Глубина раковин и зазоров	Приспособление для замера	3633/5
между проволокой и бетоном

За время существования железных дорог подпорки под шпалы изготавливались из различных материалов. Были каменные, но камень сложно поддается обработке, быстро трескается и приходит в негодность. Долговечны деревянные шпалы, просмоленные для защиты от негативных воздействий погодных условий. Но через время и они требовали либо замены, либо ремонта железнодорожных путей. На сегодняшний день железобетонные конструкции с полным основанием считают материалом будущего для изготовления опоры под шпалы и фундамента под здания и постройки. Применяют фундамент из железобетонных шпал для построек всевозможной сложности и этажности на любых видах почвы. Однако стоит учитывать, что весит данное изделие немало.

Определение

Железобетонные шпалы имеют вид рельсовой опоры, для изготовления которых потребуются брусья с меняющимися размерами и формами сечения. Бетонные рельсовые опоры армируются стальной проволокой, диаметр которой зависит от модификации. При работе с железобетонными шпалами предъявляют следующие требования к их технологии производства:

приготовление бетонного раствора требует однородной консистенции;
для нужной передачи силы напряжения материал должен обладать соответствующей прочностью;
изготавливая изделия, придерживаются точных размеров, форм, которые важны для железобетонных шпал в местах соединения с рельсами.

Где применяются?

В наше время все хотят сэкономить — б/у шпалы дают такую возможность при строительстве собственного дома.

Шпала железобетонная используется при возведении фундаментов и железнодорожных путей. Из-за различных природных условий эксплуатации и разнообразной механической нагрузки на изделия, при изготовлении железобетонной опоры придерживаются повышенных требований. Это позволит увеличить срок службы, который при благоприятных условиях использования достигнет шестидесяти лет. Опоры, изготовленные с использованием предварительно напряженного железобетона, повсюду пододвигают распространенные деревянные подпорки за счет своей прочности, долговечности и быстроты монтажа.

Преимущества и недостатки

В шпалах из железобетона присутствуют следующие преимущества:

длительный срок службы;
достаточная устойчивость к отрицательным воздействиям факторов окружающей среды;
отсутствие возможности гниения в процессе эксплуатации;
стойкость к различным механическим нагрузкам;
невысокая ценовая категория;
монтаж и укладка не требуют больших физических затрат;
не требуют больших затрат на обслуживание в процессе эксплуатации;
за счет того, что ширина и длина изделия идеально ровные, обеспечивается удобство при перевозке и выгрузке.

Шпале из железобетона присущи следующие недостатки:

Потребность в периодическом осмотре железнодорожных путей по причине усталостного разрушения сооружения, сделанного из бетона.
Весит шпала 0,27 тонны, а это значит, что собственноручная установка изделий невозможна. Таким образом, за счет тяжелого веса возникает потребность в специализированной технике. Конструкции из бетона, в отличие от изделий из дерева, вес которых меньше, монтируют специальными механизмами – шпалоукладчиками.
Необходимость в использовании упругих прокладок, которые позволяют снизить жесткость изделия.
Шпалам из железобетона присуща большая электропроводность, которая требует применение изоляции.

Типы

Шпалу из железобетона разделяют на следующие типы, которые зависят от стойкости к возможным трещинам, качества и точной ширины, длины и других размеров изделия:

Опора первого сорта.
Опора второго сорта. Отличается низкой степенью стойкости к трещинам, геометрические размеры не нуждаются в высоких требованиях.

По типу рельсового крепления бывают следующих видов:

Ш-1,с раздельным типом клемно-болтовым соединением, которое фиксируется к опоре с использованием прокладки и болта.
Ш-2 нераздельного вида крепления.
Ш-3 имеют схожесть с опорами Ш-2, но различаются по способу крепления.

Шпалы из железобетона различны по классу, по наличию электроизоляции и типу применяемой арматуры. Железобетонные шпалы имеют отличия по параметрам электроизоляции:

изолированные;
неизолированные, без изолирующих вкладышей.

