Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Эволюция конструктивных решений по опорам контактной сети
С момента зарождения в России электрифицированных железных дорог и по настоящее время опоры контактной сети прошли несколько этапов эволюционного развития. Первый этап начался в 1929 г., когда была сооружена первая электрифицированная линия, и продолжался до середины 1960-х годов. На этом этапе для изготовления опор контактной сети в основном применялись стальной прокат, в меньшей степени — деревянные столбы и совсем в незначительном количестве — железобетон. Конструкция опор определялась видом примененного для их изготовления материала, величиной и характером воспринимаемых ими нагрузок. Металлические опоры, предназначенные для восприятия значительных нагрузок (опоры гибких поперечин, анкерные, опоры под двухпутные консоли), выполнялись, как правило, в виде пространственной сварной или клепаной решетчатой конструкции из уголкового стального профиля (рис. 1.1, а). Такую же конструкцию в основном имели и опоры, на которые передавались относительно невысокие нагрузки, к числу которых относились промежуточные консольные и фиксирующие опоры. Опоры этой категории выполнялись также двухшвеллерными, из широкополочного двутавра и трубчатыми (рис.1,1 ,б,в). Закрепление опор в грунте осуществлялось с помощью бетонных или железобетонных монолитных или сборных фундаментов, а от атмосферной коррозии защита осуществлялась путем нанесения на металл лакокрасочных покрытий, преимущественно из суриковых красок. Деревянные опоры применялись в значительных количествах на всех электрифицировавшихся линиях до Великой Отечественной войны, а во время войны они использовались в основном при электрификации железных дорог, расположенных на Урале и в Сибири.
6
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети железных дорог, расположенных на Урале и в Сибири. Их изготавливали из сосны или лиственницы, причем для удлинения срока службы опор столбы, шедшие на изготовление опор, пропитывали антисептическими материалами. Для изготовления опор использовались столбы длиной 12,5 — 13м и диаметром в вершине 22 —24см. Из этих столбов производились промежуточные консольные одиночные и сдвоенные опоры (рис. 1.2). Сдвоенные опоры применялись в тех случаях, когда прочность одного столба для восприятия действующих нагрузок оказывалась недостаточной. Деревянные сдвоенные опоры использовались также в качестве опор гибких поперечин. При перекрытии гибкой поперечиной более четырех путей длина 13-метровых столбов оказывалась недостаточной, и в этих случаях применяли опоры, наращивавшиеся с помощью пасынков.
Железобетонные опоры на первом этапе электрификации использовались исключительно в качестве промежуточных консольных. По конструкции они разделялись на два типа. Опоры первого типа изготавливались из центрифугированного железобетона сборными. Они состояли из цилиндрических трубчатых элементов (секций), соединенных телескопическими стыками (рис. 1.3). Секции армировались как ненапряженной, так и предварительно напряженной стержневой арматурой. Закреплялись такие опоры в грунте с помощью монолитного бетонного фундамента. Опоры второго типа являлись предварительно напряжен-
7
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети ными и имели решетчатую конструкцию (рис. 1.4). Их выполняли по стендовой технологии в два этапа. Сначала на стенде изготавливались предварительно напряженные железобетонные пояса, от арматуры которых усилия передаются на бетон после его твердения и приобретения им необходимой прочности. На втором этапе в форме монтировался каркас соединительной решетки и выполнялось ее бетонирование. После твердения бетона и снятия опалубки с решетки двутавровая железобетонная опора была готова. Накопленный к середине 1960-х годов опыт эксплуатации контактной сети показал, что наибольшей долговечностью и надежностью обладали, безусловно, металлические опоры. За почти 30-летний срок эксплуатации в них не появились сколько-нибудь серьезные повреждения, а коррозионный износ металла надземной части был минимальным. Вследствие этого практически отсутствовали изменения прочностных характеристик металла, обусловленные его старением. Полностью
8
