Железнодорожный мост: общая характеристика и разновидности. Мосты и трубы
Железнодорожный мост - искусственное сооружение, которое строится для укладки полотна через водные препятствия. На небольших водотоках и суходолах устраивают малые мосты, трубы или лотки. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. В местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линии строят путепроводы. Для пересечения ущелий, глубоких долин и оврагов строят виадуки, для пересечения с городской территорией - эстакады. Эстакады также строят на подходе к большим мостам.
Конструкция моста
Мост состоит из пролётных строений, являющихся основанием для пути и опор, поддерживающих пролётные строения и передающих давление на грунт. Опоры состоят из фундамента и видимой части (тела). Фундаменты опор сооружаются при неглубоком залегании прочных грунтов на естественном основании, а при слабых грунтах - на сваях. Концевые опоры моста называются устоями, а промежуточные - быками. Устои служат подпорной стенкой, для примыкающего к мосту земляного полотна. Пролётные строения опираются на опоры через опорные части, которые позволяют пролётному строению поворачиваться и продольно перемещаться при изгибе под нагрузкой и при изменении температуры. Под одним концом пролётного строения помещают неподвижные опорные части, допускающие только поворот, под другим концом - подвижные, перемещающиеся на катках. Пролётное строение состоит из балок, ферм, связей между ними и мостового полотна.
Материалы пролётного строения
Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также во время Великой Отечественной войны для быстрого восстановления разрушенных мостов. Достоинствами этих мостов являются простота конструкции, возможность использования местных материалов, дешевизна и быстрота сооружения. Однако они недолговечны, пожароопасны и сложны в содержании.
В XIX в. широкое распространение для строительства железнодорожных мостов получил камень. Каменные мосты долговечны, надёжны и требуют небольших затрат на содержание. Каменные мосты имеют значительную собственную массу, поэтому малочувствительны к увеличению массы поездов, меньше других мостов реагируют на удары при движении поездов, при езде по ним производится меньше шума. Недостатками каменных мостов является большая трудоёмкость строительства и ограниченная длина пролёта. В конце XIX - начале XX вв. каменные мосты уступили место бетонным, железобетонным и стальным мостам.
Металлические мосты получили широкое распространение благодаря высокой прочности при сравнительно малой массе, возможности применения типовых деталей, высокой механизации сборочных работ. Металлические мосты составляют около 70 % общей протяжённости железнодорожных мостов. Их недостатками являются большой расход металла и необходимость тщательного ухода для предотвращения коррозии.
Железобетонные мосты являются основным типом малых мостов. Они более долговечны, чем металлические и требуют меньших затрат на содержание. Железобетонные конструкции также применяются в средних и больших пролётах железнодорожных мостов, однако их большая масса усложняет строительно-монтажные работы и требует более мощных опор.
В сталежелезобетонных мостах железобетонная плита проезжей части или балластного корыта объединена со стальными главными и поперечными балками или фермами и включена в совместную работу с ними.
Мостовое полотно
На железнодорожных мостах применяются два вида мостового полотна: с ездой на балласте и безбалластное. Полотно с ездой на балласте применяется на железобетонных и сталежелезобетонных мостах. Балластная призма используется однослойная щебёночная или двухслойная из асбестового балласта поверх дренирующего щебёночного слоя. Балласт укладывается в балластное корыто, наименьшая толщина балласта под шпалой составляет 25 см, наибольшая толщина не должна превышать 60 см. Из-за большого собственного веса применение мостового полотна с ездой на балласте ограничено пролётами 33 м для железобетонных мостов и 55 м - для сталежелезобетонных.
Мостовое полотно безбалластного типа применяется преимущественно на металлических мостах. Для устройства мостового полотна используются деревянные, металлические или железобетонные поперечины (мостовые брусья), а также сплошные железобетонные плиты. Мостовые брусья укладываются на продольные (главные) балки на расстоянии 10-15 см друг от друга во избежание провала колёс между ними. Вертикальные прогибы пролётных строений могут достигать 1/800 расчётного пролёта. Для обеспечения плавности движения поездов рельсовому пути придают строительный подъём по дуге круга или параболе за счёт изменения высоты мостовых брусьев. Стрела подъёма должна примерно соответствовать величине прогиба от половины нормативной вертикальной нагрузки.
Охранные приспособления
Охранные приспособления предназначены для обеспечения безопасного прохода поезда в случае схода колёсной пары или тележки на мосту или на подходе к нему. Для этого внутри рельсовой колеи у каждого путевого рельса укладывается сплошная линия контррельсов или контруголков. Контррельсы ограничивают боковые смещения подвижного состава, сошедшего с рельсов, предотвращая его падение и опрокидывание. Контррельсы протягивают до задней грани устоев и далее их концы на протяжении не менее 10 м сводят «челноком», заканчивающимся металлическим башмаком. Челнок воспринимает удар от сошедшей колёсной пары и отклоняют её в жёлоб между рельсами и контррельсами. На мостах с безбалластным полотном из деревянных, металлических или железобетонных брусьев для предотвращения продольного смещения поперечин и провала колеса между ними снаружи путевых рельсов укладываются охранные (противоугонные) уголки или брусья
Страница 2 из 2
Мост (рис. 1) состоит из пролетных строений (4), перекрывающих требуемое пространство и являющихся основанием для пути, и опор , поддерживающих пролетные строения в нужном положении. В зависимости от числа пролетов мосты бывают однопролетными, двухпролетными, трехпролетными и так далее, а в зависимости от числа путей на общих опорах - однопутными и двухпутными; на двухпутных мостах пролетные строения часто бывают раздельными. Участки земляного полотна, примыкающие с обеих сторон к мосту, называют подходами . Концевые части подходов оформляют в виде конусов (1).
