Основные элементы моста и их размеры. Железнодорожные пути на мостах

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.

Железнодорожный мост - искусственное сооружение, по которому железная дорога пересекает к.-л. препятствие (реку, пролив, ущелье, овраг) или другую дорогу. При пересечении железнодорожных путей с др. дорогой строят путепроводы и эстакады, над оврагами и ущельями прокладывают виадуки. В населенных пунктах железнодорожные мосты строят на линиях трамваев и на наземных линиях метрополитенов - метромосты. Железнодорожные мосты возводят на линиях магистральных железных дорог (в т. ч. на дорогах высокоскоростного наземного транспорта), а также на узкоколейных железных дорог (главным образом на подъездных путях промышленных предприятий). По экономических соображениям крупные мосты чаще всего возводят под ж.-д. и автомобильное движения (совмещённые мосты). К разновидностям железнодорожных мостов относятся наплавные мосты, мостовое полотно которых уложено на плавучие опоры, металлической понтоны или дерев, плашкоуты, и сборно-разборные мосты, обеспечивающие быстрое налаживание ж.-д, переправы через водные препятствия. В ряде случаев по условиям судоходства строят разводные железнодорожные мосты для пропуска судов с перерывом движения поездов. Возвышение остальных железнодорожных мостов над расчетным судоходным горизонтом регламентирует подмостовой габарит. Железнодорожные мосты сооружают под один, два или несколько железнодорожных путей, расстояние между которыми по условиям габарита подвижного состава составляет не менее 4,1 м.
Рис. 3. Металлический мост через р. Лугу на Петербурга-Варшавской железной дороге (проект С. В. Кербедза, 1853- 1857).

Рис. 1. Схемы расположения железнодорожных путей на мостах с ездой поверху (а), посередине (б) и понизу (в);
1 - подмостовой габарит; УП - уровень паводка.

Рис. 2. Статические схемы железнодорожных мостов: а - арочного; б - балочного; в - рамного; г - вантового; 5 - висячего; е - комбинированвого.
Ж.-д. путь может располагаться выше или ниже основные несущих элементов (с ездой поверху или понизу) либо проходить посередине: на одной части длины поверху, на другой - понизу (рис. 1). Основным элементы железнодорожных мостов- пролётные строения с мостовым полотном под
железнодорожный путь, мостовые опоры, опорные части моста. В зависимости от принятой статической схемы пролётных строении (рис. 2) железнодорожные мосты бывают арочные (в т. ч. арочно-консольные), балочные (с разрезными, неразрезными, консольными балками), рамные, вантовые, висячие, а также комбинированные, в которых сочетаются элементы несколько систем. Применение консольных систем в Ж. м. ограничено из-за сложности обеспечения плавности хода подвижного состава в местах расположения шарнирных соединений. Элементы железнодорожных мостов выполняются из различных строит, материалов: дерева, камня, бетона, железобетона, металлической материалов (сталь, чугун, алюминий) либо из их сочетания в различных элементах. В зависимости от того, какой материал выбран для изготовления балок жёсткости, мост наз. деревянным, железобетонным, металлическим.
В отличие от пешеходных и автодорожных мостов железнодорожные мосты испытывают более высокие нагрузки, в т. ч. динамического и ударные, поэтому поперечные сечения элементов их пролётных строений и опор должны быть более мощными. Линейные размеры и сечения определяются также нормами на прогибы пролётных строений от врем, подвижных нагрузок, которые также более жёсткие, чем для авто дорожных мостов. От этих факторов (интенсивности нагрузки и нормируемого прогиба) зависит выбор макс. длины перекрываемых пролётов. Пролётные строения перекрывают пролёт между опорами моста и предназначены для восприятия пост, и временных нагрузок от транспортных средств, ветра, сейсмических воздействий и т. д. и передачи их на опоры.
Основным элементы пролётных строений: гл. несущие конструкции (в т. ч. балки, фермы, арки, своды, рамы, кабели, цепи, пилоны); проезжая часть с мостовым или ездовым (для совмещённых мостов) полотном и балочной клеткой; продольные и поперечные связи между гл. несущими конструкциями, объединяющими их в пространств, жёсткую и геометрически не изменяемую систему. К элементам пролётных строений относятся также портальные рамы (в фермах с ездой понизу) и надарочное строение (в арках с ездой поверху). Для передачи давления с пролётного строения на мостовые опоры служат опорные части, которые также допускают поворот пролётного строения и его горизонтальные перемещения (подвижные опорные части). Мостовые опоры передают нагрузки от пролетного строения грунтовому основанию через фундамент. Опоры сооружают бетонные и железобетонные (сборные и монолитные), реже деревянные, каменные, стальные.
Строительство железнодорожных мостов и развитие мостостроения связаны с прокладкой железных дорог и расширением железнодорожной сети во всех странах. Видная роль в практике и разработке теории железнодорожных мостов принадлежит рус. мостостроителям. Первые железнодорожные мосты для Царскосельской железной дороги спроектированы Д. И. Журавским, создавшим впоследствии ряд проектов крупных мостов, в т. ч. на Петербург-Московской железной дороге. В Ж. м. через р. Мету и Веребьинский овраг были впервые в мировой практике использованы неразрезные девятипролётные фермы с дерев, поясами и раскосами и с металлической тяжами системы амер. инж. У. Гау. Журавским был сделан точный расчёт этих ферм, элементы которых ранее назначались эмпирич. путём (фермы получили назв. ферм Гау - Журавского). Веребьинский мост имел дл. пролётов по 49,7 м и комбинированные опоры (кам. низ и решётчатый дерев, верх), которые имели рекордную для того времени выс. 50 м. Совершенствование конструкции железнодорожных мостов связано с применением металлической конструкций. Примером может служить железнодорожный мост на Петербурго-Варшавской железной дороги через р. Лугу (рис. 3), для которого двухпролётные фермы дл.
м впервые в России были изготовлены из железа отечеств, производства. Автор проекта моста С. В. Кербедз предложил фермы решётчатой конструкции, отличавшейся совершенством, точностью расчёта и правильным распределением усилий в элементах (параллельных поясах и часто расположены на перекрёстных раскосах).

