Chuong I Cau tao tang tren duong sat Phan 1 XM.pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
MÔN HỌC
NỀN & KẾT CẤU TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT
CHUYÊN NGÀNH: XÂY DỰNG ĐƯỜNG SẮT METRO
MÃ HỌC PHẦN: 097260

NỀN & KCTT ĐƯỜNG SẮT
Mục đích môn học:
Cung cấp cho sinh viên
kiến thức về các dạng kết
cấu tầng trên đường sắt
(ray, ghi, mối nối, đá
balat, đệm cát, tà vẹt) và
cách tính toán kết cấu, bố
trí các thiết bị phía trên
nền đường

Yêu cầu:
- Tổng hợp, áp dụng các kiến thức
được trang bị từ các môn học
trước (Cơ học đất, cơ lý thuyết, địa
kỹ thuật, sức bền vật liệu…) trong
tính toán thiết kế.
- Đánh giá, sử dụng các số liệu
phục vụ thiết kế
- Tham khảo, tra cứu các tài liệu,
tiêu chuẩn phục vụ tính toán

NỘI DUNG MÔN HỌC
 CHƯƠNG 1. CẤU TẠO TẦNG TRÊN
ĐƯỜNG SẮT
 CHƯƠNG 2. CẤU TẠO VÀ THIẾT KẾ
ĐƯỜNG RAY
 CHƯƠNG 3. ĐƯỜNG NỐI TIẾP VÀ
ĐƯỜNG GIAO NHAU
 CHƯƠNG 4. ĐƯỜNG SẮT KHÔNG
MỐI NỐI
 CHƯƠNG 5. NỀN ĐƯỜNG SẮT

TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1] Lê Văn Cử (2013), Kết cấu tầng trên
đường sắt, Nhà xuất bản Xây dựng.
[2] Lê Xuân Quang, Thiết kế đường sắt.
[3] Lê Xuân Quang, Lê Đức Trân, Phạm
Văn Vạng, Phạm Văn Ky, Khảo sát và
thiết kế đường sắt
[4] Thi công đường sắt (Nguyễn Trọng
Luật)

CHƯƠNG 1. CẤU TẠO TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT
• 1.1 RAY TRONG KẾT CẤU TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT
• 1.2 TÀ VẸT TRONG KẾT CẤU TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT
• 1.3 MỐI NỐI RAY VÀ PHỤ KIỆN LIÊN KẾT
• 1.4 LỚP ĐÁ BA LÁT
• 1.5 PHÒNG TRÔI RAY VÀ GIA CƯỜNG ĐƯỜNG CONG

1.1 RAY TRONG KẾT CẤU TẦNG TRÊN ĐƯỜNG SẮT

1.1 Ray trong kết cấu tầng trên đường sắt
 Ray là bộ phận chủ yếu của đường ray đường sắt, dùng đế
đỡ và dẫn hướng cho bánh xe đầu máy toa xe, trực tiếp
chịu áp lực cực lớn từ bánh xe và truyền lực xuống tà vẹt.
 Việt Nam hiện nay có khoảng 3278km đường gồm 2632km
đường chính và 642 đường nhánh, đường ga.
 Hầu hết sử dụng ray 43kg/m và 50kg/m. Ray nặng hóa là xu
thế phát triển của đường sắt các nước hiện nay
 Ở Việt Nam khổ ray tiêu chuẩn 1435mm và khổ hẹp
1000mm.
Q p
t
h
 Công dụng và tính năng ray