Рис. 1 - Схема моста
Концевые опоры моста (2) называют устоями . Они одной своей стороной поддерживают конец пролетного строения, а другой - примыкающую к мосту насыпь, выполняя роль подпорной стены. В пределах длины устоев располагаются обычно конусы подходов. Промежуточные опоры - быки (3) - поддерживают концы двух смежных пролетных строений. Пролетные строения опираются на опоры через опорные части , которые передают давление на опору, позволяют пролетному строению несколько поворачиваться, удлиняться или укорачиваться при изгибе под нагрузкой, а также изменять свою длину при изменении температуры.
Под одним концом пролетного строения помещают неподвижные опорные части, которые допускают только поворот пролетного строения. Они состоят из верхнего (4) и нижнего (2) балансиров и цилиндрического шарнира (3) между ними (рис. 2, а). Нижний балансир прикреплен к подферменнику (1) опоры, а верхний - к поясу фермы. Под другим концом пролетного строения помещают подвижные опорные части (рис. 2, б), которые дают возможность пролетным строениям перемещаться вдоль пролета по специальным каткам (5).
Рис. 2 - Опорные части моста: а - неподвижная с шарниром; б - подвижная катковая
Расстояние между центрами опорных частей называется расчетным пролетом (на рис. 1 обозначено L p). Длиной пролетного строения L называют расстояние между его торцами. Полная длина моста - расстояние между крайними гранями его устоев, соприкасающимися с земляным полотном.
По длине мосты подразделяют на :
- малые (полная длина до 25 м);
- средние (от 25 до 100 м);
- большие (от 100 до 500 м);
- внеклассные (более 500 м).
Путь на мосту может быть расположен (рис. 3) на верху пролетного строения (езда поверху), внизу (езда понизу), а иногда и посередине пролетного строения, имеющего форму арки.
Рис. 3 - Мосты: а - с ездой по верху; б - понизу; в - посередине
По роду материала различают деревянные, каменные, металлические и железобетонные мосты. Определяет эту классификацию материал пролетного строения. У металлических мостов, например, опоры могут быть каменные, бетонные и железобетонные.
Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также во время гражданской и Великой Отечественной войн при временном восстановлении разрушенных сооружений. Простота конструкций и возможность использования местных материалов позволяют сооружать деревянные мосты быстро и дешево. Но они недолговечны, опасны в пожарном отношении, трудоемки в содержании. В настоящее время применение деревянных мостов в виде исключения может быть допущено лишь на малодеятельных ветвях и подъездных путях (путях необщего пользования) III и IV категорий.
Важное преимущество каменных мостов - их долговечность, измеряемая иногда столетиями. Так как камень очень хорошо сопротивляется сжимающим усилиям и плохо работает на растяжение и изгиб, то каменным мостам придавалась сводчатая форма, при которой в конструкции возникают только сжимающие усилия. Из-за большого собственного веса каменные мосты мало чувствительны к увеличению веса поездов и за многие десятилетия существования не исчерпали своей несущей способности. Однако большая трудоемкость строительства и ограниченность допускаемой длины пролетов (не более 60 м) послужили причиной тому, что в настоящее время каменные мосты не строятся.
Металлические мосты составляют около 70% суммарной длины всех мостов на железных дорогах. Они обладают малым весом, высокой прочностью, допускают широкое применение однотипных деталей и элементов. Срок службы металлических мостов 50-60 лет, а при усилении в процессе эксплуатации - 70-80 лет. Металлические мосты особенно экономичны при расчетных пролетах более 33 м.
В последние годы все более широкое распространение получают железобетонные мосты . Железобетон, особенно с предварительным (до бетонирования) напряжением арматуры, обладает хорошим сопротивлением не только сжатию, но и растяжению. Железобетонные мосты являются основным типом малых мостов. Типовые железобетонные пролетные строения имеют расчетные пролеты от 2,55 до 15,8 м. При большой длине нагрузка от собственного веса пролетного строения оказывается значительной, что осложняет строительно-монтажные работы и устройство фундаментов опор.
Для защиты моста и подходов от размыва паводком и повреждения ледоходом в необходимых случаях устраивают регуляционные сооружения (рис. 4), состоящие из водонаправляющих шпоровидных (1) и грушевидных (2) дамб и траверс (3), и укрепления каменной отмосткой или бетонными плитами. Мост, подходы, регуляционные сооружения и укрепления вместе с подмостовым руслом реки называют мостовым переходом .
Рис. 4 - Регуляционные сооружения
Трубы бывают:
- каменные;
- металлические;
- бетонные;
- железобетонные.
Каменные трубы строили из бутовой кладки или прочного кирпича, в ряде случаев с гранитной облицовкой. Многие старые трубы эксплуатируются 100 лет и более. Менее продолжительное время (50-70 лет) служат стальные трубы. В настоящее время сооружают преимущественно сборные железобетонные трубы , как наиболее дешевые, требующие минимальных затрат труда на их содержание.
Трубы проектируют одноочковыми, двухочковыми и в отдельных случаях трехочковыми. Железобетонные трубы бывают круглые и прямоугольные. Первые предпочтительнее при малых расходах воды (до 4 м 3 /с) и малых высотах насыпи (до 3 м).
Прямоугольные трубы применяют в условиях стесненной высоты насыпи, а также при замене временных мостов, когда в небольшой пролет временного моста надо уложить трубу с максимальной водопропускной способностью.
