Таблица 1.1 – Результаты вибрационных испытаний
Наименование
|
Номер
шпильки
|
Максимальное усилие в шпильке, тс
|
Размах усилий при ρ=0,1,
тс
|
Число
циклов до разрушения,
млн.
|
Место
разрушения
|
Высокопрочные шпильки из стали 40Х, изготовленные Воронежским тепловозоремонтным заводом
|
1
|
5,0
|
4,5
|
0,296
|
По резьбе
|
2
|
5,0
|
4,5
|
0,506
|
- « -
|
3
|
4,4
|
4,0
|
0,236
|
- « -
|
4
|
4,4
|
4,0
|
0,380
|
- « -
|
5
|
4,2
|
3,8
|
0,720
|
- « -
|
6
|
4,2
|
3,8
|
1,090
|
- « -
|
7
|
3,8
|
3,4
|
0,592
|
- « -
|
8
|
3,8
|
3,4
|
1,427
|
- « -
|
9
|
3,1
|
2,8
|
2,700
|
Не разрушилась
|
Высокопрочные шпильки М22 из стали 40Х, с коррозионными повреждениями поверхности, снятые
с эксплуатируемых мостов
|
1
|
3,1
|
2,8
|
0,172
|
По резьбе
|
2
|
2,5
|
2,2
|
0,310
|
- « -
|
3
|
2,5
|
2,2
|
0,478
|
- « -
|
4
|
1,1
|
1,0
|
0,420
|
- « -
|
5
|
1,9
|
1,7
|
0,568
|
- « -
|
6
|
1,5
|
1,4
|
1,380
|
- « -
|
7
|
1,5
|
1,4
|
2,400
|
Не разрушилась
|
На основании результатов испытаний построены графики зависимости числа циклов нагрузки до разрушения шпилек от максимального напряжения цикла, представленные на рисунке 1.7.
  Рисунок 1.7 – Графики зависимости числа циклов нагрузки до разрушения шпилек от максимального напряжения цикла
Как видно из диаграммы для гарантированной работы шпилек на весь срок эксплуатации БМП необходимо, чтобы размах усилий в шпильке от временной нагрузки не превышал 2,5 - 3 тс. Исходя из этого условия, для гарантированной работы шпилек необходимо применять прокладные слои с приведенной жесткостью не менее 50 МПа.
Применение более податливых материалов возможно только с согласованием департамента ИС ОАО «РЖД».
Для исключения угона плит и самораскрутки гаек необходимо, чтобы усилие в шпильке не падало ниже величины Nmin= 3 тс. Для соблюдения этого условия достаточно натягивать шпильки на величину N>Nmin+N . Соответствующая зависимость приведена для наглядности на рисунке 1.8.
Рисунок 1.8 – Необходимый уровень затяжки шпилек
на прокладных слоях различных жесткостей
Как видно из рисунка при модуле упругости прокладного слоя Е>50 МПа достаточно натяжение шпильки на величину 6 тс.
Однако при этом следует учитывать, что для прокладных слоев (резины и древесины) характерно обмятие слоя в процессе эксплуатации со значительным снижением уровня натяжения первоначального натяжения порядка 20-50 %. Вследствие этого расчетное натяжение шпилек для конструкций прокладных слоев увеличено до 8 - 14тс.
В таблице 1.2 приведены жескостные характеристики и усилие натяжения шпилек для различных типов прокладных слоев.
Таблица 1.2 – Жесткостные характеристики прокладных слоев
Тип прокладного слоя
|
Толщина слоя
|
Приведенный модуль упругости слоя Е
|
Усилие натяжения шпилек, тс
|
Прокладной слой из цементно-песчаного раствора сплошного типа
|
3-7 см
|
20000-30000 МПа
|
8-10
|
Дискретные опоры из бетона в обойме
|
3-7 см
|
10000-15000 МПа
|
8-10
|
Комбинированный прокладной слой из композитной прокладки и резины
|
2-6 см – композитная прокладка,
0,5 см – слой резины
|
100-200 МПа
|
10-12
|
Бетон в обойме с резиновой прокладкой
|
2-6 см слой мелкозернистого бетона
0,5см – слой резины
|
75-150 МПа
|
10-12
|
Комбинированный прокладной слой из древесины и резины (фанеры и резины)
|
2-6 см – композитная прокладка,
1 см – слой резины
|
50-100 МПа
|
12-14
|
2 Основные варианты устройства прокладных слоев сплошного типа
2.1 Устройство прокладного слоя из цементно-песчаного раствора или мелкофракционного бетона
Конструкция сопряжения плиты с верхним поясом балки представляет собой слой армированного цементно-песчаного раствора, уложенного по всей длине и ширине верхних поясов балок с разрывами над поперечными балками (рисунок 2.1). Пример армирования прокладного слоя показан на рисунке 2.2.
