Công trình đường sắt Tập 1 - Phần 2 Kết cấu tầng trên đường sắt, nền đường sắt - Chương 1 pdf

PH N II K T C U T NG TRÊN ðƯ NG S T, N N ðƯ NG S T CHƯƠNG C U T O K T C U T NG TRÊN 1.1 RAY 1.1.1 Công d ng yêu c u ñ i v i ray Ray dùng ñ d n hư ng cho bánh xe, tr c ti p ch u l c t bánh xe truy n xu ng truy n l c xu ng tà v t L c t bánh xe truy n xu ng l c đ ng ln thay ñ i, g m: l c th ng ñ ng, l c n m ngang, l c tác d ng d c theo ray Ngoài ray cịn ch u l c nhi t đ thay ñ i gây Dư i tác d ng c a l c đó, ray có th b nén, kéo, u n, xo n có th b đ p b p, mài mòn ng xu t ti p xúc gi a ray bánh xe r t l n Khi tàu chuy n ñ ng, l c ma sát gi a ray bánh xe t o nên s c bám cho bánh ch ñ ng c a đ u máy Mu n có đ s c bám ñ sinh l c kéo kh i ñ ng, ñ i v i bánh ch ñ ng c a ñ u máy yêu c u m t ñ nh ray ph i ñ nhám Tuy nhiên, n u m t ñ nh ray nhám s gây s c c n l n ñ i v i bánh xe c a toa xe Vì v y, ñ i v i bánh c a toa xe l i yêu c u m t ñ nh ray ph i đ nh n Thơng thư ng, luy n thép, m t đ nh ray khơng c n gia cơng đ c bi t v n ñ m b o ñ s c bám cho bánh ch ñ ng c a ñ u máy l c c n khơng q l n đ i v i bánh xe khác Khi c n thi t, ngư i ta r i cát lên m t ñ nh ray ñ tăng s c bám Ray làm vi c m t d m ñ t g i ñàn h i tà v t Dư i tác d ng c a t i tr ng đồn tàu, ray b u n ð ch u u n t t, yêu c u ray ph i c ng Khi tàu chuy n ñ ng thư ng có l c xung kích tác d ng lên ray, v y, yêu c u ray ph i ñ ñ d o nh t ñ nh Vì ng su t ti p xúc gi a bánh xe ray r t l n nên thép ray ph i ñ r n ñ ch u l c t t khơng b mài mịn nhanh Ray cịn ph i có đ đ dai đ đ u ray khơng b ñ p b p Qua s phân tích trên, ta th y r ng mu n tăng th i gian s d ng c a ray thép ray ph i ñ m b o yêu c u: - M t ñ nh ray ph i v a nhám v a nh n Thép ray ph i c ng d o ñ ng th i ph i r n dai Nh ng yêu c u r t mâu thu n nhau, v y ch t o ray g p nhi u khó khăn, m c dù k thu t luy n thép có nhi u ti n b , v n ñ ch t o ray v n chưa ñư c gi i quy t hồn h o 1.1.2 Hình d ng kích thư c hình h c c a ray L c ch y u quy t đ nh hình d ng c a ray l c th ng ñ ng bánh xe truy n xu ng Dư i tác d ng c a l c này, ray b u n m t d m ñ t g i ñàn h i Ta bi t r ng: m t d m ch u u n t t nh t m t c t c a có d ng hình ch I Vì v y, ngư i ta l y hình ch I làm s ñ thi t k m t c t c a ray ð u ray ph i ti p xúc t t v i m t lăn bánh xe, thân ray khơng q dày đ g bánh khơng va vào thân ray M t ñ nh ray làm l i v i bán kính R1 đ l c truy n t bánh xe xu ng trùng v i tr c ray Theo kinh nghi m khai thác ñư ng s t, tr s R1 = 200 ÷ 300 mm phù h p Bán kính R1 nh ng su t ti p xúc m t ñ nh ray l n Ray P43 có R1 = 300 mm, chi u r ng m t ñ nh ray ÁH = 70 mm ð chuy n t m t ñ nh ray sang má ray, ngư i ta dùng m t cong có bán kính r1 =13 mm tương ng v i bán kính ch m t cong chuy n t g bánh xe sang m t lăn bánh xe Má ray làm th ng ñ ng ñ i v i lo i ray ≤ P43, ho c nghiêng ngồi v i đ nghiêng 1:3 ho c 1:4 ñ i v i lo i ray ≥ P50 T má ray chuy n sang c m ray (m t dư i c a ñ u ray), ngư i ta dùng m t cong bán kính r2 , ñ tăng di n tích ti p xúc v i l p lách thư ng dùng r2 nh Ray P43 có r2 = 2mm (xem hình 1-2) M t dư i c a đ u ray có đ d c : m gi ng m t ñ ray Ray P43 có 1:m = 1:3, lo i ray ≥ P50 có 1:m = 1:4 H 130 B Hình 1-1Hình d ng m t c t ray T ñ u ray chuy n sang thân ray ngư i ta dùng m t cong có bán kính r3 = ÷ mm r4 = 10 ÷ 16 mm M t c a thân ray làm th ng ñ ng v i lo i ray ≤ P38, lo i ray ≥ P43, m t thân ray m t cong có R3 = 350 ÷ 450 mm Ray P43 có R3 = 350 mm (Hình 1-2) Chuy n ti p t thân ray sang ñ ray ngư i ta dùng r5 = 15 ÷ 25 mm ð ray ph i tương ñ i dày ñ ñ m b o sau lò, ñ ray không b ngu i nhanh Chi u r ng c a ñ ray c vào chi u cao c a ray ph i ñ m b o n ñ nh ch ng b l t c a ray T l gi a chi u r ng chi u cao c a ray thư ng dùng B = 0.81 ÷ 0.89 H Tuỳ theo k thu t ch t o c a t ng nư c nên ray có chi u dài khác nhau: Liên Xơ dùng ray dài 12,5 m 25 m, Trung Qu c dùng ray dài 12,5 m, Pháp 18 ÷ 24 m, ð c có lo i: 38; 45 60 m, Anh 11,89 18.29 m, M 11,89 23,78 m Hình d ng kích thư c hình h c c a ray P43 hình 1-2 Hình 1-2M t c t ray P43 1.2 PH