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.

Температура	значение стыковых зазоров и их сумм.(мм) при УР (м)

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.

Железнодорожный мост - искусственное сооружение, которое строится для укладки полотна через водные препятствия. На небольших водотоках и суходолах устраивают малые мосты, трубы или лотки. Разновидностями мостов являются путепроводы, виадуки и эстакады. В местах пересечения железных и автомобильных дорог или двух железнодорожных линии строят путепроводы. Для пересечения ущелий, глубоких долин и оврагов строят виадуки, для пересечения с городской территорией - эстакады. Эстакады также строят на подходе к большим мостам.

Конструкция моста

Мост состоит из пролётных строений, являющихся основанием для пути и опор, поддерживающих пролётные строения и передающих давление на грунт. Опоры состоят из фундамента и видимой части (тела). Фундаменты опор сооружаются при неглубоком залегании прочных грунтов на естественном основании, а при слабых грунтах - на сваях. Концевые опоры моста называются устоями, а промежуточные - быками. Устои служат подпорной стенкой, для примыкающего к мосту земляного полотна. Пролётные строения опираются на опоры через опорные части, которые позволяют пролётному строению поворачиваться и продольно перемещаться при изгибе под нагрузкой и при изменении температуры. Под одним концом пролётного строения помещают неподвижные опорные части, допускающие только поворот, под другим концом - подвижные, перемещающиеся на катках. Пролётное строение состоит из балок, ферм, связей между ними и мостового полотна.

Материалы пролётного строения

Деревянные мосты широко применялись в первый период строительства железных дорог, а также во время Великой Отечественной войны для быстрого восстановления разрушенных мостов. Достоинствами этих мостов являются простота конструкции, возможность использования местных материалов, дешевизна и быстрота сооружения. Однако они недолговечны, пожароопасны и сложны в содержании.

В XIX в. широкое распространение для строительства железнодорожных мостов получил камень. Каменные мосты долговечны, надёжны и требуют небольших затрат на содержание. Каменные мосты имеют значительную собственную массу, поэтому малочувствительны к увеличению массы поездов, меньше других мостов реагируют на удары при движении поездов, при езде по ним производится меньше шума. Недостатками каменных мостов является большая трудоёмкость строительства и ограниченная длина пролёта. В конце XIX - начале XX вв. каменные мосты уступили место бетонным, железобетонным и стальным мостам.

Металлические мосты получили широкое распространение благодаря высокой прочности при сравнительно малой массе, возможности применения типовых деталей, высокой механизации сборочных работ. Металлические мосты составляют около 70 % общей протяжённости железнодорожных мостов. Их недостатками являются большой расход металла и необходимость тщательного ухода для предотвращения коррозии.

Железобетонные мосты являются основным типом малых мостов. Они более долговечны, чем металлические и требуют меньших затрат на содержание. Железобетонные конструкции также применяются в средних и больших пролётах железнодорожных мостов, однако их большая масса усложняет строительно-монтажные работы и требует более мощных опор.

В сталежелезобетонных мостах железобетонная плита проезжей части или балластного корыта объединена со стальными главными и поперечными балками или фермами и включена в совместную работу с ними.

Мостовое полотно

На железнодорожных мостах применяются два вида мостового полотна: с ездой на балласте и безбалластное. Полотно с ездой на балласте применяется на железобетонных и сталежелезобетонных мостах. Балластная призма используется однослойная щебёночная или двухслойная из асбестового балласта поверх дренирующего щебёночного слоя. Балласт укладывается в балластное корыто, наименьшая толщина балласта под шпалой составляет 25 см, наибольшая толщина не должна превышать 60 см. Из-за большого собственного веса применение мостового полотна с ездой на балласте ограничено пролётами 33 м для железобетонных мостов и 55 м - для сталежелезобетонных.

Мостовое полотно безбалластного типа применяется преимущественно на металлических мостах. Для устройства мостового полотна используются деревянные, металлические или железобетонные поперечины (мостовые брусья), а также сплошные железобетонные плиты. Мостовые брусья укладываются на продольные (главные) балки на расстоянии 10-15 см друг от друга во избежание провала колёс между ними. Вертикальные прогибы пролётных строений могут достигать 1/800 расчётного пролёта. Для обеспечения плавности движения поездов рельсовому пути придают строительный подъём по дуге круга или параболе за счёт изменения высоты мостовых брусьев. Стрела подъёма должна примерно соответствовать величине прогиба от половины нормативной вертикальной нагрузки.

Охранные приспособления

Охранные приспособления предназначены для обеспечения безопасного прохода поезда в случае схода колёсной пары или тележки на мосту или на подходе к нему. Для этого внутри рельсовой колеи у каждого путевого рельса укладывается сплошная линия контррельсов или контруголков. Контррельсы ограничивают боковые смещения подвижного состава, сошедшего с рельсов, предотвращая его падение и опрокидывание. Контррельсы протягивают до задней грани устоев и далее их концы на протяжении не менее 10 м сводят «челноком», заканчивающимся металлическим башмаком. Челнок воспринимает удар от сошедшей колёсной пары и отклоняют её в жёлоб между рельсами и контррельсами. На мостах с безбалластным полотном из деревянных, металлических или железобетонных брусьев для предотвращения продольного смещения поперечин и провала колеса между ними снаружи путевых рельсов укладываются охранные (противоугонные) уголки или брусья

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.

