Металлические опоры и их фундаменты

В настоящее время на сети железных дорог России находятся в эксплуатации различные типы металлических опор контактной сети, разработанные в разные годы проектными институтами и в последние годы ЗАО «Универсал-контактные сети». На рисунке 1.2.1 приведены конструктивные исполнения решетчатых металлических опор контактной сети различной высоты (длины).

 

Рисунок 1.2.1 – Металлические опоры контактной сети: а – высотой 10 м из двух поясов; б – высотой 15 м из трех поясов; в – высотой 20 м из четырех поясов; 1 – раскос решетки; 2 – стойка пояса; 3 – соеди­нительная стыковая накладка; 4 – диафрагма; Бв – база наверху в плоскости большего момента; Бн – база внизу в плоскости большего момента; L – длина панели; а, б, в, г – пояса

 

В таблицах 1.2.1 - 1.2.9 приведены основные технические данные наиболее распространенных опор контактной сети различных типовых проектов.

 

Таблица 1.2.1 – Металлические опоры типового проекта 1954 г. Основные технические данные опор гибких поперечин длиной 15 м

 

Тип опоры Основной сортамент уголков в поясах Вес опоры в кг
а б в
М 50×50×5 60×60×6 65×65×6
М 60×60×5 65×65×6 75×75×6
М 65×65×6 80×80×6 80×80×8
М 65×65×6 80×80×6 80×80×8
М 75×75×6 80×80×8 90×90×8
М 75×75×8 90×90×8 100×100×8

 

Таблица 1.2.2 – Основные технические данные анкерных опор гибких поперечин длиной 15 м

 

Тип опоры Перерезывающая сила в кГ, действующая Основной сортамент уголков в поясах Вес опоры в кг
от основания до уровня 9,8 м от уровня 9,8 м до вершины опоры а б в
М 25-25 – 60×60×5 80×80×8 100×100×8
М 35-25 – 65×65×6 90×90×8 100×100×10
М 45-25 – 65×65×6 90×90×8 100×100×10
М 65-25 – 80×80×8 100×100×10 120×120×10

 

Таблица 1.2.3 – Основные технические данные промежуточных опор гибких поперечин длиной 20 м

 

Тип опоры Перерезывающая сила в кГ, действующая Основной сортамент уголков в поясах Вес опоры в кг
от основания до уровня 9,8 м от основания до уровня 9,8 м А (а’) Б (б’) В (в’) Г (г’)
М 65×65×8 (60×60×5) 75×75×8 (75×75×6) 80×80×8 (75×75×8) 90×90×8 (75×75×8) (1340)
М 75×75×8 (60×60×6) 80×80×8 (65×65×8) 90×90×8 (80×80×8) 100×100×8 (90×90×8) (1430)
М 80×80×6 (75×75×6) 90×90×8 (75×75×8) 90×90×10 (100×100×8) 100×100×10 (100×100×8) (1575)
М 80×80×6 (65×65×6) 90×90×8 (75×75×8) 90×90×10 (90×90×10) 100×100×10 (90×90×10) (1712)
М 80×80×6 (75×75×6) 100×100×8 (90×90×8) 100×100×10 (90×90×10) 100×100×12 (100×100×10) (1862)

 

 

Таблица 1.2.4 – Основные технические данные анкерных опор гибких поперечин длиной 20 м

 

Тип опоры Перерезывающая сила в кГ, действующая Основной сортамент уголков в поясах Вес опоры в кг
от основания до уровня 9,8 м от основания до уровня 9,8 м а б в г
М 65-25 4800* 75×75×6 80×80×8 90×90×10 100×100×10
М 90×90×8 100×100×10 120×120×10 120×120×12
– –
М 90×90×8 100×100×10 120×120×10 120×120×12

 

Таблица 1.2.5 – Основные технические данные консольных
металлических опор длиной 13 м

 

Тип опоры Расчетный изгибающий момент на уровне пяты консоли в Тм Расчетная перерезывающая сила в кГ Основной сортамент уголков в поясе а Вес опоры в кг
в верхней части опоры длиной 2,5 м (1,8 м) в остальной части опоры
М 60×60×5
М 65×65×6
М 80×80×6

 

 

