Frp框架式軌枕結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及鐵路軌道【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，包括軌枕橫梁構(gòu)件；其中:所述軌枕橫梁構(gòu)件由FRP材料制成，該軌枕橫梁構(gòu)件為由上翼板、下翼板和中腹板構(gòu)成的中空工型截面梁式構(gòu)件，該工型截面梁式構(gòu)件的中空內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體Ⅰ，所述軌枕橫梁構(gòu)件的兩端設(shè)有榫槽；相鄰兩軌枕橫梁構(gòu)件由軌枕縱梁構(gòu)件連接為一體，該軌枕縱梁構(gòu)件也由FRP材料制成，所述軌枕縱梁構(gòu)件為由頂板、底板和兩側(cè)板構(gòu)成的中空箱形截面梁式構(gòu)件，在該箱形截面梁式構(gòu)件的中空內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體Ⅱ，該軌枕縱梁構(gòu)件的兩端具有與軌枕橫梁構(gòu)件榫槽匹配的榫頭。所述軌枕結(jié)構(gòu)適用于高速鐵路，且使用壽命長和使用成本低。
【專利說明】FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及鐵路軌道【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種適用于高速鐵路且使用壽命長 和使用成本低的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著高速鐵路建設(shè)的發(fā)展，高速行駛安全性、舒適性和環(huán)保性的更高要求，促使支 承鋼軌的軌枕結(jié)構(gòu)既要結(jié)構(gòu)初始平整性和使用期幾何不變性高，又要結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性、減 振降噪性和結(jié)構(gòu)安全性、耐久性好，還要工業(yè)化施工程度高、工程質(zhì)量易保證、后期維修養(yǎng) 護(hù)省和使用期性價(jià)比優(yōu)?，F(xiàn)有的木軌枕和混凝土軌枕，無論是材料性能、結(jié)構(gòu)形式還是結(jié)構(gòu) 功能和環(huán)保效果都難滿足這種高技術(shù)要求，即使是已在日本大量推廣應(yīng)用和我國開始部份 試用且評(píng)價(jià)比木、混凝土軌枕技術(shù)性能更優(yōu)的聚氨酯合成軌枕，也因其結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性 和性價(jià)比等缺陷而難完全勝任。
[0003] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的木軌枕和混凝土軌枕由于其自身缺陷，無法滿足高速鐵路 對(duì)軌枕性能的要求，尤其是木軌枕結(jié)構(gòu)耐久性差和混凝土軌枕減振降噪性差的缺陷，不僅 使其后期維護(hù)成本高和使用成本高，而且環(huán)保性差；聚氨酯合成軌枕也因其結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn) 定性缺陷和使用成本高，也難滿足高速鐵路對(duì)軌枕結(jié)構(gòu)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)綜合要求。
[0004] 為此，研發(fā)一種新的軌枕結(jié)構(gòu)，以滿足高速鐵路安全性、舒適性和環(huán)保性對(duì)軌枕結(jié) 構(gòu)的高技術(shù)要求，一直以來是本領(lǐng)域技術(shù)人員較難攻克的技術(shù)難題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是提供一種適用于高速鐵路且使用壽命長和使用成本低的FRP 框架式軌枕結(jié)構(gòu)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型上述目的而采用的技術(shù)方案是：一種FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，包 括用于固定鋼軌的軌枕橫梁構(gòu)件；其中：
[0007] 所述軌枕橫梁構(gòu)件由FRP材料制成，該軌枕橫梁構(gòu)件又包括上翼板和下翼板，所 述上翼板與下翼板之間通過中腹板連接成為中空的工型截面梁式構(gòu)件，該工型截面梁式構(gòu) 件的內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體，該軌枕橫梁構(gòu)件兩端支承鋼軌處，對(duì)稱地設(shè)有兩塊 橫隔板，所述兩橫隔板與其相交的上翼板和下翼板圍合形成一中空的矩形截面榫槽，所述 榫槽的軸線與鋼軌的軸線一致；
