Тоннели

ГНВ

Рисунок 9.1 Схема однопролетного моста.

Основные размеры моста.

L _м - полная длина моста – расстояние между задними гранями устоев

моста;

H - высота моста – расстояние между подошвой рельса и уровнем низких (меженных) вод.

L _р - расчетный пролет моста – расстояние между центрами опорных частей;

L _ом - отверстие моста – расстояние между внутренними гранями устоев.

В многопролетных мостах (рис. 9.2) отверстием моста будет сумма расстояний между отдельными опорами в свету по линии уровня или горизонту высоких вод.

L _ом = l ₁ + l ₂ + l ₃

Рисунок 15.2 – Схема многопролетного моста.

Классификация мостов.

1. В зависимости от материала, из которого изготовлен мост, различают:

· Металлические (стальные) - ≈ 70% общей протяженности всех мостов. Достоинства – высокая прочность при сравнительно малой массе, применение однотипных деталей, большой срок службы (> 80 лет) Недостатки – большой расход металла и постоянный уход в связи с коррозией;

· Железобетонные – легче бетонных, но гораздо тяжелее металлических. Долговечные, экономичнее по затратам и эксплуатационным расходам. Строят в основном малые и средние мосты;

· Каменные – очень дорогие и долговечные. Сегодня практически не строят.

· Деревянные – просты в изготовлении, дешевые. Недостатки – недолговечные и пожароопасные. Строят как временные сооружения.

2. По конструкции пролетного строения и по способу передачи давления на опоры (статической схеме) мосты делятся на балочные (а), арочные (б), рамные (в), висячие (г) и вантовые (д) (рис. 9.3).

Рисунок 15.3 – Статические схемы мостов

3. В зависимости от полной длины мосты делятся на:

· малые мосты (L _м до 25 м),

· средние мосты (L _м = 25 ÷ 100 м),

· большие мосты (L _м > 100 м).

· Внеклассные мосты (L _м > 500 м. и оригинальная конструкция).

4. По количеству пролетов:

· Однопролетный мост;

· Двухпролетный мост;

· Трехпролетный мост4

· Многопролетный мост.

5. По виду езды по мосту:

· мост с ездой поверху, если проезжая часть расположена на уровне верхнего пояса (а),

· мост с ездой понизу если проезжая часть расположена на уровне нижнего пояса(б)

· мост с ездой посередине, если проезжая часть расположена на середине.

6. По назначению:

· Железнодорожные;

· Автодорожные;

· Городские;

· Пешеходные;

· Трубопроводные;

· Совмещенные и т.д.

1. По сроку службы:

· Капитальные (80-100 лет);

· Временные мосты (10-15 лет);

· Краткосрочные (менее года).

Кроме этой классификации различают:

Разводной мост – мост, пролетное строение которого может перемещаться, освобождая пространство для временного пропуска судов.

Наплавной (понтонный) мост – мост, пролетные строения которого опираются на плавучие опоры (понтоны).

Количество и величина расчетных пролетов составляют схему моста. Например схема 33 +2 ∙ 66 + 27 обозначает, что мост состоит из:

Одного типового пролетного строения длиной 33 м;

Двух типовых пролетных строений длиной 66 м

Одного типового пролетного строения длиной 27 м.

Пролетное строение состоит из главных ферм, связей между ними, проезжей части и мостового полотна.

В фермах различают верхний и нижний пояса.

А

А - А

А 3

Рисунок 9.4 - Схема пролетного строения моста

К одному из поясов прикрепляют поперечные и продольные балки, образующие проезжую часть (рис. 9.4 )

Сейчас уже строят мосты в несколько ярусов. Самый большой двухярусный мост общей длиной 13,1 км (1988 г.) соединяет острова Хонсю и Сикока в Японии. В результате внутреннее японское море Сэто-Найкай можно пересекать на поезде (нижний ярус - двухпутный) и на автомобиле (верхний ярус по две полосы в каждом направлении). Ширина подвесного канатного моста 35 м. ширина проезжей части верхнего яруса – 22,5 м. Центральная секция возвышается над поверхностью воды на 65 метров. Превышение верхнего яруса над нижним – 13 метров.

На продольные балки укладывается мостовое полотно, которое состоит из мостовых брусьев, охранных уголков, рельсов со скреплениями, настила и перил (рис. 15.5).

Рисунок 15.5 – Мостовое полотно на деревянных брусьях.

Рис. 15.6 - Безбалластное мостовое полотно на железобетонных плитах

1. Контруголок;

2. Рельс;

3. Железобетонная плита;

4. Высокопрочное крепление плиты

5. Цементно-песчаная заливка с арматурной сеткой 6.

Рисунок 15.6 – Мостовое полотно с ездой на балласте на деревянных (слева) и железобетонных (справа) шпалах.