TÙNG N I GI 1.2.1 Yêu c u ñ i v i ph tùng n i gi ray Nói chung, ph tùng n i gi ray hi n ñ i ph i ñáp ng ñư c yêu c u sau: Ph tùng n i gi ray c n ñ m b o liên k t ch t gi a ray v i tà v t gi a ray v i ray ñ gi c ly ray ñư c t t đ m b o ray khơng b xơ RAY Ph i có đ b n cao, ñ c bi t ñ i v i tà v t bê tơng có tu i th cao, yêu c u ph tùng n i gi ray ph i có tu i th tương ng Ph i có đ đàn h i cao, đ i v i tà v t bê tơng có đ c ng l n g p t ÷ l n tà v t g , có tính d n n t t nên địi h i ph ki n n i gi c n có đ đàn h i t t d cách n Có kh gi c ly đư ng khơng đ i, có th u ch nh c ly ray d dàng, xác Các chi ti t đơn gi n, g n nh , d ch t o s a ch a, l p ráp Ph ki n liên k t c n m t lư ng s t thép l n, thi t k c n đ m b o d gia cơng có th ch t o hàng lo t đ h giá thành ð m b o có th u ch nh cao đ ray q trình s a ch a mà không ph i nâng chèn tà v t Có th dùng cho ray hàn li n Thu n ti n ñơn gi n ki m tra thay th Ph ki n n i gi ray có th chia thành hai lo i: Ph ki n gi ray ph ki n m i n i 1.2.2 Ph ki n gi ray 131 Ph ki n gi ray dùng đ ghìm ch t ray vào tà v t N u c vào tính ch t c a ph ki n, có th chia làm hai lo i: ph ki n ghìm gi ray ki u khơng đàn h i ki u ñàn h i Hai lo i ñ u có th dùng t m đ m thép ho c khơng dùng đ m thép N u c vào vi c liên k t ray v i lo i tà v t, ta có th chia làm hai lo i: ph ki n gi ray v i tà v t g ph ki n gi ray v i tà v t bê tơng Hai lo i có th dùng ph ki n ñàn h i ho c khơng đàn h i I Ph ki n gi ray v i tà v t g Ki u ñơn gi n ð ray ñ t tr c ti p lên tà v t đư c ghìm gi vào tà v t b ng đinh móc, đinh vít ho c ñinh ñàn h i Dùng ñinh ñ ghìm gi đ ray : hai đinh đóng phía lịng đư ng m t đinh đóng phía ngồi Dư i tác d ng c a l c th ng ñ ng P l c ngang Q, ñinh phía ch ng l c nh , đinh ngồi ch ng l c đ y ngang ðinh móc thư ng có m t c t hình vng, m i c nh 16 mm, dài 165 mm, ñư c ch t o t thép CT1, CT2, CT3 b o ñ m không b n t u n ngu i (Hình 1-4a) ð th c hi n đ nghiêng c a ray, t i ch kê ray, m t tà v t ph i ñ o v i ñ d c 1:20 Hình 1-3Liên k t ray v i tà v t g ki u ñơn gi n Trư c đóng đinh, ngư i ta ph i khoan l sâu 120 mm, r ng 12 mm ñ th g không b phá ho i Như v y có th tăng s c ch ng nh c a ñinh móc lên 30% tăng s c ch ng ñ p ngang lên 20% ð i v i tà v t g thơng m i, l c ghìm gi ch ng nh c a đinh móc 2000 kg, l c ch ng ñ p ngang b ng 0,75 l c ch ng nh ð i v i đinh vít (Hình 1-4 b), l c ch ng nh l n 0,5 ÷ l n so v i đinh móc l c ch ng đ p ngang nh 50% Liên Xô, Trung Qu c, Vi t Nam dùng đinh móc ph bi n, nư c Tây Âu ngư i ta thư ng dùng đinh vít Trên hình 1-4 bi u th hình d ng kích thư c c a đinh móc đinh vít c a Liên Xơ Hình 1-4Hình d ng, kích thư c c a đinh móc đinh vít c a Liên Xơ 132 ð đ m b o ghìm gi ray vào tà v t đư c ch c ch n, ngư i ta dùng ñinh ñàn h i Hình (1-5) bi u th m t s lo i ñinh ñàn h i ñã ñư c s d ng Áo, Anh, Th y Sĩ M Hình 1-5Các lo i đinh đàn h i Lo i ph ki n n i gi ray ki u ñơn gi n, di n tích ch u l c dư i ñ ray nh nên ñ ray thư ng c a vào tà v t làm cho tà v t chóng h ng ð tăng th i h n s d ng c a tà v t g , ngư i ta ñ t thêm t m ñ m thép kê ñ ray Ki u dùng chung Gi a ray tà v t ngư i ta ñ t m t t m ñ m thép ñ tăng di n tích truy n l c, dùng ba đinh (2 đinh đóng phía lịng đư ng m t đinh đóng phía ngồi) đ ghìm gi c ñ ray t m ñ m vào tà v t T m ñ m ñư c làm t thép Máctanh có hàm lư ng Cácbon khơng nh 0,16% ho c b ng thép Betme có lư ng Cácbon khơng nh 0,12% Trên hình (16) bi u th ki u dùng chung, dùng đinh vít ho c ñinh ñàn h i Hình 1-6 Liên k t ray tà v t ki u dùng chung a,b: Ki u dùng chung, đinh vít, đinh đư ng c,d: Ki u dùng chung, dùng ñinh ñàn h i lo i m t chân lo i hai chân T m ñ m thép có tác d ng phân b áp l c t ray xu ng tà v t ñ u tăng di n tích truy n l c xu ng tà v t T m ñ m cịn có tác d ng truy n l c ngang cho t t c ñinh, m t ph n l c ngang s b tiêu hao ma sát gi a tà v t t m ñ m T m đ m cịn đ m b o đ nghiêng c a ray nên không c n bào g t tà v t Kích thư c t m đ m thay ñ i tuỳ theo lo i ray (xem hình 1-7) Hình 1-7T m đ m dùng cho ray P43, ki u dùng chung Ph ki n gi ray ki u dùng