[0008] 相鄰兩軌枕橫梁構(gòu)件由軌枕縱梁構(gòu)件連接為一體，所述軌枕縱梁構(gòu)件也由FRP材 料制成，該軌枕縱梁構(gòu)件又包括頂板和底板，所述頂板與底板之間通過兩塊側(cè)板連接成為 中空的整體箱形截面梁式構(gòu)件，在該整體箱形截面梁式構(gòu)件的內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡 沫體，該軌枕縱梁構(gòu)件的兩端具有與軌枕橫梁構(gòu)件榫槽匹配的榫頭；
[0009] 所述榫頭插入與其匹配的榫槽，實(shí)現(xiàn)軌枕橫梁構(gòu)件與軌枕縱梁構(gòu)件的緊密配合式 榫鉚連接，構(gòu)成軌枕橫梁構(gòu)件和軌枕縱梁構(gòu)件上下共面的框架式整體軌枕結(jié)構(gòu)；
[0010] 使用時(shí)，所述框架式整體軌枕結(jié)構(gòu)通過軌枕橫梁構(gòu)件貫通其上翼板上連接螺栓孔 中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌，軌枕橫梁構(gòu)件和軌枕縱梁構(gòu)件底面齊平地彈性支承在道 床上。
[0011] 由于上述結(jié)構(gòu)采用輕質(zhì)、高強(qiáng)、完全彈性且彈性模量低的FRP材料制成，不僅動(dòng)載 疲勞性能好，而且能耐酸、堿、鹽介質(zhì)腐蝕，電絕緣性優(yōu)，-30?70°C溫度范圍材料力學(xué)性能 不降低，材料老化壽命不低于50年，故可保證FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壽命（> 30年）內(nèi) 的結(jié)構(gòu)整體性、穩(wěn)定性、耐久性和減振降噪效果幾乎不降低，還可保證該軌枕結(jié)構(gòu)適用于各 種復(fù)雜邊界條件和惡劣氣候條件比木軌枕、混凝土軌枕及聚氨酯合成軌枕更有效，從而使 軌道結(jié)構(gòu)和高速鐵路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)安全性、營運(yùn)舒適性和環(huán)保性得到真正有效的提高。并且， 該軌枕結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)自重輕(約為混凝土軌枕結(jié)構(gòu)的1/10)，工業(yè)化施工程度高，工程質(zhì)量易保 證，使用壽命長，使用期內(nèi)無涂裝養(yǎng)護(hù)和維修少，還省去了軌下及枕下橡膠減振墊，簡化了 鋼軌扣件的構(gòu)造與安裝，可實(shí)現(xiàn)軌枕結(jié)構(gòu)縱、橫梁構(gòu)件不拆除鋼軌的快速更換，一期工程造 價(jià)低于聚氨酯合成軌枕，使用期性價(jià)比優(yōu)于木軌枕、混凝土軌枕和聚氨酯合成軌枕，用于高 速鐵路不僅使用壽命長和使用成本低；而且有望成為高速鐵路軌道系統(tǒng)最優(yōu)秀的軌枕結(jié)構(gòu) 形式。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012] 本實(shí)用新型可以通過附圖給出的非限定性實(shí)施例進(jìn)一步說明。
[0013] 圖1為本實(shí)用新型位于道床上的立面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2為本實(shí)用新型位于道床俯視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖3為本實(shí)用新型軌枕橫梁構(gòu)件的結(jié)構(gòu)立面示意圖。
[0016] 圖4為圖3中A-A向結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0017] 圖5為圖3中B-B向結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0018] 圖6為本實(shí)用新型軌枕縱梁構(gòu)件的結(jié)構(gòu)立面示意圖。
[0019] 圖7為圖6中C-C向結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0020] 圖8為圖6中D-D向結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