Рис. 4. Арочный каменный мост на Владикавказской железной дороги (вторая пол, 1890-х гг.).


Рис. 5. Типовые унифицированные пролётные строения железнодорожных мостов (предложение Н. А. Белелюбского, 1884).
В то же время в гористой местности строились железнодорожные мосты с применением каменных материалов; был построен ряд таких мостов, отличавшихся не только оригинальными инж. решениями, но и изящным архитектурным исполнением (рис. 4). В кон. в. в конструкции железнодорожных мостов по предложению Н. А. Белелюбского и Кербедза стали использовать литое железо (например, фермы железнодорожных мостов Великой Сибирской магистрали). Ценным вкладом в мостостроение явилось предложение использовать в мостовых конструкциях типовые унифицированные элементы (рис. 5). Первые проекты железнодорожных мостов с типовыми пролётами от 25 до 50 саженей (1 сажень = 2,13 м) с шагом для ферм 5 саженей были разработаны Белелюбеким. В самом длинном для того времени в России и одном из самых протяжённых в мире металлической железнодорожный мост через Амударью (общая длина примерно 1,6 км) были использованы пролёты по 30 саженей. Титовыми пролётами была произведена замена деревяных ферм мостов на Петербург-Московской железной дороги В последнее десятилетие 19 в. ряд железнодорожных мостов построен из типовых пролётных строений с двухраскосой решёткой и параллельными поясами (дл. от 55,87 до 87,78 м) и с параболическими поясами (дл. от 87,49 до 109,25 м). Созданные конструкции оказались настолько перспективными, что продолжают использоваться при разработке типовых элементов в современные мостостроении (рис. 6).
Принципиально новая система ферм консольного типа для больших пролётов железнодорожных мостов была предложена нем. инж. Г. Гербером, подробный расчёт системы выполнил рус. инж. Г. С. Семиколенов. Модель моста с фермами консольного типа, изготовленная из серебра, в 1882 экспонировалась на Всероссийской выставке в Москве. Первый в России железнодорожный мост с консольно-балочными фермами с главным пролётом дл. 67 м был построен в 1887 через р. Сулу (проект Л. Д. Проскурякова). Совмещённый двухъярусный мост такой системы с пролётом 190 м построен в 1907 через Днепр у ст. Кичкас (рис. 7). Такой тип ферм получил применяться предложенные Проскуряковым полигональные фермы с треугольной и шпренгельной решётками. На Всемирной выставке в Париже в 1900 золотой медали удостоена модель Енисейского моста у Красноярска. Мост был крупнейшим в мире, с однопролётной балочной фермой дл. 144 м, рекордной для России. Полигональные фермы были использованы при строительстве в 1915 моста через Волгу у Симбирска (проект Белелюбского). Общая длина моста составила 2,8 км; пролёт имел макс. для того времени длину - 158,4 м. Это был второй по величине мост в России, занявший пятое место в мире по протяжённости мостового перехода. За рубежом в тот период также построен ряд железнодорожных мостов с полигональными фермами, например, в США мост через Миссисипи с пролётом 204 м (рис. 8). В начале 20 в. получают распространение арочные системы. Примерами таких железнодорожных мостов могут служить мосты Московской окружной железной дороги с пролётом 135 м, в которых применена двухшарнирная схема, металлической мост с пролётом 165 м через долину Гараби во Франции. В арочных, а позднее в балочных железнодорожных мостов используется железобетон, идея внедрения которого принадлежит Белелюбскому и рус. инж. А. Ф. Лолейту. Ценный вклад в этом направлении сделал рус. инж. Н. О. Диамандиди, который предложил изготовлять типовые ж.-б. пролётные строения мостов на специализированных заводах.