В России на мостах и подходах к ним обычно укладывается тот же тип рельсов, что и на перегонах. В настоящее время на мостах эксплуатируются преимущественно термоупрочненные рельсы типа Р65. Имеющиеся незакаленные рельсы Р65 и даже термоупрочненные рельсы Р50 в плановом порядке заменяются на термоупрочненные Р65. В зависимости от климатических и эксплуатационных условий на мостах и подходах к ним может укладываться бесстыковой путь с рельсовыми плетями, перекрывающими мост и подходы, путь с длинными сварными рельсами (длиной не более длины температурного пролета) и звеньевой путь с рельсами длиной 25 м. /1/

Укладка бесстыкового пути на мостах не менее эффективна, чем на земляном полотне. В результате ликвидации стыков уменьшаются динамические напряжения в элементах пролетных строений, снижается интенсивность расстройства их соединений и мостового полотна, а соответственно уменьшаются затраты на содержание как пути на мос­тах, так и самих мостов. Поэтому применение бесстыкового пути на мостах – важная задача. При укладке сварных рельсовых плетей бесстыкового пути и длинных рельсов на мостах должны учитываться особенности совместной работы пути и моста. Основной особенностью здесь является подвижность подрельсового основания, вызванная изменением длины пролетного строения при изменении температуры воздуха и проходе подвижного состава. Подвижность пролетного строения при интенсивном торможении может составлять от 20 до 30 % его температурных перемещений. В то же время сварные рельсовые плети, перекрывающие мост, могут оставаться неподвижными. При наличии связей "рельс-пролетное строение" в рельсовых плетях появляются дополнительные продольные усилия, передающиеся при непрерывной рельсовой нити бесстыкового пути не только на пролетные строения, но и на опорные части и на подходы к мосту. Поэтому до укладки бесстыкового пути мосты обследуют и, если необходимо, капитально ремонтируют.

Как на отечественных, так и на зарубежных железных дорогах, на мостах применяют два типа мостового полотна: балластное (с ездой на балласте) и безбалластное. Мостовое полотно с ездой на балласте (рис. 1) применяется с железобетонными пролетными строениями длиной преимущественно до 33 м и сталежелезобетонными - длиной более 33 м.

На мостах с железобетонными пролетными строениями длиной до 3,6 м с ездой на балласте рельсовые плети работают практически независимо от пролетного строения и не испытывают дополнительных воздействий, связанных с его деформациями. Такие мосты почти не имеют строительного подъема, а изменение температуры пролетного строения вследствие большой массы бетона происходит с 4-5-часовым отставанием от изменения температуры окружающего воздуха. Поэтому при изменениях температуры и проходе поезда продольные деформации (изменения длины) такого пролетного строения бывают невелики. Это позволяет устраивать на железобетонных мостах с про­летными строениями до 33 м и ездой на балласте бесстыковой путь такой же конструкции, как и на земляном полотне. Рекомендуется применять плети такой длины, чтобы они полностью перекрывали весь мост. Концы плетей следует располагать не ближе 50-100 м от шкафных стенок устоев моста.

Рисунок 1. Мостовое полотно с ездой на щебеночном балласте и железобетонных шпалах при балластном корыте, предусматривающем пропуск щебнеочистительных машин

На мостах с ездой на балласте, имеющих полную длину более 50 м, а также на путепроводах с ездой на балласте при полной их длине более 25 м для предупреждения большого поперечного смещения от оси моста подвижного состава в случае его схода требуется укладывать контруголки. На мостах с ездой на балласте путь укладывается на специальных мостовых железобетонных шпалах, к которым можно прикреплять контруголки. Контруголки крепятся к шпалам шурупами, вворачиваемыми в деревянные вкладыши. Контруголки сводятся концами, образуя челнок, острия которого должны быть не ближе 10 м от задней стенки устоя (рис. 2). При укладке на мостах железобетонных шпал в пределах "челноков" располагают шпалы с постепенным уменьшением расстояния между осями деревянных вкладышей (рис. 3).

Рисунок 2. Схемы расположения железобетонных и деревянных шпал при примыкании рельсовых плетей к мостам (а) и перекрытии мостов рельсовыми плетями (6): А - рельсовые плети; Б - железобетонные шпалы; В - деревянные шпалы

Рисунок 3. Схема укладки железобетонных шпал в пределах «челноков» (цифрами обозначены типы шпал от Ш1 до Ш21)

В качестве балласта на мостах и подходах к ним применяется щебень из твердых пород. На отдельных мостах и подходах к ним эксплуатируется путь на асбестовом балласте. Однако в последние годы в плановом порядке асбестовый балласт заменяется щебеночным. Ширина плеча балластной призмы на мостах и подходах к ним устраивается не менее 35 см. При этом она не зависит от класса линии, т. е. является фактором, обеспечивающим устойчивость бесстыкового пути. Толщина балластного слоя под шпалой устраива­ется не менее 25 см. На отдельных мостах из-за габаритов толщина балластного слоя может быть ограничена до 15 и даже 10 см. В таких случаях необходимо принимать все меры для уменьшения динамического воздействия подвижного состава на путь. Это достигается путем ликвидации рельсовых стыков в пределах моста и периодической шлифовкой рельсов.