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети Происходившие отказы и преждевременные замены опор были связаны преимущественно с более интенсивной выработкой своего ресурса фундаментами, вызванной неблагоприятным воздействием ряда факторов (электрокоррозии, морозных воздействий), низким качеством изготовления и неучетом фактической работы фундаментов. Вместе с тем срок службы значительной части металлических опор к 1960-м годам превысил 30 лет. Эксплуатация их на ряде участков продолжается и в настоящее время. Деревянные опоры отличались относительной простотой и дешевизной. В случае их применения отпадала необходимость в устройстве на перегонах бетонных фундаментов, что значительно упрощало работу по установке опор. Благодаря возможности использования дополнительной изоляции дерева значительно повысилась грозоустойчивость контактной сети и отпала проблема электрокоррозии опор. Основной недостаток деревянных опор заключался в небольшом сроке их службы, который для пропитанных опор составлял 12—15 лет, а непропитанные требовали замены или применения пасынков уже через 3 — 4 года после их установки. В настоящее время все деревянные опоры на главных путях заменены, хотя на зарубежных железных дорогах, в частности в Норвегии, такие опоры применяются до сих пор. Что касается железобетонных опор, применявшихся на рассматриваемом этапе электрификации, то для признания их надежности и долговечности нет достаточных оснований. Центрифугированных сборных составных опор было изготовлено и применено на Закавказской железной дороге всего 14 штук. После непродолжительной эксплуатации они были заменены из-за повреждений и разрушений, вызванных ударами Падающих камней в горах. Решетчатых железобетонных опор выпущено значительно больше, однако из-за большой повреждаемости этих опор при 'транспортировке, монтаже и в эксплуатации они были также заменены. Позже по причине высокой трудоемкости изготовления эти опоры были сняты с производства. Второй этап в развитии опорного хозяйства контактной сети начался I середины 1960-х годов и связан с принятием в это время генерального плана электрификации железных дорог России. Для его осуществления при планировавшихся темпах сооружения электрифицированных линий требовалось значительное количество металла. В частности, для электрификации 1000км железнодорожных путей с применением металлических опор необходимо было установить около 40 тыс. консольных и 4000 станционных опор для гибких поперечин, на изготовление которых требовалось более 1500 т металла. Однако в тот период в стране ощущался значительный дефицит металла, поэтому с покрытием этой потребности возникли огромные трудности. В связи с этим было принято решение о максимальном использовании для изготовления опор железобетона. В этот период были разработаны железобетонные опоры
9
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети
нового поколения и начато их массовое применение. Организация промышленного выпуска таких опор решала проблему покрытия дефицита металла (на изготовление железобетонных опор шло в 1,3 — 4 раза меньше металла, чем на производство металлических опор таких же параметров) и обеспечивала индустриализацию сооружения контактной сети.
Первые железобетонные опоры нового поколения были разработаны в 1955 г. институтом Гипро-промтрансстрой. Были спроектированы и испытаны опоры двух типов: ненапряженные двутавровые с раскосно-дырчатой стенкой (рис. 1.5) из вибробетона и ненапряженные конические кольцевого сечения (рис. 1.6) из центрифугированного бетона. Опоры первого типа получили обозначение ЖБД, второго — ЖБК. Оба типа опор по своим характеристикам оказались приемлемыми для применения в контактной сети, технологичными и были быстро освоены промышленностью. Началось их массовое производство, и в течение почти пяти лет все потребности электрификации удовлетворялись этими типами опор. Значительное количество опор названных типов находится в эксплуатации и по настоящее время. Разработанные и применявшиеся при электрификации железных дорог после 1955 г. опоры типа ЖБД и ЖБК, хотя и имели приемлемую надежность, в то же время требовали значительного расхода металла на арматурный каркас. Исходя из господствовавшей тогда концепции проектирования опор, в соответствии с которой эффективность конструкций оценивалась по расходу материалов (бетона и стали), для сокращения расхода стали проектировщики взяли курс на применение высокопрочных материалов, и прежде всего арматурной проволоки повышенной прочности. Использование этой арматуры позволило многократно снизить расход металла на изготовление опор, повысить их трещиностойкость и жесткость. Но для достижения этого эффекта необходимым условием явилось обязательное применение в опорах предварительного напряжения арматуры. В результате выполнения этого условия с конца 1950-х годов начали производиться и поступать в эксплуатацию предварительно напряженные центрифугированные опоры кольцевого сечения, армированные высокопрочной арматурой. Сначала производились опоры типа СЖБК, армированные проволокой диаметром 2,5 — 3 мм, а затем на смену им пришли опоры типа СК, СКУ, СКЦ, С, армированные проволокой диаметром 4 или 5 мм. Одновремен-
10
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети
но с центрифугированными опорами выпускались и предварительно напряженные двутавровые типа СБД, СД, однако из-за неустранимых технологических трудностей и эти опоры в конце 1960-х годов были сняты с производства.
