2.3 Мостовое полотно

Мостовое полотно железнодорожных мостов – это совокупность конструктивных элементов, предназначенных для укладки рельсовых путей и для обслуживания пути на мостах. В железобетонных мостах мостовое полотно устраивают, как правило, с ездой на балласте. Такое мостовое полотно включает в себя балластную призму, элементы железнодорожного пути (шпалы, рельсы со скреплениями, охранные приспособления), устройства гидроизоляции и водоотвода, тротуары и убежища с перилами. Общие требования к устройству мостового полотна железнодорожных мостов установлены нормативным документом [9].

В качестве балласта обычно применяют щебень из прочных и морозостойких каменных пород. Щебень должен быть чистым, не содержать глинистых частиц, растительного слоя почвы и других примесей. Толщина балластного слоя под шпалой h (рис. 2.37) зависит от грузонапряженности участка железной дороги, материала шпал (деревянные или железобетонные), типа рельсового пути. Она должна быть в подрельсовом участке не менее 25 см (в исключительных случаях допускается 15 см), а максимальная толщина – не более 40 см. В расчетах толщину балласта под шпалой принимают равной 35 см. Фактическая ее толщина может отличаться как в большую, так и в меньшую сторону, что учитывает коэффициент надежности по нагрузке. Ширина плеча балластной призмы с зависит от грузонапряженности участка железной дороги.

Езда на балласте удобна при устройстве пути на кривых. Возвышение наружного рельса при этом достигается изменением толщины балласта по ширине балластного корыта.

Типы применяемых рельсов и скреплений зависят от грузонапряженности железнодорожной линии. На новых мостах укладывают, как правило, термоупрочнённые рельсы типа Р75. При небольшой грузонапряженности линии разрешается укладывать рельсы типа Р65, а в исключительных случаях при убедительном обосновании – Р50.

Шпалы могут применяться как железобетонные, так и деревянные. Количество шпал на мостах с охранными приспособлениями, должно быть не менее 2000 штук на километр пути. На остальных мостах шпалы укладывают так же, как и на подходах к ним.

На рис. 2.37 показано поперечное сечение мостового полотна, не предусматривающего пропуск щебнеочистительной машины (ЩОМ), а на рис. 2.38 -поперечные сечения мостового полотна, применяемого на пролетных строениях, рассчитываемых на пропуск ЩОМ. Если на пролетном строении не предусматриваются охранные приспособления, то применяют такие же железобетонные шпалы, как и на подходах к мосту (на рис. 2.38,а слева), а при установке контруголков - специальные железобетонные шпалы, предназначенные для укладки на мостах (на рис. 2.38,а справа). При применении деревянных шпал мостовое полотно имеет вид, приведенный на рис. 2.38,б.

Рис. 2.37. Поперечное сечение мостового полотна с ездой на щебеночном балласте, не предусматривающего пропуск ЩОМ (слева – на железобетонных шпалах, справа – на деревянных шпалах)

Рис. 2.38. Поперечное сечение мостового полотна на щебеночном балласте, предусматривающего пропуск ЩОМ:

а – на железобетонных шпалах (слева с обычными шпалами, справа – со шпалами для укладки на мостах)

б – на деревянных шпалах (слева – при костыльном креплении рельсов, справа – при клеммно-шурупном креплении рельсов);

Охранные приспособления на новых мостах устраивают из контруголков сечением 16016016 мм. На эксплуатируемых мостах охранные приспособления могут сохраняться в виде контррельсов. Контруголки (контррельсы) укладывают на мостах длиной более 50 м или расположенных на кривых радиусом менее 600 м, на путепроводах при их длине более 25, а также находящихся на кривых радиусом менее 1000 м. Они заводятся за заднюю грань устоя не менее, чем на 10 м, и сводятся челноком, который оканчивается башмаком (рис. 2.39).

Рис. 2.39. Схема укладки контррельсов (контруголков) перед мостом:

1 – контррельсы (контруголки); 2 – челнок; 3 – «башмак»; 4 – задняя грань устоя

В обеспечении долговечности железобетонных мостов с ездой на балласте большую роль играет гидроизоляция балластного корыта. Она предохраняет от проникновения воды в бетон. Длительное воздействие воды на бетон при её замораживании понижает прочность бетона и постепенно приводит к разрушению. Особенно нежелательно воздействие воды на бетон в условиях его многократного попеременного замораживания и оттаивания.