1 — деревянные шпалы; 2 — закладной болт;

3 — железобетонная шпала марки Ш1 -1М с контруголками;

4 — дренажная труба; 5 — дренажная щель

На больших мостах для компенсации взаимных температурных перемещений укладывают уравнительные приборы.

Рис. 15.7 - Уравнительный прибор

1- передний стык рамного рельса; 2 - рамные рельсы;

3 - начало отгиба рамного рельса; 4 - остряки; 5 - лафеты;

6 - граница соседних температурных пролетов моста.

Каждому элементу моста присваивается класс. Класс моста определяют по наименьшему классу элемента моста.

Тоннель – это горизонтальное или наклонное подземное или подводное сооружение, длина которого значительно превышает поперечные размеры, предназначенное для движения транспорта, перемещения воды, прокладки подземных инженерных сетей и др. При этом значительно сокращается длина пути и уклоны.

Главные недостатки – дороговизна и сложное текущее содержание (вентиляция)

Например при переходе через Северо-Муйский горный хребет было реализовано три варианта:

· Обход l = 42,7 км., i = 40 ‰

· Обход l = 69,2 км., i = 18 ‰

· Тоннель l = 15,337 км., i = 9 ‰ (1 поезд 21 декабря 2001 г., сдан в эксплуатацию 5.12.2003 г). Тектонические зоны разлома шириной до 900 м с термальными водами до 45º С под давлением до 5 МПа.

Крупнейший построенный тоннель (1988 г) - «Сэйкана» соединяет острова Хокайдо и Хонсю. Общая длина 53,9 км. Подводная часть составляет 23,4 км на глубине 100м от дна и 249 м от поверхности воды. Рельсы не имеют стыков. Они сварены в единую 54 км плеть.

Еще длиннее строится - Второй Сен-Готардский железнодорожный тоннель в Альпах длиной 58 км.

Проект о. Сахалин – материк, 11,65 км с подводной частью 7,8 км. (1952-1953, в начале 2000-х новое проектирование)

Тоннели различают:

1. По назначению:

· Транспортные тоннели (железнодорожные, автодорожные, пешеходные, тоннели метрополитенов и т.д.);

· Горнопромышленные тоннели (добыча полезных ископаемых);

· Коммунальные тоннели (водопровод, канализация, электросети и т.д);

· Гидротехнические тоннели;

· Тоннели специального назначения.

2. По расположению тоннелей:

· Горные;

· Равнинные;

· Подводные.

3. По способу сооружения тоннелей:

· Открытым способом (тоннели мелкого заложения);

· Горный способ (разработка грунта частями с установкой временной крепи);

· Щитовой способ (тоннелепроходческие механизированные комплексы. Проходка и установка обделки по всему сечению). пр

Водопропускные трубы

Водопропускные трубы устраивают при пересечении железной дорогой небольших водотоков.

Их различают по материалам на каменные, металлические, бетонные и железобетонные. Наибольшее распространение получили сборные железобетонные трубы из звеньев длиной 1-6 м. В зависимости от высоты насыпи и расхода воды трубы бывают одно-, двух- и трехочковыми. По форме поперечного сечения трубы могут быть круглыми, прямоугольными и сводчатыми.

Галереи и селеспуски

Галереи и селеспуски устраивают в горной местности, в местах возможного схода снежных лавин и селевых потоков.

Подпорные стенки

Подпорные стенки сооружают для предотвращения обрушения откосов или подмыва грунта у основания насыпей на крутых косогорах, берегах морей и рек, а также для уменьшения полосы отвода при высоких насыпях в пределах населенных пунктов. Возводят их сегодня в основном из отдельных железобетонных блоков.

Дюкеры.

Дюкеры сооружают при необходимости пропуска через путь потока воды в большинстве на станциях.

Дюкер представляет собой два бетонных колодца, расположенных с двух сторон пути и соединённые трубой.

Лекция 10

Электроснабжение и электрификация железных дорог

Централизация и связь на железнодорожном транспорте

Электрификация железных дорог в России началась еще в 1926 году с вводом железнодорожной линии Баку – Сураханы. Первые отечественные электровозы появились в 1932 году. До ВОВ было электрифицировано всего 1880 км. Общая протяженность электрифицированных железных дорог составляет в настоящее время 42,3 тыс. км. (см. лекция 2). Доля электрической тяги в перевозочном процессе составляет более 60%. Преимущества электротяги:

· Более тяжелые поезда;

· Использование тяги в различных климатических условиях;

· Экологически более чистый.

Недостаток – неавтономность.