С 1969 г. удовлетворение потреб-ностей электрификации и покрытие ремонтно-эксплуатационных нужд железных дорог в опорах осуществлялось поставками исключительно предварительно на- пряженных центрифугированных опор. Их современный вид представлен на рис. 1.7. Выпуск этих опор стремительно нарастал и к началу 1990-х годов составил более 100 тыс. опор в год. Общее количество установленных и эксплуатируемых опор к этому моменту достигло более 1,5 млн. штук. Такие опоры устанавливались во всех климатических и географических районах как в обычных грунтах, так и в зонах со сложными инженерно-геологическими условиями. Эти опоры составляют подавляющую часть эксплуатируемого парка опор и именно с их состоянием связаны основные проблемы по обеспечению их надежности, безопасности и бесперебойности движения поездов. Следует отметить, что применение на данном этапе экономичных по расходу арматуры предварительно напряженных железобетонных опор с проволочной арматурой позволило решить важную проблему — удовлетворить потребности электрифицируемых железных дорог в опорах и обеспе-
11
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети чить тем самым своевременное выполнение генерального плана электрификации железных дорог. Вместе с тем при последующей эксплуатации этих опор выявились их неустранимые конструктивные недостатки и низкая надежность. Они оказались крайне нестойкими к воздействию токов утечки и электрокоррозионным повреждениям арматуры на участках постоянного тока из-за наличия в верхнем поясе опор металлических контактов между арматурой и крепежными деталями. Это обеспечивало удобные пути попадания токов утечки на арматуру и последующее стекание их с арматуры. Образование защитного слоя бетона между крепежными деталями и арматурой, а также установка резиновых втулок в этих случаях не решало проблемы ограничения токов утечки через опоры. Как отмечалось в работе [1], во-первых, резиновые втулки оказались весьма недолговечными и быстро выходили из строя. Во-вторых, бетон не обладает стабильными характеристиками сопротивления и при увлажнении его сопротивление оказывается близким к нулю, что обеспечивает протекание тока утечки по арматуре. Для защиты от электрокоррозии данных опор потребовалась установка малонадежных искровых промежутков в цепь заземления опор. Наряду с низкой электрокоррозионной стойкостью в предварительно напряженных опорах из-за неблагоприятного температурно-влажностного режима внутренней полости начали появляться продольные трещины и другие дефекты. Кроме того, выявился еще один опасный недостаток отмеченных опор, связанный с повышенной чувствительностью их несущей способности к изменению прочности бетона, обусловленной принятыми параметрами натяжения арматуры и старением бетона в процессе эксплуатации. Для поддержания надежности опор и обеспечения требуемого уровня безопасности движения поездов потребовалась разработка и внедрение систем диагностики. Частично надежность опор была повышена за счет применения смешанного армирования в подземной части (опоры СО), установки при монтаже контактной сети съемных полиэтиленовых втулок, образования вентиляционных отверстий, снизивших риск продольного трещинообразования, снижения уровня натяжения арматуры. Однако это не привело к существенному повышению надежности принятого типа опор.