- Mặt đỉnh ray phải vừa nhám, vừa nhẵn:
+ Nhám để tạo sức bám lăn giữa các bánh xe chủ động của đầu máy với ray
 Nhẵn nhằm giảm lực cản (lực ma sát) khi tàu chuyển động
Thực tế chế tạo sao cho sức bám và lực cản vừa phải (không lớn lắm) và khi cần tăng sức bám ta có
thể rải cát, bột thạch anh lên mặt ray.
-Thép ray phải cứng và dẻo
+ Cứng để chịu momen uốn do tải trọng đoàn tàu gây ra (ray làm việc như dầm đặt trên các gối đàn
hồi là tà vẹt).
+ Dẻo để giảm bớt lực va đập của bánh xe vào ray.
-Ray phải vừa rắn, vừa dai:
+ Rắn để ít bị hao mòn do ma sát và chịu ứng suất ép mặt lớn giữa bánh xe và ray
+ Dai để không bị gãy khi lực đập quá mạnh và đầu ray khỏi bị dập bẹp, sứt mẻ.
 Yêu cầu đối với ray

- Ray có dạng hình chữ I
Mặt đỉnh ray P43 là 3 đoạn hình cung R= 13-300-13, P50 là 5 đoạn hình cung
R= 13-80-300-80-13
Để ray đạt tính ổn định, yêu cầu tỉ số giữa chiều cao và chiều rộng đế ray là
1,15~1,20
Chiều rộng nấm ray b= 70mm với ray P43 và b=70 hoặc 72mm với ray P50
Mặt lăn đỉnh ray làm hơi lồi với bán kính R1 để lực truyền từ bánh xe xuống
trùng với trục ray.Thực tế R1 =200, 300mm là hợp lý.
Chuyển tiếp từ mặt đỉnh ra sang má ray, người ta dung mặt cong bán kính R2
+ R2 quá lớn thì gờ bánh xe dễ lăn trên mặt đỉnh ray Gây trật bánh
+ R2 quá nhỏ ray và bánh xe nhanh mòn.
 Tiệt diện và hình dạng ray
H
B
r1
r2
r3
r4
r5
r6
r7
r8
r9
b

- Ray phải có tính cứng và dẻo ( dễ uốn), rắn và dai (không dòn) đồng thời phải có tính chống mài mòn
và bền vững.
Thành phần chủ yếu của ray là Fe, C, ngoài ra còn có Mn, Si, P, S,....
U là kí hiệu của thép ray vd: U71, U74 trong đó 71,74 là lượng than trong thép ray 0.71%, 0.74%
Để nâng cao cường độ và tính chất của ray yêu cầu tôi luyện trên toàn bộ chiều dài ray, tôi luyện đỉnh
ray chiều sâu h>15mm, sườn b>10 mm.
 Tính cơ học và chất liệu của ray
- Tuổi thọ của ray quyết định bởi ray khuyết tật nặng hoặc đạt đến độ hao mòn của ray
Trong quá trình sử dụng, ray thường xảy ra khuyết tật như nứt, gẫy, v.v...
Căn cứ vào vị trí khuyết tật trên tiết diện ray, ở ngoại hình và nguyên nhân, chia thành 32 loại khuyết tật,
dùng mã số 2 chữ số.
 Tuổi thọ của ray

Sau khi đục lỗ ở thân đầu ray, cường độ ray yếu đi, xung quanh lỗ bu lông sinh ứng suất cục bộ, dưới tải
trọng của đoàn tàu sinh ra vết nứt và lan rộng.
 Biện pháp đề phòng:
 Bảo dưỡng đầu mối, đề phòng xuất hiện ray cao thấp, mòn yên ngựa, lún thấp,...
 Chu vi lỗ bu lông mối nứt, đề phòng ứng suất tập trung.
 Tăng tính đàn hồi ở mối nối.
 Biện pháp đề phòng:
 Nâng cao chất lượng thép ray, ngăn chặn xuất hiện lỗ H2 và tạp chất.
 Bảo dưỡng ray định kỳ, nâng cao tính đàn hồi, giảm tải trọng xung kích.
a. Nứt ở lỗ bu lông thân đầu ray