Гидроизоляция балластного корыта должна быть водонепроницаемой по всей изолируемой поверхности балластного корыта. Она должна обладать биологической и химической стойкостью, быть тепломорозоустойчивой в интервале расчетных температур, в то же время быть эластичной, сохранять целостность при образовании на бетонной поверхности трещин и при деформациях пролетного строения.

Применяют различные виды гидроизоляции. Выбор их зависит от климатических условий района строительства.

В настоящее время для изоляции балластного корыта железнодорожных мостов применяют битумную мастичную гидроизоляцию (БМ), тиоколовую мастичную (ТМ), изольную рулонную (ИР) и резиноподобную рулонную (РПР). Состав гидроизоляции, способ ее устройства и применяемые материалы установлены нормативным документом 4. Все эти виды гидроизоляции могут использоваться во всех климатических зонах, а в суровых условиях, когда средняя температура наиболее холодных суток ниже минус 40⁰С, применяют либо тиоколовую мастичную, либо резиноподобную рулонную гидроизоляцию.

Гидроизоляцию наносят на подготовительный (выравнивающий) слой из цементно-песчаного раствора или мелкозернистого бетона. Поверхность подготовительного слоя должна быть гладкой, исключающей возможность повреждения гидроизоляции. На подготовительный слой наносят грунтовку из материала, соответствующего применяемой гидроизоляции. Поверх гидроизоляции наносят защитный слой из мелкозернистого бетона толщиной не менее 40 мм, армированного стальной сеткой из проволоки диаметром 2…4 мм с размерами ячеек 45…75 мм. Защитный слой покрывают грунтовкой того же состава, что и подготовительный слой.

Отвод воды из балластного корыта по типовому проекту серии 3.501-108 (инв.№557), как и по ранее применявшимся проектам, осуществляется через водоотводные трубки (рис. 2.40,а). При бетонировании плиты в ней устанавливают раструбные трубки 2, в которые после набора бетона необходимой прочности, вводят водоотводные трубки 1, затем гидроизоляцию 5, которую закрепляют прижимным стаканом 3. Трубки изготавливают из чугуна, как материала, обладающего высокой коррозийной стойкостью. Их внутренний диаметр должен быть не менее 15 см, а нижние концы выступать из бетона не менее чем на 15 см. Все остальные металлические элементы (раструбную трубку, прижимной стакан), крышку также изготавливают из чугуна, но крышка может быть выполнена и из железобетона. Крышка 4 должна иметь отверстия или прорези для стока воды в водоотводящую трубку.

Количество водоотводных трубок и расстояния между ними принимают из условия, чтобы на 1 м² поверхности водостока приходилось не менее 5 см² площади трубки.

Для строповки балок при подъеме их кранами в плите балластного корыта могут устраиваться отверстия обычно с помощью раструбных трубок 2 (рис. 2.40,б). Гидроизоляция у этих отверстий выполняется так же, как и у водоотводных трубок с применением прижимного стакана 3, но перекрывающие их крышки 4 должны быть сплошными.

Рис. 2.40. Оформление отверстий:

а - для водоотвода; б - для строповки балки

Водоотводные трубки располагают у наружных краев плит, что облегчает их осмотр и очистку. Для стока скапливающейся в балластном корыте атмосферной воды его поверхности придают уклон не менее 0,03 в сторону водоотводных трубок. Уклон создают за счет изменения толщины подготовительного слоя, который должен быть не менее 3 см у бортика и не менее 1 см у водоотводной трубки. Строповочные отверстия устраивают в наиболее высоких местах дна балластного корыта (рис. 2.41).

Рис. 2.41. Схемы расположения в плане отверстий:

1 – для водоотводных трубок, 2 – для строповки балок

Нарушения гидроизоляции и водоотвода способствуют снижению долговечности пролетного строения. С целью устранения воды в балластном корыте водоотводные трубки во время эксплуатации моста необходимо периодически прочищать. Ухудшение работы водоотвода может быть также связано с применением некачественного балласта.

