專利名稱：一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鐵路軌道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，尤其涉及一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，適用于鐵路、輕軌、地鐵等鐵路路基、橋梁及隧道地段的無砟軌道鋪設(shè)。
背景技術(shù)：
目前鐵路工程應(yīng)用較多的無砟軌道型式主要有CRTS I型雙塊式無砟軌道、CRTS I 型板式無砟軌道、CRTS II型板式無砟軌道和CRTSIII型板式無砟軌道。(I)CRTS I型雙塊式無砟軌道由鋼軌、扣件、雙塊式軌枕、道床板、支承層/底座板等組成。CRTS I型雙塊式無砟軌道具有較高的整體性，并可沿用軌枕的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)， 造價(jià)相對較低。CRTS I型雙塊式無砟軌道現(xiàn)澆道床板及預(yù)制軌枕與道床板新老混凝土結(jié)合面容易產(chǎn)生裂紋；道床板為現(xiàn)澆混凝土，施工效率相對較差，道床板施工質(zhì)量控制相對困難；道床板表面排水坡施工困難；同時(shí)，軌道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞性傷損時(shí)，可維修性相對較差。(2)CRTS I型板式無砟軌道由鋼軌、扣件、軌道板、水泥乳化浙青砂漿填充層、底座、凸型擋臺及其周圍填充樹脂等組成。CRTSI型板式無砟軌道具有良好的施工性能和可修復(fù)性。CRTS I型板式無砟軌道水泥乳化浙青砂漿性能穩(wěn)定性和耐久性受原材料、施工工藝及氣候條件影響較大；梁端凸型擋臺受力最大，但梁端凸型擋臺為半圓形，抗變形能力及對于大跨度橋梁適應(yīng)性相對較差。水泥乳化浙青砂漿材料導(dǎo)致無砟軌道建筑成本相對較高。(3)CRTS II型板式無砟軌道由鋼軌、扣件、軌道板、砂漿、支承層/底座等組成。 CRTS II型板式無砟軌道結(jié)構(gòu)整體性和縱向連續(xù)性較好，軌道平順性好。CRTS II型板式無砟軌道跨越梁縫，橋梁、軌道系統(tǒng)受力復(fù)雜，且施工操作繁瑣；軌道板為縱連結(jié)構(gòu)，可維修性相對較差；梁端設(shè)置錨固結(jié)構(gòu)，對于相鄰路基結(jié)構(gòu)的整體性產(chǎn)生一定的不利影響，且對于后期的工程調(diào)整適應(yīng)性較差；軌道板精加工造價(jià)昂貴；建筑成本最高。(4)CRTSIII型板式無砟軌道由鋼軌、扣件、軌道板、自密實(shí)混凝土和底座板組成。 CRTSIII型板式無砟軌道采用自密實(shí)混凝土代替水泥乳化浙青砂漿，結(jié)構(gòu)耐久性較好，造價(jià)相對較低。CRTSIII型板式無砟軌道在軌道板下預(yù)埋門型筋，使軌道板與自密實(shí)混凝土調(diào)整層連接為一個(gè)整體。軌道板與自密實(shí)混凝土調(diào)整層連接為一個(gè)整體后，兩者共同受力，該
整體共同承受總彎矩M，則該整體所受的最大拉應(yīng)力為σ = -^t，其中B為該整體寬度，h為
6Bh
軌道板(厚度hi)與自密實(shí)混凝土調(diào)整層(厚度兩個(gè)疊合層的換算高度。應(yīng)力分布見

圖1，由圖1可知，在所有荷載作用下，軌道板與自密實(shí)混凝土組成的這個(gè)整體在自密實(shí)混凝土底面受拉，軌道板頂面受壓，即最大拉應(yīng)力由自密實(shí)混凝土調(diào)整層來承受，而自密實(shí)混凝土調(diào)整層本身剛度比軌道板小，容許最大拉應(yīng)力較預(yù)制的預(yù)應(yīng)力軌道板小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了解決上述背景技術(shù)中存在的不足，提出一種適應(yīng)鐵路、輕軌、地
3CN 102182120 A
說明書
2/5頁
