Сколько весит жд шпала бетонная. Сколько весит бетонная шпала. Стандартизованные размеры деревянных шпал

Шпала - подпорка для рельсов железной дороги, сохраняющая неизменность их взаимного расположения. Она принимает давление от их веса и передает на подшпальное основание, состоящее из слоя балласта из щебня или бетона, затем на грунт. Изготавливается из дерева, пластика, стали, железобетона. Их устанавливают на каждом километре путей в количестве (три варианта): 1600 на второстепенных дорогах, 1840 или 2000.

Особенно широкое применение нашли ЖБИ при устройстве бесстыковых (бархатных) железнодорожных путей. Это дороги, на которых расстояние между рельсовыми стыками намного превосходит длину стандартного рельса (25 м). Такие пути отличаются от обычных более высокой стоимостью работ по монтажу из-за веса элементов, но обеспечивают предельную скорость движения поездов, удобство для пассажиров, снижение расходов на обслуживание.

Шпалы - это цельные балки (брусья) переменного сечения с площадками для установки рельс. Их изготавливают из напряженного железобетона. Это конструкция с напрягаемой (предварительно напряженной) стальной арматурой внутри. Она отличается от обычного ЖБИ способностью противостоять значительным растягивающим нагрузкам, предупреждать появление трещин и расколов под их воздействием. Такой материал называют еще преднапряженным (маркировка ПНЖБ). Его использование позволяет применять изделия меньшего размера, экономить на арматуре, бетоне и расходах на транспортировку, упрощает монтаж. Вес 1 шт - 270-285 кг (в зависимости от массы и количества арматурных прутьев).

Производство рельсовых подпорок осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 10629-88 и 54747-2011. Стандартные габариты железобетонной опоры: длина - 2700 мм, ширина - 300, высота - 230, высота в среднем сечении - 160 мм, высота на торцах - 185 мм.

Бетон используют марки прочности от В40 (М500) и выше, морозостойкости не менее F200. В качестве заполнителя для смеси берут только щебень из природного камня или гравия с размером зерен 5-20 мм. По согласованию с покупателем в целях снижения стоимости единицы допускается добавлять фракцию 20-40 мм в количестве не более 10 % от объема основного (5-20).

Для армирования при производстве этих железобетонных конструкций применяют изделия из углеродистой стали периодического профиля или гладкие:

холоднодеформированную проволоку диаметром от 3 до 8 мм;
холоднодеформированную стержневую арматуру диаметром от 8 до 10;
горячекатаную и термически обработанную стержневую арматуру от 8 до 10;
арматурные канаты от 6 до 14.

Гладкую арматуру можно использовать только вместе с концевыми анкерами.

Преимущества и недостатки

Достоинства железобетонных шпал:

длительный срок службы - не менее 30 лет;
отсутствие гниения и коррозии;
устойчивость к атмосферным и механическим воздействиям;
высокая сопротивляемость перемещениям;
простота технологии монтажа;
точность размеров, стабильность веса;
возможность использования на самых нагруженных участках путей;
демонтаж и повторная установка.

Недостатки железобетонных опор:

вес 1 шт - не менее 270 кг;
необходимость применения спецтехники;
сравнительно высокая цена нового изделия;
повышенная жесткость, требуют специальных упругих прокладок;
возможность разрушения бетона, потребность в периодическом осмотре;
высокая электропроводность, использование изоляции.

Виды

На площадке для установки рельс (подрельсовой площадке) находятся отверстия для креплений к рельсу и соединения с соседней опорой.