Типовые круглые трубы диаметром от 1 до 2 м имеют водопропускную способность от 1,4 до 8,0 м 3 /с и требуют минимальной высоты насыпи от 1,55 до 2,55 м. Типовые прямоугольные трубы отверстием от 1 до 4 м имеют водопропускную способность от 4,6 до 25,2 м 3 /с и требуют минимальной высоты насыпи от 2,5 до 3,3 м.
Для уменьшения сопротивления потоку воды на входах и выходах труб устраивают оголовки, расширяющиеся в направлении от трубы.
Конструктивные элементы труб показаны на (рис. 5).
Рис. 5 - Конструктивные части трубы: 1 - оголовок; 2 - гидроизоляция; 3 - выходной оголовок; 4 - мощение; 5 - рисберма; 6 - фундамент; 7 - деформационный шов; 8 - звенья трубы
Рекомендуемым типом лотков являются сборные железобетонные лотки замкнутого или П-образного сечения, укладываемые на блочных бетонных фундаментах. Звенья, несущие временную вертикальную нагрузку, имеют замкнутое прямоугольное очертание. Звенья, не несущие временной вертикальной нагрузки (в оголовках, широких междупутьях), устраивают открытыми сверху.
При увеличении пропускной способности линий нередко возникает необходимость усиления искусственных сооружений, устранения их конструктивных дефектов и негабаритности, а также увеличения водопропускных отверстий.
Мосты с конструкцией пути на балласте и водопропускные трубы разрешается располагать на любых сочетаниях профиля и плана линий.
Мосты с конструкцией пути на поперечинах размещаются на прямых участках пути и по возможности на площадках. В конструкциях мостов обеспечивается отвод воды и проветривание.
Чтобы не стеснять водопропускных отверстий, низ пролетных строений, подферменные площадки, внутренние поверхности труб должны возвышаться над расчетным уровнем воды и наивысшим уровнем ледохода от 0,25 до 0,75 м.
История постройки мостовых сооружений в России уходит корнями в вековую глубину, став составной частью отрасли отечественного мостостроения. Российские мосты созданы и стоят в одной шеренге на равных с именитыми произведениями искусства мирового значения, как почитаемый исторический памятник зодчества. Срок службы некоторых сооружений давно уже перевалил столетний рубеж. Нас современников, прежде всего, поражает конструктивная рациональность.
Опыт российскими инженерами накапливался еще со дней появления возведённых мостовых сооружений на обычных дорогах различного значения. Ряд типовых конструкций были уже апробированы временной практикой. Хотя, справедливости ради, необходимо отметить, что возведение железнодорожных мостов имеют большие различия в сравнении со строительством мостовых сооружений на обычных дорогах. Допустим, железнодорожная переправа через водную преграду не требует укладки сплошного покрытия под железным полотном. По своей конструкции эти дороги не требуют большой ширины. Хотя без противоположностей тоже не бывает, подобные сооружения железных дорог должны выдерживать нагрузку в значительно большем объеме, чем такие же сооружения на автомобильных магистралях.
Соответственно, к мостам железных дорог предъявляются более жесткие требования, что и отражается уже на возведенных конструкциях. В начале развития по строительству подобных сооружений конструкторам явно не хватало научного обоснования, точности в методах расчёта, отсутствовала полная информация по применяемости, по свойствам строительных материалов, включая и дерево. Поэтому первые мосты создавались с реализацией целой массы проблем, растущей, как снежный ком. Всё осложняло в значительной степени само ведение строительства таких конструкций.
В качестве примера подобной стройки можно упомянуть царскосельский железнодорожный мост на Обводном канале на первой российской железнодорожный ветке из Царского села в Санкт-Петербург. В 1836 году появился первый такой мост на железных путях. У названного моста имелся всего один пролёт, но несмотря на применение в качестве строительного материала, сооружение считалось прочным и с большим запасом. По мосту проходили две линии путей. Свайное основание создавалось из камня. Рабочая смена поистине исторического сооружения длилась более тридцати лет. В 1869 году была произведена замена всех составляющих деталей, они стали иметь металлическое происхождение.
Саратовский железнодорожный мост
Саратовский железнодорожный мост через волжскую водную преграду возводился прямо центральной городской черте. Когда укладывались заволжские железнодорожные линии, шёл 1892 год, тогда-то появилось первое предложение о наведении моста через великую реку Волгу, тем самым, соединив оба берега. Попыток было много. В 1990 году российская казна отказалась выделять средства на подобное сооружение. Причина не указана.
Двухсторонний проект по возведению двухуровневого моста, с наличием автомобильного и железнодорожного пути принимался Временным правительством Керенского А.Ф. 25.03.2017 г. Но дальше принятия проекта дело не пошло. Спустя три месяца, правительственной комиссией выносится другое решение, связанное с новыми изыскательскими работами по причине переноса места мостового строительства. Якобы ниже по течению, цена сама по себе снизится и обойдётся государственной казне дешевле.
Вот так забалтывая хорошие инженерные идеи и конкретные предложения, Россия дожила до новых революционных дней, а после них от западной границы до самого острова Сахалина и севера на юг заполыхала в стране ярким пламенем Гражданская война. В стране безработица, голод, не до мостов здесь и до жиру, быть только живым. И всё-таки, несмотря ни на что город Саратов, его жители мучительным путём, преодолевая проблемы, увеличивали количество жертв по разным причинам, но продолжали возводить своё детище – мостовое сооружение. После пяти лет ведения строительства моста через реку Волгу, 17.05.1935 года состоялось принятие объекта грандиозной стройки, его длина была равна одной тысяче семистам тридцати метрам.