鐵等軌道交通的預(yù)制軌道板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，使該結(jié)構(gòu)力學(xué)傳遞途徑清晰，受力合理，并具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，施工簡單，維修方便，同時(shí)滿足鐵路、輕軌、地鐵等軌道交通高平順性和高穩(wěn)定性的要求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，它包括鋼軌1、扣件、預(yù)制軌道板2、調(diào)整層3、底座4，其特征是，所述的軌道板板底設(shè)置限位凸臺5 或限位凹槽6，所述限位凸臺5或限位凹槽6為單個(gè)或多個(gè)。優(yōu)選地，所述板式無砟軌道結(jié)構(gòu)沿線路縱向?yàn)閱卧謮K式結(jié)構(gòu)，相鄰預(yù)制軌道板單元之間設(shè)有橫向縫隙，預(yù)制軌道板位于底座上方，每塊預(yù)制軌道板2與底座4之間采用限位凸臺5和限位凹槽6的結(jié)構(gòu)進(jìn)行軌道縱橫向力的傳遞，及限制軌道板2相對底座4的縱橫向位移，限位凸臺5和限位凹槽6分別位于預(yù)制軌道板底部和底座上表面上，或底座上表面和預(yù)制軌道板底部，所述調(diào)整層3位于底座4和預(yù)制軌道板2之間，預(yù)制軌道板2與調(diào)整層3之間對應(yīng)面為平面。優(yōu)選地，在限位凸臺5的側(cè)面安裝彈性材料。優(yōu)選地，所述調(diào)整層3采用自密實(shí)混凝土。優(yōu)選地，所述調(diào)整層3和預(yù)制軌道板2對應(yīng)面之間設(shè)置有隔離層或減振墊層10。優(yōu)選地，所述底座4沿縱向?yàn)閱卧謮K式結(jié)構(gòu)，相鄰底座單元之間設(shè)有橫向縫隙， 每個(gè)底座單元長度可為一塊或多塊軌道板對應(yīng)的長度。在上述方案中，所述相鄰預(yù)置軌道板2之間可以無任何連接或填筑填充材料。一方面，由于本發(fā)明的調(diào)整層與軌道板之間對應(yīng)面為平面，導(dǎo)致調(diào)整層與軌道板之間為相互分離的兩層，與現(xiàn)有的軌道板下預(yù)埋門型筋與自密實(shí)混凝土調(diào)整層連接為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)相比，本發(fā)明能使自密實(shí)混凝土調(diào)整層所受拉應(yīng)力減小，軌道板承受更大的拉應(yīng)力，從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力方面考慮更為合理。理由如下本發(fā)明所述軌道板與自密實(shí)混凝土調(diào)整層3由于沒有連接，軌道板與自密實(shí)混凝土調(diào)整層3根據(jù)各自的剛度受力，其受力圖見圖2。本發(fā)明的軌道板2 —般為預(yù)制的C60預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土板，自密實(shí)混凝土調(diào)整層3為現(xiàn)澆的C40鋼筋混凝土。假設(shè)軌道板2的彈性模量為E1，厚度為hl，調(diào)整層3的彈性模量為E2，厚度為h2。假設(shè)所有荷載作用下無砟軌道系統(tǒng)所承受的總彎矩值為M，則軌道板與調(diào)整層各自承受的彎矩
值分別為=M1=M邾M2=M 軌道板承受的最大拉應(yīng)力值為
+ E2H21^inI + 1HnI，
M1E1H1
σι = 6BX= 6B}(E^+E2H32)胃巾Bl ^fLitfe白勺t貞；11 ^ 白勺Ιλ 力{1
M1 λ . E2H2 % =6B2(E^+E2hl)，其中B2為調(diào)整層寬度。一般情況下調(diào)整層與軌道板同寬，即Bl = B2,由于軌道板的彈性模量和厚度均大于自密實(shí)混凝土的彈性模量和厚度，即軌道板的剛度大于自密實(shí)混凝土的剛度，可見軌道板所能承受的最大拉應(yīng)力大于自密實(shí)混凝土承受的最大拉應(yīng)力，即0ι> σ2。本發(fā)明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)將軌道板與調(diào)整層3連接成一個(gè)整體相比，體現(xiàn)的是剛度逐層遞減的設(shè)計(jì)理念，軌道板與自密實(shí)混凝土各盡其能，承擔(dān)各自所能承擔(dān)的荷載，即兩者依據(jù)各自的能力發(fā)揮其最大作用。