Третий этап в эволюции железобетонных опор контактной сети начался в 1993 г., когда был принят новый подход к конструированию и обеспечению надежности опор. Он заключался в следующем: • опоры контактной сети не являются обычными строительными конструкциями с экономической ответственностью, а представляют собой конструкции, отказ которых влечет за собой крупные экономические потери и создает угрозу безопасности движения поездов и жизни людей; • обеспечение защиты от электрокоррозии должно осуществляться за счет всемерного повышения сопротивления верхнего пояса опор путем
12
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети
установки между деталями крепления контактной сети и арматурой опоры специальной изоляции. Все опоры при сдаче в эксплуатацию должны иметь сопротивление цепи заземления не менее 10 кОм. Более низкие значения создают угрозу электрокоррозионной опасности; • для снижения влияния на несущую способность опоры уменьшения прочности бетона следует применять смешанное армирование с использованием в качестве рабочей арматуры высокопрочной проволоки. В опорах со стержневой арматурой уровень ее натяжения не должен превышать 400 - 500 МПа. В связи с принятым подходом производство и применение опор с армированием только высокопрочной проволокой в 1993 г. было прекращено, а взамен налажен выпуск опор со смешанным армированием (типа СС) и опор со стержневым армированием при ограниченном уровне натяжения арматуры (типа СП, СТ). В отмеченных опорах осуществлена двойная изоляция между арматурой и закладными деталями (рис. 1.8). На базе основных типов опор разработаны также модификации опор для применения в раздельном варианте (опоры ССА, СПА) (рис. 1.9). Начальная безотказность опор в настоящее время доведена до величины 0,999.
13 Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети 670
Рис. 1.10. Трехлучевой фундамент Важным элементом опор являются фундаменты. По конструкции они прошли значительную эволюцию в направлении повышения трещиностойкости, электрического сопротивления, прочности. В настоящее время фундаменты изготавливают исключительно из ненапряженного железобетона. Наиболее распространенными являются трехлучевые
14
Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети 290 Рис. 1.11. Фундамент ФКА а —общий вид с установленной опорой; б —узел соединения опоры с фундаментом; УОФ — условный обрез фундамента; УГР — уровень головки рельса; Г — габарит контактной сети
(рис. 1.10) фундаменты типа ТСН, ТСС и блочные (рис. 1.11) типа ФКА. Последние имеют высокое сопротивление между анкерными болтами и арматурой и эффективны на участках постоянного тока, хотя при сооружении требуют тщательного исполнения изоляции и водоотводных мероприятий. Однако, несмотря на широкое развитие индустриального
15 Глава 1. Эволюция опорного хозяйства контактной сети производства железобетонных опор, проводятся также разработка и совершенствование металлических опор, особенно из гнутых профилей. Таким образом, подытоживая эволюционный путь развития конструкций опор контактной сети, следует отметить, что опоры в своем развитии прошли три важных этапа: • 1-й этап начался в 1927 г. и продлился практически до 1955 г. В этот период при электрификации применялись металлические, деревянные и железобетонные опоры; • 2-й этап начался в 1955 г. и продлился до 1993 г. В этот период применялись только (за редким исключением) железобетонные опоры. За это время произошел принципиальный переход к применению предварительно напряженных опор, армированных высокопрочной проволокой. Удельный вес их в общем парке опор близок к 90%. Однако эти опоры не имели требуемой защиты от электрокоррозии арматуры и были чувствительны к изменению прочности бетона; • 3-й этап начался в 1993 г. Этот период характеризуется применением высоконадежных опор со смешанным армированием или опор с ограниченным уровнем натяжения арматуры. В опорах контактной сети предусмотрена установка специальных изолирующих деталей, обеспечивающих после монтажа двойную изоляцию закладных деталей от арматуры. Проводится также разработка и совершенствование металлических опор контактной сети, особенно из гнутых профилей.
|
|||||||||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2021-04-04; просмотров: 113; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.117.141.52 (0.04 с.) |