Хочется напомнить, что стройка шла очень тяжело. Через четыре года после начала строительства, сроки сдачи объекта были сорваны. Годом раньше уже менялось руководство организации «Стальмоста» в полном составе. Они начинали стройку, но закончили своё строительство в других местах. Через год после смены руководства на стройке происходит крупная авария. В период сборки мостовых сооружений, происходит деформирование одной из пролётных частей. Уже возведённое сооружение разваливается. Тогда в волжскую пучину ушли сто пятьдесят человек, но пресса не делала никаких сообщений и не комментировала произошедшую человеческую трагедию. Все люди были захоронены на площади Увекского саратовского кладбища.
Количество погибших объясняется тем, что авария случилась в обеденных перерыв. Для экономии рабочего времени, люди питались прямо на своих рабочих местах. Все они падали с четырнадцатиметровой высоты. По реке тогда шёл лёд. Падающие тела пробивали его. Спастись никому не удалось.
Строительство моста через Амур было начато 30.07.1913 года, тогда-то и совершили торжественную закладку сооружения в присутствии местного генерал-губернатора Н.Л. Гондатти. Стройка была завершена в кратчайший срок для того времени. 05.10.1916 года мост был освящён и введён в эксплуатацию. Свое второе рождение мост получил в канун наступления второго тысячелетия, в 1999 году. Длина обновлённого моста равна трём тысячам восьмистам девяносто одному метру. По мосту проходит двухпутный железнодорожный путь, занимая нижний ярус и две дорожные полосы для автомобилей.
Железнодорожный мост через Енисей начали строить в 1895 году, но только спустя год состоялась его торжественная закладка с серебряными и золотыми монетами. Через четыре года. 28.03.1899 года по мосту пошли первые поезда. Его общая длина составляет девятьсот семь метров. Протяжённость самого длинного пролёта равна ста сорока четырём с половиной метров. Прослужил мост верой и правдой 108 лет. 07.08.207 года его металлические фермы пошли в переплавку, как металлический лом.
Русский город Барнаул славится своим мостовым сооружением. Теперь уже старый мост в Барнауле появился вначале двадцатого столетия и введён в эксплуатацию 18.09.1915 года. Появление нового мостового сооружения в русском городе Барнауле через водную гладь Оби состоялось 25.07.1997 года. Его протяженность 940 метров, показатель ширины равен тридцати двум метрам. Три полосы движения в каждую из сторон, обеспечивает проезд автомобильного транспорта в количестве двадцати тысяч единиц только за одни сутки.
05.11.1964 года в Архангельске митинговали в связи торжественным открытием железнодорожного моста через воды Северной Двины. Одновременно началось движение железнодорожного поездного состава и автомобильной колонны по своим транспортным артериям. Таким образом горожане Архангельска обрели надёжную транспортную артерию, которая связывала их с материковой частью.
После этого уже несколько поколений продолжают радоваться существованию подобного мостового сооружения. Жизнь без моста требовала от людей больше затрачивать сил и времени, чтобы прибыть, допустим, на железнодорожный вокзал. С появлением мостового сооружения, этой проблемы больше не существует.
Ярославский железнодорожный мост
Появившийся ярославский железнодорожный мост был введён в эксплуатацию в 1913 году. В то время считался единственным мостовым сооружением, возведённым через волжскую гладь, расположился в городской черте древнего русского города Ярославля. Находится на перегонном участке из Ярославля в Данилов и из Приволжья в Филино. Является составной частью на Северной железной дороге. Когда мостовое сооружение ещё не было построено, то большинство грузовых перевозок осуществлялось водным путём с использованием волжских барж.
Затем весь этот груз погружался на трамвайную платформу и доставлялся в грузовой район местного железнодорожного вокзала, где производилась перевалка грузов уже на железнодорожные платформы и грузовые вагоны.
Первоначально мост планировали возвести за двухлетний период времени, но в майский день 1912 года разрушается одна из частей пролётного мостового сооружения. Приёмка моста в последующем была приурочена по русской традиции к юбилейной дате – трёхсотлетия присутствия представителей дома Романовых на троне российского престола. Потому-то упомянутый мост тоже стал называться Николаевским. Освящением мостового сооружения занимался некий священнослужитель Тихон. В будущем возглавил русскую церковь, став её патриархом.
В 1972 году завершается строительство второго железнодорожного моста, имеющего ферму трапеции. Первый мост имел ажурные полукруглые пролёты. А 2005 году, осенью были завершены все работы, связанные с реконструкцией старого мостового железнодорожного сооружения. На нём тоже появились пролёты, изготовленные в виде трапеций. Мост - «ветеран-долгожитель» теперь снова в строю.
Керченский железнодорожный мост
Сегодня у всех на слуху продолжающееся строительство в районе города Керчи самого длинного в России подобного сооружения с протяжённостью в девятнадцать километров. Его макеты и съёмки с места ведения строительных поражают своей грандиозностью строительства. Железнодорожные пути и автомобильная трасса позволят людям свободно перемещаться по своей стране. Керченский железнодорожный мост должен вступить в строй в полном объёме в 2019 году.
Живописные и невероятные, они завораживают своим видом и притягивают взоры к своим немыслимым архитектурным гениям. Тонны металла и камня создают иллюзию воздушной паутины. Они стелятся в самых труднодоступных местах, через реки, горы и города. Железнодорожные мосты. Что, в сущности, мы знаем о них?
Железнодорожные мосты обычно создаются из камня, бетона, стали или древесины. В США, к примеру, каменные и бетонные арки используется редко, если высота строительства железнодорожного моста затрудняет весь процесс. Практически все высокие североамериканские железнодорожные мосты построены из стали или древесины. В Европе и Китае древесина практически не используется, но бетон и камень широко используются при строительстве. Все они достаточно разнообразны. Это объясняется природными рельефами. Для каждого случая нужен свой тип моста.