Таблица 1.2.6 – Основные технические данные консольных
анкерных опор длиной 13 м

Тип опоры Расчетный момент на уровне пяты в Тм Перерезывающая сила в кГ, действующая в направлении от подвески Перерезывающая сила в кГ, действующая в направлении от анкеровки Основной сортамент уголков Основной сортамент швейлера Вес опоры в кг
Выше пяты консоли В остальной части опоры а б
80×80×8 – №12  
6* – 65×65×6 – –  
  75×75×6   80×80×8 80×80×8   90×90×8 №12  

 

Таблица 1.2.7 – Консольные промежуточные опоры

Тип опоры Расчетный изгибающий момент в основании опоры, тм Расчетный изгибающий момент у пяты консоли, тм Сортамент уголков стоек, мм Вес опоры, кг
7,0 3,5 60×60×5 303,0
5,0 2,5 45×45×5 2570,0
10,0 5,0 60×60×6 341,0
5,0 2,5 45×45×5 1261,0
7,0 3,5 60×60×5 315,0
10,0 5,0 60×60×5 355,0

Продолжение таблицы 1.2.7

фикс. 5,0 – 45×45×5 224,0
фикс. 7,0 – 60×60×5 262,0
фикс. 10,0 – 60×60×6 295,0

 

Таблица 1.2.8 – основные технические данные металлических опор
(типовой проект 1960 г.)

 

Тип опоры Сортамент уголка в мм, примененного в поясе Размеры базы в см Размеры вершины в см Вес опоры в кг Сортамент пояса IV
I II III а б а1 б1
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Продолжение таблицы 1.2.8

 
- -  
- -  
-  

* В обозначении типов опор М – металлическая, Н – направленная; в числителе – расчетные моменты в Тм поперек (первая цифра) и вдоль (вторая) оси пути; в знаменателе – высота (длина) опоры в м; последняя цифра – год выпуска проекта

** В числителе приведены данные для опор со сжатыми стойками в поясе; в знаменателе – с растянутыми

*** Сортамент уголков при сжатых стойках в поясе такой же, как при растянутых.

 

 
 
Рисунок 1.2.2 – Расположение фундаментных болтов для металлических опор высотой 15 м

 


Таблица 1.2.9 – Основные технические данные металлических опор типового проекта 1973 г.

 

Анкерные, 15 м
Тип опоры Сортамент уголка стоек Вес опоры, болт./свар. соед.
а б в
125×125×8 100×100×8 70×70×5 1194/1176
125×125×10 100×100×9 100×100×7 1520/1486
Промежуточные, 15 м
Тип опоры сжатые растянутые Вес опоры, болт./свар. соед.
а б в а’ б’ в’
75×75×8 75×75×7 70×70×5 75×75×7 75×75×6 70×70×5 851/834
100×100×8 90×90×8 75×75×7 80×80×8 80×80×8 75×75×7 1041/1014
75×75×8 75×75×7 70×70×5 75×75×7 75×75×6 70×70×5 782/765

 

Продолжение таблицы 1.2.9

Промежуточные, 20 м
Тип опоры сжатые растянутые Вес опоры, болт./свар. соед.
а б в г а’ б’ в’ г’
90×90×8 80×80×8 75×75×8 63×63×6 80×80×8 75×75×8 75×75×7 63×63×6 1284/1252
125×125×8 110×110×8 100×100×8 80×80×6 110×110×8 100×100×8 90×90×8 75×75×6 1738/1681
125×125×12 125×125×10 125×125×8 100×100×7 125×125×10 125×125×9 100×100×10 75×75×7 2127/2059
Основные технические данные опор 10 и 13 м
Тип опоры Сортамент стоек Вес опоры в кг
нижняя часть верхняя часть
56×56×5 56×56×5
63×63×6 63×63×6
90×90×8 80×80×6

 

Металлические опоры контактной сети имеют значительное количество типов фундаментов: бетонные (из бетона марки 90, 100, 110) и железобетонные (из бетона марки 170 или 200). Опоры крепятся к фундаменту анкерными болтами. Конструкции и основные технические данные фундаментов наиболее распространенных опор контактной сети приведены в таблицах 1.2.10 - 1.2.16 и на рисунках 1.2.3 - 1.2.9. Основные технические данные фундаментных блоков типа «Р» приведены в таблице 1.2.17 и на рисунке 1.2.7. Железобетонные ростверки свайных фундаментов приведены в табл. 1.2.18 и на рис. 1.2.8. Типы железобетонных свай, габариты установки свайных фундаментов при
ведены в таблице 1.2.19 и на рисунках 1.2.9, 1.2.10.