Технология производства

Вне зависимости от сферы использования, железобетонные опоры изготавливают одинаковой прочности и эксплуатационных свойств. Технология изготовления опор бывает четырех типов:

Карусельный тип с последующим извлечением формы. Заключается в приготовлении смеси и заливке ее в формы, где происходит ее дальнейшее уплотнение. Извлекают опоры из емкости после полного застывания раствора и достижения его максимальной прочности. Для изготовления используют кассетные конструкции, в которые вмещаются шесть опор. Для достижения требуемого сцепления и обеспечения предварительного напряжения, применяют арматуру, с помощью которой напряжение передается на поверхность бетона. По окончании изготовления изделия, форму извлекают и пускают для следующего производства.
Линейный. Этот тип изготовления опоры из железобетона подразумевает линейную технологию, для которой необходим конвейер, на котором в определенной последовательности располагаются формы. Длина установленных форм достигает ста метров. С боку емкости прикрывают специально предназначенными устройствами, которые также способны передавать напряжение на арматуру. В процессе схватывания раствора напряжение передается на поверхность бетона.
Демонтаж форм с дальнейшим напряжением. Для этого типа изготовления опор из железобетона требуется выставление шаблонов, с помощью которых определяется месторасположение стальной арматуры. Емкости заполняют раствором из бетона и уплотняют. В процессе схватывания раствора в него погружают штыри. Спустя некоторое время форму и шаблон извлекают.
Демонтаж форм с предварительным напряжением представляет собой такую же технологию, как и при демонтаже форм с дальнейшим напряжением, только вместо штырей используют рамы, обеспечивающие напрягающее усилие в изделии.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

ШПАЛЫ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ
ПРЕДВАРИТЕЛЬНО НАПРЯЖЕННЫЕ
ДЛЯ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ КОЛЕИ 1520 мм

ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

ГОСТ 10629-88

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМИТЕТ СССР

Москва

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

Дата введения 01.01.90

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на железобетонные, предварительно напряженные шпалы для железнодорожных путей с рельсовой колеей шириной 1520 мм и рельсами типов Р75, Р65 и Р50, по которым обращается типовой подвижной состав общей сети железных дорог СССР.

1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.2. Основные параметры и размеры

Ш2 - для нераздельного клеммно-болтового рельсового скрепления (типа БПУ) с болтовым прикреплением подкладки или рельса к шпале.

1.2.2. Форма и размеры шпал должны соответствовать указанным в табл. и на черт. - . Показатели материалоемкости шпал приведены в приложении .

Таблица 1

Расстояние между упорными кромками разных концов шпалы а , мм	Расстояние между упорными кромками одного конца шпалы а 1 , мм	Расстояние между осями отверстий для болтов а 2 , мм	Расстояние между осью отверстия и упорной кромкой а 3 , мм	Угол наклона упорных кромок	Направление большей стороны отверстия для болта относительно продольной оси шпалы
				55°	Поперечное
					Поперечное
					Продольное

Примечания :

1. На кромках, примыкающих к подошве и торцам шпалы, допускаются фаски шириной не более 15 мм.

2. По согласованию изготовителя с потребителем допускается изготовлять шпалы, у которых размеры и расположение углублений на подошве отличаются от указанных на черт. , а форма и размеры вертикальных каналов для закладных болтов отличаются от указанных на черт. - .

Черт. 1

ПОДРЕЛЬСОВАЯ ЧАСТЬ ШПАЛЫ Ш1-1

Черт. 3

ПОДРЕЛЬСОВАЯ ЧАСТЬ ШПАЛЫ Ш2-1

первого сорта

второго сорта

Подрельсовое

щебень фракции 20 - 40 мм в количестве не более 10 % от массы щебня фракции 5 - 20 мм по ГОСТ 10268;

щебень из природного камня фракции 5 - 25 мм по ГОСТ 7392 при соответствии его всем другим требованиям ГОСТ 10268.

Снижение силы натяжения отдельных проволок сверх 10 %, вызванное проскальзыванием проволоки в захвате, не должно быть более чем у одной проволоки в шпалах первого сорта и у двух проволок в шпалах второго сорта.

1.3.11. Допускаются отклонения от номинального числа арматурных проволок при условии, что общая сила натяжения имеющихся проволок не менее указанной в п. . При этом предельные отклонения по числу проволок не должны превышать ±2 шт.

Наименование геометрического параметра

Пред. откл. для шпал

первого сорта

второго сорта

Отклонение от линейного размера

Расстояние а

± 2

Расстояние а 1

Расстояния а 2 и а 3

± 1

Глубина заделки в бетон закладной шайбы

Длина шпалы

± 10

± 20

Ширина шпалы

Высота шпалы

Отклонение от прямолинейности профиля подрельсовых площадок на всей длине или ширине

Примечание . Размеры, для которых не указаны предельные отклонения, являются справочными.

Для шпал первого сорта;

Для шпал второго сорта.

1.3.18. Размеры раковин на бетонных поверхностях и околы бетона ребер у шпал не должны превышать значений, указанных в табл. .