[0021] 圖中：1、軌枕橫梁構(gòu)件；2、軌枕縱梁構(gòu)件；3、鋼軌；4、道床；11、上翼板；12、中腹 板；13、下翼板；14、橫隔板；15、聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I ;16、榫槽；17、凹槽I ;18、連接螺栓 孔；21、頂板；22、側(cè)板；23、底板；24、平隔板；25、聚氨酯硬質(zhì)泡沫體II ;26、榫頭；27、凹槽 II ;。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：
[0023] 參見附圖1至附圖8,圖中的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，包括用于固定鋼軌3的軌枕橫 梁構(gòu)件1 ;其特征在于：
[0024] 所述軌枕橫梁構(gòu)件1由FRP材料制成，該軌枕橫梁構(gòu)件1又包括上翼板11和下翼 板13,所述上翼板11與下翼板13之間通過中腹板12連接成為中空的工型截面梁式構(gòu)件， 該工型截面梁式構(gòu)件的中空內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I 15,該軌枕橫梁構(gòu)件1的兩 端支承鋼軌處，對(duì)稱地設(shè)有兩塊橫隔板14,所述兩橫隔板14與其相交的上翼板11和下翼板 13圍合形成一中空的矩形截面榫槽16,所述榫槽16的軸線與鋼軌3的軸線一致；
[0025] 相鄰兩軌枕橫梁構(gòu)件1由軌枕縱梁構(gòu)件2連接為一體，所述軌枕縱梁構(gòu)件2也由 FRP材料制成，該軌枕縱梁構(gòu)件2又包括頂板21和底板23,所述頂板21與底板23之間通 過兩塊側(cè)板22連接成為中空的整體箱形截面梁式構(gòu)件，在該箱形截面梁式構(gòu)件的中空內(nèi) 腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體II 25,該軌枕縱梁構(gòu)件2的兩端具有與軌枕橫梁構(gòu)件1榫槽 16匹配的榫頭26 ;
[0026] 所述榫頭26插入與其匹配的榫槽16,實(shí)現(xiàn)軌枕橫梁構(gòu)件1與軌枕縱梁構(gòu)件2的緊 密配合式榫鉚連接，構(gòu)成軌枕橫梁構(gòu)件1和軌枕縱梁構(gòu)件2上下共面的框架式整體軌枕結(jié) 構(gòu)；
[0027] 使用時(shí)，所述框架式整體軌枕結(jié)構(gòu)通過軌枕橫梁構(gòu)件1貫通其上翼板11上連接螺 栓孔18中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌3,軌枕橫梁構(gòu)件1和軌枕縱梁構(gòu)件2底面齊平地 彈性支承在道床4上。在該實(shí)施例中，軌枕橫梁構(gòu)件1與軌枕縱梁構(gòu)件2榫鉚連接成整體 軌枕結(jié)構(gòu)的連接方式，既保證了框架式軌枕結(jié)構(gòu)的組裝快速簡單和幾何精度高，又保證了 該軌枕結(jié)構(gòu)的溫變伸縮可通過軌枕縱梁構(gòu)件2的榫頭26在軌枕橫梁構(gòu)件1的榫槽16內(nèi)滑 動(dòng)實(shí)現(xiàn)而減小結(jié)構(gòu)的附加約束內(nèi)力。
[0028] 框架式軌枕結(jié)構(gòu)與其上鋼軌3的外部連接，一是通過軌枕橫梁構(gòu)件1與軌枕縱梁 構(gòu)件2共面支承鋼軌的大面積彈性支承連接；二是通過軌枕橫梁構(gòu)件1貫通其上翼板11螺 栓孔18的鋼軌3扣件緊固螺栓壓緊鋼軌3約束鋼軌橫向位移的局部約束連接。
[0029] 框架式軌枕結(jié)構(gòu)與其下道床4的外部連接，一是軌枕橫梁構(gòu)件1與軌枕縱梁構(gòu)件 2作為彈性地基框架梁與道床4的彈性支承連接；二是軌枕橫梁構(gòu)件1底面的凹槽I 17和 軌枕縱梁構(gòu)件2底面的凹槽II 27約束道床板、橋面板與其連接的環(huán)氧砂漿層構(gòu)成縱橫向剪 力齒及約束道床碎石構(gòu)成縱橫向摩阻帶增加的咬合式界面連接。
[0030] 為增強(qiáng)軌枕橫梁構(gòu)件1與道床4連接的穩(wěn)固性，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地：所述軌枕 橫梁構(gòu)件1的下翼板13上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽I 17,該凹槽I 17位于下翼板13的下壁板 上且貫通整個(gè)下翼板13的下壁板。所述凹槽I 17的截面形狀為矩形。所述凹槽I 17為 三個(gè)。
[0031] 為增強(qiáng)軌枕橫梁構(gòu)件1的使用性能，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地：所述軌枕橫梁構(gòu)件1 的中腹板12的兩側(cè)板貫通上翼板11的上下壁板和下翼板13的上下壁板，將軌枕橫梁構(gòu)件 1的中空內(nèi)腔分隔成相互獨(dú)立的七個(gè)獨(dú)立內(nèi)腔，聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I 15將獨(dú)立內(nèi)腔填滿。