chung có c m vi c ghìm gi đ ray t m đ m vào tà v t khơng đư c ch c ch n, sau m t th i gian s d ng, ñinh d b l ng, t m ñ m b rung làm tà v t dư i ñáy t m đ m b mịn nhanh 133 Khi t i tr ng tr c, cư ng ñ v n chuy n t c đ ch y tàu tăng c ñi m rõ ð gi m b t ñ rung c a t m ñ m, ngư i ta dùng ph ki n n i gi ki u r i Ki u r i T m ñ m ñư c liên k t v i ray b ng hai bu lơng, sau dùng b n đinh (đinh vít ho c đinh móc) đ ghìm t m ñ m vào tà v t ð ñ m b o t m ñ m ñư c áp ch t vào tà v t, ngư i ta thư ng dùng thêm vịng lót lị xo (rơng đen) Ph tùng n i gi ki u r i K c a ð c ñư c s n xu t năm 1962, lo i cho phép tăng th i gian s d ng c a tà v t, ñ m b o ñi u ch nh cao ñ ray t ÷ mm mà khơng c n nâng tà v t Lo i ph ki n liên k t ki u r i có nh ng ưu m sau: T m đ m đư c ghìm ch t vào tà v t nên khơng b rung M t khác, ngư i ta có th l p s n t m ñ m vào tà v t t i xư ng l p ráp có th ti n hành thay ray mà khơng c n đ ng ñ n ñinh liên k t t m ñ m tà v t Ray ñư c b t ch t vào t m ñ m nên ma sát d c tăng không c n dùng ngàm phịng xơ n a lo i liên k t ki u r i cịn cho phép u ch nh cao ñ ray b ng cách thay ñ i chi u dày t m lót cao su dư i đ ray Tuy nhiên, ph ki n liên k t ki u r i có c m q nhi u chi ti t, giá thành cao Hình 1-8Liên k t ray v i tà v t g ki u r i Ki u h n h p Lo i này, ngư i ta dùng năm ñinh, ba đinh ghìm gi c đ ray t m đ m vào tà v t, hai đinh ghìm t m đ m (Hình 1-9) Trên đư ng th ng ch c n đóng đinh, đư ng cong, n u c n ngư i ta đóng thêm ñinh th Lo i có ưu ñi m c u t o đơn gi n, chi ti t t n thép, vi c ghìm gi ray r t ch c ch n, gi m b t ñ rung c a t m ñ m Tuy nhiên, m i l n thay ray l i ph i nh ñinh lên làm cho l ñinh tà v t d l ng, m t khác lo i khơng th u ch nh cao đ ray ñư c Hình 1-9Liên k t ray v i tà v t g ki u h n h p 134 M i lo i ph ki n gi ray phân tích đ u có ưu, c m thích h p v i t ng lo i ñư ng ñi u ki n khai thác c th Qua kinh nghi m khai thác cho th y, lo i ph ki n liên k t không ñàn h i sau m t th i gian s d ng dài khơng đ m b o vi c ghìm gi ch c ch n ray vào tà v t, v y, nhi u nư c chuy n sang dùng ph ki n ñàn h i ðáy tà v t ph i chèn ch t ñ tránh bi n d ng c c b Ph ki n gi ray ki u ñàn h i hi n ñ i ph i ñ m b o có th ñi u ch nh cao ñ ray Ngư i ta thư ng dùng t m lót cao su thêm vào gi a ñ ray t m ñ m ñ ñi u ch nh cao ñ ray ð thay th đinh móc thơng thư ng, ngư i ta dùng đinh móc lị xo Trên hình 1-6c lo i đinh móc đàn h i ki u m t chân Riuping (ð c) Anh nư c dùng nhi u ñinh móc lị xo nh t Khi dùng đinh vít ho c bu lơng khơng đ m, ngư i ta thư ng dùng cóc đàn h i đơn ho c kép Cóc lị xo đơn thư ng đư c dùng cho tà v t g , cóc lị xo kép thư ng dùng cho tà v t bê tông Hư ng phát tri n hi n c a ph ki n gi cho tà v t g lo i ph i ki n r i, dùng cóc đàn h i liên k t ray v i t m ñ m, thêm t m lót đàn h i dư i đ ray vịng lót đinh II Ph ki n n i gi ray v i tà v t bê tông Ph ki n liên k t ray v i tà v t bê tơng có th chia thành nhóm sau: Nhóm th nh t Ray đ t tr c ti p lên t m lót đàn h i, khơng dùng đ m s t, t m lót cao su ñư c ưa chu ng t m lót g hư h ng hơn, th i gian s d ng lâu b bi n d ng dư ð ghìm gi ray vào tà v t, ngư i ta dùng cóc c ng ho c cóc đàn h i, m t đ u cóc tỳ tr c ti p vào tà v t ho c tỳ vào t m lót đàn h i, cịn m t đ u cóc ép lên đ ray, sau dùng đinh tia rơ phơng- bu lơng ho c bu lơng su t ghìm ch t vào tà v t Trên hình 1-13 bi u th liên k t dùng đinh tia rơ phơng cóc c a Liên Xơ, lo i dùng cóc đàn h i RN, m t đ u cóc tì vào t m lót ñàn h i ðinh tia rơ phông ñư c b t vào lõi g chôn bê tông Lo i ph i ki n ép m t cách ñàn h i xu ng ray, m t khác ngư i ta có th thay đ i chi u dài thép dư i c a cóc RN đ có th dùng cho nhi u lo i ray có chi u r ng đ ray khác mà khơng c n thay kích thư c v trí đinh tia rơ phơng Tuy v y c n lưu ý vi c thay ray ch th c hi n ñư c ñ u n m ray m i ray cũ có b r ng gi ng Như c ñi m c a lo i liên k t này: thay ray ho c ñ t t m lót b ng g ho c v t li u khác ñ ch nh cao ñ ray ph i v n ñinh ra, v y s làm y u làm h ng liên k t gi a ph i ki n tà v t Ki u n i gi b ng ñinh tia rơ phông b t lõi g