Расчеты на прочность, устойчивость и долговечность макроСТЮ в Хабаровске

После выполнения предпроектных работ и утверждения технических условий на струнную путевую структуру для условий Хабаровска, были уточнены как конструкция струнной путевой структуры, так и трассировка макроСТЮ на участке "Ул. Дикопольцева - Ул. Гоголя".

По просьбе администрации г. Хабаровска были увеличены длины струнных пролетов между промежуточными опорами с 30 до 36 м. Дальнейшее увеличение пролетов привело бы к существенному удорожанию пролетных строений и промежуточных опор из-за необходимости более высоких предварительных натяжений струн, увеличения габаритов корпуса рельса-струны и повышения деформативности путевой структуры под воздействием расчетной подвижной нагрузки.

Уменьшение длины проектируемого участка макроСТЮ с 2 до 1 км и появление на нем двух поворотов с поворотными анкерными опорами, в которых также будут фиксироваться струны путевой структуры, примерно в 4 раза снизило расчетную длину рельсов-струн и, соответственно, снизило продольную деформативность и повысило продольную жесткость пути.

Поскольку величина продольной нагрузки (вдоль пути), передаваемой на промежуточную опору при торможении и разгоне подвижного состава, обусловлена продольной жесткостью рельса-струны (при выполнении конструкции абсолютно жесткой вся продольная нагрузка передавалась бы на анкерные опоры, минуя промежуточные опоры), то при более короткой расчетной длине рельса-струны расчетная продольная нагрузка на промежуточную опору будет пропорционально более низкой. Эту расчетную нагрузку на верху опоры можно принять равной 179 кгс, как в технических условиях на струнную путевую структуру (при торможении сцепки из двух макро-юнибусов на участке между анкерными опорами, установленными на расстоянии 2 км друг от друга), что пойдет в запас прочности опор и не требует уточнения на стадии проектирования.

При размещении заказов на изготовление элементов путевой структуры СТЮ для г. Хабаровска была уточнена также и конструкция рельса-струны. Например, было выявлено, что на Дальнем Востоке России не производится черный прокат, который мог бы быть использован для корпуса и головки рельса СТЮ. Необходимый прокат выпускается только на заводах Череповецкого металлургического холдинга "Северсталь-метиз", с которым ООО "СТЮ" заключил договор на поставку продукции. При этом была уточнена конструкция корпуса рельса исходя из сортамента выпускаемого проката. В качестве корпуса принята электросварная прямоугольная труба с размерами поперечного сечения 160x80x5 мм из стали 09Г2.

В качестве элемента струны планируется использовать высокопрочную стальную оцинкованную проволоку производства Волгоградского завода "ВолгоМетиз", входящего в Череповецкий холдинг. По заказу ООО "СТЮ" завод изготовил пробную партию (300 кг) оцинкованной канатной проволоки диаметром 3 мм по ГОСТ 7372-79 марки В 170-190 ОцЖ и испытал ее на разрыв.

Уникальные прочностные характеристики указанной проволоки, наилучшая из всех возможных ее коррозионная защищенность (слой цинка не просто нанесен на поверхность проволоки, а внедрен в структуру стали при протяжке заготовки со слоем цинка через фильеры) позволяют увеличить расчетные напряжения в струне в сравнении с нормативными. Это позволит уменьшить расход высокопрочной проволоки и, соответственно, снизить стоимость путевой структуры без ухудшения ее прочностных характеристик, долговечности и надежности.

Расчетный участок путевой структуры, с длиной пролетов по 36 метров, схематично изображен на рисунке ниже. Конструкция струнной путевой структуры крепится на промежуточных и анкерных опорах, причем на промежуточных опорах возможны два варианта крепления - жесткая заделка корпуса рельса или шарнирное опирание корпуса.

Схема одного пути струнной путевой структуры

Однопутная путевая структура состоит из двух рельсов-струн, содержащих головку рельса, корпус рельса, струну и заполнитель. Двухпутная трасса содержит два пути и 4 рельса-струны.