На мостах и в тоннелях применяются те же типы рельсов и скреплений, что и вне этих искусственных сооружений. При костыльном скреплении на каждом конце деревянных мостовых брусьев рельс обязательно прикрепляют к ним тремя костылями и еще двумя костылями подкладку. Раздельные скрепления крепятся полным количеством шурупов.
Стыки рельсов на мостовом полотне располагают по наугольнику (в одном створе, перпендикулярном оси пути). Их могут устраивать в пролете между брусьями (на весу) и на брусьях, если расстояние между брусьями более 40 см. Противоугоны в пути на мостовом полотне с балластным слоем ставятся так же, как и в обычном пути. На мостовом полотне без балластного слоя постановка противоугонов на рельсы не допускается. В отдельных случаях, когда при полном закреплении пути от угона на подходах к мосту угон рельсов на мосту все же наблюдается, разрешается устанавливать самозаклинивающиеся противоугоны на мосту у брусьев, прикрепленных противоугонными уголками.
На металлических однопролетных мостах длиной до 55 м и много пролетных суммарной длиной до 66 м разрешается укладка бесстыкового пути. На металлических мостах с температурными пролетами более 100 м рельсы сваривают электроконтактным способом (в пределах этих пролетов) в длинные плети и устанавливают на их конце уравнительные приборы. Последние состоят из остряков (обычно неподвижных) и рамных рельсов, имеющих возможность перемещаться вдоль пути. Уравнительные приборы устанавливают над подвижными опорами мостов.
Железнодорожный путь на 50-метровых подходах к металлическим мостам, как правило, укладывают на щебеночном основании. Подходы к тоннелям (с каждой стороны 200 м) должны также иметь щебеночную балластную призму. Размеры балластной призмы на подходах к мостам и тоннелям делают не меньше тех, которые установлены для данного типа верхнего строения главных путей. Минимальная толщина балластного слоя на мостах должна быть не менее 0,25 м, а в стесненных условиях — 0,15 м.
В тоннелях, когда по габариту не может быть допущена толщина балластного слоя 0,25 м, можно в виде исключения укладывать его толщиной не менее 0,2 м. Путь на мостах может сооружаться на деревянных или металлических поперечинах или на железобетонной плите (с непосредственной укладкой рельсов на плиту).
Деревянные поперечины (мостовые брусья) изготавливают сечением 20X24 и 22X26 см и трех длин — 3,25; 4,2 и 5,2 м. Мостовые брусья размещают друг от друга так, чтобы между их боковыми гранями был обеспечен просвет 0,10—0,15 м; в местах, где проходят поперечные балки пролетного строения, расстояние между осями брусьев принимается 55 см.
На нижней постели мостовых брусьев делают специальные прямоугольные вырубки глубиной от 5 до 30 мм и шириной, равной ширине пояса пролетного строения или продольных балок. Этими вырубками мостовые брусья укладывают на пояса или продольные балки и прикрепляют к ним так называемыми лапчатыми болтами, пропущенными через брусья и зацепляющимися головками за пояс или за балку.
В тоннелях и мостах с ездой по балласту применяются обычные шпалы и обычные эпюры их укладки. Значения жесткости, приведенной массы и параметров рассеяния энергии пути в тоннелях и мостах с ездой по балласту близки к значениям тех же параметров на обычном пути. Жесткость пути на металлических мостах может быть определена из расчета деформаций самого моста с учетом деформаций мостовых брусьев. Приведенная масса верхнего строения на металлическом мосту может быть определена как сумма массы самого верхнего строения и массы продольных балок или поясов пролетного строения моста.
2.2.2. Земляное полотно
Земляное полотно служит основанием для верхнего строения железнодорожного пути. Его конфигурация, составляющие земляное полотно грунты, а также их состояние могут оказывать существенное влияние на взаимодействие пути и подвижного состава.
Земляное полотно сооружают в виде насыпей, выемок, полунасыпей, полувыемок, полунасыпей-полувыемок [41, 42]. При переходе трассы железной дороги из насыпи в выемку путь проходит по так называемым нулевым местам. Насыпные части конструкции земляного полотна, как правило, делают из местного грунта. К конструкциям земляного полотна, слагающим их грунтам, методам и контролю качества их укладки предъявляются определенные технические требования [43]; сейчас в СССР они определены нормативными документами СНиП 11-39-76 и СН 449-72.
Верхнюю поверхность земляного полотна, на которой лежит балластный слой, называют основной площадкой. При сооружении земляного полотна ее тщательно выравнивают, устраивают поперечные уклоны для облегчения стока воды, проникающей через балластную призму.
Поведение грунтов, примыкающих к основной площадке, в наибольшей мере влияет на взаимодействие пути и подвижного состава. Большая часть упругих деформаций земляного полотна формируется на первом метре его глубины от основной площадки. При прочности грунтов верхней части земляного полотна, меньшей, чем воспринимаемые ими давления, образуются остаточные деформации — углубления в основной площадке; в этих углублениях застаивается вода, что еще в большей степени снижает прочность грунтов. Поэтому необходимо рассчитывать и регламентировать допускаемые давления на основную площадку земляного полотна.
Неравномерная влажность грунтов земляного полотна при его замерзании в зимний период приводит к неравномерному морозному пучению грунтов и к образованию зимних неровностей пути (пучин). Пучины возникают и вследствие неравномерного подтока грунтовых вод в зону промерзания грунтов у основной площадки. Пучины могут иметь высоту от нескольких миллиметров до 10—20 см и более.
Конструкция земляного полотна и составляющие его грунты определяют в известной мере также жесткость пути, величину массы, взаимодействующей с подвижным составом в динамических процессах, а также характеристики рассеяния энергии в земляном полотне в этих процессах.