На мостах старой постройки в процессе эксплуатации высота бал­ластной призмы увеличивалась в результате выправки пути в профиле, а также из-за отсутствия достаточно простых технологий по очистке щебня на мостах. Это приводит к значительному увеличению постоянной нагрузки на мост. Для ограничения ее высота балласта под шпалой не должна превышать типовую более чем на 30 см. При большей высоте ширина лотка становится недостаточной для обеспечения необходимого поперечного профиля призмы. Поэтому в новых проектах ширина лотка понизу составляет 4,9 м. В эксплуатируемых мостах старой постройки во избежание осыпания балласта с пролетного строения приходится наращивать борта лотков. На некоторых дорогах укладывают железобетонные уголки, горизонтальная полка которых размещается под балластом. Во всех случаях необходимо, чтобы нижняя постель шпалы была ниже борта, и дополнительная нагрузка от увеличения собственного веса пролетного строения не превосходила допускаемую.

Довольно часто устраивают мостовое полотно с металлическими ортотропными плитами с ребрами жесткости. Плита имеет одинаковую жесткость в продольном и поперечном направлениях и включается в работу верхнего пояса продольной балки, что упрощает и усиливает конструкцию моста и удешевляет его содержание. На плите укладывают обычное верхнее строения пути (щебень, шпалы и т.д.).Такое мостовое полотно сооружено на мосту через р. Маин во Франкфурте-на-Майне (Германия). Речной пролет этого моста - 168 м. Иногда вместо металлической применяют железобетонную плиту, работающую совместно с верхними поясами главных ферм пролетного строения. Плиты в этом случае, как правило, приклеиваются к балкам клеем на эпоксидной основе. Путь укладывается на щебне. Имеются и другие конструкции балластного мостового полотна. На железных дорогах России, кроме железобетонных мостов, мостовое полотно с ездой на балласте применяется преимущественно на сталежелезобетонных мостах, включающих металлические пролетные строения с установленными на них железобетонными балластными корытами. Балластное корыто на таких мостах работает совместно с верхними поясами продольных балок, на которых оно закрепляется. Однако и на этих мостах влияние продольных подвижек пролетных строений на рельсовые плети снижается за счет балласта. Содержание пути на мостах с ездой на балласте наиболее просто и экономично по сравнению с другими конструкциями мостового полотна и мало отличается от эксплуатации пути на земляном полотне. Тем не менее, на большей части металлических мостов применяется безбалластное мостовое по­лотно.

Безбалластное мостовое полотно может быть на деревянных и ме­таллических поперечинах или на железобетонных плитах.

Мостовое полотно на деревянных поперечинах (мостовых брусьях) устраивается согласно рис. 4. В качестве охранных приспособлений на мостах с деревянными и металлическими поперечинами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. На эксплуатируемых мостах впредь до переустройства или капитального ремонта допускаются контруголки меньшего сечения, но не менее 150x100x14 мм.

Мостовое полотно с металлическими поперечинами эксплуатируется преимущественно на мостах довоенной постройки.

Рисунок 4. Мостовое полотно на мостовых брусьях с костыльным креплением рельсов: слева - охранный уголок прикреплен лапчатым болтом; справа - охранный уголок прикреплен костылями

Примечание. В скобках даны минимально необходимые зазоры между рельсовыми подкладками, охранными уголками и шайбами лапчатых болтов на участках, оборудованных автоблокировкой.

В последние годы резко возросли объемы укладки мостового по­лотна с железобетонными плитами (рис. 5). Изготовление и укладка безбалластных железобетонных мостовых плит производятся по типовым проектам. Сопряжение железобетонных плит с балками пролетных строений может производиться с помощью прокладного слоя из цементно-песчаного раствора с деревянными прокладками, из антисептированных деревянных досок и резины, а также других конструкций.

В качестве охранных приспособлений на мостах с железобетонными плитами применяются контруголки сечением 160x160x16 мм. Охранные приспособления на мостах с безбалластным мостовым полотном (деревянные, металлические поперечины, железобетонные плиты) устанавливают при длине мостового полотна более 5 м или при расположении мостов в кривых радиусом менее 1000 м.

Как известно, одна из основных особенностей работы пути, в том числе и бесстыкового, на мостах заключается в подвижности подрельсового основания. Рельсовые плети бесстыкового пути, перекрывающие мост, не имеют возможности перемещаться вместе с основанием.

Поэтому при наличии связей «рельсовые плети – пролетное строение», вследствие продольных подвижек последнего как в плетях, так и в продольных балках пролетного строения, появляются дополнительные продольные силы. Ввиду того, что площадь поперечного сечения продольных балок, поясов ферм пролетного строения многократно превышает площадь сечения рельса, то наиболее опасными будут дополнительные продольные силы для рельсовых плетей. Дополнительные силы в рельсовой плети в сумме с поперечными силами от подвижного состава, а также от изменения температуры плети не должны вызывать перенапряжений рельсов в зоне моста и подходов. Это требование выполняется при условии непревышения расчетных напряжений над допустимыми.

При этом условии учитывается, что температура рельсов на мостах в летнее время может быть ниже на 8-10 °С температуры рельсов на подходах к ним, а также что в зимнее время продольные деформации пролетного строения, вызванные проходом поезда, противоположны по направлению температурным и уменьшают воздействие последних на плети.