 
 
Рисунок 1.2.3 – Бетонные фундаменты консольных и фиксирующих опор

 


Таблица 1.2.10 – Основные технические данные бетонных фундаментов консольных и фиксирующих опор

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
h a0 b0
К-I-24 38,18 1,00
К-II-24 40,58 1,10
К-II-30 53,86 1,10
К-XIII-24 44,06 1,24
К-XIII-30 56,64 1,24
К-XIV-24 51,08 1,40
К-XIV-30 64,26 1,40
К-XIV-36 93,94 1,40
К-XV-24 56,02 1,60
К-XV-30 69,26 1,60
К-XV-36 100,98 1,60
К-XVI-30 69,26 2,18
К-XVI-36 100,98 2,18
К-XVII-36 105,22 2,64

 

Рисунок 1.2.4 – Фундаменты консольных опор

 

 

Таблица 1.2.11 – Основные технические данные фундаментов консольных опор

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
Н а0 А1 В0 b1
К-VIII-24 85,50 2,87
К-IX-24 91,05 5,42
К-IX-30 116,57 3,42
К-Х-24 100,85 4,02
К-Х-30 127,00 4,02
К-XI-30 193,40 4,00
                   

 

 
 
Рисунок 1.2.5 – Бетонные фундаменты анкерных консольных опор

 

 


Таблица 1.2.12 – Основные технические данные бетонных фундаментов
анкерных консольных опор

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
h a0 a1 b0 b1
АК-VII-30 114,22 2,87
АК-VIII-30 114,22 3,26
АК-IХ-30 120,22 4,08
анкер А-I – 46,2 0,6
А-II – 58,5 0,69

 

 
 
Рисунок 1.2.6 – Железобетонные фундаменты анкерных консольных опор

 

 


Таблица 1.2.13 – Основные технические данные железобетонных фундаментов
анкерных консольных опор

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
h a0 a1 b0 b1 l
АК-I-36 225,2 1,73
АК-II-36 244,3 2,12
АК-III-36 253,7 2,12
АК-IV-36 236,0 1,95
АК-V-36 265,0 2,51
АК-VI-36 301,0 2,52

 

Таблица 1.2.14 – Бетонные фундаменты анкерных опор гибких поперечин

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
Н а0 а1 b0 b1 E g
АП-I-36 324,3 8,27
АП-II-36 356,3 9,00
АП-III-36 356,3 12,30
АП-IV-36 356,3 14,31
АП-V-36 324,3 10,63
АП-VI-36 356,3 11,53
АП-VII-36 356,3 15,54
АП-VIII-36 388,3 16,38
АП-IХ-36 388,3 21,92
АП-Х-36 356,3 12,56
АП-ХI-36 388,3 16,7
АП-ХII-36 388,3 20,87

 

Таблица 1.2.15 – Бетонные фундаменты опор гибких поперечин высотой 15 м

 

Тип фундамента Размеры в мм Кол-во болтов d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
h a0 a1 b0 b1 l g
П-I-30 - 103,61 4,750
П-II-24 130,92 5,010
П-II-30 103,61 5,010
П-III-24 130,90 5,750
П-III-30 103,64 5,730
П-IV-24 172,12 6,380
П-IV-30 113,11 6,380
П-V-24 172,12 7,310
П-V-30 113,11 7,314
П-VI-24 159,00 7,950
П-VII-24 - 130,90 6,590
П-VIII-24 130,90 7,230
П-VIII-30 214,44 7,230

 

Продолжение таблицы 1.2.15

П-IХ-24 130,65 8,310
П-IХ-30 214,90 8,310
П-Х-30 232,30 9,400
П-ХI-24 145,70 10,540
П-ХI-30 236,00 10,540
П-ХII-24 144,54 12,070
П-ХII-30 237,36 12,070
П-ХIII-30 271,00 13,130