Толщина прокладного слоя назначается с учетом профиля верхних поясов балок и проектного профиля рельсового пути, но не менее 25 мм.
До устройства монолитного прокладного слоя плиты БМП временно опираются на верхние пояса балок через отдельные прокладки из антисептированной древесины твердых пород (дуба, бука), устанавливаемые по оси балок под каждой подрельсовой площадкой.
Рисунок 2.1 – Прокладной слой из армированного цементно-песчаного раствора (шпильки и заполнение овальных отверстий условно не показано)
Рисунок 2.2 – Армирование прокладного слоя
Требования к материалам прокладного слоя
Армоцементные прокладки между плитами и балками устраиваются из цементно-песчаного раствора марки М200 по ГОСТ 5802 с подвижностью по расплыву 12-14 см по ГОСТ 28013.
В качестве составных частей цементно-песчаного раствора применяют цемент высоких марок, песок строго определенных фракций, воду и специальные добавки.
Вид и марку цемента выбирают в зависимости от условий работы сооружения и требуемой проектной прочности раствора. Обычно применяют портландцемент и его модификации (пластифицированный, гидрофобный, сульфатостойкий портландцементы) свежего помола в соответствии с ГОСТ 30515, ГОСТ 22236, ГОСТ 10178, ГОСТ 22266.
Песок должен соответствовать требованиям ГОСТ 8736, ГОСТ 8735. Песок должен быть просеян и промыт.
Вода для затворения смеси должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732.
При устройстве мостового полотна для мостов, расположенных в районах с температурой наружного воздуха наиболее холодного месяца ниже минус 10 °С, в состав цементного раствора должны вводиться добавки в соответствии с требованиями СНиП 3.06.04-91.
Для цементно-песчаного раствора можно использовать добавки, рекомендуемые ГОСТ 24211, СП 82-101-98, и комплексные добавки.
Для улучшения технологических свойств смеси и физико-механических свойств затвердевшего раствора вводят добавки поверхностно-активных веществ – ПАВ (пластифицирующие: С-3, ДФ, ЛСТ, ЛСТМ-2; воздухововлекающие: СНВ, СДО, ПВЛХ) и минерально-химические добавки или ПАВ с микронаполнителями (ЦМИД-3, КМХ, МБ-01).
Проверку эффективности действия добавки на цемент и выбор оптимального ее количества (в % от веса цемента) выполняют до начала производства работ для каждой новой партии цемента в лабораторных условиях и путем опытной укладки раствора с данной добавкой на месте производства работ.
Для изготовления арматурных сеток армоцементного слоя применяются круглые стержни из арматуры А-I из стали класса марки Ст3 ГОСТ 380.
Для изготовления деревянных опорных прокладок должны применяться отборные лесоматериалы твердых пород: дуб, бук (после пропитки), удовлетворяющие по качеству требованиям ГОСТ 9462 и ГОСТ 9463.
Рекомендуются прокладки размером в плане 250х100 мм. Прокладки должны быть однослойными. Толщина прокладок назначается с учетом профиля верхних поясов балок и проектного профиля рельсового пути.
Основные технологические правила производства работ
При выполнении работ по замене мостового полотна разбирается старое мостовое полотно. Верхние пояса и фасонки верхних продольных связей очищаются от грязи, краски и ржавчины. Устраивается гидроизоляция верхних поясов балок и фасонок эпоксидной шпатлевкой с последующим покрытием их противошумной мастикой. На пролетном строении производится раскладка опорных деревянных прокладок и укладка арматурной сетки прокладного слоя. На прокладки укладываются плиты БМП и прикрепляются высокопрочными шпильками (не менее двух на плиту), затянутыми на усилие 0,5 тс. Выполняется геодезическая съемка плана и профиля пути. При необходимости выправляется положение плит по высоте путем замены деревянных подкладок или добавления к существующим прокладкам прокладок из металла или фанеры разной толщины (через 1…2 мм).