По типу рельсового крепления различают шпалы:

Ш-1-1 - раздельного клеммно-болтового крепления типа КБ, с углом наклона упорных кромок подрельсовых площадок 55°;
Ш-1-2 - раздельного клеммно-болтового, с углом наклона упорных кромок подрельсовых площадок 72°;
Ш-2 - нераздельной клеммно-болтовой фиксации с болтовым креплением к прокладке или рельсу;
Ш-3 - нераздельной клеммно-болтовой фиксации с болтовым креплением к рельсу;
Ш-5-ДФ - шурупно-дюбельного крепления;
ШС-АРС - анкерного рельсового;
Пандарол-350 (Фастклип) - имеют особое анкерное крепление, разработанное одноименной британской компанией для высокоскоростного (350 км/ч) и грузонапряженного движения железнодорожного транспорта.

По особенностям применения и установки различают следующие разновидности рельсовых опор ЖБИ:

мостовая (М) - для укладки на мостах;
челночная (Ч) - для челноков на мостах;
для кривых участков (К) - радиус менее 350°;
Ш-3-Д 750 - для детской железной дороги (под ширину коле 750 мм с рельсами типа Р-43);
трансформаторная - для устройства путей перекатки силовых трансформаторов на электрических подстанциях, отличается от остальных видов тем, что имеет прямоугольное сечение по всей длине;
брусья для стрелочных переводов;
полушпала - для рельсовых путей, предназначенных для перемещения по ним грузоподъемных кранов;
для участков с совмещением двух различных значений ширины колеи - две разновидности: для трех или четырех рельсовых ниток.

Для обеспечения изоляции производители шпал предлагают изделия со специальными вкладышами-пустообразователями.

В зависимости от точности размеров, качества бетонной поверхности и устойчивости к появлению трещин рельсовые опоры классифицируют на два сорта. Продукцию второго допустимо приобрести для использования на подъездных, станционных, других малонагруженных путях 5 класса и внутризаводских дорогах промышленных предприятий.

Прежде чем купить партию железобетонных опор для рельс, рекомендуется осмотреть несколько шпал. На верхней поверхности качественного изделия должен находиться штамп с маркировкой. Она содержит товарный знак или сокращенное название завода-изготовителя. На концевой части ставят отметку о проверке ОТК и номер партии. На каждом пятом элементе указывают две последние цифры года выпуска.

Изделия второго сорта (по трещиностойкости и геометрии) поставляют только по желанию покупателя. На обоих их концах несмываемой краской наносят поперечную линию шириной 1,5-2 см. Если таких полос по две с каждой стороны - значит, шпала не соответствует требованиям стандарта даже для второго сорта.

Обязательно оценить количество и характер дефектов. Допускается наличие:

отпечатков от сварных швов на продольных кромках подрельсовых площадок;
следов на торцах - глубиной не более 5 мм.

Не допускаются:

наплывы в каналах для болтов, препятствующие их установке и свободному повороту;
наплывы на подрельсовых площадках;
проворачивание болтов;
трещины;
выступающие стержни арматуры (если для армирования использовалась проволока, то ее концы должны выходить за пределы торца не более чем на 2 см).

Предельно допустимые размеры раковин и околов на железобетонных шпалах первого сорта:

Для второго сорта допустимы дефекты с размерами вдвое большими, чем у первого.

В этой статье мы расскажем о том, что собой представляют собой данные изделия, а также о том, каковы особенности их производства и эксплуатации. Рассмотрим, где используются железобетонные шпалы б у,и какие требования предъявляются к производителям данного вида материалов.

Первоначально под железнодорожные рельсы подкладывались каменные бруски. Чуть позже камень заменили деревом, которое не только обладало лучшими амортизационными качествами, но и было проще в плане механической обработки. Впрочем, ситуация кардинально изменилась только лишь тогда, когда началось производство железобетонных шпал.

Немного истории

На фото — деревянные шпалы после долговременной эксплуатации

Как уже было сказано, история железных дорог насчитывает несколько разновидностей подпорок, которые укладываются под рельсы. Все решения имели ряд эксплуатационных недостатков. Например, камень был чрезвычайно сложен в обработке и имел низкие амортизационные свойства.