Рисунок 5. Мостовое полотно на безбалластных железобетонных плитах:

1 – безбалластная ж.б. плита, 2 – контруголок, 3 – путевой рельс со скреплениями, 4 – главные балки, 5 – опорная деревянная прокладка, 6 – высокопрочная шпилька крепления плиты, 7 – цементно-песчаная подливка, 8 – овальное отверстие для шпильки и нагнетания раствора под плиту, 9 – шайбы

Для определения дополнительных сил в рельсовых плетях на мос­тах и подходах к ним, вызванных подвижками пролетного строения, необходимо знать длины пролетных строений, значения перемещений и распределение сил сопротивлений (г м) по длине мостового полотна. Точность определения дополнительных сил обуславливается выбором функции, характеризующей взаимосвязь сил сопротивлений и перемещений.

На участках с подвижками пролетного строения более 3 – 5 мм происходит фрикционное проскальзывание его относительно рельсовых плетей, и сопротивления уже не зависят от величины перемещений, т. е.
.

В известных зарубежных работах при определении дополнительных продольных сил в рельсовых плетях принимают
. Это упрощение при перемещениях пролетного строения, вызванных изменениями температуры на 15 °С, почти в 2 раза увеличивает расчетное значение силы по сравнению с ее фактической величиной. При увеличении перепада температуры разность между расчетными и фактическими значениями дополнительных сил уменьшается. Например, для пролетного строения длиной 55 м при перепаде температуры на 45 °С разность между расчетной и фактической величиной дополнительных продольных сил не превышает 7-10 %.

При сплошном закреплении плетей скреплениями КД, КБ на мостах с пролетными строениями длиной 45-55 м, их продольные деформации могут вызвать в рельсовых плетях дополнительные осевые напряжения порядка 50-75 МПа, которые в сумме с изгибными и температурными напряжениями могут превышать допускаемые значения по прочности рельсов. Эти дополнительные напряжения способствуют быстрому расстройству мостового полотна, опорных частей пути в зоне подходов, а в отдельных случаях и выбросу пути в зоне подходов. Поэтому закрепление рельсовых плетей в соответствии с требованиями к их закреплению на земляном полотне неприемлемы для безбалластных мостов.

Самый лучший вариант в плане взаимодействия плетей и пролетных строений - применение скреплений, которые не препятствуют перемещению продольных строений относительно плетей. Закрепле­ние рельсовых плетей без защемления подошвы рельсов на отечественных железных дорогах применяется на безбалластных мостах длиной 33 м и менее, а на зарубежных дорогах - на мостах длиной до 25-30 м. При таком закреплении плетей удлинение или укорочение пролетных строений не вызывает дополнительных сжимающих или растягивающих напряжений в плети, а величина зазора при изломе плети не превышает допускаемого значения. Закрепление плетей на мостах длиной до 33 м осуществляется при помощи костыльных или раздельных скреплений (КД, КБ) с неплотно забитыми костылями или клеммами с подрезанными лапками, что обеспечивает зазор между клеммой и верхом подошвы рельса (рис. 6) При длине мостов больше 33 м во избежание раскрытия большого зазора рельсовые плети закрепляются на ограниченном протяжении мостового полотна в зоне неподвижного конца пролетного строения (0,2-0,25 м). На этом участке рельсовые плети крепятся так же, как и на земляном полотне с нормативной затяжкой гаек клемных болтов. На остальном протяжении мостового полотна плети крепятся без защемления клеммами. При таком закреплении почти исключается появление в плетях дополнительных сил, вызванных подвижками пролетного стро­ения Внедрение такой схемы закрепления плетей позволило расширить полигоны применения бесстыкового пути на отечественных же­лезных дорогах на однопролетных мостах длиной до 55 м и многопролетных - до 66 м.

На целом ряде зарубежных железных дорог бесстыковой путь укладывается на мостах большей длины (табл. 4). Увеличение длин мостов, на которых можно укладывать бесстыко­вой путь, достигается за счет более благоприятных климатических условий, применения новых конструкций прикрепления мостовых брусьев к поясам продольных балок или ферм, исключающих влияние продольных перемещений пролетного строения на напряженное состояние плетей (рис. 7), специальных конструкций рельсовых скреплений. В частности, в Японии применяются скрепления (рис. 8), из которых «А» обеспечи­вает погонные сопротивления продольному сдвигу 100 Н/см, «В» - 50 Н/см, «С» - не оказывает сопротивления продольному сдвигу. Комбинацией этих скреплений достигаются требуемые погонные со­противления. Наряду с выполнением требований по прочности, устойчивости пути, величине зазора, образующегося в случае излома плети, на мостах необходимо соблюдать, чтобы горизонтальные силы, передаваемые рельсовыми плетями на мостовое полотно в момент разрыва плети зимой, не превышали значений расчетных тормозных сил, на которые рассчитываются опорные части и опоры мостов. На однопро­летных мостах свыше 55 м и многопролетных свыше 60 м закрепление плетей только в зоне неподвижных концов пролетных строений в климатических условиях железных дорог России не обеспечивает требование по зазору. На этих мостах укладывается либо звеньевой путь, либо рельсовые плети длиной не более длины температурного пролета моста (рис. 9). Для компенсации температурных удлинений рельсов, а также удлинений, вызванных проходом поезда, на мосту применяются уравнительные приборы (рис. 10).

