Файл: Иванов, Г. С. Эксплуатационная надежность и совершенствование технологии изготовления железобетонных шпал.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 15.10.2024
Просмотров: 41
Скачиваний: 0
Рис. 2. Схема расположения нагрузки при испытании шпал на трещиностойкость в подрельсовом сечении
мент от отпора основания в средней части. Поэтому растяну тые зоны бетона находятся со стороны подошвы в подрельсо вых частях и сверху в средней части шпалы. Для уменьшения отрицательного момента в последних типах шпал высота сред ней части со стороны подошвы уменьшена на 10 мм, а в моди фицированных типах выполнена клиновидной. С этой же целью при укладке шпал в щебне основания по оси пути оставляют канавку или борозду.
Из рассмотренных условий работы шпалы в пути необходи мо напрягаемую арматуру располагать в подрельсовых частях возможно ближе к подошве, а в средней части— к верхней плоскости. Поскольку такое раздельное армирование конструк тивно выполнить трудно, арматуру верхней и нижних зон про пускают на всю длину шпалы в виде дисперсно расположен ных высокопрочных проволок. Напряжения в бетоне средней части шпалы от натянутой арматуры достигают 120 кгс/см2.
Отклонения арматуры в поперечном сечении шпал вызывают изменение напряжений обжатия в бетоне. Если, например, ар матуру сместить к подошве шпал, то будет ослаблена трещиностойкость средней части.
Если арматуру поднять, то будет понижена трещиностойкость шпал в подрельсовых частях. Поэтому требования ГОСТа очень строго ограничивают допуски по точности расположения проволок в поперечных сечениях шпал, их обрыва и по толщи нам защитных слоев бетона.
При приемке шпал испытывают порознь на трещиностойкость подрельсовые и средние их участки по условно принятой расчетной схеме (рис. 2). Для испытаний от каждой партии от бирают образцы в количестве 0,5%. но не менее 3 шт. Конт рольные испытательные нагрузки подсчитаны из реальных ус ловий работы шпал в пути. Например, для подрельсовых час тей при принятой схеме они составляют 13 и 12 тс соответст венно для первого и второго сорта. При этих нагрузках шпалы признаются трещиностойкими, если в бетоне растянутой зоны не появились трещины длиной 30 мм и шириной раскрытия у основания более 0,05 мм.
Трещиностойкость шпал зависит от величины предвари тельного напряжения арматуры, прочности бетона на растяже ние, точности расположения проволок в поперечном сечении, точности изготовления шпал по высоте и других факторов,
ю
Ряд требований ГОСТа по геометрическим размерам шпал обусловлен допусками верхнего строения пути и условиями его содержания при эксплуатации для безопасного движения по ездов.
Рассмотренные требования показывают, что изготовление шпал с заданными характеристиками возможно при использо вании специального оборудования с соответствующими пара метрами, при строгой технологической дисциплине и высокой культуре организации производства.
2. Развитие массового производства шпал в СССР
Главное направление в развитии массового производства железобетонных шпал было определено в 1957 г. К этому вре мени был накоплен опыт изготовления железобетонных шпал с проволочной арматурой на длинных стендовых линиях в Дмит рове, Дарнице и Калининграде, введенных в эксплуатацию в 1955 г., и развернуты научно-исследовательские работы по со вершенствованию конструкций шпал в ЦНИИ МПС и техноло гии их изготовления в ЦНИИС Минтрансстроя. Началось ин тенсивное изучение зарубежного опыта конструирования и из готовления предварительно напряженных шпал.
Результаты этих исследований и практические достижения подробно изложены в [8] и [9]. Ниже рассмотрены основные этапы и особенности развития массового производства железо бетонных шпал на основе отечественного опыта.
В основу классификации технологических схем (табл. 2) организации производства предварительно напряженных желе зобетонных шпал с использованием общепринятой в промыш ленности сборного железобетона терминологии могут быть по ложены два наиболее важных признака:
а) принцип армирования конструкции; б) принцип организации технологического потока.