Кроме того, несмотря на кажущуюся прочность, эти плиты были не самым долговечным решением, так как вследствие продолжительного механического воздействия трескались и приходили в частичную или полную негодность.

Чуть лучше дело обстояло с изделиями из древесины. Такие шпалы просмаливались для защиты от негативного воздействия факторов внешней среды. Но древесина, рано или поздно, несмотря на специальную обработку, гниёт. И, как результат, железнодорожные пути требуют ремонта.

Несмотря на неплохие амортизационные качества, древесина имеет один существенный недостаток — это высокая цена пиломатериалов, даже с учётом простоты их механической обработки. Ситуация изменилась к лучшему во второй половине двадцатого века, когда были разработаны первые шпалы из железобетона.

Несмотря на то что деревянные изделия и по сей день применяются на второстепенных ветках, именно железобетонные конструкции небезосновательно считаются наиболее современным и перспективным решением.

Основные характеристики

Инструкция применения железобетонных шпал на территории постсоветского пространства апробирована в течении более чем 40 лет.

В соответствии с ГОСТом 23009, современные бетонные шпалы представляют собой рельсовые опоры, изготавливаемые в виде брусьев с переменным размером и формой сечения. Изделие армируется арматурной проволокой с диаметром сечения 3-6 мм в зависимости от модификации.

В процессе эксплуатации изделие укладывается поверх балластного слоя. Применительно к обычным путям в качестве балластной насыпи применяется крупноразмерный щебень, а при обустройстве метрополитена применяется бетонное основание плитного типа.

Изделия из напряжённого железобетона, используемые в качестве подрельсовых опор, это оптимальное решение, как для бесстыковых, так и для остальных категорий путей.

Актуальность данных конструкций объясняется рядом технических и эксплуатационных преимуществ, среди которых:

продолжительный эксплуатационный ресурс;
оптимальные показатели устойчивости к негативным воздействиям факторов внешней среды;
неподверженность гниению в течение всего ресурса эксплуатации;
возможность монтажа на путях с любым уровнем загруженности;
относительно невысокая цена;
минимальные затраты, необходимые для эксплуатационного обслуживания;
простота укладки и монтажа, в сравнении с деревянными аналогами;
абсолютная идентичность типоразмеров форм и веса, что гарантирует удобство транспортировки и отгрузки.

На фото — щипцы для переноски шпал

Есть ли недостатки,способные негативно сказаться на использовании этих ЖБИ?

Таких недостатков немного:

Во-первых, это вероятность усталостного разрушения бетонной конструкции и, как следствие, необходимость периодического осмотра путей.
Во-вторых, вес железобетонной шпалы(270 кг) делает невозможным ее монтаж своими руками без применения спецтехники. Поэтому, в отличие от деревянных аналогов, бетонные конструкции устанавливаются посредством специализированных шпалоукладчиков.

Сфера и условия применения

Шпалы, изготовленные с применением предварительно напряженного железобетона,повсеместно применяются при строительстве железнодорожных путей транспортного сообщения по всему миру.

Учитывая разнообразие климатических условий, в которых осуществляется эксплуатация этих изделий,а также разную степень механических нагрузок, к производству шпал, равно как и к качеству готового изделия,предъявляются повышенные требования.В итоге, в зависимости от благоприятности условий применения, эти ЖБИ могут использоваться в течение30-60 лет.

Повсеместное вытеснение привычных деревянных подпорок железобетонными аналогами объясняется не только прочностью и долговечностью, но и сжатыми сроками изготовления.

К примеру, для производства готовых к монтажу ЖБИ необходимо всего лишь несколько часов, что очень удобно когда речь идет о строительстве крупной ветки и необходим постоянный подвоз больших объемов стройматериалов. Опять же ЖБИ можно ремонтировать и адаптировать для эксплуатационных нужд применяя алмазное бурение отверстий в бетоне.