Т а б л и ц а 4

На практике уравнительные приборы укладываются на мостах с длинами температурных пролетов 100 м и более. Рельсовые плети в пределах таких мостов укладываются типа Р65 с костыльными, раздельными скреплениями К-65 на мостах с деревянными мостовыми брусьями или КБ-65 на мостах с металлическими мостовыми брусьями и железобетонными плитами.

Рисунок 6. Прикрепление рельсовых плетей к мостовым брусьям креплениями КД с укороченными ножками клемм

Рисунок 7. Узел соединения мостового бруса (1) с продольной балкой (2), допускающий их взаимные перемещения

Рисунок 8. Скрепления, предназначенные для укладки на мостах без балласта

Для предупреждения угона пути в пределах моста сварные рельсовые плети закрепляются в зоне неподвижных концов пролетных строений.

Рисунок 9. Температурные пролеты мостов:

А – с разрезными пролетными строениями в однопролетных мостах или при расположении на промежуточной опоре одной подвижной и одной неподвижной опорных частей смежных пролетных строений; б – то же при расположении на промежуточной опоре двух подвижных опорных частей; в, г – с нарезными пролетными строениями при расположении неподвижной опорной части в середине и на конце пролетного строения; д – с консольными пролетными строениями; е – с арочными пролетными строениями; L i – температурный пролет; У р – место установки уравнительного прибора

Рисунок 10. Уравнительный прибор:

1 – передний стык рамного рельса; 2 – рамные рельсы; 3 – начало отгиба рамного рельса;

4 – остряки; 5 – лафеты; 6 – граница соседних температурных пролетов

На мостах с деревянными мостовыми брусьями и костыльными скреплениями рельсовые плети закрепляются винтовыми или, как исключение, пружинными противоугонами, устанавливаемыми в замок. Винтовые противоугоны устанавливаются у брусьев, прикрепленных к противоугонным уголкам, установленным на верхних поясах продольных балок. Количество винтовых и пружинных противоугонов определяется путем деления продольной силы на усилие, которое воспринимается винтовым (рис. 11) или пружинным противоугонами. На мостах с ездой по балласту, с металлическими поперечинами рельсовые плети у неподвижных концов пролетных строений на протяжении, определяемом расчетами, прикрепляются к основанию скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клеммных болтов. Протяженность участков закрепления плетей в зоне неподвижного конца пролетного строения пружинными противо­угонами или скреплениями КБ с нормативной затяжкой гаек клемм­ных болтов определяется из условия:

,

где Т - продольная сила от временной нагрузки в момент торможения или разгона поезда; - погонные сопротивления продольному сдвигу рельсовой плети в пределах участка закрепления.

На остальном протяжении пролетного строения рельсовые плети крепятся без защемления подошвы рельса.

На безбалластных мостах с металлическими поперечинами железобетонными плитами и с ездой по балласту устанавливаются подрельсовые резиновые или резинокордовые амортизаторы. Для уменьшения коэффициента трения между подошвой рельса и амортизаторами в пределах участков, где плети крепятся без защемления подошвы рельса, устанавливаются металлические П-образные прокладки, изготавливаемые из листовой стали толщиной 0,5 - 2,0 мм (рис 12). В последние десятилетия на многих мостах России с температурными пролетами 100 м и более вместо дорогостоящих уравнительных приборов начали укладывать уравнительные рельсы. Компенсация изменения длины рельсовых плетей на мостах с уравнительными рельсами осуществляется за счет стыковых зазоров, а в необходимых случаях -за счет одного-двух сезонных уравнительных рельсов. Сезонные рельсы - это рельсы для зимних и летних условий. На зимний период это, как правило, рельсы стандартной длины 12,5 м, а на летний период - укороченные, длиной 12,46; 12,45 или 12,44 м. Укладка плетей с уравнительными рельсами выполняется по специально разработанному проекту, который обязательно должен включать схему укладки сварных рельсовых плетей и уравнительных рельсов; расчет зазоров в стыках и определение температурного интервала замены сезонных уравнительных рельсов; схему закрепления рельсо­вых плетей на мостовом полотне и подходах.

Рисунок 11. Винтовой противоугон

Рисунок 12. П-образная металлическая прокладка

Сидоренко В. Т. Время разводить мосты // Донской временник. Год 2007-й / Дон. гос. публ. б-ка. Ростов-на-Дону, 2006. С. 93-96. URL: http://www..aspx?art_id=183

/ История железной дороги на Северном Кавказе и на Дону

ВРЕМЯ РАЗВОДИТЬ МОСТЫ

из истории железнодорожных мостов через реку Дону

В 1917 году в Ростове открылся новый разводной железнодорожный мост через Дон, воплотивший в себе последние достижения инженерной мысли — двухпутный, трёхпролетный, вертикально подъёмной конструкции. Он заметно улучшил условия плавания крупнотоннажных судов в нижнем течении реки, увеличил пропускные способности железной дороги в южном направлении.

Прежний мост, возведенный ещё в 1875 году при прокладке Ростово-Владикавказской железной дороги, к тому времени уже устарел: он не соответствовал возросшей интенсивности перевозок, сдерживал движение поездов по железной дороге и речных судов по оживлённому водному пути. Железнодорожная станция располагалась в низине, в пойме реки Темерник, мост был построен с низким расположением пролётных строений, для пропуска крупных судов пришлось делать его разводным. Он был однопутным, имел пять металлических решётчатых пролётов. Средний имел посредине дополнительную каменную опору (бык), вокруг которой вращалась в горизонтальной плоскости ферма. Эта двухконсольная ферма, развернутая на 90 градусов, зафиксированная в положении вдоль течения, открывала два нешироких прохода для речных судов.