В пролетных строениях, рассчитываемых на пропуск щебнеочистительной машины, отвод воды осуществляется не через водоотводные трубки, а в промежутках между торцами плит соседних блоков, перекрываемых железобетонными плитками с прорезями для пропуска воды. При этом поверхности плиты придается односторонний уклон, равный 0,03. Гидроизоляция балластного корыта выполняется из тех же материалов, что и в пролетных строениях с водоотводными трубками.

Чтобы исключить выпадение частиц балласта в промежуток между продольными бортиками балластных корыт соседних блоков (в типовых проектах серии 3.501.-108, он принят равным 2 см), его перекрывают металлическим листом с приваренными к нему штырями, которые фиксируют положение листа, ограничивая его смещения (рис. 2.42). Для предотвращения коррозии листа, его с обеих сторон покрывают битумным лаком. Аналогичным образом перекрывают зазор между торцами соседних пролетных строений, ширину которого при разрезных балочных пролетных строениях длиной до 30 м обычно принимают равным 5 см.

Рис. 2.42 Перекрытие шва между блоками:

1 – лист, 2 – штырь

На рис. 2.43 приведены поперечные сечения балок пролетных строений с водоотводом через трубки и в промежуток между блоками пролетного строения.

Рис. 2.43. Отвод воды от балластного корыта:

а – через водоотводные трубки; б, в – в промежуток между блоками пролетного строения (1 – наружный бортик балластного корыта, 2 – внутренний бортик, 3 – подготовительный слой, 4 – гидроизоляция, 5 – защитный слой, 6 – водоотводная трубка)

Мостовое полотно двухпутных мостов, не рассчитываемых на пропуск ЩОМ, устраивают отдельно под каждый путь (рис. 2.44,а), а в мостах, предусматривающих пропуск ЩОМ, делают общее мостовое полотно под оба железнодорожных пути с применением промежуточных блоков типовых пролетных строений (рис. 2.44,б).

Рис. 2.44. Поперечные сечения двухпутных пролетных строений:

а – не предназначенных на пропуск ЩОМ по типовому проекту серии 3. 501.1–108 (инв. №557); б – предусматривающих пропуск ЩОМ по типовому проекту серии 3.501.1–146; в - не предназначенных на пропуск ЩОМ по типовому проекту серии 3.501.1–175.93

Тротуары устраивают на всех мостах длиной более 25 м, на мостах высотой более 3,0 м, на мостах, расположенных в пределах станций и на всех путепроводах. В северных условиях тротуары должны иметь все мосты длиной более 10 м.

В мостах старых проектировок тротуары устраивали на железобетонных консолях, бетонируемых одновременно с главными балками (см. рис 2.4). В современных мостах индустриального изготовления тротуары устраивают на приставных (навесных) консолях, которые могут быть как металлическими, так и железобетонными. На эти консоли укладывают железобетонные тротуарные плиты, а в необходимых случаях – и настил для коммуникаций, обычно в виде металлической решетки. На рис. 2.45 показан тротуар на металлических консолях, прикрепляемых к бортику балластного корыта, на рис. 2.46 – на железобетонных консолях у устоя.

Рис. 2.45. Тротуар на металлических консолях:

1 – консоль; 2 – железобетонная плитка; 3 – настил для коммуникаций; 4 – перильная стойка

Рис. 2.46. Тротуар на железобетонных консолях:

а – поперечный разрез железобетонных консолей (1 – бортик плиты балластного корыта; 2 – железобетонная плита; 3 – железобетонная консоль); б – конструкция железобетонной консоли

В типовых пролетных строениях, которые не были рассчитаны на пропуск ЩОМ, расстояние между наружными гранями бортиков балластного корыта равно 418 см. Поэтому ширина тротуаров у них из условия обеспечения необходимого расстояния между перилами на кривых участках пути в 532 см, принята равной 57 см. В пролетных строениях, предусматривающих работу ЩОМ, расстояние между наружными гранями бортиков балластного корыта пришлось увеличить до 490 см, а ширину тротуаров сократить до 50 см.