Таблица 4

	Предельные размеры, мм
					околов бетона ребер
			Диаметр (наибольший размер)				Длина по ребру
	Шпалы первого сорта	Шпалы второго сорта	Шпалы первого сорта	Шпалы второго сорта	Шпалы первого сорта	Шпалы второго сорта	Шпалы первого сорта	Шпалы второго сорта
Подрельсовые площадки
Упорные кромки подрельсовых площадок
Верхняя поверхность средней части шпалы
Прочие участки верхней поверхности							Не регламентируются
Боковые и торцевые поверхности
* Не более трех раковин на одной площадке. ** Не более одной раковины.

Примечания:

2. Допускается наличие на торцах шпал отпечатков элементов жесткости диафрагм глубиной не более 5 мм.

1.3.20. В шпалах не допускают:

местные наплывы бетона на подрельсовых площадках;

провертывание болтов рельсового скрепления в каналах шпалы при завинчивании гаек;

трещины в бетоне.

1.4. Маркировка

ГОСТ 13015 . Глубину раковин, а также зазоров между проволоками и бетоном на торцах шпал измеряют штангенциркулем с заостренной штангой.

СХЕМА КОНТРОЛЯ ТОЧНОСТИ РАЗМЕРА а (Δа ) И ПРОДУКЦИИ ПОДРЕЛЬСОВЫХ ПЛОЩАДОК (i 1 И i 2 )

1 -шаблон или индикаторное устройство

Черт. 7

Расстояния между кромками углубления одного конца шпалы а , между осями отверстий для болтов а 2 и от оси отверстия до упорной кромки а 3 обеспечивают проверкой этих размеров на форме у металлических плит, образующих при формовании шпал углубления в подрельсовых площадках.

СХЕМА КОНТРОЛЯ ПРОПЕЛЛЕРНОСТИ ШПАЛЫ (i )

1 - измерительный прибор

Черт. 8

3.8. Глубину заделки в бетон закладных шайб контролируют приспособлением, вставляемым в канал шпалы и поворачиваемым на 90° (черт. ).

СХЕМА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ГЛУБИНЫ ЗАДЕЛКИ ШАЙБ

1 - ручка; 2 - шток; 3 - шкала; 4 - указатель; 5 - корпус; 6 - головка

Черт. 9

3.9. Толщину защитного слоя бетона над верхним рядом арматуры контролируют посередине шпалы методом, указанным на черт. . Допускается по согласованию изготовителя с потребителем контролировать толщину на торцах шпалы металлической линейкой.

СХЕМА ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ БЕТОНА НАД ВЕРХНИМ РЯДОМ АРМАТУРЫ ПОСЕРЕДИНЕ ШПАЛЫ

1 - рейка; 2 - проволока верхнего ряда арматуры

Черт. 10

Нагрузку равномерно увеличивают с интенсивностью не более 1 кН/с (100 кгс/с) и доводят до контрольной, указанной в табл. . Эту нагрузку поддерживают постоянной в течение 2 мин, после чего осматривают боковые поверхности с двух сторон шпалы у испытываемого сечения с целью обнаружения видимых трещин в растянутой зоне бетона. Поверхность бетона при этом не смачивают. Освещенность поверхности бетона - не менее 3000 лк. Для измерения длины трещин применяют металлическую линейку, а для ширины раскрытия трещин - измерительную лупу по ГОСТ 25706 с ценой деления 0,05 мм.

СХЕМЫ ИСПЫТАНИЯ ШПАЛЫ НА ТРЕЩИНОСТОЙКОСТЬ

в подрельсовом сечении

в среднем сечении

1 - стальная пластина с уклоном нижнего основания 1:20 размером 250´ 100 мм, средней толщиной 25 мм; 2 - стальная пластина размером 250´ 100´ 25 мм; 3 - резиновая прокладка размером 250´ 100´ 10 мм; 4 - стальной валик диаметром 40 и длиной 250 мм

Черт. 11

3.12. Перечень приспособлений, индикаторов и шаблонов для контроля геометрических параметров шпал приведен в приложении .

4. ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ И ХРАНЕНИЕ

Подкладки под шпалы и прокладки между ними в штабеле следует располагать в углублениях подрельсовых площадок шпал. Толщина деревянных подкладок и прокладок должна быть не менее 50 мм. Допускается по согласованию изготовителя с потребителем применять деревянные прокладки сечением не менее 40 ´ 40 мм при расположении их на расстоянии 30 - 40 мм от упорных кромок углублений в подрельсовых площадках шпал.

5. ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Железнодорожные шпалы — важнейший элемент конструкции соответствующей магистрали. От их качества непосредственным образом зависит стабильность инфраструктуры. В РФ используются деревянные и железобетонные конструкции. В отношении них установлен ряд важнейших стандартов, определяющих размеры. Какова их специфика?

Классификация деревянных шпал по типам

Размеры шпалы, изготовленной из древесины, в соответствии с принятыми госстандартами, должны коррелировать с ее типом. Существует несколько оснований для классификации рассматриваемого элемента железнодорожного полотна.

В числе самых распространенных — назначение. Так, шпалы делятся на те, что предназначены для:

Главных путей 1, 2 класса либо 3-го при условии, что их грузонапряженность превышает 5 млн. т/км в год, либо эксплуатирующихся при скорости поездов, превышающей 100 км/ч;

Главных путей 3 и 4 класса, подъездных (с интенсивной работой), сортировочных, а также приемоотправочных — на станциях;

Любых путей, относимых к 5 классу, включая станционные, относимые к категории малодеятельных, а также иных, что характеризуются маневрово-вывозным типом движения.

Указанные разновидности путей выстраиваются при использовании, соответственно, I, II и III типов шпал. В отношении них установлены, таким образом, стандартизованные показатели.

Фактор влажности

Фактический размер железнодорожной шпалы, изготовленной из древесины, может зависеть от уровня влажности материала. Что это значит? Дело в том, что соответствующие значения актуальны для влажности, не превышающей 22%. Если данный показатель больше указанной величины, то размеры шпалы должны рассматриваться с учетом необходимых припусков для усушки. Ее величина зависит от породы древесины — хвойной или лиственной. Аналогичное требование установлено также и в отношении поперечных сечений составных шпал.

Допустимые отклонения размеров составных шпал

Размер шпалы может отклоняться от норм, зафиксированных в госстандартах, в пределах допустимых значений. Касательно длины — это 20 мм, толщины — 5 мм. Также существуют допустимые отклонения, соотносимые с шириной пластей, высотой боковых сторон, дистанцией между болтами, а также вертикальному их отклонению от оси шпалы.

Стандартизованные размеры деревянных шпал

Рассмотрим теперь, собственно, какими могут быть размеры шпалы деревянной (ЖД) в зависимости от типа.

Что касается элементов железнодорожного полотна I типа, то значения должны быть такими:

Толщина - 180 мм (допустимо отклонение в 5 мм);

Высота пропиленных боковых сторон - 150 мм;

Ширина нижней пласти - 250 мм (допустимо отклонение в 5 мм);

Длина - 2750 мм (разрешается корректировка в пределах 20 мм).

Касательно шпал II типа, то ее размеры должны соответствовать следующим критериям:

Толщина - 160 мм (допустимо отклонение в 5 мм);

Высота пропиленных боковых сторон - 130 мм;

Ширина верхней пласти - 180-210 мм;

Ширина нижней пласти - 230 мм (допускается отклонение в 5 мм);

Длина - 2750 мм (разрешается изменение в пределах 20 мм).

В свою очередь, шпалы III типа должны соответствовать следующим показателям:

Толщина - 150 мм (допускается отклонение в 5 мм);

Высота пропиленных боковых сторон - 105 мм;

Ширина верхней пласти - 140-190 мм;

Ширина нижней пласти - 230 мм (разрешается отклонение в 5 мм);

Длина - 2750 мм (допускается корректировка в пределах 20 мм).

Итак, мы рассмотрели требования к размерам деревянных железнодорожных шпал, что установлены госстандартами. Но в структуре железнодорожного полотна присутствует другой важнейший элемент из древесины, используемый наряду со шпалами — переводные брусья. Исследуем, в свою очередь, стандарты, которые установлены государством в отношении их размеров.

Размеры переводных брусьев: критерии

Как и размеры шпалы, соответствующие показатели для брусьев определяются их типом. Оснований для классификации рассматриваемого элемента железнодорожного полотна также несколько. В числе основных, как и в случае, когда определяются размеры шпалы, — назначение.

Так, брусья могут использоваться:

На главных путях 1, 2 класса либо 3-го, характеризующихся грузонапряженностью, превышающей 50 млн т/км в год, а также скоростью движения поездов более 100 км/ч;

На главных путях, относящихся к 2, 3 и 4 классам, подъездных (с интенсивной работой), а также сортировочных и приемоотправочных, что присутствуют на станциях;

На путях, относимых к 5 классу, включая станционные, классифицируемые как малодеятельные подъездные и прочие, характеризующиеся движением маневрово-вывозного типа.