Железные дороги снабжаются электрической энергией от объединенной энергосистемы страны (ОЭС), в которую входят (рис. 10.1):

· Тепловые электростанции (ТЭЦ - > 65 %);

· Гидроэлектростанции (ГЭС - ≈ 18 %);

· Атомные электростанции (АЭС - ≈ 17 %);

Рисунок 10.1 – Схема электроснабжения железных дорог

1 - внешнее энергоснабжение;

2 - внутреннее энергоснабжение;

- линии электропередачи (ЛЭП)

В систему электроснабжения входят:

· Внешнее энергоснабжение (ОЭС → высоковольтные ЛЭП ОАС → районные трансформаторные подстанции → ЛЭП);

· Внутреннее энергоснабжение (тяговые подстанции → ЛЭП → электротяговая и электрические сети железной дороги).

Железные дороги России работают на постоянном (до 1956 года) и переменном однофазном токах. Напряжение на токоприемниках в обычных условиях должно быть в пределах:

· 21 ÷ 29 кВ при переменном токе, с условным напряжением 25 кВ

· 2,7 ÷ 4 кВ при постоянном токе, с условным напряжением 3 кВ

Каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Так сечение контактного провода при переменном токе намного меньше и позволяет экономить до 8 тонн цветного металла на 1км пути. Тяговые подстанции при переменном токе располагаются на расстоянии 40-60 км друг от друга, а при постоянном токе всего 15-20 км, а на некоторых участках до 10 км. Вместе с тем электроподвижной состав на переменном токе гораздо сложнее и тяжелее, так как тяговые двигатели работают на постоянном токе и преобразование его производится непосредственно на электровозе. Существенным недостатком переменного тока является сильное электромагнитное влияние, что требует усиления изоляции, применение отсасывающих трансформаторов и других мер. На тяговых подстанциях устанавливается оборудование, которое преобразует электрическую энергию поступающую с ОЭС (110 кВ) для нужд транспорта. Здесь производится понижение напряжения и преобразование переменного тока в постоянный.

Тяговая сеть состоит из контактной и рельсовой сетей, питающих и отсасывающих линий. Рельсовая сеть – это ходовые рельсы, которые имеют стыковые электрические соединения

Контактная сеть – совокупность проводов, конструкций и подвесного оборудования, обеспечивающих передачу электрической энергии от тяговых подстанций подвижному составу. Воздушная контактная сеть монтируется над осью пути на металлических или железобетонных опорах и делятся на простые и цепные (с несущим тросом) в зависимости от скоростей движения. Для обеспечения равномерного истирания токоприемника подвижного состава (пантографа) по длине контактный провод располагают со смещением относительно оси пути или зигзагом (рис 10.3).

Опоры

Ось пути

Рисунок 10.3 - Схема подвески контактного провода

Величина нормального зигзага ± 300 мм.

В соответствии с ПТЭ, высота подвески контактного провода над уровнем верха головки рельса должна быть на перегонах и станциях не ниже 5750 мм, а на переездах не ниже 6000 мм. Высота подвески контактного провода не должна превышать 6800 мм. ПТЭ строго регламентирует положение всех элементов энергоснабжения относительно оси пути как на прямых так и на кривых участках пути.

Рисунок 10.4 Расположение опор контактной сети

Несущий провод контактной подвески изготавливается из биметалла – цветной и не цветной.

Контактный провод изготавливается из меди с присадкой кадмия. Наиболее распространены фасонные провода из твердотянутой электролитической меди (срок службы 6-7 лет) сечением 85, 100 и 150 мм ² (рис. 10.5).

Рисунок 10.5 – Профиль контактного провода

Для уменьшения износа применяют сухую графитовую смазку полозов токоприемников. На участках с очень интенсивным движением применяют двойную подвеску (2 контактных провода).

В летний период времени при температурах более 25^° контактная сеть может провиснуть, а зимой её может порвать. Для ликвидации температурных колебаний по длине устраивают анкерные опоры – отдельно стоящие опоры, на которых устраивают пригруз. В зимний период пригруз уменьшают в определенном количестве.

Для защиты контактной сети от возможных повреждений её разделяют на отдельные участки с помощью:

· Воздушных промежутков;

· Нейтральных вставок;

· Секционных разъединителей.

На участках в горловине станции разделяют станционные энергосистемы, от перегонной контактной сети устраивая воздушные промежутки.

Участок обслуживания одной тяговой подстанцией от участка обслуживания другой тяговой подстанцией отделяют нейтральной вставкой.

На станциях парки (секции) друг от друга отделены секционными разъединителями, которые управляются автоматически.

Электроснабжение устройств сигнализации,

централизации и автоблокировки (СЦБ) и связи.

Тяговые подстанции питают и устройства СЦБ и связи с номинальным напряжением 115, 230 и 380 В +5%, - 10%. Для обслуживания электроэнергией не тяговых потребителей, в том числе устройств СЦБ и связи, прокладываются специальные линии на опорах контактной сети.

Производственным предприятием, осуществляющим содержание и эксплуатацию устройств электроснабжения на железной дороге, является дистанция электроснабжения.

Дата добавления: 2014-01-04