Рис. 6. Типовые металлические пролётные строения: а - с разрезными балками, разработанные в 50-е гг. 20 в.; б - с неразрезными балками, разработанные в 70-е гг.
Однако эта идея была широкое распространение в мировом железнодорожный мостостроении. В кон. 19 - нач. 20 вв. построены крупные железнодорожные мосты с консольными фермами и пролётами большой длины: Фортский мост в Великобритании (гл. пролёт 521,2 м), через р. Святого Лаврентия в Квебеке (гл. пролёт 549,84 м) и др. Для железнодорожных мостов с большими пролётами стали претворена в жизнь только в 50-е гг. 20 в. В 1913 инж. Н. Б. Каменский разработал серию типовых сборных железобетонных пролётных строений для железнодорожных мостов (рис. 9). Новый подход к применению железобетона был высказан франц. инж. Э. Фрейсине, предложившим принцип предварит. напряжения арматуры. Вопрос выбора конструктивной схемы и материала железнодорожных мостов определяется экономических, технологических, эстетических и др. соображениями. В сер. 10-х гг. 19в. на железных дорогах России было сооружено несколько больших и довольно высоких арочных виадуков с применением бетона и железобетона, имевших пролёты 20 и 25 м. В их числе 13- и 3-пролётный виадуки (рис. 10) на железнодорожной линии Казань - Екатеринбург, 12-пролётный виадук на линии Арзамас - Шиханы и др. Многопролётные ж.-б. эстакады отстроились и на подходах к большим Ж. м., русловая часть которых перекрывалась стальными фермами (например, мост через Амур вблизи Хабаровска, построенный по проекту Г. П. Передерия).

Рис. 10. Трёхпролётный железобетонный виадук на железной дороге Казань - Екатеринбург (проект инж. П. В. Щусева).


Рис. 11. Схема двухъярусного металлического моста с главным пролётом 1990 м (проект, Япония)
Развитие ж.-д. строительства в 50-е гг. поставило перед мостостроением новые задачи: прокладка протяжённых магистралей в различных климатических поясах, по сильнопересечённой местности потребовала проектирования большого числа малых и крупных мостов, строительства их индустриальными методами, создания и применения высокопрочных сталей, новых технологий (в т. ч. сварки), использования унифицированных элементов из сборного и предварительно напряжённого железобетона. Примерами такого строительства являются Байкало-Амурская магистраль (построено более 4200 мостов и труб), ж.-д. линия Белград - Бар в Югославии протяжённостью 476 км (построено 206 ж.-б. и 28 стальных железнодорожных мостов). Крупные мосты на таких магистралях строятся обычно совмещёнными - под ж.-д. и автомобильное движения. К таким сооружениям можно отнести двухъярусный металлической мост в Португалии через р. Тежу у Лиссабона с пролётом 1013 м (1966); вантовый мост с металлической балкой жёсткости и ж.-б. пилонами в Аргентине через р. Парана с пролётом 330 м (1977); мост Героев в югославском г. Братислава с макс. пролётом 204,9 м под два железнодорожного пути для электропоездов и четырёхполосное движение автомобильного транспорта (1972); мост типа «бегущая лань» через ущелье Раздан в Ереване с пролётом 190 м (1988). Крупнейшим в мире является мостовой переход между пятью островами в Японии, построенный в 1988, длиной ок. 10 км. В состав перехода входят висячие мосты с макс. пролётом 1100 м, вантовые мосты с пролётом 420 м и несколько эстакад. Все сооружения имеют два яруса: верхний - под четыре полосы автотранспорта, нижний - под два железнодорожного пути. В Японии разработан проект моста (рис. 11) с пролётом 1990 м. Одним из крупнейших мостов мира станет мост с главным пролётом 3000 м (рис. 12 см. на с. 142) через Мессинский пролив между Италией и Сицилией. Одним из перспективных направлений строительства железнодорожных мостов является сооружение мостов на магистралях высокоскоростного наземного транспорта.
Рис. 9. Типовые железобетонные пролётные строения железнодорожных мостов (19fs): а - для пролёта длиной 5,33 м; б - для пролёта длиной 8,52 м.