Проектировал мост Эраст Михайлович Зубов — инженер путей сообщения, автор теоретических работ, посвящённых мостостроению . Его имя упоминается в «Истории железнодорожного транспорта России»: «Большой вклад в развитие научной школы мостостроения внесли: Л. Ф. Николаи, Э. М. Зубов, Ф. И. Эрнольд. Их классические труды по расчёту мостовых конструкций явились руководством для многих поколений проектировщиков и строителей мостов» .

Как показала последующая практика, пропуск больших судов и буксирных караванов по узкому проходу разведённого моста таил в себе немалую опасность. При свежих ветрах и в половодье бывали случаи навала судов на мостовые опоры. В целях безопасности движения с 1879 года по инициативе Донского гирлового комитета начали применять так называемую спусковую баржу, которую на время навигации устанавливали у средней опоры поворотной фермы и закрепляли с носа якорями ко дну реки, с кормы — цепями к мостовому быку. Теперь судно, проходившее железнодорожный мост, швартовалось, при необходимости, левым бортом к спусковой барже и с предосторожностью протягивалось по проходу. Баржа, покрытая белой краской, освещалась в ночное время керосино-калильным фонарём в 750 свечей, на мачте вывешивались сигналы (шары и флаги), информирующие о водном режиме реки. Входные быки тоже освещались фонарями и были окрашены в белый цвет. Капитан спусковой баржи обязан был своевременно вывешивать надлежащие сигналы, регулировать очередность следования судов, осуществлять руководство их проводкой.

Редкие судна рисковали проходить под мостом вниз по течению без помощи спусковой баржи, особенно в ветреную погоду и по большой воде при сильном и неправильном течении. К примеру, в 1913 году «спусковою баржею воспользовалось 3607 судов, прошедших вниз по течению, а также 6 судов, прошедших вверх против течения, причём последние были протянуты паровой лебёдкой и ручными шпилями. Кроме того, средствами спусковой баржи снято наваленных течением на носовые цепи баржи 2 судна и вытащено увлеченное течением под мост 1 судно» .

В ночь на 25 января 1915 года разыгралась настоящая драма. Из-за резкого перепада температур и сильного ветра на нижнем Дону вдруг начался ледоход. Он сорвал с якорей суда, зимовавшие на стоянке у причальной линии набережной, и погнал их к железнодорожному мосту. Первые два судна, паровая баржа и пароход «Пётр», разорвав нижний пояс мостовой фермы, ушли дальше вниз по течению. Следовавшая за ними паровая баржа, встав поперёк реки, застряла под мостом и упёрлась носом в бык, мачтою в ферму и кормой — в нагромождения льда. Рядом с нею, против разводного пролёта, в ледяном плену оказались пароход-ледорез «Фанагория», 11 судов, лодки и пристани.

Движение поездов по мосту было тотчас остановлено. Той же ночью управляющий дорогой Э. Б. Войновский-Кригер в служебных комнатах ростовского вокзала созвал экстренное совещание с руководителями служб дороги и предприятий, рассмотревшее меры по ликвидации последствий аварии, определившее объёмы и характер повреждений мостовых ферм и способы их исправления. Изготовление металлических конструкций и производство ремонтных работ поручили Главным ростовским мастерским. На первоочередные восстановительные и ремонтные работы, выполнявшиеся на мосту в 12-градусный мороз при резком ветре, потребовалось 37 часов. К вечеру 26 января движение поездов было восстановлено .

В первом десятилетии XX столетия железнодорожные подходы к Ростовскому узлу со всех трёх направлений (из Таганрога, Новочеркасска и Тихорецкой) были устроены уже двухпутными, и только разводной мост через Дон оставался однопутным. По своей прочности и надёжности он мог бы служить людям не один десяток лет. Однако, оставаясь однопутным, он стал сдерживать всё возрастающий поток поездов. На смену ему в 1912 году приступили к сооружению нового разводного моста по проекту Станислава Игнатьевича Белзецкого, «состоящего для особых поручений при правлении, инженера путей сообщения, профессора, коллежского советника» . В числе принимавших участие в проектировании разные источники называют имена двух знаменитых учёных-мостостроителей — Н. А. Белелюбского и Г. П. Передерия.

При выборе конструкции моста предпочтение отдали вертикально-подъёмной системе, в наименьшей степени стеснявшей водный поток и прилегающую местность. Подъёмная его часть представляла собой ферму пролётом 62 метра и весом 729 тонн, поднимавшуюся за 75 секунд на высоту 38,8 метров с помощью электромоторов и противовесов посредством канатов, составленных из стальных проволок и пеньковой сердцевины, и блоков диаметром 3,5 метра, устроенных на двух высоких башнях. Металлические конструкции для моста были изготовлены в России на Мальцовских заводах, механизм подъёма заказан в Северной Америке. Для надзора за ходом выполнения заказа и приёмки на заводе-изготовителе готовых узлов подъёмного механизма в конце 1915 года из Ростова-на-Дону за океан был командирован инженер П.С. Янушевский, помощник (заместитель) начальника службы тяги Владикавказской дороги (впоследствии — начальник этой службы). Наблюдение за сборкой подъёмника на месте установки осуществлял по договору автор проекта американский инженер Гунтер.