Мост со сквозными фермами один из самых распространенных по всему миру. Основная концепция таких мостов это распределение веса по всем рядам стальных тригонометрических структур, которые находятся либо в сжатом состоянии, либо в состоянии растяжения. Начиная с 1840 годов, железнодорожные строители стали использовать различной формы кованое железо в сквозных фермах, которое было введено и запатентовано их дизайнерами, как лучший и наиболее экономичный способ безопасного передвижения по ним «железного коня». Названные в честь их изобретателей, фермы Боллман и Финк были адекватными для ранних локомотивов, которые медленно двигались, но в конце 1890 годов их использование стало непрактичным. Их строительство было приостановлено и большинство из старых железнодорожных мостов такого типа были демонтированы и заменены.
С развитием цивилизации и расширением торговых связей стали шире и глубже переправы через реки, пролеты стали длиннее, железнодорожные инженеры стали выходить за рамки простого моста со сквозными фермами. Решения этих трудностей появилось в виде подвесного моста «консоли». Основной пролет на мостовой структуре, по сути, образуется из двух отдельных мостов, которые встречаются в середине. Помимо центрального «третьего» моста также позволяется строительство консольного моста, с целью охватить большие расстояния. Первый крупный подвесной мост был построен в Соединенных Штатах в 1877. Высокий мост воцарился через реку Кентукки в штате Кентукки. В 3 равных пролета в 114 метров, железная структура также была одной из самых высоких среди мостов в Северной Америке, возвышающаяся над 84 метровым глубоким ущельем. После этого успеха, два других больших подвесных железнодорожных моста построены на Ниагарском водопаде между США и Канадой, и через реку Фрейзер около Сиско в провинции Британской Колумбии, в Канаде. Оба были спроектированы инженером Шнайдером.
Еще одним крупным проектом подвесного моста стал в 1870 годах железнодорожный мост через глубокие каналы Ферт-оф-Форт близ Эдинбурга, в Шотландии. Структуры в 2,5 км должны были иметь не один, а два массивных промежутка приблизительно в 520 метров. Разрешение было предоставлено первому инженеру Томасу Бауч, но строительство было остановлено, когда его предыдущий мост через реку Тэй рухнул в сильный шторм в 1879 году, тогда погибло более 75 человек. Когда проект возобновился, за чудовищный дизайн двойного подвесного моста поручились сэр Джон Фаулер и сэр Бенджамина Бейкера. Предполагалось, что уникальная структура сможет устоять даже в сильный штормовой ветер. Когда новаторский мост был открыт в 1890 году, он перенял у Бруклинского моста звание самого длинного мостового пролета нового мира. Успех моста в виде галстука-бабочки навсегда закрепил статус подвесного моста, как лучший выбор длинных мостов для железнодорожной службы.
Эпоха подвесных мостов с длинными пролетами завершилась в 1917 году при строительстве канадского моста в Квебеке через реку Святого Лаврентия.
В отличие от длинных пролетов, которые были удобны для больших переходов через реки, железнодорожные архитекторы разработали эстакады из стали и древесины для пересечения широких долин и крутых оврагов.Термин «мост» обычно относится к структуре, которая содержит длинный центральный пролет по обе стороны от подходов к нему. Эстакады выглядят в виде мостовой структуры без основного центрального пролета, но с несколькими маленькими пролетами одинаковой или равной длины.
Легко и просто было построить деревянные эстакады на небольших речках, длинные пролеты требовали совершенно новый тип моста, который пришел в виде раскосной фермы со сжатыми раскосами и растянутыми стойками. Секрет популярности раскосных ферм был в использовании надстраиваемых железных прутьев, расположенных вертикально между верхними и нижними поясами. После 1900 года, деревянные фермы сменялись на стальные из-за постоянно растущего веса новых локомотивов.
Далее пришло сооружение простого арочного моста. Это не только самый красивый и зрелищный из всех видов железнодорожных мостов, но также является наиболее совершенной формой для перевозки тяжелых грузовых поездов. Несмотря на доказательство того, что арка была жизнеспособной альтернативой, невероятно популярные сквозные фермы и подвесные мосты железных дорог продолжали строиться, так как они имели преимущество в высоте и ширине, которые должны были пересекать такие крупные реки, как Огайо и Миссисипи.
Пожалуй, наиболее распространенным и простым из всех типов мостов является мост с балочным пролётным строением. Во многом скучной и непривлекательной формы, балочные мосты пошли на грандиозный успехпосле 1950 года, когда Франция и Германия начали экспериментировать с длиной пролетов. Толстые и громоздкие пролеты могут быть тонкими и легкими. Бетонные пролеты, которые когда-то ограничивались на 30метрах, в начале 1900 годов по настоящее время могут занимать 305 метров в длину. До современной эпохидлинных мостов сталь была основным материалом для таких мостов.
Еще одним достижением инженеров по строительству железнодорожных мостов стало использование кабелей. Основная форма висячего моста на кабеле состоит из двух высотных башен и из одного или нескольких кабелей, которые направлены до прямой поддержки моста. Такую конструкцию можно видоизменять, за счет ее легкости. С некоторым красочным освещением, мост может стать уникальной печатью города.
Министерство транспорта Российской Федерации
Федеральное агентство железнодорожного транспорта
ГОУ ВПО Дальневосточный государственный университет путей сообщения
Кафедра: «мосты и транспортные тоннели»
Группа 43М
Пояснительная записка
к курсовой работе по железнодорожному пути на мостах
КР-270210.405.000.00-43М
Консультант:___________/___________ Смышляев Б. Н.
Разработал:____________/___________ Горбунов С. С.