Trên đường sắt thay ray ở đường cong bán kính nhỏ chủ yếu là hao mòn ray.
Hao mòn ray chủ yếu là hao mòn má, hao mòn đứng, hao mòn yên ngựa và hao mòn làn sóng.
Hiện nay hao mòn ray trên đường cong đường sắt, chủ yếu là mòn má và mòn lượn sóng.
* Mòn má ray: Xuất hiện ở ray lưng đường cong bán kính nhỏ,mòn má ray đạt 1,5 ~ 2 cm, nửa năm đã
phải thay ray. Nguyên nhân là do chất liệu ray, kích thước và trạng thái đường ray.
Biện pháp giảm thiểu:
- Sử dụng ray chịu mòn.( ray tôi nhiệt, hàm lượng Si cao )
- Tăng cường duy tu bảo dưỡng, bảo trì độ nghiêng đế ray
- Bôi dầu đường ray trong đường cong
b. Hao mòn ray

* Mòn ray hình làn sóng
Xuất hiện mòn không đều ở mặt đỉnh ray, do ray bị ép quỵ hình làn sóng, làm tăng chấn động tàu, làm
hành khách mệt mỏi, hư hại bộ phận đường ray và toa xe, uy hiếp an toàn chạy tàu.
Hao mòn ray chia làm 2 loại:
-Mòn sóng lăn tăn, chiều dài sóng 30~ 80mm, xuất hiện ở đường cong bán kính lớn hoặc đường thẳng.
-Mòn sóng lớn, chiều dài sóng 80~ 600mm, thậm chí dài 2m, xuất hiện trên đường cong bán kính nhỏ.

Khi ray hao mòn đến độ mòn cho phép, còn đảm bảo ray còn đủ cường độ và độ cứng chịu uốn, đảm
bảo lợi bánh xe không chạm vào lập lách mối nối, không làm đầu máy toa xe chấn động nhiều.
Căn cứ vào phân tích tổng hợp,với tuyến đường xuất hiện ray mòn làn sóng đạt 0,2~ 0.3 mm nên dùng
đoàn tàu đập mòn. Nếu ray mòn làn sóng đạt đến 2mm thì phải tiến hành thay ray
 Biện pháp sửa chữa:

1.2 TÀ VẸT

1.2 TÀ VẸT
a. CÔNG DỤNG VÀ YÊU CẦU ĐỐI VỚI TÀ VẸT
Công dụng
và yêu cầu
Giữ vị trí, cự ly ray
và phương hướng ray
Chịu áp lực từ bên
trên truyền xuống,
phân bố đều xuống
lớp ba lát
Kiên cố, đàn hồi và
bền vững
Dễ dàng cố định
được ray, có thể
chống đường ra di
động dọc và ngang

Có 3 loại: tà vẹt gỗ, tà vẹt sắt, tà vẹt bê tông
tà vẹt BT
49%
tà vẹt sắt
32%
tà vẹt gỗ
19%
tà vẹt BT
tà vẹt sắt
tà vẹt gỗ
1.2 TÀ VẸT

b. Tà vẹt gỗ

- Phân loại tà vẹt gỗ có ba loại:
• Loại a : Tà vẹt gỗ phổ thông
• Loại b : Tà vẹt ghi
• Loại c : Tà vẹt gỗ cầu
Các loại mặt cắt của tà vẹt gỗ
Chiếm khoảng 12% tổng các loại tà vẹt đang sử dụng hiện nay.

Kích thước cơ bản của tà vẹt theo bảng sau

- Yêu cầu kỹ thuật:
• Tà vẹt gỗ không được dính vỏ cây
• Các mặt của tà vẹt phải phẳng, nhất là trong phạm vi đặt đế ray
• Mức độ cho phép các khuyết tật đối với một thanh tà vẹt gỗ theo
quy định (TCVN1462:1986)
• Tà vẹt gỗ phải được bảo quản bằng thuốc phòng mục trước khi
sử dụng
• Các lô tà vẹt gỗ phải được kiểm tra kích thước, chất lượng gỗ,
trước khi sử dụng.