[0032] 為增強(qiáng)軌枕縱梁構(gòu)件2與道床4連接的穩(wěn)固性，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地：所述軌枕 縱梁構(gòu)件2的底板23上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽II 27,該凹槽II 27位于底板23外壁且貫通整 個(gè)底板23外壁。所述凹槽II 27的截面形狀為矩形。所述凹槽II 27為兩個(gè)。
[0033] 為增強(qiáng)軌枕縱梁構(gòu)件2的使用性能，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地：所述軌枕縱梁構(gòu)件2 的兩塊側(cè)板22之間設(shè)置有兩塊平隔板24,該平隔板24將軌枕縱梁構(gòu)件2的中空內(nèi)腔分隔 為相互獨(dú)立的三個(gè)獨(dú)立內(nèi)腔，聚氨酯硬質(zhì)泡沫體II 25將獨(dú)立內(nèi)腔填滿。
[0034] 為增強(qiáng)軌枕縱梁構(gòu)件2與軌枕橫梁構(gòu)件1連接的穩(wěn)固性，上述實(shí)施例中，優(yōu)選地： 所述軌枕縱梁構(gòu)件2的榫頭26的截面面積小于軌枕縱梁構(gòu)件2的截面面積，且榫頭26位 于軌枕縱梁構(gòu)件2端頭的幾何中心。
[0035] 在上述實(shí)施例中，F(xiàn)RP制成的框架式軌枕結(jié)構(gòu)，既能通過FRP軌枕橫梁構(gòu)件1和軌 枕縱梁構(gòu)件2的高精度標(biāo)準(zhǔn)件以榫鉚連接方式構(gòu)成結(jié)構(gòu)幾何形狀的初始精確性和使用期 不變性高、軌枕縱梁構(gòu)件2的榫頭可在軌枕橫梁構(gòu)件1的榫槽內(nèi)自由溫變伸縮而不增加其 約束內(nèi)力的長效幾何不變結(jié)構(gòu)體系，又能配合軌枕橫梁構(gòu)件1的凹槽I 17和軌枕縱梁構(gòu)件 2的凹槽II 27與道床4增加的咬合式界面約束連接，提高框架式軌枕結(jié)構(gòu)的面內(nèi)外穩(wěn)定性 及抗變形破壞能力，還能借助軌枕橫梁構(gòu)件1和軌枕縱梁構(gòu)件2共面增大的鋼軌彈性支承 面積及二者內(nèi)腔內(nèi)分別填充的聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I 15和聚氨酯硬質(zhì)泡沫體II 25,增大軌 枕結(jié)構(gòu)對(duì)鋼軌的彈性支承均勻性及減振降噪效果，減小軌枕結(jié)構(gòu)傳給鋼軌的反作用力和傳 給道床的荷載集度，使整個(gè)軌道系統(tǒng)借助于該軌枕結(jié)構(gòu)更合理的結(jié)構(gòu)形式，獲得結(jié)構(gòu)體系 受力更合理、更安全、減振降噪效果更明顯、更均勻和結(jié)構(gòu)耐久性更可靠的優(yōu)異結(jié)構(gòu)效果。 例如，F(xiàn)RP框架式軌枕結(jié)構(gòu)的承載能力和抗變形破壞能力，比木、混凝土、聚氨酯合成軌枕提 高50%以上，減振降噪性能比木、混凝土軌枕提高50%以上，工程造價(jià)比聚氨酯合成軌枕節(jié) 省20%以上。
[0036] 在上述實(shí)施例中，F(xiàn)RP是指Fiber Reinforced Polymer，即纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0037] 顯然，上述描述的所有實(shí)施例是本實(shí)用新型的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施 例?；诒緦?shí)用新型的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得 的所有其它實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范疇。
[0038] 綜上所述，本實(shí)用新型完全適用于高速鐵路，不僅使用壽命長和使用成本低，而且 有望成為高速鐵路軌道系統(tǒng)最優(yōu)秀的軌枕結(jié)構(gòu)形式。
【權(quán)利要求】
