ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Архив статей журнала
В последнее десятилетие развитие международных отношений, рост экономики РФ, переориентация потоков перевозимых грузов железнодорожным транспортом с Запада на Восток поставили новые задачи по реконструкции Байкало-Амурской и Транссибирской магистралей, проведению предпроектных исследований по Северо-Сибирской и Центрально-Азиатской международным дорогам, в частности по совершенствованию методов расчета конструкций, элементов железнодорожного пути, напряженно-деформированного состояния бетонных и железобетонных конструкций.
В статье предпринята попытка оценить несущую способность двух подтипов широко применяемых шпал (Ш3-Д и Ш3-Д 4*10) с позиции расчета железобетонных конструкций по общему методу. Так, все предпосылки и необходимые зависимости были использованы по общему случаю расчета нормальных сечений изгибаемых элементов при любых формах сечения и армировании.
Исследования проведены для классов бетона по прочности на сжатие В40 и В55. Показано, что шпалы подтипа Ш3-Д в подрельсовом сечении обладают большей несущей способностью, чем шпалы подтипа Ш3-Д 4*10. Также результаты исследования показали, что для железобетонных шпал подтипов Ш3-Д и Ш3-Д 4*10 увеличение класса бетона по прочности на сжатие существенно не влияет на несущую способность конструкций.
Работа выполнена в рамках госбюджетного научного исследования по обоснованию конструктивных решений железобетонных шпал с увеличенным ресурсом.
В статье приведены результаты исследований несущей способности, трещиностойкости и выносливости железобетонных шпал со стержневым армированием, которые изготовлены по итальянской автоматизированной технологии OLMI. Рассчитаны два типа шпал: Ш3-Д 4*10 и Ш3-ДПГ 4*10. Шпалы Ш3-ДПГ 4*10 отличаются от шпал Ш3-Д 4*10 дополнительным косвенным армированием в торцевой части сечения в виде спиралей на концах арматуры и зачеканенными бетонным раствором торцевыми отверстиями. При этом класс бетона по прочности на сжатие у шпал Ш3-Д 4*10 принят не менее В55, а у шпал Ш3-ДПГ 4*10 - не менее В60.
Расчет несущей способности выполнен согласно методу расчета изгибаемых элементов любых форм сечений, направлений действия внешнего момента и любом армировании по общему случаю расчета нормальных сечений изгибаемых элементов. Специфика работы железобетонных шпал под нагрузкой требует обязательного расчета на трещиностойкость и выносливость, поскольку воздействие на шпалу многократно повторяющейся нагрузки вызывает значительный перепад напряжений в бетоне или в растянутой арматуре при большом числе циклов в течение эксплуатационного периода.
По результатам проведенных расчетов определено, что увеличение класса бетона по прочности на сжатие с в55 до В60 практически не влияет на трещиностойкость и несущую способность, а значит не приведет к уменьшению дефектности железобетонных шпал со стержневым армированием на грузонапряженных участках Среднесибирской магистрали.