- Ưu điểm:
• Dễ đàn hồi, dễ gia công, vận chuyển và bảo dưỡng.
• Cách điện tốt
• Giữa tà vẹt gỗ và lớp đá dăm có hệ số ma sát lớn
• Đảm bảo ổn định của đường ray
- Nhược điểm:
• Dễ bị ăn mòn phá hoại do môi trường
• Chịu lực kém hơn hai loại tà vẹt kia.
• Không thể tái sử dụng khi bị thay thế.
- Bảo quản:
• Được xếp theo từng loại ở nơi thoáng, khô và dễ thoát nước
• Bảo đảm sự thông thoáng, tiện cho việc kiểm tra và xử lý các
thanh bị mục, hỏng
• Không xếp tà vẹt trực tiếp trên nền đất cũng như xếp đống
quá cao

c. Tà vẹt sắt
• Chiếm khoảng 32,5% tổng cá loại tà vẹt đang sử dụng tại Việt Nam
hiện nay.
• Đa phần các tà vẹt sắt tại Việt Nam hiện nay đều được Pháp chế tạo,
lắp đặt và đều nằm ở các tuyến đường sắt phía Nam.
• Do được đưa vào sử dụng từ rất lâu nên nhiều đoạn tà vẹt sắt xảy ra
cong vênh và thiếu chắc chắn.

Ưu điểm:
• Thời gian sử dụng tương đối lâu.
• Sau khi sử dụng lâu ngày không xảy ra hiện tượng mục nát như tà vẹt gỗ.
• Chịu được tải trọng trong tầm mức ổn.
• Có thể tái chế sau khi sử dụng xong.
Nhược điểm:
• Tà vẹt dẫn điện mạnh không dễ dùng
• Lực động truyền từ ray xuống ba lát rất lớn
• Khó chèn đá dưới tà vẹt
• Trong quá trình chạy xuất hiện tiếng ồn lớn
• Dễ bị biến dạng sau thời gian sử dụng
• Chi phí đắt hơn 2 loại tà vẹt kia
• Trọng lượng nặng nên thi công khó hơn

d. Tà vẹt bê tông
• Chiếm khoảng 55,5% tổng các loại tà vẹt đang sử dụng tại Việt
Nam hiện nay.
• Hiện đang là loại tà vẹt được sử dụng phổ biến và tối ưu nhất tại
nước ta hiện nay.

PHÂN
LOẠI
Theo sử dụng
Theo kết cấu
Theo bố trí cốt thép
Tà vẹt bê tông đường
Tà vẹt bê tông ghi
Tà vẹt bê tông cầu
Tà vẹt bê tông liền khối
Tà vẹt bê tông tổng hợp
Nửa tà vẹt
Tà vẹt bê tông cốt thép
thường
Tà vẹt bê tông cốt thép
dự ứng lực

- Phân loại theo bố trí cốt thép:
+ Tà vẹt bê tông cốt thép thường
• Chống nứt kém, dùng nhiều cốt thép, dễ chế tạo
+ Tà vẹt bê tông cốt thép dự ứng lực kéo trước
• Đơn giản, dễ chế tạo
+ Tà vẹt bê tông cốt thép dự ứng lực kéo sau
• Công nghệ phường pháp này đơn giản, nhưng công
nghệ chế tạo tương đối phiền phức.
- Theo thiết kế tà vẹt bê tông dự ứng lực liền khối:
• Dùng cho đường 1000mm C50
• Dùng cho đường 1435mm
• Dùng cho đường lồng

