Патент на изобретение №2353724

(54) БЕТОННОЕ ДОРОЖНОЕ ПОЛОТНО ДЛЯ РЕЛЬСОВЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

(57) Реферат:

Изобретение касается бетонного дорожного полотна для рельсовых транспортных средств с заделанными в плиту дорожного полотна одно- или многоблочными шпалами. В бетонном дорожном полотне для рельсовых транспортных средств с заделанными в плиту дорожного полотна одно- или многоблочными шпалами, плита дорожного полотна имеет расположенные поперек к направлению движения области ослабленного поперечного сечения для образования трещин, и, соответственно, по меньшей мере одно передающее поперечные силы тело, перекрывающее с двух сторон область ослабленного поперечного сечения. Техническим результатом является создание улучшенного бетонного дорожного полотна, при котором избегают появления спонтанных трещин. 25 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение касается бетонного дорожного полотна для рельсовых транспортных средств с заделанными в плиту дорожного полотна одно- или многоблочными шпалами.

Бетонные дорожные полотна находят применение преимущественно на рельсовых участках, которые рассчитаны для высоких и очень высоких скоростей. Вместо обычного щебеночного балластного слоя при бетонных дорожных полотнах предусмотрена плита дорожного полотна, в которую заделаны одно- или многоблочные шпалы.

При обычных бетонных дорожных полотнах могут образовываться спонтанные, неконтролируемые трещины, которые вызываются продольными напряжениями. Появление спонтанных трещин нежелательно, так как их положение и продолжение не могут контролироваться.

Таким образом, в основе изобретения лежит проблема создать улучшенное бетонное дорожное полотно, при котором избегают появления спонтанных трещин.

Для решения этой проблемы при бетонном дорожном полотне упомянутого в начале вида предусмотрено, согласно изобретению, что плита дорожного полотна имеет расположенные поперек к направлению движения области ослабленного поперечного сечения для формирования трещин и, в каждом случае, по меньшей мере одно тело, перекрывающее с двух сторон область ослабленного поперечного сечения и передающее поперечные силы.

За счет предусмотренных, согласно изобретению, областей ослабленного поперечного сечения в плите дорожного полотна достигают управляемого образования трещин, и в соответствии с этим предотвращается возникновение спонтанных трещин. За счет областей ослабленного поперечного сечения может контролируемо устанавливаться место образования трещин. Чтобы удовлетворять статическим требованиям вопреки расположенным поперек к направлению движения областям ослабленного поперечного сечения, передача поперечных сил от одного сегмента плиты дорожного полотна к соседнему сегменту происходит через передающие поперечные силы тела, которые заделываются при производстве плиты дорожного полотна.

При соответствующем изобретению бетонном дорожном полотне области ослабленного поперечного сечения могут быть образованы в виде проделанных в плите дорожного полотна пазов, или швов, или надрезов. Эти области ослабленного поперечного сечения могут производиться, например, режущим инструментом или фрезерованием, при этом пазы и т.п. прокладываются впоследствии в плите дорожного полотна.

Чтобы обеспечить высокий срок службы соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна, области ослабленного поперечного сечения могут быть уже уплотнены или уплотнены впоследствии против влияний окружающей среды, в частности, против проникающей влаги. Таким образом, эффективно предотвращаются также повреждения от проникающей воды.

Соответствующее изобретению бетонное дорожное полотно может быть уложено так, что может провоцироваться образование трещин за счет температурных колебаний или градиентов температуры в разных областях бетонного дорожного полотна или за счет усадки бетона. При уложенном таким образом бетонном дорожном полотне, трещины из-за физических влияний возникают автоматически, и в соответствии с этим не требуется дополнительное образование трещин, производимое вручную или с помощью машин.

Согласно следующему варианту выполнения изобретения, может быть предусмотрено, чтобы области ослабленного поперечного сечения были образованы в виде заделанного в плиту дорожного полотна тела. Эти тела могут быть забетонированы при производстве плиты дорожного полотна. Одно или несколько заделанных тел имеют свойство прерывать передачу сил между примыкающими к телу участками плиты дорожного полотна и служат в качестве расчетных мест разлома, которые вызывают образование трещин, например, за счет разницы в температуре или по другим причинам. Как вариант, также может быть предусмотрено, чтобы заделанное в плиту дорожного полотна тело могло удаляться после образования области ослабленного поперечного сечения. Этот вариант может использоваться, если заделанное тело находится на поверхности плиты дорожного полотна.