 

Таблица 1.2.16 – Бетонные фундаменты опор гибких поперечин высотой 20 м

 

Тип фундамента Размеры в мм d болта, мм Расход металла, кг Объем бетона, м3
h a0 a1 b0 b1 Е g N
П-ХIV-30 213,8 8,00
П-ХV-30 213,8 10,61
П-ХVI-30 213,8 12,16
П-ХVII-30 236,3 13,08
П-ХVIII-30 258,0 14,00
П-ХIХ-30 280,3 17,30
П-ХХ-36 325,5 12,70
П-ХХI-36 387,5 14,74
П-ХХII-36 423,5 18,21
П-ХХIII-36 456,9 29,17

 

 
 
Рисунок 1.2.7 – Фундаменты «Р»

 

 


Таблица 1.2.17 – Фундаменты «Р»

 

Тип блока Размеры, см Число болтов в блоке Диаметр болта, мм Объем бетона, м3 Масса, т
L A B C m n d арматуры блока без оголовка
Р1-1 2,32 0,13 5,4
Р2-1 2,51 0,15 5,8
Р3-1 Р3-2 2,7 0,16 0,21 6,3
Р4-1 Р4-2 Р4-3 3,59 0,22 0,25 0,26 8,5
Р5-1 Р5-2 Р5-3 4,50 0,25 0,28 0,30 10,8
Р6-1 Р6-2 - 0,24 0,25 8,3
Р7-1 Р7-2 Р7-3 4,24 0,30 0,31 0,43 10,2
Р8-1 Р8-2 5,44 0,36 0,39 13,2
Р9-1 4,86 0,31 11,7
Р10-1 5,25 0,35 12,7

 

 
 
Рисунок 1.2.8 – Железобетонные ростверки: а – типов П 45,65/15, ПА 45,65/15; б – ПА 45,65/20, П 105/20, П 150/20

 

 


Таблица 1.2.18 – Железобетонные ростверки

 

Тип ростверка Тип опоры Размеры ростверка, см База К, см Расход на один ростверк Масса ростверка, т
а б Н бетона марки 300, м3 металла, кг
2,2 5,5
2,75 6,9
2,75 6,9
3,8 9,5
3,8 9,5

Примечания: 1 – Обозначение ростверков: П – для промежуточных опор, ПА – для анкерных опор; данные в числителе – мощность опор (тс∙м); в знаменателе – высота (м). 2 – В одном ростверке типов П 45/15; П 65/15; П 65/20 имеется восемь анкерных болтов диаметром 36-42 мм; в остальных — по 16 болтов этого же диаметра.

 

Рисунок 1.2.9 – Железобетонная свая: L – длина сваи

 

 

Таблица 1.2.19 –Железобетонные сваи

 

Тип сваи С5*-1 С6-2 С8-2 С8-3 С10-2 С10-3 С12-3
Расход на сваю: - бетона марки 300, м3 - арматуры из стали 35 ГС, кг   0,46 43,7   0,55 47,7   0,73 76,0   0,73 110,6   0,91 88,6   0,91 123,2   1,0 135,8
Масса сваи, т 1,2 1,4 1,8 1,8 2,27 2,3 2,7

*) – условные обозначения: С –свая, первая цифра – длина сваи в метрах,

вторая цифра – тип армирования.

 

 
 
Рисунок 1.2.10 – Свайные фундаменты с незаглубленными (а), заглубленными (б) ростверками: Г – габарит опоры (расстояние от передней грани до оси пути).

 


Разработаны принципиально новые конструкции металлических опор контактной сети типа МД (рисунок 1.2.11) из широкополочного двутавра и типа МК (рисунок 1.2.12) коробчатые двухшвеллерные, устанавливаемые на фундаментах типа ФКА
(рисунок 1.2.13). Основные технические данные металлических опор типа МД приведены в таблице 1.2.20 и типа МК - в таблице 1.2.21. Клиновидные анкеры типа КА показаны на рисунке 1.2.14. Основные технические данные фундаментов типа ФКА и клиновидных анкеров типа КА приведены в таблице 1.2.22. Узел крепления металлической опоры контактной сети к фундаменту типа ФКА приведен на рисунке 1.2.15 для опор типа МД и на рисунке 1.2.16 - для опор типа МК.