chưa t t lõi g thư ng ph i thay ln cịn gây nhi u sai l ch v c ly ñư ng làm y u vi c n i gi ray Hình 1-13 Ph i ki n tia rơ phơng cóc c a Liên Xơ Trong hình 1-13: T m lót đàn h i dư i chân cóc T m lót đàn h i dư i ray ð m cách ñi n mi ng cóc ðinh tia rơ phơng 135 Cóc đàn h i Lõi g Trên hình 1- 14 bi u th ph i ki n cóc đàn h i ki u RN b t gi b ng ñinh tia rơ phơng-bu lơng dùng đư ng s t qu c gia Pháp ñ m b o ch t lư ng khai thác t t, lo i tia rơ phơng-bu lơng có đ u dư i đinh tia rơ phơng đư c b t tr c ti p bê tơng, đ u bu lơng có c êcu Hi n ñang s d ng Km đư ng TVBT Tháp Chàm Hình 1-14 Ph i ki n dùng cóc RN b t gi b ng tia rơ phơng-bu lơng dùng đư ng s t qu c gia Pháp Tà v t bê tông ki u Vanhe: ñ u dư i ñinh tia rơ phơng có đ t nh ng vịng thép xo n c đư ng gien c a tia rơ phơng Lo i v n có c m c bu lơng tia rơ phơng có th b h ng ho c b g gây khó khăn thay ray Trên hình 1-15 bi u th ph i ki n liên k t dùng tia rơ phơng-bu long đ t đư ng s t qu c gia Nh t ðinh tia rơ phông - bu lơng đư c b t vào m t lõi b ng ch t d o n mơi - đ ng th i ch t cách ñi n ð đ phịng n t bê tơng ch đ t lõi, nơi ch u l c l n, ngư i ta b trí c t thép xo n c Cóc ñàn h i ñư c cách ñi n v i tà v t b ng m t t m lót b ng ch t d o ñ t dư i ch u n cong c a lưng cóc (xem hình1-15) ð c bi t, lo i dùng m t rơng đen t m đ t dư i cóc đàn h i ñ ñi u ch nh c ly ñư ng Khi c n ñi u ch nh c ly ray ta quay rơng đen tuỳ theo kích thư c c nh c a tỳ vào đ ray Kh m r ng c ly ñư ng cong ho c thay ñ i c ly s a ch a ưu ñi m quan tr ng c a lo i ph i ki n Trên hình 1-16 lo i ph i ki n liên k t b ng cóc bu lơng su t dùng đư ng s t Nga Gi a cóc êcu thư ng đ t rơng đen lị xo Bu lơng su t đư c dùng r t ph bi n Anh cho lo i tà v t bê tơng giây đàn đ u tiên Trên ch gi i thi u m t vài lo i ph i ki n liên k t khơng dùng đ m s t th gi i Hình 1-15 Ph i ki n ñàn h i c a Nh t T m lót ray T m đ m đàn h i T m ñ m ñi u ch nh Rơng đen vênh Bu lơng Cóc đàn h i ð m gót cóc B ph ki n ki u cóc c ng c a Trung Qu c có ký hi u ki u 70 g m chi ti t sau: (hình 1-16a) Cóc gi ray m t Bu lông tia rơ phông Vịng đ m lị xo vịng 136 ð m nh a Căn s t Căn nh a ð m ph ng Bu lông tia rơ phơng đư c chơn ch t vào kh i bê tơng b ng v a lưu huỳnh (8) Hình 1-16a Ph ki n cóc c ng Trung Qu c B ph ki n c a tà v t Trung Qu c s n xu t, có c u t o h p lý, th c hi n gia khoan d dàng, kh c ph c ñư c nh ng t n t i c a TVBT thư ng hai kh i TVBT l ng li n kh i, ñ m b o cách ñi n t t B ph ki n c a TVBTDƯL 1435 mm dùng chung v i ph ki n c a TVBTDƯL dùng cho ñư ng 1000 mm Lo i TVBTDƯL dùng cho ñư ng 1435 mm Trung Qu c s n xu t, dùng ph ki n cóc c ng ki u 70, ñang ñư c s d ng n ñư ng s t Kép – H Long, v i chi u dài s d ng 148 km B ph ki n ñàn h i ki u NABLA dùng cho tà v t bê tông K92 g m chi ti t sau: Hình 1-16b Cóc đàn h i ki u NABLA ðinh Tia rơ phông Lị xo xo n n m bê tơng Căn nh a ð m cao su Vịng đ m ph ng 137 Hình 1-16b Ph ki n ñàn h i ki u NABLA ðây lo i TVBT thư ng hai kh i, gi ng kéo dài v phía cu i tà v t, vư ng gi ng nên cóc đư c b trí l ch sang hai bên tr c d c tà v t không n m gi a tr c lo i tà v t khác Dùng cóc ñàn h i ki u NABLA c a Pháp dùng ñinh tia rơ phông b t vào lõi so n b ng thép n m bê tơng đ gi cóc Trên đư ng s t hi n s d ng kho ng 6.5 km ñư ng TVBT K92 Sau đ t thí nghi m 4.2 km, lo i tà v t ñã t m ng ng s n xu t Hình 1-16 Ph i ki n liên k t ray v i tà v t bê tơng dùng cóc bu lơng su t 1.Căn u 2.Cóc đàn h i 3.ð m ph ng 4.Ê cu 5.