Согласно изобретению, заделанное тело может быть образовано в форме стержня и иметь прямоугольное, или клиновидное, или мечевидное поперечное сечение. Как вариант, заделанное тело может быть образовано плоскостным, преимущественно в виде пленки, или листового металла, или пластины, или текстиля. Одно или несколько заделанных тел целесообразно заделываются поперек к дорожному полотну и к направлению движения и прерывают бетонное дорожное полотно целиком или частично в поперечном направлении.

При соответствующем изобретению бетонном дорожном полотне для производства заделанного тела с особенным преимуществом находят применение следующие материалы: сталь, бетон, древесина, пластмасса.

Особенно предпочтительно, чтобы передающие поперечные силы тела соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна были образованы в форме стержней, или в форме штанг, или в форме горизонтальных шпонок. Особенно эффективная передача поперечных сил достигается, если передающие поперечные силы тела ориентированы в направлении движения, и значит, – в продольном направлении бетонного дорожного полотна.

Чтобы облегчить производство соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна, могут использоваться несколько предварительно установленных с интервалами друг от друга передающих поперечные силы тел. Преимущественно, переносящие поперечные силы тела могут устанавливаться перед производством плиты дорожного полотна, например, в состоящий из проволоки держатель, или могут быть связанными с интервалами друг с другом для фиксации их положения.

Особенно благоприятная возможность крепления для передающих поперечные силы тел достигается, если тела проходят сквозь решетчатую арматуру шпал или крепятся по бокам и/или внизу выступающих участков решетчатой арматуры шпал, или в другом подходящем участке шпал.

При соответствующем изобретению бетонном дорожном полотне длина переносящего поперечные силы тела может составлять от 400 до 600 мм, предпочтительно 500 мм. Диаметр передающего поперечные силы тела может составлять от 20 до 35 мм, предпочтительно 25 мм. Расстояние между двумя установленными переносящими поперечные силы телами может составлять от 200 до 500 мм, предпочтительно от 250 до 300 мм.

Передающее поперечные силы тело может состоять из стали, или пластмассы, или бетона, или комбинации этих материалов, преимущественно, тело может быть произведено из железобетона или из пластмассовых волокон. Также возможно, чтобы переносящее поперечные силы тело имело покрытие, в частности антикоррозионный защитный слой или оболочку из пластмассы.

Дальнейшее преимущество соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна заключается в том, что плита дорожного полотна не содержит никакой или по меньшей мере никакой непрерывной продольной арматуры.

Фундамент плиты дорожного полотна соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна может содержать скрепленный или свободный несущий слой, например, скрепленный гидравлически несущий слой, несущий слой щебня, морозозащитный слой, пленку или геотекстиль. Гидравлически скрепленный несущий слой может иметь выступающие на его верхней стороне, служащие в качестве носителя для передающего поперечные силы тела фиксирующие элементы. Бетонное дорожное полотно может располагаться также на простом грунте. Далее, между бетонным дорожным полотном и фундаментом могут также прокладываться разделительные, скользящие, эластомерные или дренажные слои.

Несущий слой бетонного дорожного полотна, в частности скрепленный гидравлически несущий слой, может иметь расположенные поперек к направлению движения области ослабленного поперечного сечения, в частности пазы или швы, или прорези. При необходимости, бетонное дорожное полотно и фундамент могут связываться или быть связанными друг с другом посредством трения, упоров, передающих поперечные силы элементов, в частности шпонок, или через соединительную арматуру.

Дальнейшие преимущества и подробности изобретения будут видны из следующего описания примеров выполнения, а также из чертежей, содержащих схематические представления, которые показывают:

Фиг.1 – первый вариант выполнения соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна; и

Фиг.2 – второй вариант выполнения соответствующего изобретению бетонного дорожного полотна.

Фиг.1 является перспективным представлением бетонного дорожного полотна, образованного в виде твердого дорожного полотна 1. Твердое дорожное полотно 1 содержит плиту 2 дорожного полотна, которая в представленном примере изготовления имеет высоту примерно 350 мм. В плите 2 дорожного полотна прорезаны периодически проходящие поперек к направлению движения пазы 5 с заданной глубиной и шириной, в качестве областей ослабленного поперечного сечения. При возникновении температурных колебаний, градиентов температуры и/или усадки бетона, эти пазы вызывают управляемое образование трещин, так что нанесенные в поверхности плиты 2 дорожного полотна пазы 5 прорываются полностью. Таким образом избегают возникновения свободных трещин в плите 2 дорожного полотна. Как можно видеть на фиг.1, в плиту 2 дорожного полотна в области пазов 5 соответственно заделано несколько проходящих поперек к пазам и параллельно направлению движения горизонтальных шпонок 6 в качестве тел, передающих поперечные силы. Горизонтальные шпонки 6 расположены приблизительно симметрично соответствующему пазу 5, так что приблизительно половина длины горизонтальной шпонки 6 находится в одном участке плиты 2 дорожного полотна, а другая половина – в соседнем участке плиты 2 дорожного полотна. Горизонтальные шпонки 6 обеспечивают передачу поперечных сил между отдельными участками плиты 2 дорожного полотна, разделенными разделенным пополам пазом 5 друг от друга.

В представленном варианте выполнения горизонтальная шпонка имеет длину 500 мм, диаметр 25 мм, при этом шпонки 6 установлены на расстоянии 250 мм. В качестве защиты от коррозии, каждая горизонтальная шпонка 6 имеет покрытие из пластмассы. Тем не менее, в зависимости от соответствующих требований, данные габаритные величины могут также изменяться.

Для упрощения встраивания и позиционирования горизонтальных шпонок 6, они соответственно вставляются в решетчатую структуру 7 двухблочной шпалы 3. Из-за наличествующих решетчатых структур 7 можно отказываться от дополнительной арматуры твердого дорожного полотна 1 в поперечном направлении. Далее, из-за наличествующих горизонтальных шпонок 6 можно отказываться от дополнительной или отдельной продольной арматуры твердого дорожного полотна 1 или она может значительно сокращаться. Тем не менее, в специальных прикладных случаях можно рационально по меньшей мере частично предусматривать продольную арматуру в твердом дорожном полотне 1 дополнительно к горизонтальным шпонкам 6. За счет применения горизонтальных шпонок 6 достигается дополнительное преимущество в том, что можно отказаться от заземления служащей в качестве продольной арматуры горизонтальной шпонки 6, или в том, что оно может быть сильно упрощено.

В представленном на фиг.1 варианте выполнения плита 2 дорожного полотна построена на щебеночном несущем слое 8. Подобным образом плита дорожного полотна может быть сооружена также на морозозащитном слое, пленке, геотекстиле, гидравлически скрепленном несущем слое на бетонной плите или другом скрепленном несущем слое.

Фиг.2 показывает второй вариант выполнения соответствующего изобретению твердого дорожного полотна, причем те же самые компоненты, как на фиг.1, снабжены теми же ссылочными позициями.

В соответствии с фиг.1, в плиту 2 дорожного полотна заделаны двухблочные шпалы 3, которые служат для крепления рельсов 4. Плита 2 дорожного полотна имеет проходящие поперек пазы 5, которые могут заполняться заливаемым компаундом. В области пазов 5 расположены проходящие в направлении движения горизонтальные шпонки 6, которые связывают разделенные пазами 5 участки плиты 2 дорожного полотна.

В отличие от первого варианта изготовления, ниже плиты 2 дорожного полотна находится гидравлически скрепленный несущий слой 9, который имеет высоту примерно 300 мм. При гидравлически скрепленном несущем слое 9 смесь минеральных веществ скреплена гидравлическими связывающими средствами.

Как можно видеть на фиг.2, гидравлически скрепленный несущий слой 9 также имеет проходящие в поперечном направлении пазы 10, которые находятся ниже пазов 5 плиты 2 дорожного полотна. При появляющихся температурных колебаниях это приводит к управляемому образованию трещин не только в плите 2 дорожного полотна, но и в гидравлически скрепленном несущем слое 9. Ниже гидравлически скрепленного несущего слоя 9 находится морозозащитный слой 11.

Формула изобретения

1. Бетонное дорожное полотно для рельсовых транспортных средств с заделанными в плите дорожного полотна одно- или многоблочными шпалами, отличающееся тем, что плита (2) дорожного полотна имеет расположенные поперек к направлению движения области ослабленного поперечного сечения для образования трещин и в каждом случае по меньшей мере одно передающее поперечные силы тело, перекрывающее с двух сторон область ослабленного поперечного сечения.

2. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что области ослабленного поперечного сечения образованы в виде пазов (5), или швов, или прорезей в плите дорожного полотна.

3. Бетонное дорожное полотно по п.2, отличающееся тем, что пазы (5), или швы, или прорези могут производиться способом резания или фрезерования.

4. Бетонное дорожное полотно по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что области ослабленного поперечного сечения могут уплотняться или уплотнены против влияний окружающей среды, в частности против проникающей влаги.

5. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что образование трещин может вызываться температурными колебаниями, или градиентами температуры, или усадкой бетона.

6. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что области ослабленного поперечного сечения образованы в виде заделанного в плиту дорожного полотна тела.

7. Бетонное дорожное полотно по п.6, отличающееся тем, что заделанное в плиту дорожного полотна тело может удаляться после образования области ослабленного поперечного сечения.

8. Бетонное дорожное полотно по п.6 или 7, отличающееся тем, что заделанное тело образовано в форме стержня и имеет прямоугольное, или клиновидное, или мечевидное поперечное сечение.

9. Бетонное дорожное полотно по п.6 или 7, отличающееся тем, что заделанное тело выполнено плоскостным преимущественно в виде пленки, или листового металла, или плиты, или текстиля.

10. Бетонное дорожное полотно по п.6, отличающееся тем, что заделанное тело состоит из одного из следующих материалов или их комбинации: сталь, бетон, древесина, пластмасса.

11. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что тела, передающие поперечные силы, образованы в форме стержня, или в форме штанги, или в виде горизонтальной шпонки (6).

12. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что тела, передающие поперечные силы, ориентированы в направлении движения, поперек к областям ослабленного поперечного сечения.

13. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что оно содержит несколько передающих поперечные силы тел, предварительно установленных с интервалами друг от друга.

14. Бетонное дорожное полотно по п.13, отличающееся тем, что передающее поперечные силы тела перед производством плиты дорожного полотна могут вставляться для фиксации его положения в преимущественно состоящий из проволоки держатель.

15. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что тела, передающие поперечные силы, проходят сквозь решетчатую арматуру (7) шпал (3) и могут укрепляться на выступающей по бокам и/или вниз решетчатой арматуре (7) или на другом участке шпал (3).

16. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что длина передающего поперечные силы тела составляет от 400 до 600 мм, предпочтительно 500 мм.

17. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что диаметр передающего поперечные силы тела составляет от 20 до 35 мм, предпочтительно 25 мм.

18. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что расстояние между двумя установленными телами, передающими поперечные силы, составляет от 200 до 500 мм, предпочтительно от 250 до 300 мм.

19. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что передающие поперечные силы тела состоят из стали, или пластмассы, или бетона, или комбинации этих материалов, или предпочтительно из железобетона, или из пластмассовых волокон.

20. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что передающие поперечные силы тела имеют покрытие, в частности антикоррозионный защитный слой или оболочку из пластмассы.

21. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что плита (2) дорожного полотна не имеет никакой или по меньшей мере никакой непрерывной продольной арматуры.

22. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что фундамент плиты (2) дорожного полотна содержит гидравлически скрепленный несущий слой (9), щебеночный несущий слой, морозозащитный слой, пленку, геотекстиль или скрепленный несущий слой.

23. Бетонное дорожное полотно по п.22, отличающееся тем, что гидравлически скрепленный несущий слой имеет выступающие на его верхней стороне фиксирующие элементы, служащие в качестве носителя для передающего поперечные силы тела.

24. Бетонное дорожное полотно по п.22, отличающееся тем, что несущий слой, в частности гидравлически скрепленный несущий слой (9), имеет расположенные поперек к направлению движения области ослабленного поперечного сечения, в частности пазы (10), или швы, или прорезы.

25. Бетонное дорожное полотно по п.22, отличающееся тем, что бетонное дорожное полотно и фундамент могут связываться или быть связанными друг с другом посредством трения, упоров, передающих поперечные силы элементов, в частности шпонок, или через соединительную арматуру.

26. Бетонное дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что оно может устанавливаться в области стрелочного перевода.

РИСУНКИ