1. Общее положение по устройству мостового полотна на железнодорожных мостах
2. Требования к элементам мостового полотна (для заданного типа)
2.1 Рельсы
2.2 Поперечина
2.3 Рельсовые скрепления (клеммы)
3. Устройства, обеспечивающие безопасность движения поездов по мостам и безопасность эксплуатации мостов
3.2 Охранные уголки
5.2 бесстыковой путь с сезонными уравнительными рельсами
Заключение
Список литературы
Приложение (план мостового полотна с заданными деталями)
1. Общее положение по устройству мостового полотна на железнодорожных мостах.
В данной курсовой работе приведен пример расчёта деревянной поперечины с заданной нагрузкой на ось, определение типа рельса и уравнительного прибора, представлены примеры и краткие характеристики некоторых элементов железнодорожного полотна, так же было произведено проектирование бесстыкового пути та мостах и сделан вывод, что при заданной длине пролёта L=130 м. и характерного температурного интервала (от - до, г. Ржев) могут применят как уравнительные припоры типа Р-65, так и сезонные уравнительные рельсы (4 пары).
В современном мире огромную роль в развитии рыночных отношений играют железные дороги. По ним перевозится большая часть всех грузов в различных направлениях.
Другое важное назначение железной дороги это перевозка людей, которая должна быть достаточно комфортна и осуществляться в максимально короткие сроки, в тоже время иметь достаточные возможности для обеспечения безопасности перевозки.
Для обеспечения всех вышеперечисленных условий необходим постоянный контроль и своевременный ремонт на всех участках железной дороги в особенности это касается участков на искусственных сооружениях, где больше всего путь работает в экстремальных условиях и где любая авария может привести не только к поломке искусственного сооружения, но и к человеческим жертвам. В связи с этим должен постоянно проводиться в соответствии с нормами контроль и профилактика конструкций верхнего строения пути.
2. требования к элементам мостового полотна (для заданного типа)
2.1 Рельсы
Исходя из данных, что грузонапряженность ж. д. линии, Т*км брутто\км*год равна 66 млн, следует, что для данной ж. д. линии необходимо применить тяжёлый рельс Р65.
Грузонапряженность данного типа рельса 25-86 в млн. Т*км брутто\км*год.
При езде на мостовых брусьях, расстояние междукоторыми не более 100-150 мм. В свету, стыки рельсов распологаются на весу.
Рельсы предназначены для непосредственного восприятия и упругого перерабатывания и передачи подрельсовые опоры напряжения, для направления в движении колёсных пар подвижного состава и служит как электро проводник на участках с автоблокировкой и электротягой.
Основные размеры (мм):
Ширина подошвы рельса «В» - 150
Высота рельса «Н»- 180
Ширина головки «b»- 75
Ширина шейки «е»- 18
Рисунок 2.1-Рельс Р-65.
2.2 Поперечины
Предназначены для восприятия напряжения, а так же для связи рельсов, контруголков и досок настила, что представляет собой единую конструкцию.
Данная конструкция крепится к опорам с помощью «лап», которые позволяют не повредив конструкции прижать её к опорам.
Мостобрус имеет длину от 320 до 325 мм, высоту 24 мм, ширину 20 мм. Мостовые деревянные брусья (по ГОСТ 28450-90) могут изготавливаться из древесины: сосны, ели, пихты, лиственницы, кедра и березы. Основными породами леса для отечественных железных дорог являются хвойный, как сосна (70%), ель и другие (30%).
Размеры поперечных сечений мостовых брусьев установлены для древесины с абсолютной влажностью не более 22%. При большей влажности древесины шпалы и брусья должны изготавливаться с таким принципом: для хвойных пород по ГОСТ 6782.1-75, а для лиственных по ГОСТ 6782.2-75.
Рисунок 2.2-поперечина.
2.3 Рельсовые скрепления
Скрепления служат для прикрепления рельсов к подрельсовому основанию, соединения рельсов в стыкх, восприятия нагрузок от подвижного состава вместе с другими элементами верхнего строения пути.
Стыковые скрепления должны удовлетворять следующим требованиям:
прочность и жесткость;
при изменении температуры возможность продольного перемещения концов рельсов;
простота конструкции;
экономичность;
удобные, безопасные и надёжные в изготовлении и эксплуатации.
2.4 Прикрепление мостового полотна к пролетному строению
Прикрепление мостового полотна к пролетному строению должно быть надежным и долговечным и обеспечивать передачу нагрузки от подвижного состава на балки пролетного строения.
Мостовое полотно с деревянными поперечинами устраивается на металлических мостах. Мостовые брусья укладывают на продольные балки с расстоянием в свету не менее 10 см. и не более 15 см. во избежание провала колес между брусьями. Мостовые брусья плотно прирубают к поясам пролетных строений продольных балок. Глубина врубок в мостовые брусья не менее 5 мм. и не более 30 мм. Все мостовые брусья крепятся к поясам продольных балок или ферм, лапчатыми болтами, или с помощью обычных болтов через противоугонные или охранные уголки.
Рисунок 2.4-1-лапчатый болт; 2-рабочая гайка; 3-страховочная гайка;4-шайба пружинная; 5-шайба плоская; 6-проаладка
3. Устройства обеспечивающие безопасное движение поездов
3.1 Контруголки или контррельсы
Основное назначение охранных приспособлений заключается в обеспечении безопасного прохода поезда по мосту в случае схода с рельсов колёсной пары или тележки на мосту и на подходах к нему. При этом должны быть максимально ограниченны боковые смещения подвижного состава.
Именно для этого и устраивают специальные охранные устройства называемые контруголками или контррельсами.