ð m đàn h i 7.Căn cóc Nhóm th 2: Dùng t m ñ m s t Do bê tơng có th ch u đư c l c ép l n g kho ng 10 l n, v y tà v t bê tông không b hư h ng phá ho i gi i, không b c a b d p dư i ñ ray Do đó, b n đ m s t đ i v i tà v t g có m t vai trị r t quan tr ng, đ i v i tà v t bê tơng, khơng cịn có nh ng nhi m v b n n a V n ñ dùng t m ñ m tà v t bê tông, trư c h t v n ñ ñàn h i gi a ray tà v t, ngư i ta ph i dùng t m lót đàn h i dư i đ ray, áp l c t ray xu ng t m lót qúa s c ch u t i c a ph i dùng thêm t m ñ m s t ñ tăng di n tích truy n l c xu ng t m lót đàn h i Thư ng, ngư i ta thi t k m t tà v t có đ nghiêng s n cịn m t t m đ m s t khơng làm nghiêng ñ vi c ch t o t m ñ m ñư c ñơn gi n Lo i ph ki n liên k t dùng t m ñ m s t đư c dùng r ng rãi Liên Xơ ð c ð c dùng lo i ph i ki n r i ki u K nh ng nơi có kh i lư ng v n chuy n l n Lo i ph i ki n khác v i lo i dùng cho tà v t g t m ñ m ñư c gi m nh b ng cách gi m di n tích ti p xúc c a b n ñ m, gi m chi u dày b n đ m, m t đ m khơng làm nghiêng, gi m s đinh tia rơ phơng t ghìm gi đ m xu ng cịn hai (Xem hình 1-17) ðinh tia rơ phơng đư c b t vào lõi g chôn bê tông ð lõi g b hư h ng ngư i ta dùng rơng đen lị xo ba vịng đ t dư i đ u tia rơ phơng 138 Hình 1-17 Ph i ki n K dùng cho tà v t bê tông Tây ð c Êcu c a bu lông cóc Rơng đen lị xo Tia rơ phơng Rơng đen lị xo Lõi g Trên đư ng ray không m i n i dùng tà v t bê tông, lo i ph i ki n r i ki u K ñ m b o vi c ghìm gi ray ch c ch n, ray khơng b xo ho c b xo n, ñ m b o tính đàn h i c n thi t Tuy nhiên, v c u t o có nhi u chi ti t (24 chi ti t / tà v t), r t n ng (17.2 kg/ tà v t), giá thành cao m c dù chi phí tu b o dư ng nh Vì v y sau nhi u năm tìm ki m, thí nghi m v ph i ki n dùng cóc lị xo b ng thép trịn dùng b n đ m thép có g gi ng ph i ki n K (Hình 1-18) chun gia ð c k t lu n lo i ph i ki n đơn gi n ti n b Hình 1-18 Ph i ki n lị xo dùng cho tà v t bê tơng ð c Trên đư ng s t Liên Xô, ngư i ta liên k t t m ñ m vào tà v t b ng hai bu lơng su t, liên k t đ ray v i t m ñ m b ng hai bu lơng - cóc hình 1-19, lo i liên k t ñư c ñ t kho ng 10 km ñư ng TVBT ñư ng vành ñai Hà N i 139 c bu lơng b l ng ra, v y, ñ kh c ph c, ngư i ta làm bu lơng b ng thép c ng có nhi t luy n ðư ng kính bu lơng dùng cho ray P38 P43 22 mm, ray P50 24mm, ray P65 P75 27mm (Theo tiêu chu n Liên Xơ) Trên hình 1-25 bi u th hình d ng kích thư c c a bu lơng m i lo i có đ u kéo dài lo i thân bu lông làm thành hai b c ñ kh c ph c hi n tư ng bu lơng b xoay Hình 1-25 : Bu lơng m i n i a- Bu lơng có hai b c b- Bu lơng có đ u kéo dài v m t phía L p lách dùng bu lơng có hai b c, l bu lông l p lách ph i làm khác nhau: Có l trịn, có l b u d c hình 1-26 Hình 1-26 : L p lách dùng bu lơng có hai b c Rơng đen làm b ng lo i thép ñ c bi t, ñư c nhi t luy n Nh ng m i n i d n ñi n cách ñi n ph i đ m b o tín hi u làm vi c xác đ tàu ch y đư c an tồn Hình 1-27: Rơng đen vênh Hình 1-28: M i n i cách ñi n dùng cho ray 147 P43 P50 c a Liên Xô 1- L p lách 2,3,4 5: L p cách ñi n ð n i hai lo i ray khác nhau, ngư i ta dùng l p lách ñ c bi t ñ m b o cao ñ ñ nh ray b ng nhau, tà v t ñ t m t t m ñ m chung cho hai ray ñ m riêng kê đ ray đ m b o ray khơng b h ng.(Hình 1-29) Hình 1-29: M i n i dùng l p lách ñ c bi t 1.3 TÀ V T 1.3.1 Công d ng yêu c u ñ i v i tà v t Công d ng c a tà v t: tà v t m t k t c u đ ray có tác d ng ch u l c đồn tàu truy n xu ng truy n l c xu ng l p ñá ba lát Nh tà v t t o s ñàn h i truy n l c nên ñư ng làm vi c t t Ray đư c ghìm gi vào tà v t thành m t khung k t c u n ñ nh t ng ñá ba lát, ñ m b o yêu c u k thu t ñ t ray khai thác ñư ng Yêu c u ñ i v i tà v t: Tà v t ph i có đ b n, đ đàn h i kh ch ng mòn t t, v n chuy n, ch t o l p ñ t ñư c thu n ti n d dàng, th i gian s d ng ñư c lâu, giá thành r K t c u đ ray có d ng sau: - Tà v t (g , s t, bê tơng) - T ng t m dài đ t d c dư i ray - T ng kh i bê tông - Khung bê tông Trong s lo i tà v t lo i đư c dùng ph bi n nh t S lư ng tà v t ñ t m t Km ph thu c vào t i tr ng tr c, kh i lư ng v n chuy n, t c ñ ch y tàu, lo i ray, lo i ñá balát bình di n n đư ng ðư ng s t Vi t Nam kh 1000 mm dùng 1440 thanh/Km ñư ng th ng dùng ray P38 P43 dài 12,5m; ñư ng cong R≤ 500m dùng 1660 thanh/Km; ñư ng s t kh ñư ng 1435mm, ñ t 1600 thanh/Km ñư ng th ng, 1760 thanh/ km ñư ng cong 1.3.2 Tà v t s t Trư c chi n tranh th gi i l n th hai, tà v t s t thư ng ñư c dùng Pháp, ð c n ð M i tà v t n ng kho ng 50 ÷ 80 kg Tà v t s t có kh ch ng xê d ch r t l n, ch t o công nghi p, v n chuy n d dàng Tuy nhiên, có m t s c ñi m sau: Tà v t s t có th i gian ph c v ng n, kho ng 25 ÷ 35 năm có kh d n n m nh nên khó s d ng đư ng n khí hố ho c đư ng dùng tín hi u t đ ng Tà v t s t địi h i s lư ng tà v t /km nhi u dùng ta v t g (vì chi u r ng c a tà v t s t nh hơn), l c kháng u n l c ñ ng lên ba lát l n Vi c chèn ñá dư i tà v t r t khó V l i, tàu tr t bánh s có bi n d ng dư tà v t 148 Hình 1-30 C u t o tà v t s t a-Tà v t lòng mo (micheville) b- Tà v t ph ng (menemick) 1.3.3 Tà v t g Tà v t g ñư c dùng r t ph bi n th gi i, có nhi u ưu m tà v t s t: Tà v t g có tính ñàn h i l n, vi c s n xu t ch t o tà v t d , l p ñ t d dàng, l p ñ t thu n ti n, cách ñi n t t, vi c ghìm gi ray vào tà v t g d dàng lo i tà v t khác, giá thành r Tuy v y, tà v t g d b m c, t i th ng n, d n t d c th G dùng làm tà v t ph i dùng g nhóm (ðinh, Lim, S n, Táu), khơng có t t, th g khơng đư c chéo xo n, khơng b n t n vịng trịn Ngư i ta quy đ nh: Tà v t g lo i I: dùng cho đư ng n Tà v t g lo i II: dùng cho ñư ng th y u ga Tà v t g lo i III: dùng cho ñư ng chuyên d ng, h m lò M i lo i tà v t có ba d ng m t c t A,B,C hình 1-31 Hình 1-31 M t c t ngang tà v t g Tà v t g trư c s d ng ph i ñư c ngâm t m thu c phịng m c đ thu c ng m sâu vào g v i đ sâu khơng ñư c nh 30 mm B ng 1-3 Kích thư c tà v t g dùng ñư ng s t Kh Lo i Chi u ñư ng (mm) tà v t dài tà v t A B R ng Cao C R ng Cao R ng Cao B1 b H1 h B1 b H1 h B1 b H1 H (cm) I 18 22 14 18 22 - 14 - - - - II 180 17 20 14 17 20 - 14 16 20 - 14 III 1000 180 180 16 19 14 16 19 - 14 15 19 - 14 I 1435 250 22 16 II 250 20 14.5 III 250 19 13.5 1.3.4 Tà v t bê tông 149 Tà v t bê tông s d ng ñư c nhi u v t li u thiên nhiên cát, s i Tà v t bê tông r t n ng (tà v t bê tông hai kh i n ng t , tà v t li n kh i n ng kho ng t ) r t n đ nh N u ñáy tà v t ñư c làm theo d ng lõm s c ch ng trư t c a l n c a tà v t g Tà v t bê tông r t c ng nên ph i ki n liên k t ray v i tà v t c n có tính đàn h i đ gi m l c xung kích tác đ ng lên tà v t, m t khác có tính d n n nên ph i dùng thi t b cách ñi n ðư ng s t dùng tà v t bê tơng đ m b o đư c tính đ ng nh t, c ly ray ñư c ñ m b o t t, thay tà v t l t , v y chi phí tu gi m Th i gian ph c v c a tà v t bê tông r t dài, kho ng 50-60 năm Khi dùng tà v t bê tơng, l p đá ba lát ph i ñ ph i chèn ch t, n n ñư ng ph i ñ ñ ch t yêu c u Tà v t bê tông hai kh i: Lo i tà v t hai kh i ñư c dùng ph bi n Pháp nhi u nư c Châu Âu, Châu Á M la tinh Lo i có nhi u ki u, nhi u hình dáng kh i bê tơng hình th c n i (thép hình, ray cũ, ng tuýp ) khác Lo i có ưu m k t c u ñơn gi n, ch t o d dàng b ng bê tông thư ng, s c c n ch ng di ñ ng ngang t t Tuy v y, lo i tà v t hai kh i có nhi u c m: T n s t thép, so v i tà v t bê tông d ng l c, s lư ng thép nhi u g p m y l n Thanh thép n i có đ c ng ch u u n nh nên tà v t d b u n lên, xu ng làm sai l ch c ly m t b ng ñư ng V l i, thép n i hay b r Tà v t bê tông hai kh i r t d b hư h ng tàu tr t bánh v n chuy n đ t đư ng Nó có di n tích áp xu ng đá nh Hình 1-32: Tà v t bê tông hai kh i ta lo i tà v t bê tông hai kh i dùng cho ñư ng 1000 mm li n kh i dùng cho đư ng l ng hồn thành s m nh l ch s giai ño n trư c Ngày nay, yêu c u c a th i kỳ m i, lo i tà v t bê tơng thư ng dùng cho đư ng 1000 mm li n kh i dùng cho ñư ng l ng, khơng đáp ng đư c u c u, c n có lo i tà v t bê tơng ph ki n m i thay th Trong nh ng năm s p t i, ngành ñư ng s t c a ta d ñ nh s s d ng tà v t bê tông d ng l c li n kh i dùng cóc đàn h i phù h p v i ñư ng s t t c ñ ch y tàu v=100 ÷120Km/h s d ng r ng rãi đư ng s t khơng m i n i Tà v t bê tông lo i li n kh i: Lúc ñ u, ngư i ta b t chư c tà v t g làm tà v t bê tơng có ti t di n t ñ u ñ n cu i tà v t Ki u khơng h p lý ch ng n t kém: Khi ñè lên ñá ba lát, ño n gi a tà v t gây mô men âm Mc r t l n làm n t tà v t Khi chi u r ng tà v t không ñ i, mu n gi m mô men âm Mc , chi u dài tà v t c n g p đơi kh đư ng, th c t chi u r ng n n đư ng khơng cho phép v y nên tà v t ph i làm ng n Khi có v t n t, nư c th m vào làm g c t thép, làm gi m s ch u l c c a c t thép Các bi n pháp đ tăng tính ch ng n t ch gi a tà v t, gi m mô men Mc : 1- T o thành m t rãnh n n ñá d c theo tim ñư ng gi a tà v t ðó bi n pháp đơn gi n nh t đ gi m mơ men Mc (Hình 