Указанным путям соответствуют I, II и III типы переводных брусьев.

Как и в случае со шпалами, имеет значение показатель влажности. Так, стандартизованные размеры переводных брусьев, характеризующихся показателем влажности более 22%, должны рассматриваться с учетом необходимого припуска на сушку. Как и в случае со стандартами, определяющими размеры шпалы, в данном случае имеет значение, какая именно порода древесины используется для изготовления брусьев — лиственная или хвойная. В первом случае необходимые критерии содержатся в ГОСТ 6782.1-75, во втором — используются положения ГОСТ 6782.2.-75.

Изучим, как и в случае, когда мы исследовали шпалы деревянные, размеры брусьев соотносительно с их типом.

Размеры переводных брусьев по типам

Если речь идет о брусьях I типа, то их характеристики должны соответствовать следующим значениям:

Толщина -180 мм (допускается корректировка в пределах 5 мм);

Ширина верхней пласти - 220 мм (уширенная), 200 мм (широкая);

Ширина нижней пласти - 260 мм;

Высота пропиленной боковой стороны - 150 мм.

Ширина бруса по непропиленным элементам - 300 мм;

Брусья II типа должны обладать следующими характеристиками:

Толщина -160 мм (допускается отклонение в пределах 5 мм);

Ширина верхней пласти 220 мм (уширенная), - 175 мм (нормальная);

Ширина нижней пласти - 250 мм;

Высота пропиленной боковой стороны - 130 мм.

Ширина бруса по непропиленным элементам - 280 мм;

В отношении брусьев III типа установлены следующие стандарты:

Толщина - 160 мм (разрешается отклонение в пределах 5 мм);

Ширина верхней пласти - 200 мм (широкая), 175 мм (нормальная);

Ширина нижней пласти - 230 мм;

Высота пропиленной боковой стороны - 130 мм;

Ширина бруса по непропиленным элементам - 260 мм.

Длина брусьев: интервал допустимых значений

Но каковы показатели длины бруса? В отличие от стандартов, регулирующих размер шпалы деревянной (железнодорожной), когда все значения зависят от типа соответствующего элемента, предполагают, достаточно строгое соответствие установленным нормам, в случае с брусьями — критерии длины общие для всех их типов. Более того, в стандартах установлен не конкретный показатель, а интервал — от 3 до 5,5 метров при градации, составляющей 0,25 м с разрешенными отклонениями в пределах 20 мм.

Мостовые брусья: специфика стандартизации

Итак, мы рассмотрели, каковы стандарты, регулирующие размеры шпалы деревянной (ЖД) и дополняющего ее в структуре железнодорожных полотен бруса. Но есть еще один важный компонент соответствующих магистралей. Речь идет о мостовых брусьях. Подобно тому, как регулируется размер ЖД-шпалы, данный показатель для рассматриваемого компонента железнодорожных полотен также фиксируется в госстандартах. Изучим данную специфику подробнее.

Материал изготовления мостовых брусьев — древесина. Их размер соотносится с одним параметром — величиной поперечного сечения, а также допустимыми показателями отклонения. Главное требование к брусьям — прямоугольная форма. Соответствующие элементы железнодорожных магистралей бывают с сечением:

220 на 240 мм;

220 на 260 мм.

Мостовые брусья обоих типов, однако, должны иметь одинаковую длину — 3250 мм. Но в части стандартизации предельных отклонений показатели могут разниться. Так, для брусьев с сечением 220 на 240 мм предельное отклонение может быть: минус 2 мм (по толщине), 15 мм (по длине). Касательно второго типа железнодорожных элементов показатели иные. Так, корректировки по толщине для брусьев с сечением 220 на 260 мм не предусмотрены, так же как и по длине, но по ширине соответствующее значение, что установлено в стандарте, составляет 3 мм.

Можно отметить, что по согласованию с заказчиком могут быть изготовлены брусья с иными сечениями — 220 на 280 и 240 на 300 мм, обладающие длиной 4,2 м.

Как и в случае со стандартами, регулирующими размер шпалы деревянной (железнодорожной), показатели длины мостовых брусьев установлены для изделий в пределах определенного уровня влажности. В данном случае — 20%. Если мостовые брусья будут обладать большей влажностью, то необходимо рассматривать требования к размеру с учетом необходимых припусков на усушку — в соответствии с ГОСТ 6782.1-75.