Железнодорожные мосты с разводной частью вертикально-подъёмной конструкции впервые стали строиться в США с конца XIX столетия. Мост через Дон такой конструкции был первым в России и Европе . Ростовские обыватели называли новый мост «американским». Руководили его возведениием инженер путей сообщения К. Н. Симберг и производитель работ В. Д. Солнцев. Раньше Карл Николаевич Симберг участвовал в сооружении перевального Сурамского туннеля в Закавказье, а в 1902-1904 годах руководил строительством туннелей на Кругобайкальской железной дороге. Умер К. Н. Симберг 20 марта 1917 года, считанные месяцы не дожив до официального открытия своего детища.

Краеведам известно, что в начале XX столетия выходило из печати большое число иллюстрированных почтовых открыток с видами Ростова. На многих из них изображён первый железнодорожный мост через Дон в разных видах и ракурсах. В 1990-е годы агентство «Памятники Отечества» совместно с полиграфической фабрикой «Малыш» предприняло выпуск библиотеки репринтных изданий «Книжные редкости Дона» и наборов открыток начала XX века.

С одной из этих открыток получился казус: на ней изображён первый донской мост с поворотной фермой, построенный в 1875 году. В пояснительном же тексте дается описание второго моста с подъёмной фермой. Эти сложные инженерные сооружения отличались одно от другого не только по времени постройки, но и по конструкции, техническим характеристикам, размерам, внешнему виду... Ошибка, допущенная в пояснительном тексте к открытке, стала повторяться, увы, и в других изданиях.

Последующая история разводного моста такова. Он исправно служил до ноября 1941 года. В первые месяцы Великой Отечественной войны в рекордно короткие сроки был возведён рядом с ним ещё один мост — литерный (строился по особому заданию — литеру), — однопутный, неразводной, загромождавший реку большим числом опор и низким расположением пролётных строений. В то же время сдали в эксплуатацию начатый еще в 1940 году железнодорожный мост через Дон в районе Аксая с веткой длиною 31 км (от станции Аксай через Ольгинскую на Батайск). Оба моста сыграли очень важную роль в осуществлении воинских и эвакуационных перевозок во время боевых действий и бомбёжек в районе Ростова, когда основной разводной мост через Дон был выведен из строя.

Поздней ночью 21 ноября 1941 года, при первом оставлении нашими войсками донской столицы, фугасные заряды разрушили левобережную арочную ферму, которая упала в реку вместе с подъёмной башней и противовесом; был повреждён южный конец подъёмной фермы, упавшей с быка и задержавшейся на нём своим верхним поясом; частично повреждены или обрушились быки, устой и железобетонные пролётные балки со стороны Батайска; небольшие повреждения получила и северная арочная ферма. Той же ночью взорвали и литерный мост.

Через неделю, 29 ноября, когда наши войска первый раз освободили Ростов, нужно было в спешном порядке восстанавливать движение поездов через Дон. Литерный мост исправили уже 5 декабря, но движение между Ростовом и Батайском открылось лишь 9 декабря, после устранения серьёзных повреждений каменного пойменного моста.

Были начаты работы и по восстановлению американского моста. Предстояло извлечь из русла реки 1600 тонн обрушенных металлических конструкций, разобрать повреждённую кладку опор и забетонировать их, построить промежуточные опоры и установить малые пролётные строения (вместо разрушенного арочного пролёта), поднять среднюю подъёмную ферму весом более 600 тонн, усилить её и установить на быки, устранить повреждения правобережного арочного пролёта. Восстановительные работы начались в последних числах декабря, велись под непрерывными бомбёжками вражеской авиации. К моменту вторичной оккупации Ростова 24 июля 1942 года работы по восстановлению американского моста были ещё далеки от завершения.

Все эти месяцы движение поездов через Дон шло по однопутным литерному и обходному аксайскому. Литерный мост был низководным, потому военное командование и железнодорожники понимали, какую угрозу его сохранности может составить весенний ледоход и последующий паводок. Весной 1942 года до наступления повсеместной подвижки льда начали с помощью ледокола «Фанагория» ломать лёд в средней части русла от Гниловской до Аксая. Для измельчения крупных льдин и намечавшихся заторов применялся миномётный огонь. Ледоход 1942 года прошёл 3-5 мая без последствий для железнодорожного моста.

Прогноз гидрометеослужбы предвещал в ту весну высокий горизонт паводковых вод; не исключалось, что вода может подняться выше нижнего пояса мостовых ферм. Было принято смелое решение: на время весеннего разлива поднять мост на высоту, превышающую ожидаемый уровень весенних вод. Под каждую ферму подведели по четыре домкрата и все пролётные строения подняли на 38 см. выше их обычного положения. Работы по подъёму велись специалистами железной дороги и мостоотряда № 5; операция длилась 8 часов. На подходах к мосту устроили уклоны, обеспечивающие возможность движения поездов по приподнятому мосту. Паводок высшего уровня достиг 16 мая и прошёл без происшествий.