ĐÚC TÀ VẸT

 Kích thước bề ngoài của tà vẹt bê tông:
1) Hình dạng:
Mặt cắt ngang tà vẹt
• Là hình thang, trên hẹp dưới rộng
• Hình thang có thể tiết kiệm lượng bê tông, giảm trọng lượng
• Dễ tháo dỡ
Mặt đáy tà vẹt
• Hai đầu hình thang, giữa là hình chữ nhật
• Diện tích đỡ ba lát hai đầu lớn đê tăng lực cản tà vẹt trên lớp đá
2) Chiều rộng:
• Chiều dài của tà vẹt từ 2,3 ~ 2,7m (đường 1435), từ 1,8 ~ 2,1m (đường
1000mm)
• Tăng chiều dài của tà vẹt có ưu điểm: giảm thiểu mô men âm, nâng cao
cường độ kết cấu, nâng cao tính ổn định, cải thiện trạng thái làm việc của
lớp đá và nên đường, thuận lợi đặc đường sắt không khe nối…

3) Chiều cao tà vẹt
• Phần dưới ray cao, phần giữa thấp.
a – tim mặt cắt
dưới ray
b – tim mặt
cắt phần giữa
c – đường trọng tâm
kéo cốt thép

 Hiện trạng tà vẹt bê tông
• Báo cáo tình hình sử dụng tà vẹt S – 2, J-2 cho thấy, trên một số
đoạn:
+ xuất hiện vết nứt ngang đỉnh, nứt dọc theo lỗ bulông, sườn, tà vẹt hư
hỏng thay hằng năm là 2%
Tà vẹt bê tông kiểu C58-III: có bờ vai và không bờ vai
• Chiều dài 2,5m và 2,6m
• Phạm vi sử dụng: dùng cho đường 1435mm
+ Tà vẹt bê tông có bờ vai dùng cho đường thẳng hoặc đường cong
R≥ 300m
+ Tà vẹt bê tông không bờ vai dùng cho đường thẳng hoặc đường
cong R≥350m
Đặc điểm:
• Kết cấu hợp lý, cường độ hóa kết cấu đường ray
• Nâng cao cường độ tà vẹt
• Giảm thiểu công việc duy tu

- Tà vẹt bê tông ghi và tà vẹt bê tông cầu có đá ba lat:
• Hiện nay chỉ sản xuất tà vẹt bê tông ghi đơn số 12 ray 50kg/m và
60kg/m. mỗi nhóm tà vẹt ghi dài 2,4 ~ 4,9m, gồm 26 nhóm dài.

• Tà vẹt bê tông rộng:
1)Đặc điểm tà vẹt bê tông rộng
• Là một tấm bản bê tông dự ứng lực, ngoại hình giống như tà vẹt bê
tông hay còn gọi là tà vẹt tấm
• Tà vẹt rộng đặt trực tiếp lên lớp đá ba lát đã lèn chặt
Ưu điểm của tà vẹt bê tông rộng so với tà vẹt bê tông:
• Giảm thiểu áp lực, gia tốc chấn động xuống lớp đá.
• Lực ma sát giữa tà vẹt và lớp đá tăng mạnh
• Tiết kiệm chi phí bảo dưỡng
• Bề ngoài đường ray tà vẹt rộng sạch sẽ mỹ quan
2) Loại tà vẹt bê tông rộng và yêu cầu lắp đặt
• Lắp đặt tà vẹt bê tông rộng tiến hành theo “ điều kiện kỹ thuật lắp đặt duy
tu bảo dưỡng tà vẹt rộng
• Nền đường vững chắc
• Chất liệu đá dăm cứng chống ăn mòn

e. Khoảng cách tà vẹt
- Khoảng cách tà vẹt dưới mỗi cầu ray thỏa mãn: a > =b > c
• Khoảng cách tà vẹt mối nối cho trước:
+ Ray 50,60kg/m, khoảng cách tà vẹt gỗ mối nối 440mm, khoảng cách
tà vẹt bê tông mối nói 540mm; đồi với ray 43,38kg/m khoảng cách tà
vẹt và mối nói c = 500mm