Такие охранные приспособления применяют на мостовом полотне с ездой на балласте. На мостах с безбалластным полотном из поперечин сход колёс с рельсов более опасен, поэтому на таком полотне дополнительно устраиваются охранные или противоугонные уголки или брусья.
Контруголки или контррельсы укладываются на всей протяжённости моста. При этом их протягивают внутри каждой колеи до задней грани устоев и далее их концы на протяжённости не менее 10м сводят «челноком»,заканчивающимся металлическим башмаком установленной конструкции.
Рисунок 3.1-контруголок.
3.2 Охранные уголки
Основное назначение охранных уголков заключается в том, что при сходе колёс подвижного состава с рельсов и обломке мостовых брусьев он препятствует их продольной сдвижке в направлении движения поезда.
На всех мостах при езде на мостовых брусьях или на металлических поперечинах должны быть устроены охранные уголки или охранные брусья, которые укладываются с наружной стороны путевого рельса
В качестве противоугонных уголков должны использоваться неравнобокие уголки сечением 160*100*10 мм или равнобокие сечением 125*125*10 мм. Охранные брусья должны быть сечением 15*20 см.
Противоугонные уголки укладываются на расстоянии не менее300 мм и не более 400 мм от наружной грани головки путевого рельса. На мостах с металлическими поперечинами противоугонные уголки должны соответствовать проекту. Укладка охранных уголков и брусьев производится в соответствии с Указаниями по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах.
Для предупреждения провала колёс сошедшего с рельсов подвижного состава над поперечными балками устраивают переходные столики, а при контруголках и охранных уголках - подвесные мостики установленной конструкции. Конструкция стыка охранного уголка показана на рис.3.2.
Рисунок 3.2-охранный уголок.
1 - стыковая уголковая накладка; 2 - стыковой болт; 3 - высокопрочный болт.
3.3 Тротуары и площадки убежища
Мосты полной длиной более 25 м, а также все мосты высотой более 3 м, мосты, расположенные в пределах станций, и все путепроводы должны иметь двухсторонние боковые тротуары с перилами, располагаемыми вне габарита приближения строений.
В северных условиях двухсторонние боковые тротуары должны иметь все мосты полной длиной более 10 м. Перила на мостах высотой от 3 до 5м там, где они отсутствуют, должны устраиваться в плановом порядке.
На двухпутных пролётных строениях, а также на двухпутных и многопутных мостах с ездой поверху на общих опорах во всех случаях должны быть тротуары в междупутье. Настил из досок укладывают снаружи колеи по 4 шт. Сечением 20х5 см с зазором 2см между досками, внутри колеи - по 2 шт. Сечением 20х3 с зазором 4 см, при отсутствии боковых тротуаров внутри колеи укладывают три доски. Над подвижными концами пролётных строений настил должен иметь возможность перемещения вместе с подвижными концами пролётного строения.
На тротуарах с металлическими консолями рекомендуется применять металлический настил просечного или рифлёного профиля, возможно применять настил из арматурной стали, а также настил из железобетонных плит. Металлический настил разрешается укладывать внутри колеи.
Рисунок 3.3-перила.
1 - поручень перил 80*80*8; 2 - заполнение перил; 3 - фасонка; 4 - стойка перил 80*80*8; 5 - заполнение перил - швеллер №14; 6 - плита тротуара; 7 - болт диаметром 22 (мм); 8 - фасонка.
Для укрытия людей, противопожарного инвентаря, механизмов, оборудования и материалов при производстве ремонтных работ на мостах должны быть устроены убежища.
Убежища на мостах должны располагаться через 50 м с каждой стороны пути в шахматном порядке (на скоростных линиях - через 25 м). При длине моста 50 - 100 м допускается устраивать по одному убежищу с каждой стороны пути. Размеры убежищ: 3 м вдоль оси моста и 1 м поперёк оси моста.
Тротуары и убежища на всех постоянных мостах должны ограждаться перилами высотой 1,1 м. Стойки и поручни должны быть не менее 70х70х8 мм.
4. Расчёт элементов мостового полотна (деревянной поперечины)
К расчёту назначено металлический мост с полотном на деревянных поперечинах (конструктивная схема см. рис. 5.), с расстоянием между балками В=2,03 (м). Нагрузка составляет 172 (кН/ось).
Рисунок 4.1-схема деревянной поперечины.
Данные из таблиц СНиП 2.05.03-84*
Сила прикладываемая на центральную поперечину из 3-х;
Проверка прочности
Рисунок 4.2- Эпюры моментов.
Вывод: проверка выполняется, расчётные напряжения меньше предельных, данное сечение мостобрусса подходит для заданной нагрузки на ось.
5. проектирование бесстыкового пути на мостах
Стыки рельсов источник ударно-динамических воздействий на путь. Хотя укладка рельсов стандартной длины 25 м разрешается на любых мостах, но необходимо стремиться к возможно меньшему числу стыков в пределах мостов, а на малых мостах их вообще не допускать.
5.1 Бесстыковой путь с уравнительными приборами
В курсовой работе необходимо запроектировать бесстыковой путь с уравнительным прибором укладываемый на мосту в г. Ржев, при температуре укладки tвук = +14°С.
1) назначаю длину рельсовой плети с учётом длины уравнительного прибора и длиной температурного пролёта
2) Полное перемещение рельсовой плети:
Район расположения - г. Ржев
округляю до в большую сторону
По таблице № 5.1.1 полное перемещение
мост железнодорожный движение поезд
Таблица 5.1-перемещения рельсов при заданной длине.