Железобетонные шпалы: классификация

Альтернативой деревянным шпалам могут быть железобетонные. Данные изделия задействуются на магистральных путях. Относятся к категории предварительно напряженных. Задействуются при укладке а также Р50. Есть достаточно много оснований для классификации железобетонных шпал:

По виду скрепления с рельсами;

По разновидности напрягаемой арматуры;

По электроизолирующим характеристикам;

По уровню качества изготовления.

В данном случае нас интересует первый критерий — способ, посредством которого крепится к рельсам шпала железобетонная. Размеры изделия и прочие его важнейшие характеристики определяются именно исходя из особенностей соответствующего механизма. Так, в зависимости от типа крепления к рельсам шпалы бывают:

Типа Ш1, предназначенные для раздельного скрепления с использованием болтов посредством фиксации подкладки на шпале;

Типа Ш2, предназначенные для нераздельного скрепления с использованием болтов посредством прикрепления к шпале не только подкладки, но также и рельса;

Типа Ш3, предназначенные для нераздельного скрепления с использованием болтов посредством непосредственного прикрепления к шпале рельса.

Железобетонные шпалы: размеры и прочие параметры

Важнейший критерий, определяющий требуемые параметры железобетонной шпалы — отнесение ее к одному из вышеперечисленных типов.

Так, если речь идет о шпале, классифицируемой как Ш1, то она должна обладать следующими характеристиками:

Требуемая дистанция между упорными кромками - 2016 мм;

Шпала типа Ш2 должна обладать следующими характеристиками:

Дистанция, разделяющая упорные кромки - 2016 мм;

Расстояние между соответствующими кромками одного конца изделия - 406 мм;

Высота изделия в подрельсовом сечении - 193 мм;

Высота изделия в среднем сечении - 145 мм.

Шпала, классифицируемая как Ш3, должна соответствовать следующим параметрам:

Дистанция, разделяющая упорные кромки - 1966 мм;

Расстояние между соответствующими кромками одного конца изделия - 359 мм;

Высота в подрельсовом сечении - 193 мм;

Высота в среднем сечении - 145 мм.

Таковы основные характеристики, которыми, в соответствии с госстандартами, должна обладать шпала железобетонная. Размеры ее в части длины и ширины чаще всего фиксированные — соответственно 2700 и 300 мм. Отклонений, сравнимых с теми, что зафиксированы в отношении деревянных изделий, для железобетонных элементов в госстандартах не предусмотрено. Размер железнодорожной шпалы соответствующего типа не предполагает вариативности соотносительно с влажностью и иными факторами окружающей среды.

Шпалы деревянные и железобетонные: общие моменты и ключевые различия

Какие еще принципиальные различия можно отметить между железобетонными и деревянными элементами? Первое, чем отличаются, таким образом, шпалы — размеры. Вес — также значимый критерий несхожести соответствующих изделий. Показатель для деревянных шпал — порядка 80-85 кг, железобетонных — около 270 кг. Область применения и тех и других различается не так значительно. Шпалы деревянные, размеры которых мы исследовали в первую очередь? исторически предшествовали железобетонным, но до сих пор не утратили своей актуальности. Более того, они имеют ряд важнейших преимуществ - это дешевизна, легкость транспортировки, замены и транспортировки, устойчивость к перегрузкам.

Шпалы (рельсовые опоры) служат для:

восприятия давления от рельсов и передачи его балластному слою;
упругой переработки динамических воздействий на путь;
обеспечения постоянства ширины колеи и совместно с балластом устойчивости рельсошпальной решетки в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

В соответствии с этим шпалы должны обладать достаточной прочностью, упругостью, хорошо сопротивляться механическому износу и перемещениям, быть простыми по форме, иметь наибольший срок службы и наименьшую стоимость при изготовлении и содержании.

Число шпал на 1 км (эпюра) зависит от величины нагрузок на рельсы, грузонапряженности, скоростей движения поездов, типа рельсов, типа балластного слоя, плана и профиля пути. В РФ приняты 3 эпюры: 1600 шт/км (на второстепенных путях), 1840 и 2000 (в зависимости от плана линии и скорости движения).

Схема расположения шпал на рельсовом звене называется эпюрой укладки шпал .

Шпалы (в зависимости от материала) бывают деревянные, железобетонные и металлические.

Деревянные шпалы

Деревянные шпалы преобладают на железных дорогах мира, так как они с технической точки зрения в наибольшей степени отвечают требованиям, предъявляемым к подрельсовому основанию.

Главные достоинства деревянных шпал - хорошая упругость, простота изготовления и эксплуатации (транспортировки, подбивки, смены), большое электрическое сопротивление.

Недостатки деревянных шпал - малый срок службы при высокой грузонапряженности, большая потребность в деловой древесине, необходимой для разнообразнейших нужд народного хозяйства.