Важно: Шпалы,изготавливаемые отечественными производителями с применением предварительно напряженного железобетона в соответствии с требованиями ГОСТ, по несущей способности и материалоемкости превосходят зарубежные аналоги.

Требования, предъявляемые к железнодорожным ж/б шпалам

Как уже было сказано, эксплуатационные условия, в которых используются шпалы предъявляют высокие требования к технологии производства этих ЖБИ и в частности к технологии изготовления предварительно напряженного железобетона.

К материалу и готовому изделию предъявляются следующие требования:

Прочность , достаточная для передачи силы предварительного напряжения уже через несколько часов (время задаётся в соответствии с модификацией ЖБИ) по окончанию производственного процесса.
Максимально возможная степень однородности консистенции свежеприготовленного бетона.
Точность размеров и форм — на порядок выше,чем аналогичные требования, предъявляемые к другим категориям общеупотребимых железобетонных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.
Под этими требованиями подразумеваются допуски по углу наклона,длине и ширине отдельных конструкционных элементов. Особенно строго контролируются размеры на участках примыкания к рельсам.

Важно: На территории Западной Европы технические требования, определяющие качество исходного материала,используемого при изготовлении железобетонных шпал, регламентируется стандартом EN 13230.
Класс прочности исходного материала на отечественном производстве определяется более высокими требованиями приведенными в ГОСТ 26633.

Производственные технологии

Независимо от того, планируется фундамент из железобетонных шпал или же ЖБИ будут использованы по своему прямому назначению, прочность этих конструкционных элементов будет гарантирована. Эксплуатационные качества готовых изделий обеспечиваются производственными технологиями.

Несмотря на то, что в течение пятидесяти с лишним лет было апробировано немало методов изготовления шпал, сегодня повсеместно применяется четыре наиболее распространённые производственные технологии, отвечающие требованиям международных стандартов.

Технология карусельного типа с задержкой снятия формы.
Особенность этого технологического процесса в том, что готовая смесь заливается в формы и уплотняется. Извлечение изделия из формы осуществляется только после достижения оптимальных прочностных показателей, достаточных для приложения силы предварительного напряжения.
В процессе изготовления применяются специализированные разборные кассетные формы, которые способны вместить до шести единиц изделия. За счет применения специальных механизмов натяжения, обеспечивается предварительное напряжение арматурных прутьев, которое впоследствии передается и на бетон и обеспечивает оптимальное с ним сцепление.
После того как железобетонная шпала готова, форма может быть демонтирована и сразу же применена для очередного производственного цикла.
Название метода объясняется типом производственного процесса и конструкционными особенностями используемых форм, которые располагаются на транспортной системе карусельного типа. Такой метод получил широкое распространение в странах Западной Европы и считается наиболее перспективным и технологичным.
Линейная технология.
Независимо от того, что изготавливается железобетонная полушпала для рельсовых кранов или полноразмерное изделие,производственный процесс может быть реализован на основе линейной технологии.
В ходе производственного процесса применяется конвейер с рядом последовательно расположенных форм. Общая длина цепочки, как правило,составляет не меньше 100 метров.
В торцах форм применяются специальные устройства,которые не только закрывают форму,но и передают предварительное напряжение на арматурные прутья. По мере высыхания смеси усилие передаётся на бетон.
Технология снятия формы с последующим напряжением.

На фото — современная линия по производству шпал западноевропейского стандарта

В данном случае в формы вставляются шаблоны, которые будут определять расположение металлической арматуры. Затем бетон заливается в формы и уплотняется.

По мере застывания, в толщу смеси вводятся металлические штыри,на которые оказывается механическое усилие. Через небольшой промежуток времени форма демонтируется и извлекаются шаблоны. Преимущество данного способа в том, что процесс по сути беспрерывный, а потому для получения требуемого результата необходимо ограниченное количество форм.

Технология снятия формы с предварительным напряжением.
В этом случае форма снимается так же быстро, как и в предыдущем способе. Единственным существенным отличием этого технологического процесса является то, что напрягающее усилие изделию передается не через штыри, а посредством рам.