本發(fā)明能使自密實(shí)混凝土層所受拉應(yīng)力減小，軌道板承受更大的拉應(yīng)力。另一方面，由于本發(fā)明的預(yù)制軌道板2采用單元分塊式結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度荷載相同時(shí)， 本發(fā)明軌道板所受溫度應(yīng)力遠(yuǎn)小于連續(xù)式板式無砟軌道軌道板所受溫度力。理由如下本發(fā)明軌道板受整體溫度荷載變化時(shí)，僅受扣件和底座上凹槽或凸臺對軌道板的約束作用。軌道板受到的軸向溫度力采用如下公式進(jìn)行計(jì)算，下式中前面部分為由扣件引起的軸向溫度力，后面部分為由限位凸臺5引起的軸向溫度力
權(quán)利要求
1.一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，它包括鋼軌(1)、扣件、預(yù)制軌道板O)、調(diào)整層(3)、底座G)，其特征是，所述的軌道板板底設(shè)置限位凸臺(5)或限位凹槽(6)，所述限位凸臺(5) 或限位凹槽(6)為單個(gè)或多個(gè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，所述板式無砟軌道結(jié)構(gòu)沿線路縱向?yàn)閱卧謮K式結(jié)構(gòu)，相鄰預(yù)制軌道板單元之間設(shè)有橫向縫隙，預(yù)制軌道板位于底座上方，每塊預(yù)制軌道板⑵與底座⑷之間采用限位凸臺(5)和限位凹槽(6)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行軌道縱橫向力的傳遞，及限制軌道板⑵相對底座⑷的縱橫向位移，限位凸臺(5)和限位凹槽 (6)分別位于預(yù)制軌道板底部和底座上表面上，或底座上表面和預(yù)制軌道板底部，所述調(diào)整層( 位于底座(4)和預(yù)制軌道板( 之間，預(yù)制軌道板O)與調(diào)整層( 之間對應(yīng)面為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其特征是，在限位凸臺(5)的側(cè)面安裝彈性材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其特征是，所述調(diào)整層C3)采用自密實(shí)混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其特征是，所述調(diào)整層C3)和預(yù)制軌道板( 對應(yīng)面之間設(shè)置有隔離層或減振墊層(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其特征是，所述底座(4)沿縱向?yàn)閱卧謮K式結(jié)構(gòu)，相鄰底座單元之間設(shè)有橫向縫隙，每個(gè)底座單元長度可為一塊或多塊軌道板對應(yīng)的長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，其特征是，所述相鄰預(yù)置軌道板( 之間無任何連接或填筑填充材料。
全文摘要
一種預(yù)制板式無砟軌道結(jié)構(gòu)，它包括鋼軌(1)、扣件、預(yù)制軌道板(2)、調(diào)整層(3)、底座(4)，其特征是，所述的軌道板板底設(shè)置限位凸臺(5)或限位凹槽(6)，所述限位凸臺(5)或限位凹槽(6)為單個(gè)或多個(gè)。本發(fā)明受力合理，并具有較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐久性，能充分發(fā)揮軌道板的高強(qiáng)度大剛度功能，減輕軌道板所受縱向溫度力，滿足鐵路、輕軌、地鐵等軌道交通高平順性和高穩(wěn)定性的要求。
文檔編號E01B2/00GK102182120SQ20111008161
公開日2011年9月14日 申請日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月31日
發(fā)明者孫立, 張珍珍, 王森榮, 陳瀟 申請人:中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司