обрезные (А), у которых пропилены все четыре стороны;
необрезные (Б), у которых пропилены две противоположные стороны - постели.

Деревянные шпалы делятся на три типа:

I - для главных путей;
II - для станционных и подъездных (железнодорожных путей необщего пользования);
III - для малодеятельных путей необщего пользования промышленных предприятий.

Рис. 1 - Типы деревянных шпал (поперечные сечения)

Шпалы изготовляют из сосны, ели, пихты, кедра, бука и березы. Длина шпал 2,75 м. Для особо грузонапряженных участков поставляют шпалы длиной 2,8 м, а для участков с совмещенными путями различной ширины колеи - 3,0 м.

Деревянные шпалы заменяют из-за гниения и механического износа. Эти процессы протекают одновременно и влияют друг на друга. В РФ принята система выборочной смены шпал, кроме капитального ремонта, при котором шпалы заменяют сплошь. Профессор М. А. Чернышев предложил определять средний фактический срок службы деревянных шпал из выражения

где А - общее количество шпал, лежащих в пути;

m 1 , m 2 - количество негодных шпал в пути по данным натурного осмотра соответственно к началу и к концу периода (года, пятилетки);

n - количество шпал, уложенных в путь за период t н;

t н - длительность наблюдения.

Величины A , m 1 , m 2 и n берут из технического паспорта пути и технических отчетов.

Рис. 2 - Изменение срока службы деревянных шпал в зависимости от прошедшего тоннажа: 1 - костыльное скрепление; 2 - раздельное жесткое; 3 - раздельное с пружинной клеммой

По данным МИИТа и ВНИИЖТа, срок службы деревянных шпал при различных скреплениях зависит от прошедшего тоннажа (рис. 2). Продление срока службы шпал имеет большое народнохозяйственное значение. Чтобы увеличить их долговечность, необходим целый комплекс мероприятий и следует выполнять множество требований:

заготовлять здоровую древесину, как правило, зимой;
до пропитки хранить и просушивать шпалы без доступа прямых лучей солнца; костыльные и шурупные отверстия сверлить перед пропиткой;
стягивать шпалы винтами для предупреждения их растрескивания;
перед пропиткой накалывать постели и боковые грани шпал для увеличения глубины пропитки и предупреждения растрескивания;
высококачественно пропитывать шпалы на заводах маслянистыми антисептиками (каменноугольным креозотовым или антраценовым маслом);
правильно (по инструкции) хранить шпалы после пропитки на заводах и на дорогах до укладки в путь;
бережно грузить, перевозить и выгружать шпалы, правильно укладывать их в путь и подбивать;
широко применять специальные нашпальные прокладки, чтобы предохранить поверхность от механического износа;
использовать высококачественный балласт;
предупреждать угон пути;
укладывать на 1 км пути столько шпал, сколько требуется при данных грузонапряженности, нагрузке от подвижного состава и скорости движения поездов;
высококачественно осуществлять текущее содержание пути в целом и шпал в частности.

Среди всех мероприятий по продлению срока службы деревянных шпал особое место занимает пропитка их антисептиками, которые убивают разрушающие древесину грибки и не допускают их развития. Лучший антисептик - каменноугольное креозотовое масло. Это - чистый отгон каменноугольной смолы без посторонних примесей. Его получают на коксохимических заводах перегонкой смолы при температуре 200-400 °С. Этот антисептик не выщелачивается, не влияет вредно на металл и не повышает электропроводность шпал. Обычно его применяют в смеси с мазутом (40-50% каменноугольного креозотового масла и 60- 50% мазута).

После второй мировой войны во многих странах стали усиленно внедрять железобетонные шпалы, особенно в СССР, ГДР, ФРГ, Франции, Англии, Венгрии, ЧССР и Бельгии.

Имеют следующие преимущества : они сберегают древесину; не гниют; выдерживают большие сжимающие напряжения, чем деревянные; обладают большей сопротивляемостью перемещениям; имеют больший срок службы. Вместе с тем к недостаткам следует отнести большую жесткость по сравнению с деревянными, что требует применения упругих прокладок. Железобетонные шпалы обладают большей электропроводностью и нуждаются в использовании изолирующих элементов; повышенная хрупкость требует соблюдать осторожность при перевозках и подбивке, а большая масса создает неудобства в работе с ними.

В РФ отдается предпочтение предварительно напряженным струнобетонным брусковым (фигурным) шпалам. Массовая укладка типовых железобетонных шпал у нас началась в 1959 г. По укладке железобетонных шпал Россия занимает первое место в мире.