Особенности монтажа, ремонта и утилизации железобетонных шпал

На фото — эксплуатация передвижного шпалоукладчика

Укладка железнодорожных путей с применением ж/б шпал имеет ряд характерных особенностей.

Рельсы и бетонные шпалы, при сооружении железных дорог,монтируются на изначально подготовленное полотно на основе земельного грунта, песка и щебневой засыпки.Для того чтобы предотвратить повреждение шпал при прохождении поездов и обеспечить сохранность земляного полотна, требуется специальная подготовка, которая заключается в устройстве песчаных полос.

Укладка производится посредством механизированных комплексов,которые позволяют минимизировать степень использования физического труда. В итоге снижается себестоимость монтажного процесса, а кроме того, сокращаются сроки реализации укладки пути в целом.

Как ранее было сказано,эксплуатационный ресурс ж/б шпал ограничивается 30-60 годами. Но такие параметры долговечности возможны только в том случае, если состояние путей регулярно осматривается на предмет поломок и частичных деформаций.

Если проблема не устраняется после срыва головки шурупа, в сравнительно небольшой промежуток времени в толще бетона появляются микротрещины, которые приводят к частичному или полному разрушению шпалы.

На фото — работа механизированного комплекса по утилизации твердых строительных отходов

По истечении эксплуатационного ресурса или вследствие естественных разрушений, шпалы подлежат замене. В то же время непригодные к использованию ЖБДИ подлежат утилизации.

Переработанные шпалы впоследствии могут быть применены в качестве материалов для засыпки котлованов или для формирования насыпей.

Вывод

Теперь вы знаете,сколько весит железобетонная шпала, как она изготавливается и каковы ее эксплуатационные особенности. Надо полагать, что применение этих ЖБИ будет актуальным и востребованным в течение долгого времени.

Ведь даже несмотря на разработку полностью пластиковых шпал в Японии, именно соответствие ГОСТ на железобетонные шпалы гарантирует оптимальное сочетание прочности, долговечности и приемлемой стоимости. Больше полезной и интересной информации вы сможете обнаружить, посмотрев видео в этой статье.

Готовые к установке шпалы

Немного истории

На фото — деревянные шпалы после долговременной эксплуатации

Основные характеристики

Схема и размеры железобетонных шпал Ш1

Схематичное изображение ЖБИ типа Ш1

продолжительный эксплуатационный ресурс;
оптимальные показатели устойчивости к негативным воздействиям факторов внешней среды;
неподверженность гниению в течение всего ресурса эксплуатации;
возможность монтажа на путях с любым уровнем загруженности;
относительно невысокая цена;
минимальные затраты, необходимые для эксплуатационного обслуживания;
простота укладки и монтажа, в сравнении с деревянными аналогами;
абсолютная идентичность типоразмеров форм и веса, что гарантирует удобство транспортировки и отгрузки.

На фото — щипцы для переноски шпал

Есть ли недостатки,способные негативно сказаться на использовании этих ЖБИ?

Таких недостатков немного:

Во-первых, это вероятность усталостного разрушения бетонной конструкции и, как следствие, необходимость периодического осмотра путей.
Во-вторых, вес железобетонной шпалы(270 кг) делает невозможным ее монтаж своими руками без применения спецтехники. Поэтому, в отличие от деревянных аналогов, бетонные конструкции устанавливаются посредством специализированных шпалоукладчиков.

Сфера и условия применения

Схематичное изображение железобетонных шпал типа Ш3 и Ш3Д

Железобетонная полушпала для укладки путей передвижения рельсовых кранов

Важно: Шпалы,изготавливаемые отечественными производителями с применением предварительно напряженного железобетона в соответствии с требованиями ГОСТ, по несущей способности и материалоемкости превосходят зарубежные аналоги.