1. 一種FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，包括用于固定鋼軌（3)的軌枕橫梁構(gòu)件（1);其特征在 于： 所述軌枕橫梁構(gòu)件（1)由FRP材料制成，該軌枕橫梁構(gòu)件（1)又包括上翼板（11)和下 翼板（13)，所述上翼板（11)與下翼板（13)之間通過中腹板（12)連接成為中空的工型截面 梁式構(gòu)件，所述工型截面梁式構(gòu)件的中空內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I (15)，該軌枕 橫梁構(gòu)件（1)兩端支承鋼軌（3)處，對(duì)稱地設(shè)有兩塊橫隔板（14)，所述兩橫隔板（14)與其相 交的上翼板（11)和下翼板（13)圍合形成一中空的矩形截面榫槽（16)，所述榫槽（16)的軸 線與鋼軌（3)的軸線一致； 相鄰兩軌枕橫梁構(gòu)件（1)由軌枕縱梁構(gòu)件（2)連接為一體，所述軌枕縱梁構(gòu)件（2)也 由FRP材料制成，該軌枕縱梁構(gòu)件（2 )又包括頂板（21)和底板（23 )，所述頂板（21)與底板 (23)之間通過兩塊側(cè)板（22)連接成為中空的整體箱形截面梁式構(gòu)件，在該箱形截面梁式構(gòu) 件的中空內(nèi)腔中填充有聚氨酯硬質(zhì)泡沫體（25)，該軌枕縱梁構(gòu)件（2)的兩端具有與軌枕橫 梁構(gòu)件（1)榫槽（16)匹配的榫頭（26); 所述榫頭（26)插入與其匹配的榫槽（16)，實(shí)現(xiàn)軌枕橫梁構(gòu)件（1)與軌枕縱梁構(gòu)件（2) 的緊密配合式榫鉚連接，構(gòu)成軌枕橫梁構(gòu)件（1)和軌枕縱梁構(gòu)件（2)上下共面的框架式整 體軌枕結(jié)構(gòu)； 使用時(shí)，所述框架式整體軌枕結(jié)構(gòu)通過軌枕橫梁構(gòu)件（1)貫通其上翼板（11)上連接螺 栓孔（18)中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌（3)，軌枕橫梁構(gòu)件（1)和軌枕縱梁構(gòu)件（2)底面 齊平地彈性支承在道床（4)上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述軌枕橫梁構(gòu)件（1)的 下翼板（13)上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽I (17)，該凹槽I (17)位于下翼板（13)的下壁板上且 貫通整個(gè)下翼板（13)的下壁板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述凹槽I (17)的截面 形狀為矩形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述凹槽I (17)為 三個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述軌枕橫梁構(gòu)件（1)的 中腹板（12)的兩側(cè)板貫通上翼板（11)的上下壁板和下翼板（13)的上下壁板，將軌枕橫梁 構(gòu)件（1)的中空內(nèi)腔分隔成相互獨(dú)立的七個(gè)獨(dú)立內(nèi)腔，聚氨酯硬質(zhì)泡沫體I (15)將獨(dú)立內(nèi) 腔填滿。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述軌枕縱梁構(gòu)件（2)的 底板（23)上設(shè)置有至少一個(gè)凹槽II (27)，該凹槽II (27)位于底板（23)外壁且貫通整個(gè)底 板（23)外壁。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述凹槽II (27)的截面 形狀為矩形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述凹槽II (27)為 兩個(gè)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述軌枕縱梁構(gòu)件（2)的 兩塊側(cè)板（22)之間設(shè)置有兩塊平隔板（24)，該平隔板（24)將軌枕縱梁構(gòu)件（2)的中空內(nèi)腔 分隔為相互獨(dú)立的三個(gè)獨(dú)立內(nèi)腔，聚氨酯硬質(zhì)泡沫體II (25)將獨(dú)立內(nèi)腔填滿。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的FRP框架式軌枕結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述軌枕縱梁構(gòu)件（2) 的榫頭（26)的截面面積小于軌枕縱梁構(gòu)件（2)的截面面積，且榫頭（26)位于軌枕縱梁構(gòu)件 (2)端頭的幾何中心。
【文檔編號(hào)】E01B3/46GK203834296SQ201420260665
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】張錫祥, 楊忠, 李正川 申請(qǐng)人:張錫祥