Физико-механические свойства комбинированных деревянных шпал

Abstract

На железных дорогах до сих пор широко применяют деревянные шпалы и брусья в силу ряда их преимуществ перед другими. Помимо всего прочего, использование изделий и конструкций из древесины взамен железобетонным позволяет существенно снизить мировые выбросы СО[2]. Основными проблемами производства деревянной шпалопродукции являются сложности проведения сушки толстомерного материала до предпропиточной влажности и его глубокой равномерной пропитки антисептиком. Однако наиболее острой проблемой является необходимость использования дефицитного высококачественного древесного сырья больших диаметров (свыше 26 см). В данной работе рассматриваются альтернативные решения цельной шпалы – комбинированные шпалы. Для оценки полученных конструкций были проведены расчеты модели, учитывающей анизотропию древесины, усушку, разбухание и прилагаемую нагрузку с использованием метода конечных элементов. Оценка напряженно-деформированного состояния деревянной шпалы производилась по относительным напряжениям Хилла. Выполненные расчеты показали целесообразность применения комбинированных шпал в железнодорожном хозяйстве. В подтверждение расчетным данным проведены полномасштабные испытания полученных деревянных конструкций по определению предела прочности при статическом изгибе и предела прочности клеевого соединения. Разрушающая нагрузка клееной шпалы составила 144,5 кН, составной – 142,8 кН, цельной – 135,1 кН. Среднее значение предела прочности клеевого соединения составило 5,9 МПа. Данные показатели превосходят требуемые стандартом значения.