1-33) Hình 1-33: T o rãnh d c n n ñá gi a tà v t 2- Tránh khơng cho đo n gi a tà v t tỳ lên ñá b ng cách nâng cao ñáy gi a tà v t (Hình 1-34) Bi n pháp ch có tác d ng lúc m i đ t tà v t, n n ñá chưa chèn ch t 150 Hình 1-34: Tà v t C-56-2 có ñáy ño n gi a ñư c nâng cao 3- Làm gi m ph n l c c a n n ñá ño n gi a tà v t b ng cách gi m chi u r ng c a tà v t đ gi m mơ men Mc 4- ð gi m mô men dương Mp dư i tr c ray mô men Mc gi a tà v t, tà v t ph i làm ng n, m r ng di n tích áp xu ng ba lát ch dư i ñ ray, thu h p làm m ng (ñ gi m ñ c ng ) ph n gi a tà v t Bi n pháp t t nh t ñ ch ng n t ch gi a tà v t toàn kh i dùng tà v t bê tông c t thép d lo i c t thép kéo trư c lo i c t thép kéo sau - ng l c Lo i chia T i tr ng tính tốn: ð i v i tà v t BTDƯL li n kh i dùng cho đư ng 1000 mm: Xét đồn tàu TZ v i Z=16 quy ph m thi t k c u c ng - ð i v i tà v t BTDƯL li n kh i dùng cho ñư ng 1435 mm: Xét ñoàn tàu TZ v i Z=22 theo quy ph m thi t k c u c ng - T c ñ ch y tàu l n nh t Vmax=120 Km/h Tà v t dùng chung cho ray 43Kg ray 50Kg * Lo i c t thép kéo trư c: c t thép ñư c kéo trư c đ bê tơng vào khn Sau bê tơng đ đ c ng c n thi t, ngư i ta b thi t b kéo, c t thép co l i ép vào bê tông C t thép g n vào bê tông tồn b chi u dài c a C t thép có lo i : dây đàn, c t thép s i, c t thép thanh, c t thép bó Trên hình 1-35 bi u th hình d ng kích thư c tà v t bê tơng c t thép kéo trư c, lo i c t thép dây có g đư ng kính mm÷ mm Lo i tà v t C-56-1 dùng ph i ki n r i ki u K2-50 K2-65 v i b n ñ m b ng, dùng ñinh tia rơ phơng v n lõi g phịng m c ñ ghìm b n ñ m vào tà v t Lo i tà v t C-56-2 dùng ph i ki n ki u KÁ-50 KÁ-65 lo i dùng bu lơng su t đ ghìm t m đ m s t vào tà v t Khi c n thay ray P50 b ng ray P65 hay ngư c l i tà v t C-56-1 C-56-2 ph i thay b n đ m thép 151 Hình 1-35 b Tà v t C-56-3 Tà v t BTCT DƯL trư c c Tà v t C-56-1 d Tà v t BTCTDƯL c a Trung Qu c cho kh 1435 Lo i tà v t bê tông c t thép li n kh i c a Trung Qu c kh ñư ng 1435 dùng ph i ki n liên k t ñàn h i ki u Ômêga ch y tàu Vmax=120 km/h * Tà v t bê tông d ng l c kéo sau: ngư i ta ti n hành ñ bê tơng trư c, thân tà v t đ s n nh ng l d c Sau bê tơng đ cư ng đ lu n c t thép ch vào l d c kéo C t thép dùng cho lo i c t thép ho c c t thép bó 1.4 L P ðÁ BA LÁT 1.4.1 Công d ng yêu c u ñ i v i l p ñá ba lát L p đá ba lát có tác d ng đ m b o n ñ nh cho ray tà v t Nó ch u l c t tà v t truy n xu ng truy n l c ñó xu ng n n ñư ng L p ñá ba lát cịn có tác d ng nư c, ñ m b o b ph n k t c u t ng khô làm l p ñ m ñàn h i ñ gi m l c xung khích c a bánh xe V t li u làm ñá ba lát ph i r n ch c, n đ nh, khơng b v v n chèn, ch u ñư c phá ho i c a th i ti t, không b c b i tàu ch y, nư c ch y không b trôi, không cho c m c Các v t li u làm ñá ba lát ch y u ñá dăm, s i, cát, v sò, s lò t t nh t ñá dăm v i lo i kích c t 25 mm đ n 70 mm, t 25 mm ñ n 40 mm, t 13 mm ñ n 40 mm ho c t 40 mm ñ n 80 mm Trong đó, c đá t 25 mm ñ n 70 ñư c dùng nhi u Dung sai cho phép v kích c đá sau: đá to c nh c ch ñư c t i 5%, lư ng b i h t cát khơng q 1% tính theo tr ng lư ng, c to nh t c a đá khơng q 90 mm Vi t Nam dùng ñá dăm c 40x60 mm ðá làm ba lát ph i có nhi u c nh, m t ph i tương ñ i ph ng, hình d ng hịn đá g n gi ng hình l p phương s ch u l c t t nh t 1.4.2 M t c t ngang c a l p đá ba lát: Kích thư c m t c t l p ñá ba lát ph i ñ r ng ñ ñ m b o s n ñ nh c a ray tà v t ch ng xê d ch ngang, ñ dày ñ ng su t t i tr ng đồn tàu truy n xu ng m t đ nh n n đư ng khơng ñư c l n kh ch u l c c a n n đư ng Kích thư c m t c t ngang l p ñá ba lát dùng tà v t g tà v t bê tông b ng 1-4: B ng 1-4: Cư ng ñ v n chuy n T.T Km/Km năm Lo i tà v t ðá dăm (cm) >50 Tà v t g Cát (cm) Chi u r ng vai ñá b(cm) 35 20 45 Chi u dày ba lát ð d c mái ñá 1:n 1:1,5 Tà v t bê tông 25 50 40 20 45 1:1,5 Tà v t g 30 20 35 1:1,5 Tà v t bê tông 35 20 35 1:1,5 Tà v t g 25 20 25 1:1,5 Tà v t bê tông < 25 ≥ 30 20 25 1:1,5 Trên hình 1-36 bi u th hình d ng kích thư c m t c t ngang l p ñá ba lát ñư ng th ng ñư ng tiêu chu n 1435 mm Trong ñó: 152 e- Chi u r ng vai ñá h- Chi u dày l p đá