Верх всех тротуаров должен быть на уровне бортиков балластного корыта.

Тротуары железнодорожных мостов являются служебными. Их не рассчитывают на нагрузку от пешеходов. Но они должны быть рассчитаны на вес балласта с частями пути, который складываются на тротуары во время ремонтных работ.

Для укрытия людей при проходе поездов, размещения противопожарного инвентаря, а также механизмов, оборудования и материалов во время ремонтных работ устраивают убежища. Они должны иметь размеры: вдоль моста – не менее 3 м, поперек моста – не менее 1 м. Убежища на мосту располагают через 50 м с каждой стороны в шахматном порядке, а при длине моста от 50 до 100 м допускается устраивать по одному убежищу с каждой стороны. На участках со скоростью движения пассажирских поездов более 140 км/ч и в северных условиях расстояние между убежищами уменьшается до 25 м (рис. 2.47). Убежища должны быть рассчитаны на те же нагрузки, что и тротуары.

Рис. 2.47. Расположение убежищ:

а – при длине моста более 100 м; б – на участках со скоростным движением 140 км/ч и в северных условиях

Тротуары и убежища должны быть ограждены перилами высотой 1,1 м. На железнодорожных мостах перила обычно имеют простую конструкцию, рекомендуемую «Указаниями по устройству к конструкции мостового полотна на железных дорогах» 8. Стойки и поручни делают из уголков сечением 70708 мм, а заполнение из круглых стержней диаметром 20 мм; внизу, на уровне верха тротуаров, заполнение выполняется из швеллера №14, который предохраняет падение с места частиц балласта и мелких предметов (рис. 2.48). Вместо швеллера, с той же целью, может быть применен металлический лист.

Рис. 2.48. Перильное заполнение

На мостах, расположенных в пределах городов, перила могут устраиваться с учетом повышенных архитектурных требований по индивидуальным проектам.

На устоях также устраивают тротуары, огражденные перилами, как и тротуары на пролетных строениях.

В железобетонных пролетных строениях с ездой по мостовым брусьям (см. рис 2.17), мостовое полотно имеет такую же конструкцию, как и на металлических пролетных строениях 9. На рис. 2.17,б показан один из возможных вариантов прикрепления мостовых брусьев к железобетонным балкам. В пролетных строениях с ездой непосредственно на железобетонной плите (см. рис. 2.18) охранными приспособлениями, вместе с контруголками, служат бортики плиты. Удаление воды с поверхности плиты осуществляется через водоотводные трубки, которые могут располагаться как у краев пролетного строения вблизи бортиков, так и вдоль его продольной оси. Поверхность плиты при этом достаточно покрыть слоем эпоксидной смолы и придать ей уклон к водоотводным трубкам не менее 0,02.

Контрольные вопросы к п. 2.3

1. Каким нормативным документом определены основные требования по устройству и конструкции мостового полотна на железнодорожных мостах?

2. Какие конструктивные элементы входят в состав мостового полотна?

3. Каким требованиям должен удовлетворять балласт?

4. От чего зависит толщина балластного слоя под шпалой? Какая установленная нормативным документом её минимальная и максимальная толщина? Какую толщину балластного слоя под шпалой принимают в расчетах?

5. Какие типы рельсов и шпал применяют на мостах?

6. На каких мостах устраивают охранные приспособления?

7. Какие требования предъявляются к гидроизоляции балластного корыта?

8. Какие виды гидроизоляции балластного корыта применяют в современных мостах? От чего зависит их выбор?

9. Какие способы отвода воды из балластного корыта предусматривают разные типовые проекты пролетных строений?

10. На каких мостах устраивают тротуары? На какую нагрузку они должны быть рассчитаны? Что определяет необходимое расстояние между перилами, ограждающими тротуары?

11. Почему ширина тротуаров на мостах, предусматривающих пропуск ЩОМ, отличается от ширины тротуаров на других мостах?

12. С какой целью устраивают убежища на мостах? Какие размеры они должны иметь, как располагаются по длине моста?

13. Перилами, какой высоты должны быть ограждены тротуары и убежища?

14. Какие способы исключают падение с моста мелких предметов и частиц балласта?