Летняя кампания 1942 года складывалась для нашей армии неудачно. С конца мая началась вторая волна эвакуации. По двум оставшимся мостовым переходам, имеющим ограниченные пропускные способности, за два месяца были вывезены население, бежавшее с оккупированных территорий, оборудование промышленных предприятий и электростанций, воинские грузы отступающих частей, и в последнюю очередь — железнодорожное имущество: рельсы, шпалы, комплекты стрелочных переводов, проводов связи, демонтированной автоблокировки.

18 июля вражеская авиация массированными бомбёжками полностью разрушила южную горловину станции Ростов-Главный и вывела из строя литерный мост. Отход воинских частей и вывоз грузов за Дон осуществлялись теперь по единственному сохранившемуся мосту — аксайскому. Но 21 июля в полдень прямым попаданием вражеской бомбы был уничтожен и этот мост. 24 июля наши войска оставили Ростов.

14 февраля 1943 года в столицу Дона пришло освобождение. Немецкие войска отступили и закрепились на Миусе. Враг уничтожал после себя всё, оставляя выжженную землю, разрушенные мосты, обгоревшие остовы строений, взорванную технику, вспоротую крюком железнодорожную колею. Нужно было как можно скорее восстанавливать железнодорожную линию от Батайска к Ростову. К делу приступили сразу же. Работы, позволившие открыть движение поездов на этом участке, были закончены к концу марта .

В условиях войны, особенно в прифронтовой зоне, где судьба боевых операций решалась порою сроками подвоза по железной дороге пополнений и боезапаса, восстановительные работы, подчинённые задачам боевой обстановки, велись по временной схеме, с применением подручных материалов. Мосты не были рассчитаны на длительную эксплуатацию, требовали ограничения весовых нагрузок и скоростей движения.

По мере удаления фронта на запад строители и работники Северо-Кавказской дороги развернули работы по замене восстановленных временных мостов постоянными. В 1945 году на смену однопутному литерному мосту был пущен новый — двухпутный, возведённый на опорах бывшего американского. Однако он не имел подъёмного пролёта и потому ограничивал пропуск по реке крупнотоннажных судов.

И только в 1952 году, к открытию судоходного Волго-Донского канала, был сдан в эксплуатацию последний (третий) железнодорожный разводной мост, построенный на месте демонтированного литерного. Своей конструкцией он повторяет американский, но очертания изменились. С той поры прошло уже более полувека, а это произведение инженерной мысли продолжает всё также надёжно нести свою службу на пользу речникам и железнодорожникам. Недавно завершился его капитальный ремонт, выполнены сложные работы по реконструкции, восстановлению и замене изношенных, отслуживших свой век механизмов, узлов и конструкций, надёжность и безопасность которых вызывали опасение. Чуть изменился и его облик, добавилась новая деталь — верхняя перекладина между подъёмными башнями, предназначенная для силовых и связевых кабелей.

Во второй половине XX века были построены ещё два железнодорожных мостовых перехода через Дон, усиливших пропускную способность Ростовского железнодорожного узла. В 1963 году появился однопутный мост через Нахичеванскую протоку и основное русло Дона в районе Зелёного острова (участок Кизитеринка — Батайск), а в 1983 году — высоководный двухпутный мост через Дон в районе Гниловской на западном обходе ростовского узла; он устроен совмещённым с автодорожным.

В наши дни, спустившись ближе к полудню на донскую набережную, вы можете стать свидетелем любопытного зрелища. Невдалеке, справа, хорошо виден большой железнодорожный мост; наступает время разводки, и средняя его ферма медленно поднимается над водой. В это время, будто от нетерпения вздрагивая напряжённо работающими двигателями, крупногабаритные суда с высокими палубными надстройками, быстро набирая скорость, одно вослед другому, спешат донским фарватером вниз в открывшиеся ворота. Дождавшись своего часа, обогнув по излучине Дона Зелёный остров, с десяток самоходных барж, сухогрузов и танкеров торопятся поскорее оставить позади последнее препятствие на своем пути: они ходко устремляются вниз по реке к морским просторам и далее — в неведомые нам портовые города и государства. Пожелайте им счастливого пути!

И тотчас, без промедления, теперь уже снизу, появляется ожидавший своего часа встречный караван судов; проследовав железнодорожный мост, он уходит, не задерживаясь, всё дальше и дальше вверх по реке, пока совсем не скроется с глаз. Судовые команды спешат как можно скорее разъехаться по российским городам и весям, вернуться, наконец, после долгого плавания в родные края, где их давно дожидаются жёны и дети, друзья и знакомые.

ЛИТЕРАТУРА

1. Русский биографический словарь. Жабокритский-Зяловский. Пг., 1916. С. 548
2. История железнодорожного транспорта России. СПб.; М., 1994. Т. 1. С. 228.
3. Отчёт по Ростовскому-на-Дону торговому порту за 1913 год. Ростов н/Д, 1914. С. 16.
4. Вестник Владикавказской железной дороги (Ростов н/Д). 1915. № 3, 6, 7.
5. Адрес-календарь служащих Владикавказской железной дороги на 1913 год. Ростов н/Д, 1913. С. 39.
6. Стрелецкий Н. С. Разводные мосты. Основы проектировки и расчета. М. 1923. С. 247-248, 293.
7. Опыт работы Северо-Кавказской железной дороги в период Великой Отечественной войны. 1941-43 гг. Рукопись.