f. Điều kiện sử dụng tà vẹt
- Điều kiện sử dụng tà vẹt bê tông và tà vẹt bê tông rộng:
• Đường sắt loại nhẹ sử dụng tà vẹt C30, C50; đường sắt nặng dùng
C58, đối với đường sắt loại đặc biệt nặng dùng C58-2
• Tuyến mới hoặc đường sắt cải tạo dùng cùng một loại tà vẹt
• Chú ý loại tà vẹt phần giữa 60m, mặt đỉnh lớp đá rỗng cách đáy tà vẹt
3m
• Đoạn nền đường phọt bùn túi đá, lún không đều, không nên đặt tà vẹt
bê tông
- Điều kiện sử dụng tà vẹt gỗ:
• Tà vẹt qua ngâm tẩm phòng mục mới cho phép sử dụng
• Tà vẹt gỗ nứt dọc thở phải xử lý
• Tà vẹt chỗ mối nối ray chọn tà vẹt chất lượng

g. Tiêu chuẩn tà vẹt hư hỏng
- Tiêu chuẩn tà vẹt bê tông khuyết tật hư hỏng:
• Gãy rõ ràng
• Chiều rộng vết nứt vòng tròn vượt quá 0,5mm
• Mặt rãnh bệ ray bị ép gục, bờ vai hư hỏng nghiêm trọng
• Chiều rộng vết nứt dọc vượt 0.5mm dài vượt 1.25m
• Chiều rộng vết nứt giữa hai lỗ bulông vượt 0.5mm
- Tiêu chuẩn tà vẹt gỗ khuyết tật hư hỏng
• Mục nát không đỡ được áp lực ray
• Bị gãy
• Mài mòn do cọ sát
• Nứt dọc thớ gỗ

LẮP ĐẶT TÀ VẸT

YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CÔNG TÁC THI CÔNG TÀ VẸT
 Tà vẹt gỗ : 1920 thanh/km
 Tà vẹt bê tông : 1840 thanh/km
 Tà vẹt trên mỗi km không dưới 1440 thanh
 Khoảng cách tà vẹt thoã mãn công thức :
a >= b > c
Trong đó a: khoảng cách tà vẹt trung gian
c khoảng cách tà vẹt mối nối (mm)
b khoảng cách tà vẹt quá độ (mm)

Khuyết tật của
tà vẹt bê tông
Gãy rõ ràng, chiều
rộng vết nứt vòng
tròn vượt quá
0,5mm
Mặt rãnh bệ ray bị
ép gục, bờ vai hư
hỏng nghiêm trọng
Chiều rộng vết
nứt dọc vượt quá
0,5mm dài vượt
1,25mm
Chiều rộng vết nứt
giữa hai lỗ bu lông
vượt 0,5mm, dài
vượt 1,25m

Tà vẹt gỗ khuyết
tật hư hỏng
Mục nát không
đỡ được áp lực
ray, lỗ đinh mục
nát không giữ
được đinh
Bị gãy hoặc
phần lắp ghép
bị tách rời
không giữ được
cự ly ray
Bị mài mòn
bề dày không
đủ 100mm
Nứt dọc thớ gỗ
hoặc khuyết
tật không giữ
được đinh

1. Tính khe hở tiêu chuẩn đối với ray P43 chiều dài 12.5m tại 2 địa phương
Hà Nội và TP HCM, với nhiệt độ thay ray lần lượt là 25độ C & 30 độ C, theo
công thức (1-2), tài liệu tham khảo [1].
2. Tính toán kiểm tra các thông số bảng 1.16, tài liệu tham khảo [1].
CÂU HỎI & YÊU CẦU THU HOẠCH CHƯƠNG 1

Chuong I Cau tao tang tren duong sat Phan 1 XM.pdf

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Mais procurados (20)

Semelhante a Chuong I Cau tao tang tren duong sat Phan 1 XM.pdf

Semelhante a Chuong I Cau tao tang tren duong sat Phan 1 XM.pdf (17)

Mais de Con Khủng Long

Mais de Con Khủng Long (17)

Último

Último (20)

Chuong I Cau tao tang tren duong sat Phan 1 XM.pdf