По принципу армирования различают:
армирование шпал дисперсно расположенными проволока ми диаметром до 5 мм или пучками из них, а также прядями и стержнями, напрягаемыми до бетонирования изделий;
армирование шпал преимущественно пучками или стержня ми, напрягаемыми после бетонирования изделий, с передачей усилий на затвердевший бетон.
Технологический поток может быть организован по одному из следующих принципов:
изделие в процессе изготовления перемещают последова тельно по технологическим постам, на которых установлены ме ханизмы и приспособления для выполнения определенных опе раций;
И
Т а б л и ц а 2
Классификация технологических схем организации производства предварительно напряженных железо бетонных шпал
Технологическая |
Принцип организа |
Воспринятие усилия |
Натяжение армату |
схема |
ции потока |
натяжения армату |
ры производят |
|
|
ры |
|
Стендовая
Смешанн-о-стен довая
Пюточно-агрегат- ная
или
.поточно-конвейер ная
Механизмы |
пере |
Стациан-арными |
Д о бетонирования |
|||||
двигаются |
по |
упорами |
стенда |
изделия |
|
|||
технологическим |
|
|
|
|
|
|
||
постам |
|
|
|
|
|
|
|
|
Формы неподвиж- |
|
|
|
|
|
|
||
ные |
|
ста |
То |
же |
|
То же |
|
|
Механизмы |
|
|
||||||
ционарны |
|
|
|
|
|
|
|
|
Формы |
передвига- |
То |
же |
форма |
То же |
|
||
ются |
по |
постам Силовыми |
|
|||||
|
|
|
ми |
|
|
|
|
|
» |
|
|
Затвердевшим |
После |
бетонирова |
|||
|
|
|
бетоном |
изделия |
ния |
изделия и |
||
|
|
|
|
|
|
набора |
доста |
|
|
|
|
|
|
|
точной |
прочно |
|
|
|
|
|
|
|
сти |
бетоном |
|
изделия остаются в процессе |
изготовления неподвижными, |
||
технологические операции на определенных |
захватках |
(постах) |
|
выполняют при помощи передвижных и переносных |
механиз |
||
мов и приспособлений. |
с х е м ы |
изготовления шпал |
|
Особенностями с т е н д о в о й |
|||
в Дмитрове и Дарнице являлось применение длинных арматур ных пакетов для одновременного армирования по длине стенда 33 шпал, групповой метод натяжения арматурных пакетов, при менение форм матричного типа с пароподогревом и комбиниро ванный метод уплотнения бетонной смеси. Длинные арматур ные пакеты позволяли несколько сократить трудоемкость арми рования шпал, которая, однако, оставалась довольно высокой, так как заготовка пакетов производилась путем поочередного набора проволок в захваты стержневого типа. Весьма трудо емким являлся процесс переноски пакетов на стенды и распре деление по их длине дырчатых диафрагм.
На стендах в Дмитрове и Дарнице впервые были примене ны мощные гидравлические установки для одновременного на тяжения девяти пакетов, каждый из которых состоял из 60 про волок диаметром 2,6 мм. Для этого метода характерны боль шие неравномерности напряжений в арматурных пакетах и частые обрывы проволок.
12
Формы матричного типа применяли в двух вариантах: ме таллические и железобетонные, причем последние после непро должительной эксплуатации быстро пришли в негодность и бы ли заменены металлическими. Довольно трудоемким оказался
процесс выверки форм на стендах в плане и |
по |
уровню для |
|
обеспечения в шпалах требуемой толщины |
защитного |
слоя |
|
бетона. |
не |
более |
25—30 |
Бетонная смесь применялась жесткостью |
|||
сек, ее уплотняли в два приема: ножевыми глубинными вибра торами и затем площадочными поверхностными вибраторами. Несколько позднее на Калининградском заводе был создан на кладываемый на форму более мощный вибратор с использова
нием виброблоков |
от |
двухвальной виброплощадки типа |
СМ-475. Однако и |
при |
этом сохранился комбинированный |
двухстадийный метод уплотнения бетонной смеси. Продолжительность изготовления шпал на стендах достига
ла 3—5 суток, из которых на армирование и бетонирование шпал затрачивалось 5—7 рабочих смен.