Подъем плит для замены подкладок ведется с помощью крана или специальных приспособлений (рисунок 2.3).
Приспособление для подъема плит состоит из круглого металлического стержня либо толстостенной трубы диаметром 22 мм и длиной 600 мм с резьбой М22, длиной 250…300 мм на нижнем конце и перекладиной на верхнем конце из стержня диаметром 18…20 мм, длиной 300 мм. На нижнем конце стержня запрессован шарнир с диаметром пяты 30 мм. На резьбу стержня навернута специальная гайка с приваренными к ней трубой диаметром 40 мм и длиной 400 мм и заплечиками размером 110х50 мм. Для подъема плиты гайка устанавливается в нижнее положение, конец стержня с заплечиками пропускается через овальное отверстие для крепления плиты к балке, заплечики разворачиваются перпендикулярно длинной оси отверстия. Подъем производится путем вращения стержня при помощи перекладины.
Выправленное мостовое полотно прикрепляется к балкам полным комплектом высокопрочных шпилек, шпильки затягиваются усилием 8 тс. После обкатки полотно осматривается, и выявленные недостатки устраняются.
Рисунок 2.3 – Приспособление для подъемки плит БМП
Заливка раствором прокладного слоя производится при температуре наружного воздуха не менее +5 °С. Работы выполняются в следующем порядке:
- производится очистка сжатым воздухом полости между плитами БМП и верхними поясами балок;
- устанавливается деревянная опалубка прокладного слоя, изготовленная и раскрепленная согласно проекту;
- снимается часть высокопрочных шпилек (не более 50 % с каждой стороны плиты), отверстия для них в верхних поясах балок закрываются снизу деревянными пробками;
- в овальные отверстия плит через специальные воронки подается раствор прокладного слоя с уплотнением его ручными трамбовками и глубинными вибраторами, пневмо- или электродрелью со специальной насадкой (рисунок 2.4);
Рисунок 2.4 – Насадка на электродрель для уплотнения раствора и бетона
- раствор подается до тех пор, пока не поступит в соседние отверстия и в стыки между плитами и не заполнит все пространство прокладного слоя; контроль сплошности заполнения раствором подплитного пространства ведется также путем наблюдения за швами опалубки;
- сразу после заполнения раствором соседнего отверстия вынимаются пробки из отверстий верхних поясов балок и снизу устанавливаются высокопрочные шпильки, предварительно покрытые смазкой для предохранения их от сцепления с раствором и обернутые тонкой полиэтиленовой пленкой для предотвращения попадания раствора на резьбу; шпильки затягиваются усилием 8 тс, затем снимаются поочередно остальные шпильки, и работы производятся в той же последовательности;
- в период твердения раствора прокладного слоя в течение 4…5 суток с целью предотвращения возможного сцепления шпилек с раствором их натяжение ослабляется, и шпильки два-три раза пробиваются на несколько миллиметров. При этом разрешается одновременно ослаблять не более одной шпильки с каждой стороны плиты.
К завершающим работам относятся работы по обжатию прокладного слоя при помощи высокопрочных шпилек, а также работы по устройству гидроизоляции боковых поверхностей прокладного слоя. По достижению раствором 50 % прочности высокопрочные шпильки затягиваются на расчетное усилие 8- 10 тс. Через одни-двое суток должна быть проведена контрольная проверка натяжения шпилек. Через месяц после укладки раствора (набор проектной прочности) проводится 100 % проверка натяжения шпилек на усилие 8- 10 тс.
В течение всего последующего периода контроль натяжения ведется не реже одного раза в шесть месяцев.
Конструкция прокладного слоя из армированного цементно-песчаного раствора на протяжении первых 15-20-ти лет применения БМП на железобетонных плитах оставалась практически единственным вариантом.
Опыт эксплуатации показал, что укладка таких слоев при соблюдении технологии позволяет эксплуатировать конструкцию БМП на протяжении более 30 лет. Нарушение технологии укладки цементно-песчаного раствора приводит к разрушению прокладного слоя.
В случаях замены мостового полотна устройство прокладного слоя такого типа не рекомендуется. |