ba lát Hình 1-36 M t c t ngang l p ñá ba lát ñư ng th ng, ñư ng 1435 mm Trên hình 1-37 bi u th hình d ng kích thư c m t c t ngang l p ñá ba lát ñư ng th ng ñư ng cong, n ñư ng ñơn n đư ng đơi c a đư ng s t Liên Xơ dùng l p đ m cát dư i l p đá dăm Hình 1-37 a- ðư ng th ng b- ðư ng cong M t c t ngang l p ñá ba lát dùng ñ m cát c a đưịng s t Liên xơ kh đư ng 1520 cd- ðư ng th ng cho ñư ng ñôi ðư ng cong cho ñư ng ñôi Câu h i ơn t p: Chương Thi t k đư ng ray Bánh xe, đơi bánh xe: V hình, c u t o, kích thư c ðư ng ray ñư ng th ng: C ly,ñ nghiêng ñ ray, m t ngang đ nh ray.V hình ðư ng ray ñư ng cong: ð c ñi m, d ng n i ti p c a ñ u máy, toa xe có tr c, tr c, tr c c li c ñ nh Tính c ly t i ưu, c ly nh nh t (v hình) M c đích, tính siêu cao: ð m b o ray mịn đ u nhau, hành khách ñ m t m i, n ñ nh ngang Cách th c hi n siêu cao theo m t c t ngang ñư ng ðư ng cong chuy n ti p: M c đích, phân tích tính ch t, phương trình, chi u dài ð t ray ng n ñư ng cong: M c đích, tính đ rút ng n c a ray b ng so v i ray lưng 153 157 158 159 160 161 1.5 PHỊNG TRƠI VÀ GIA CƯ NG ðƯ NG CONG Trong trình khai thác, dư i tác d ng c a t i tr ng đồn tàu, ray thư ng b xê d ch d c làm cho tà v t dư i ñ ray b mòn, hàng lo t m i n i b cháy ð c bi t nguy hi m hư ng ñ n an toàn ch y tàu g n ghi làm lư i ghi không áp sát vào ray b n nh Ray thư ng b xô ño n d c khác 0%0, ño n có hãm, ho c lu ng hàng hai chi u khác ray b xô t hư ng n ng ñ n hư ng nh Khi ray xô không ñ u làm tà v t b chéo, c ly ray b nh hư ng, cháy m i, ray b nén nên d m t n ñ nh, tàu b l c ngang, ñư ng b lún nhi u Các y u t nh hư ng đ n ray xơ: lo i ba lát m c ñ chèn ð đ phịng ray b xơ ngư i ta thư ng dùng ngàm phịng xơ: Ngàm đư c k p ch t vào đ ray, t a sát vào thành tà v t đư c chơn sâu vào n n đá ba lát, ngàm phịng xơ đư c đ t gi a c u ray Ngàm phịng xơ có hai lo i: Ngàm ñàn h i: n ng kho ng 1.1kg, s c ch ng xô t 500 – 600 KG (hình 1-38) Hình 1-38 Ngàm đàn h i a- Ngàm phịng xơ dùng cho ray P43 P50 b- Và c- dùng cho ray P65 Ngàm nêm: n ng kho ng 3.6 kg, l c ch ng xô t 2500 – 3000 KG Khi dùng ngàm nêm, ph i dùng thêm ch ng xơ s c ch ng di chuy n c a tà v t t ng ñá ba lát nh c a ngàm nêm Thanh ch ng xơ đ t dư i ñư ng tr c ray, hai ñ u t a sát vào m t hai tà v t Thư ng làm ch ng xơ b ng bê tơng, kích c 10 x 10 cm, chi u dài b ng kho ng cách hai tà v t Hình 1-39 Ngàm nêm a- Ngàm phịng xơ dùng cho ray P65 b- Dùng cho ray P43 P50 162 Khi ñ t thi t b phịng xơ ph i quan sát xem ray cịn b trơi n a hay khơng, n u c n, ph i ñ t thêm cho ñ n khơng trơi n a Sơ đ đ t thi t b phịng xơ cho c u ray hình 1-40 Hình 1-40 Các phương án đ t thi t b phịng xơ c u ray Trên hình 1-41 sơ đ đ t thi t b phịng xơ ghi tàu chuy n ñ ng m t hư ng hai hư ng Gia cư ng ñư ng cong: Khi tàu chuy n ñ ng ñư ng cong s phát sinh l c ly tâm tác d ng theo phương n m ngang Bán kính đư ng cong nh l c l n, có th làm xê d ch tà v t, làm c ly ñư ng r ng ra, má ray lưng b mịn nhanh Ngư i ta có th dùng bi n pháp gia cư ng ñư ng cong mhư sau: ñư ng cong ñ t ray lo i n ng ñư ng th ng Có th dùng gi ng c ly đ gi ng hai đ ray (Hình 1-42) M t khác, ngư i ta tăng s tà v t ñư ng cong tăng chi u dày ñá ba lát chèn ch t ñá ñư ng cong ñ tăng l c c n ch ng xê d ch Ngoài cịn có th đ t thêm ray ph đ ch ng ray lưng mịn nhanh Hình 1-41 Sơ đ đ t thi t b phịng xơ ghi Hình 1-42 Thanh gi ng c ly 163 Móc ray Khố đ ray B ph n ngăn cách 1, 4 B ph n ñi u ch nh c 164 ly ... B1 b H1 h B1 b H1 h B1 b H1 H (cm) I 18 22 14 18 22 - 14 - - - - II 18 0 17 20 14 17 20 - 14 16 20 - 14 III 10 00 18 0 18 0 16 19 14 16 19 - 14 15 19 - 14 I 14 35 25 0 22 16 II 25 0 20 14 .5 III 25 0 19 ... a b - Hình 1- 21 Phân lo i m i n i theo v trí tương đ i gi a tà v t m i n i ray ta có lo i sau: M i n i kê đơn (Hình 1- 22 a) M i n i treo (Hình 1- 22 b) M i n i kê kép (Hình 1- 22 c) 14 5 Hình 1- 22 :... 1: 1,5 Tà v t bê tông 25 50 40 20 45 1: 1,5 Tà v t g 30 20 35 1: 1,5 Tà v t bê tông 35 20 35 1: 1,5 Tà v t g 25 20 25 1: 1,5 Tà v t bê tông < 25 ≥ 30 20 25 1: 1,5 Trên hình 1- 36 bi u th hình d ng kích