Основные характеристики УП Р-65
№ проекта - 1262А.00.000
Год разработки проекта - 1875
Завод-изготовитель «новосибирский стрелочный завод (НСЗ)»
Максимальная величина перемещения (расчётный шаг) мм. - 750
Длина уравнительного прибора мм. - min=12117, max=12867
Максимальная ширина в сборе мм. - 2220 (2090)
Высота мм. - 228
Ширина колеи мм. - 1520
Масса кг. - 810
3) Схема уравнительного прибора Р-65 с основными размерами.
Рисунок 5.1.3- уравнительный прибор Р-65.
4) Исходя из полного перемещения рельсовой плети следует применять УП Р-65.
Данный УП удовлетворяет силовым деформациям, удлинениям пролётного строения и рельсов.
5) Порядок установки уравнительного прибора
Определяется расстоянием «a» от торца рамного рельса до «риски» на лафете, в зависимости от алгебраической разности между t при установке рельсов и наибольшей t рельсов в данном районе расположения.
При и температурным пролётом по таблице №2
5.2 Бесстыковой путь с сезонными уравнительными рельсами
Рисунок 5.2- Схема мостового перехода с сезонными уравнительными рельсами.
Исходные данные:
· Длина рельсовой плети: ;
· Длина УР: зимний-12,5 м. Летний (сменный)-12,46 м;
·: г. Ржев;
Расчёт перемещения рельсовой плети с учётом сезонных уравнительных рельсов и оптимальной температуры для замены У.Р.
Определение изменения стыков на каждые
Где: L-длина температурного пролёта =130 м.
t- изменение температуры (t=)
n- количество стыков (n=4)
Таблица 5.2- к расчёту температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов.
|
Температура |
значение стыковых зазоров и их сумм.(мм) при УР (м) |
||||
Вывод: Из условия возможности применения как нормальных (12,5м), так и укороченных (12,46м) уравнительных рельсов,(т.е. минимальный зазор не должен быть менее 3 мм, а максимальный не более 21 мм.) температурный интервал, в котором может производиться замена сезонных уравнительных рельсов определяется по таблице№5.2, Замена сезонных уравнительных рельсов производится в интервале температур От минус 20 °С до плюс 10°С.
Заключение
В данной курсовой работе было запроектировано железнодорожное полотно на металлическом мосту, расположенном в г. Ржев. Мостовое полотно на деревянных поперечинах с рельсами Р65.
При проектировании были учтены все требования норм по обеспечению безопасности движения, в частности устройство контруголков и охранных уголков с соответствующими размерами.
Список использованной литературы
Инструкция по содержанию искусственных сооружений. ЦП-628. / МПС России.: Транспорт, 1999. - 108 с.
Клинов С. И. Железнодорожный путь на искусственных сооружениях. - М.: Транспорт,1990. - 144 с.
Указания по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах. М.: Транспорт, 1989. - 120 с.
Шахунянц Г. Н. Железнодорожный путь. - М.: Транспорт, 1987. - 479 с.
СниП 2.05.03-84*. Мосты и трубы/ Госстрой СССР: Введ. С 01.01.86. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1985. - 200 с.
Подобные документы
Элементы верхнего строения пути. История замысла устройства железнодорожного пути без стыков. Основное отличие работы бесстыкового пути от обычного звеньевого, главные требования к конструкции и ремонт. Исследование перемещения двух точек на плети.
реферат , добавлен 21.10.2016
Классификация карьерных железнодорожных путей по назначению и месту расположения в карьере. Понятие плана и профиля пути. Раздельные пункты (пост, разъезд, станция), их значение для безопасности движения. Устройство рельсовой колеи и стрелочных переводов.
реферат , добавлен 14.04.2009
Факторы, влияющие на безопасность движения в зоне железнодорожных переездов. Количественный, качественный и топографический анализ аварийности и ее причин на ЖДП. Исследование режимов движения транспортных средств через ЖДП в населенном пункте и вне его.
дипломная работа , добавлен 17.06.2016
Сооружение земляного полотна железных дорог. Материалы, применяемые при постройке водопропускных сооружений. Методы их постройки и классификация. Комплекс работ по строительству водопропускных труб и малых мостов, требования технических условий.
контрольная работа , добавлен 23.09.2015
Функции Дирекции инфраструктуры, деятельность Центра диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры транспорта. Цеха и отделы, организационная структура управления и задачи подразделения. Неисправности геометрии пути. Дефекты земляного полотна.
отчет по практике , добавлен 15.09.2015
Определение грузонапряженности участка и классификации железнодорожных путей. Построение поперечных профилей земляного полотна. Расчет параметров и размеров стрелочного перевода, длин путей станционного парка. Организация работ по капитальному ремонту.
курсовая работа , добавлен 06.02.2013
Использование железнодорожного транспорта на карьерах страны. Классификация карьерных железнодорожных путей, различия в условиях эксплуатации. Временные (передвижные) и постоянные (стационарные) пути. Устройство рельсовой колеи и стрелочных переводов.
реферат , добавлен 11.04.2009
Виды ремонтов пути. Возвышение наружного рельса. Капитальный ремонт подъездного железнодорожного пути. Деформации земляного полотна. Устройство пути на прямолинейных и криволинейных участках. Конструкция одиночного обыкновенного стрелочного перевода.
курсовая работа , добавлен 21.01.2015
Конструкция мостового крана. Механизмы его передвижения и подъема. Расчет основных кинематических параметров для выбора тягового органа, габаритов и форм барабана, электродвигателя, редуктора и тормоза. Ограничители пути движения крана и грузовой тележки.
курсовая работа , добавлен 18.04.2015
Обеспечение безопасности движения пассажирских поездов и особенности пропуска скоростных пассажирских поездов. Марки крестовин стрелочных переводов на железнодорожных путях общего пользования. Расчет уравнения равновесия сил, действующих на вагоны.