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