База отверстий под анкерные болты - 300x500 мм

Высота опор - 10 и 12 м, несущая способность опор в направлении перпендикулярном оси пути - 6, 8 и 10 тм. Анкерные опоры имеют ту же конструкцию, что и промежуточные.

Применение раздельной конструкции опор позволяет обеспечить: повышение устойчивости опор в грунте, исключение резонансных явлений в опорах, регулировку угла наклона опор, оперативную замену опор при повреждении стойки, повышения уровня защиты от электрокоррозии, повышение срока службы опор, минимальные затраты на техническое обслуживание в процессе их эксплуатации.

На опорах предусматривается установка реперных знаков системы контроля положения пути и контактной подвески.

Длина фундаментов и анкеров составляет 4,5 - 5,0 м и определяется из условия обеспечения устойчивости опор в различных грунтах. Несущая способность фундаментов соответственно 10-12 тм. Конструкция фундамента и анкера обеспечивает возможность их погружения в грунт с помощью механизированных виброагрегатов типа АВФ (АВСЭ).

 

Рисунок 1.2.12. – Общий вид металлической коробчатой двухшвеллерной опоры контактной сети (стойки) типа МК на фундаменте типа ФКА: L1 – длина стойки; L2 – длина фундамента; Г - расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опоры
Рисунок 1.2.11. – Общий вид металлической консольной опоры контактной сети (стойки) из широкополочного двутавра (типа МД) на фундаменте типа ФКА: L1 – длина стойки; L2 – длина фундамента; Г - расстояние от оси крайнего пути до внутреннего края опоры; а – высота двутавра (294; 300)  

 

 

Таблица 1.2.20 – Основные технические данные металлических опор контактной сети из широкополочного двутавра

 

Тип опоры Размеры, мм Масса, кг
L a
МД-10-79 620,40
МД-10-98 738,40
МД-10,5-79 648,40
МД-10,5-98 772,70
МД-11-79 677,20
МД-11-98 807,00
МД-11,5 705,60
МД-11,5-98 841,30
МД-12-79 734,00
МД-12-98 875,60

 

 
 

 


Таблица 1.2.21 – основные технические данные металлических коробчатых двушвеллерных опор контактной сети

 

Тип опоры Высота опоры, м Изгибающий момент, тм Тип швеллера Размер швеллера, мм Масса опоры, кг
МК-12 гнутый 200×80×6
МК-10 гнутый 200×80×6
МК-12 гнутый 200×80×6
МК-10 гнутый 180×80×6
МК-12 гнутый 180×80×6
МК-10 прокат 180×70×5,1
МК-12 прокат 180×70×5,1
МК-10 прокат 180×70×5,1
МК-12 прокат 180×70×5,1
МК-10 прокат 160×68×5
МК-12 прокат 160×68×5

 

Таблица 1.2.22 – Основные технические данные клиновидных фундаментов опор контактной сети и клиновидных анкеров

 

Марка Размеры, мм Расход материалов Масса, кг
L a бетон, м3 сталь, кг
ФКА-98-4,0 0,88 102,70
ФКА-117-4,0       124,42  
ФКА-98-4,5 0,94 115,10
ФКА-117-4,5       139,58  
ФКА-98-5,0 1,00 133,80
ФКА-117-5,0       161,04  
КА-4,0 0,88 115,08
КА-4,5 0,94 127,48
КА-5,0 1,00 144,44

 

 
 
Рисунок 1.2.15. – Узел крепления металлической опоры контактной сети типа МД к фундаменту типа ФКА: 1 - опора; 2 - фундамент; 3 - шпилька; 4 - гайка; 5 - шайба; 6 – пластина изолирующая; 7 - шайба изолирующая; 8 - колпачок изолирующий

 

 


 
 
Рисунок 1.2.16. – Узел крепления металлической опоры контактной сети типа МК к фундаменту ФКА: 1 - шпилька; 2 - шайба; 3 - шайба изолирующая; 4 - пластина изолирующая; 5 - шайба изолирующая; 6 - втулка изолирующая; 7 - втулка изолирующая; 8- колпачок изолирующий; 9 - шайба регулировочная; 10 - гайка