Требования, предъявляемые к железнодорожным ж/б шпалам

Монтаж рельс и железобетонных шпал перед укладкой на насыпь

К материалу и готовому изделию предъявляются следующие требования:

Прочность , достаточная для передачи силы предварительного напряжения уже через несколько часов (время задаётся в соответствии с модификацией ЖБИ) по окончанию производственного процесса.
Максимально возможная степень однородности консистенции свежеприготовленного бетона.
Точность размеров и форм — на порядок выше,чем аналогичные требования, предъявляемые к другим категориям общеупотребимых железобетонных и предварительно напряженных железобетонных конструкций.
Под этими требованиями подразумеваются допуски по углу наклона,длине и ширине отдельных конструкционных элементов. Особенно строго контролируются размеры на участках примыкания к рельсам.

Важно: На территории Западной Европы технические требования, определяющие качество исходного материала,используемого при изготовлении железобетонных шпал, регламентируется стандартом EN 13230.
Класс прочности исходного материала на отечественном производстве определяется более высокими требованиями приведенными в ГОСТ 26633.

Производственные технологии

Формы для заливки бетона с прутьями для передачи предварительного напряжения

Технология карусельного типа с задержкой снятия формы.
Особенность этого технологического процесса в том, что готовая смесь заливается в формы и уплотняется. Извлечение изделия из формы осуществляется только после достижения оптимальных прочностных показателей, достаточных для приложения силы предварительного напряжения.
В процессе изготовления применяются специализированные разборные кассетные формы, которые способны вместить до шести единиц изделия. За счет применения специальных механизмов натяжения, обеспечивается предварительное напряжение арматурных прутьев, которое впоследствии передается и на бетон и обеспечивает оптимальное с ним сцепление.
После того как железобетонная шпала готова, форма может быть демонтирована и сразу же применена для очередного производственного цикла.
Название метода объясняется типом производственного процесса и конструкционными особенностями используемых форм, которые располагаются на транспортной системе карусельного типа. Такой метод получил широкое распространение в странах Западной Европы и считается наиболее перспективным и технологичным.
Линейная технология.
Независимо от того, что изготавливается железобетонная полушпала для рельсовых кранов или полноразмерное изделие,производственный процесс может быть реализован на основе линейной технологии.
В ходе производственного процесса применяется конвейер с рядом последовательно расположенных форм. Общая длина цепочки, как правило,составляет не меньше 100 метров.
В торцах форм применяются специальные устройства,которые не только закрывают форму,но и передают предварительное напряжение на арматурные прутья. По мере высыхания смеси усилие передаётся на бетон.
Технология снятия формы с последующим напряжением.

На фото — современная линия по производству шпал западноевропейского стандарта

Технология снятия формы с предварительным напряжением.
В этом случае форма снимается так же быстро, как и в предыдущем способе. Единственным существенным отличием этого технологического процесса является то, что напрягающее усилие изделию передается не через штыри, а посредством рам.

Особенности монтажа, ремонта и утилизации железобетонных шпал

На фото — эксплуатация передвижного шпалоукладчика

Укладка железнодорожных путей с применением ж/б шпал имеет ряд характерных особенностей.

К примеру на эксплуатационное состояние ЖБИ влияет состояние шурупов, крепящих подкладку к шпале. Если шуруп сломан и неполадка своевременно не обнаружена велика вероятность того, что подкладка при прохождении состава будет бить по бетону, вызывая в нем усталостные напряжения. (См. также статью Застывание бетона: особенности.)

На фото — работа механизированного комплекса по утилизации твердых строительных отходов

Так как резка железобетона алмазными кругами с целью измельчения представляется неоправданно дорогостоящим процессом, переработка осуществляется с применением специальных механизированных комплексов. Основным рабочим элементом комплекса является щековая дробилка, которая измельчает ЖБИ до консистенции средне или мелкоразмерного щебня. (См. также статью Упрочнение бетона: как сделать.)