ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ВЫРЫВАНИЮ АНКЕРОВ И ДЮБЕЛЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ШПАЛ

УДК 625.151

Омарова Гульмира Амангельдиновна к.э.н. КУПС

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЙ ВЫРЫВАНИЮ АНКЕРОВ И ДЮБЕЛЕЙ ИЗ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ШПАЛ

На железных дорогах Казахстана с железобетонными шпалами применяются промежуточные рельсовые скрепления КБ65, Фоссло, КПП-5, ЖБР65 и KZF-7.

Болтовое скрепление КБ65 для железобетонных шпал детально исследовано ВНИИЖТом. Усилие вырывания закладной шайбы из шпалы типа Ш1 варьировалось от 60 до 80кН [1]. При этом происходило разрушение железобетонной шпалы. В связи с переходом от скрепления КБ65 к упругим шурупно-дюбельным и анкерным скреплениям остается неизученным сопротивление железобетонных шпал вырыванию из них дюбелей и анкеров.

Исследование этой характеристики железобетонных шпал проведено в лаборатории шпалозавода «Магнетик» в 2008-2009г. Усилие выдергивания дюбеля создавалось на гидравлическом прессе и прилагалось к головке шурупа (рисунок 1). Полушпалок удерживался специальными скобами. Как видно на рисунке 1, вырывание дюбеля скрепления Фоссло сопровождалось разрушением шпалы.

Рисунок 1 - Вырывание дюбеля скрепления Фоссло

Обычно разрушался бетон между рядами арматурного каркаса (рисунок 2).

Рисунок 2 - Разрушение бетона шпалы между рядами арматурного пакета при вырывании дюбеля

Если армировать пространство между рядами арматурных проволок, то значительно возрастает необходимое усилие вырывания дюбеля и разрушается материал дюбеля, а железобетонная шпала остается исправной (рисунки 3-4).

Как видно из рис.4 после дополнительного армирования и вырывания дюбеля железобетонная шпала может быть оснащена новым дюбелем, так как посадочное место сохраняется и новый дюбель может быть в него

завинчен с помощью специального инструмента.

В таблице 1 приведены результаты испытаний при армировании зоны анкера только спиралью диаметром 50мм, и при армировании двумя спиралями диаметром 50 и 100мм.

Как видно из рисунка 3 дополнительное армирование входит в зону основной продольной арматуры.

Рисунок 3 - Дополнительное армирование:1 – подрельсовая часть железобетонной шпалы; 2- замоноличенный пластмассовый дюбель; 3 и 4 – дополнительное армирование (спирали Ǿ 50, Ǿ 100мм)

Рис.4. Железобетонные шпалы после вырывания дюбеля.

Таблица 1.Результаты испытаний на вырывание закладных элементов из железобетонных шпал с дополнительным армированием.

№№ пп	Усилие натяжения арматурного струнопакета кН	Передаточная прочность бетона МПа	Усилие на вырывание дюбеля
№№ пп	Усилие натяжения арматурного струнопакета кН	Передаточная прочность бетона МПа	I– с армированием пружина Ǿ 50мм кН	II – с армированием пружина Ǿ 50 мм, 100 мм, кН
1	358	36	98,6	110
2	358	34	82	106
3	358	32	85	120
4	358	32	83	120
5	358	33	101	122
6	358	36	100	118

Как видно из анализа данных таблицы 1 применение двух спиралей повышает необходимое усилие вырывания дюбеля на 15-20кН. По-видимому можно применить дополнительное армирование только одной спиралью диаметром 75мм и получить только разрушение дюбеля при испытаниях.

В таблице 2 приведены результаты экспериментов по определению усилия вырывания дюбеля из шпалы при разных типах промежуточных рельсовых скреплений.

Таблица 2. Результаты измерений усилий вырывания дюбеля из шпалы

Тип скрепления	Марка бетона	Прочность бетона шпалы на		Передаточная отпускная прочность шпалы (МПа)	Величина усилия отрыва (МПа)
Тип скрепления	Марка бетона	Растяжение (МПа)	Сжатие (МПа)	Передаточная отпускная прочность шпалы (МПа)	Величина усилия отрыва (МПа)
КБ-65	550,В-40 ГОСТ 26633-91	5,38(52,4)	57,2(52,4)	40,2(35,6)	67,0
КБ-65	550,В-40 ГОСТ 26633-91	5,35(5,24)	56,8(52,4)	40,0(35,6)	83,7
Vossloh, Skl 14 Германия	550,В-40 ГОСТ 26633-91	5,30(5,24)	50,0(52,4)	40,0(35,6)	90,2
КПП-5 (Sb-3) Украина	550,В-40 ГОСТ 26633-91	6,0(5,24)	58,6(52,4)	40,2(35,6)	83,7
ЖБР-65 Россия	550,В-40 ГОСТ 26633-91	5,42(3,24)	56,8(52,4)	40,1(35,6)	90,2
KZF-07	550,В-40 ГОСТ 26633-91	5,6(5,24)	55,0(52,4)	40,1(35,6)	96,6

Как видно из анализа данных таблицы 2 почти во всех случаях экспериментальное усилие вырывания анкера превышает нормативно установленное значение в 70кН.

В таблице 3 приведены данные измерений усилий по вырыванию из железобетонных шпал различных типов закладных анкеров.

Таблица 3 - Результаты измерения усилий на вырыв анкера из шпалы.

№

п/п

Наименование показателей

^{Поставщик анкера}

Усилие вырывания,

кгс

Вырыв анкера

№1 Анкер изогнутый

№2 Анкер прямой

ТОО»Венир»

8760

9855

Анкер А-3

ТОО»Венир»

8760

Анкер - г Витебск

- боковая нагрузка

- вырыв анкера

80,0

50,0

17200

9400

Анкер – г. Львов

- боковая нагрузка

- вырыв анкера

80,0

50,0

15700

8600

Анкер - ТОО «Венир»

- боковая нагрузка

- вырыв анкера

80,0

50,0

17200

94,0

Анкер пр-ва Pandrol Fastclip

- вырыв анкера

50,0

94,0

Анкер пр-ва Pandrol Fastclip

- вырыв анкера

50,0

98,5

Как следует из анализа данных измерений, приведенных в таблице 3, анкеры могут противодействовать боковой силе величиной не менее 150кН, а реальные сопротивления вырыванию анкеров находятся в диапазоне от 86кН до 94кН.

Железобетонные шпалы в рельсовых стыках испытывают повышенные силовые воздействия и для восприятия этих сил целесообразно усилить армирование зоны размещения дюбелей витой арматурой диаметром 75-100мм.

В целом, обобщая результаты испытаний железобетонных шпал на шпалозаводе «Магнетик» можно заключить, что все испытывавшиеся шпалы прошли выходной контроль качества. Прочностные параметры шпал на 20-30% превышают предельно возможные нагрузки от подвижного состава.

ЛИТЕРАТУРА

1. Золотарский А.Ф., Серебренников В.В., Берг О.Я., Шестоперов С.В., Вериго М.Ф. Железобетонные шпалы. Трансжелдориздат,1959.

2. Гапанович В.А. Комплексный подход к взаимодействию в системе «колесо-рельс». Материалы научно-технического совета ОАО «РЖД» от 26.11.2009.стр.2-28.