Рис. 8. Мост с полигональными фермами через Миссисипи у г. Сент-Луис (1913); ГВВ - горизонт высоких вод; ГМВ - горизонт меженных вод.


Рис. 7. Совмещённый двухъярусный мост консольной системы через Днепр у ст. Кичкас (проект инж. В. Лата, 1907); ГВВ - горизонт высоких вод; ГМВ - горизонт меженных вод.

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.

Железнодорожные мосты – это не только инженерные коммуникации, но еще и архитектурные сооружения. Значит, при их строительстве обращают внимание как на функциональность, так и на эстетичность. Одни конструкции могут «похвастаться» собственными красивыми деталями, другие – великолепными видами, которые открываются с их пролетов. А некоторым присущи исключительные характеристики, заставляющие выделять их из ряда себе подобных.

Итак, знакомьтесь с восьмеркой самых интересных мостов России!

1. Двухэтажный

Находится в Хабаровске и пролегает через Амур. Это часть Транссибирской магистрали и одновременно – федеральной автотрассы «Чита-Хабаровск». Имеет два уровня: по верхнему движется автотранспорт, нижний предназначен для поездов. Необычность конструкции сподвигла местных жителей дать ему название «Амурское чудо».

2. В четыре раза шире, чем река

В есть река Юрибей, ширина которой составляет максимум километр. А вот переправу возвели протяженностью 3,9 км. Зачем такой запас? Чтобы поезда могли без проблем преодолевать местность во время половодья.

Сооружение знаменито еще и как самый длинный мост за Полярным кругом и самый быстро возведенный в условиях вечной мерзлоты. Для его завершения строителям понадобился неполный год.

3. Радость филателистов

В Нижнем Новгороде есть мост, увековеченный на марке Почты России, – Сартаковский. В свое время (в начале 1960-х) его четыре арки произвели фурор, поскольку впервые в мировой практике «дуги» пролетом в 150 м были сделаны из сборного железобетона.

4. С поднимающейся серединой

В Ростове-на-Дону существует своеобразная разводная переправа. Она состоит из трех частей, средняя из которых – вертикально поднимающаяся ферма. Подобное изобретение делает возможным судоходство по реке. Первоначальная конструкция, возведенная еще в конце XIX века, имела поворачивающийся на 90 ° средний фрагмент. Но плавсредства часто сталкивались с ним, поэтому в 1917 году было проведено усовершенствование – оснащение подъемным пролетом.

5. Императорский

Километры ажурных металлических арок, уходящих в бескрайнюю синь Куйбышевского водохранилища, – так смотрится эта переправа через Волгу с берега. Она и вправду не маленькая – 2089 м в длину. И во время перемещения по ней глаз радуется великолепным видам.

6. Раздвоенный

Эта достопримечательность находится в Омске. Переброшена она через реку Иртыш и состоит из двух отдельных сооружений, расположенных на расстоянии нескольких десятков метров друг от друга. Первое имеет одну полосу движения, другое – целых две.

7. Смелое решение

Очень интересная с инженерной точки зрения конструкция пересекает канал им. Москвы по Рижскому направлению Московской железной дороги. В 1937 году, когда она была построена, вызвала искреннее восхищение у специалистов этой сферы, поскольку имеет необычайно большой «коэффициент смелости». Таким термином обозначают соотношение пологости арочной дуги и длину ее пролета. Данному сооружению придали пропорции 1:5,8, чем создали повышенное напряжение на опоры. Однако благодаря точным расчетам переправа полноценно функционирует и сегодня.

8. Заброшенный, но по-прежнему живописный

В Чувашии в деревне Мокры расположен удивительно красивый железнодорожный виадук. И хотя движение поездов по нему прекратилось еще в 1986-м, о нем помнят. Во-первых, здесь получаются шикарные фотографии, во-вторых, в арках двадцатиметровой высоты удобно заниматься роуп-джампингом. И кстати, Мокринский мост включен в список памятников истории и культуры.

Вот такие интересные строения встречаются на железнодорожных путях нашей страны. Хотите увидеть их сами? Приобретайте билеты через сайт – и вперед!

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.

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.