Конструкция современной железобетонной шпалы изображена на (рис. 3). Шпалы армированы проволокой периодического профиля диаметром 3 мм (44 шт.); сила натяжения одной проволоки 8,1 кН. Для изготовления шпал применяют бетон марки не ниже 500. Масса шпалы около 265 кг.

Рис. 3 - Железобетонные шпалы: а - типа ШС-1; б - типа ШС-ly; в , г - расположение арматуры

Железобетонные шпалы типов ШС-1 и ШС-lу (сотрите рис. 3) используют при скреплении КБ, а шпалы ШС-2 и ШС-2у - при бесподкладочных скреплениях БП и ЖБР. У шпал ШС-2 и ШС-2у форма и все размеры, кроме расстояний между отверстиями для закладных болтов, такие же, как и у ШС-1 и ШС-ly. Конструкция шпалы позволяет использовать ее при рельсах Р50, Р65 и Р75. Глубина подрельсовых выемок у этих шпал 25 мм.

Кроме струнобетонных, в некоторых странах применяют брусковые железобетонные шпалы со стержневой арматурой диаметром до 22 мм. Чаще всего арматура состоит из двух стержней, их напряженное состояние поддерживается гайками, навинченными на концы стержней. Недостатки такой конструкции - больший, чем на струнобетонные шпалы, расход металла; сосредоточенное расположение арматуры и связанное с этим более сильное раскрытие трещин, чем при рассредоточенной арматуре.

Железобетонные шпалы делают путь более стабильным, что сокращает расходы на его текущее содержание. По данным В. Я. Шульги, оно более чем на 25 % дешевле по сравнению с содержанием пути с деревянными шпалами при средней длине плетей 600 м.

Долговечность железобетонных шпал для сети дорог пока еще не определена. Опыт эксплуатации на Октябрьской дороге (с 1954 г.) и анализ их выхода, проведенный ЛИИЖТом, показали, что при здоровом земляном полотне и балластном слое, соответствующих техническим условиям, срок службы зависит от конструкции шпалы, типа рельсов и скреплений, грузонапряженности, скорости движения и нагрузок от колесных пар на рельсы. На основании этого установлен критический тоннаж (смотрите таблицу ниже), после пропуска которого струнобетонные шпалы оказываются пораженными дефектами, а объем ежегодной одиночной смены достигает 30-40 шт/км.

Тип скрепления и рельса	Критический тоннаж, млн. т брутто
КБ; Р65	151,9 (15,4)	1400
КБ; Р65	113,5 (12,6)	1650
ЖБ; Р65	151,9 (15,4)	750
ЖБ; Р65	113,5 (12,6)	840
К2; Р65	151,9 (15,4)	1200
К2; Р65	113,5 (12,6)	1250
К2; Р50	149,9 (15,3)	850

В процессе эксплуатации пути с железобетонными шпалами сильно изнашиваются рельсовые скрепления. Это побуждает заменять рельсошпальную решетку, укладывая старогодную на менее деятельные линии, а затем - на станционные и пути необщего пользования. Такая система многократной перекладки путевой решетки с железобетонными шпалами позволит обеспечить срок их службы значительно больше 50 лет.

Техническая политика предполагает дальнейшее увеличение полигона путей с железобетонными шпалами. В ближайшей перспективе намечено увеличить его до 64- 65 тыс. км.

Наиболее распространены в ФРГ, ГДР и Индии. Используются шпалы корытообразной формы (рис. 4). Масса нестыковой шпалы 50-80 кг, а стыковой 115-145 кг. Сейчас такие шпалы не укладывают.

Рис. 4 - Металлические шпалы дорог ГДР: а - нестыковая; б - стыковая

В Индии стальные шпалы служат примерно на 20 % протяжения пути, а чугунные - на 30 %. Широкое применение там металлических шпал объясняется климатом. Высокая влажность и жара способствуют ускоренному гниению древесины. Кроме того, в некоторых районах распространены термиты, быстро приводящие деревянные шпалы в негодность.

Незначительное количество металлических шпал имеется также на дорогах и других стран, в частности Франции.

Достоинства металлических шпал :

больший срок службы, чем деревянных;
меньшая масса, чем железобетонных;
возможность укладки в горячих цехах промышленных предприятий.

Недостатки металлических шпал :

высокая жесткость пути, по сравнению с деревянными шпалами;
значительный шум при движении поездов;
высокая электропроводность;
подверженность коррозии;

большая металлоемкость.