Стенды в Дмитрове и Дарнице просуществовали до 1959—1960 гг. и после ввода в действие новых заводов для изго товления шпал по поточно-агрегатной технологической схеме были приспособлены для выпуска другой продукции.
По аналогии с зарубежным опытом возникло производство двухстержневых цельнобрусковых шпал и трехблочных двух шарнирных шпал, изготовление которых было организовано в цехах действующих заводов Главстройпрома Минтрансстроя в 1955—1956 гг. (ст. Силикатная, Дмитров и др). За несколько лет работы этих цехов было выпущено около миллиона двух стержневых шпал, которые уложены на различных участках сети железных дорог. Производство этих шпал было прекра щено после получения сведений о неудовлетворительной рабо те их при эксплуатации в пути в результате появления массо вых трещин в средней части шпал.
Период поисков рациональных конструкций железобе тонных шпал характерен и поиском рациональных технологи ческих приемов их изготовления. В качестве головных проект ных организаций по проектированию специализированных шпальных заводов были определены Гипрозаводтранс и Гинропромтрансстрой Главтранспроекта.
В результате исследований различных типов шпал и их сравнения по технико-экономическим показателям была созда на наиболее экономичная конструкция железобетонной шпалы* рекомендованная для массового применения. Для выпуска та ких шпал проектировались новые заводы.
С выбором рациональной технологии обстояло несколько сложнее, так как проверка и отработка технологических при емов изготовления предварительно напряженных железобетон ных шпал были связаны с проектированием и изготовлением
13
нового оборудования, что потребовало значительно большего времени.
Почти одновременно началось строительство первых круп ных заводов по изготовлению шпал в Баку с организацией про изводства по смешанно-стендовой технологической схеме и в Коростене — по поточно-агрегатной схеме.
Проект завода в Баку разработан Бакметропроектом, а проект Коростенского завода — Гипрозаводтрансом. С интерва лом менее одного года после Коростенского завода в строй дей ствующих предприятий были введены Челябинский (ст. Митро фаново) и Ташкентский (пос. Сергели) заводы с организацией производства шпал по поточно-агрегатной технологической схе ме. В 1961—1962 гг. построен и введен в эксплуатацию Бесланс кий завод с организацией производства по стендовой схеме [10]. Оборудование для этого завода закуплено у английской фирмы «Дау-Мак». Одновременно в системе МПС было начато строительство сравнительно небольших заводов по производст ву железобетонных шпал.
В это же время построена и введена в эксплуатацию первая очередь Кременчугского завода с организацией производства по поточно-конвейерной технологической схеме. Оборудование для завода изготовлено в Венгерской Народной Республике.
Рассмотрим особенности этой технологии. В пролете цеха размером 18X144 м расположены две технологические линии общей производственной мощностью 250 тыс. шпал в год. Технологический поток организован по замкнутой кольцевой схеме. Особенностью технологического процесса изготовления шпал является применение так называемой волнированной проволоки и тоннельных пропарочных камер.
Волнирование применяют для улучшения сцепления арма туры с бетоном. С этой целью проволоку при заготовке пропус кают между двумя зубчатыми колесами; в результате остаточ ных изгибных деформаций на арматуре образуются волны. Предварительное напряжение несколько выпрямляет проволо ку и уменьшает высоту волны, но все же волнистость остается.
По утверждению |
венгерских |
специалистов, в |
результате |
волнирования прочность снижается на 4% против |
10,5% при |
||
ее профилировании, |
например, по |
ГОСТ 8480—63. |
Наши ис |
следования показали, что прочность проволоки диаметром 3 мм после волнирования снижается на 8%, а по йадежности заанкеривания в бетоне она не имеет преимуществ перед проволо кой периодического профиля. Кроме того, волнирование при водит к большим потерям напряжений вследствие релаксации; эти потери для проволоки диаметром 2,5—3,0 мм примерно вдвое выше, чем при профилировании.
Опытом, проведенным автором на Кременчугском шпальном заводе, было показано, что по прошествии 24 ч после натяже ния пакета из 40 волнированных проволок напряжение в нем
14