适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构制造技术

本发明专利技术提供一种适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，属于铁路新型轨道结构技术领域，该结构主要由钢轨本体、扣件系统本体、韧性复合单元、碎石道砟本体组成，其中韧性复合单元是由第一轨枕块、第二轨枕块、第一聚合块、第二聚合块、第一加强螺纹管、第二加强螺纹管构成。该新型结构具有现场或工厂制造，现场装配式施工，大变形区段单元化智能养修的特点，兼具离散体和连续体的优点，有很强的整体性、弹性和可维修性，可解决高速行车条件下道砟飞溅、高频冲击荷载作用下的传统散体道床的劣化和累积塑性变形大、极端气候和特殊地质区段线路维护困难等关键问题；可为极端气候和特殊地质区段铁路线路的建造与运维提供关键技术支撑。关键技术支撑。关键技术支撑。

【技术实现步骤摘要】
适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构


[0001]本专利技术涉及铁路工程新型轨道结构
，具体涉及一种适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构。

技术介绍

[0002]在复杂艰险山区建设铁路，必然面临极端气候和特殊地质条件的影响。在极端气候方面：如深切峡谷强横风作用导致超大跨桥梁基础颤振；高山谷地区域受南北气团影响，日温差达30℃以上；山间沟谷地段易出现风吹积雪等现象，当列车快速通过(≥200km/h)时会出现冰块掉落激起道砟飞溅；高山峡谷多的地区，修建的高墩大跨桥梁(大于1000m)在极端高温低温作用下会产生数十厘米的伸缩、挠曲变形；在特殊地质方面：如地势起伏大的地区，深埋隧道多，许多地处高地应力区域，易产生隧道底部长期上拱；存在宽度达数十公里的地质断裂带、地震活动带的地区，易引起突发性大变形。
[0003]此外，上述极端气候和特殊地质区段大多位于高海拔地区，还面临高寒缺氧、人迹罕至，日常养护维修困难等突出问题。现有的无砟轨道作为一种一旦建造就无法改变的混凝土结构极难适应上述极端条件，而传统的有砟轨道散体道床在长期列车荷载作用下易产生不可逆的累积沉降变形，需经常养修，无法满足极端气候地质区段高标准、低维修的建养需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种适应基础大变形能力强、稳定性好、建造取材方便、维修便捷、维修工作量少、绿色环保的韧性复合有砟轨道结构，这种结构打破了极端气候与特殊地质地段铁路建设与养修困难的技术瓶颈，解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，包括钢轨本体、扣件系统本体、韧性复合单元、碎石道砟本体。
[0007]所述韧性复合单元是由第一轨枕块、第二轨枕块、第一聚合块、第二聚合块、第一加强螺纹管、第二加强螺纹管组成。
[0008]所述碎石道砟本体主要用于增强轨道稳定性，不承受垂向列车荷载，道砟颗粒原材料的选择范围更宽，铁路建设时就地取材更加方便。极端气候特殊地质区段深埋隧道的洞渣，可以作为碎石道砟本体原材料回填利用，节省大量建设成本。
[0009]所述碎石道砟本体相比于既有的特级道砟，在抗磨耗、抗冲击性能、抗压碎性能等方面可适当降低标准，而在渗水性能、抗大气腐蚀性、稳定性等方面需加强。在极端气候区段，可在道砟表面喷涂防腐蚀高性能材料，增强碎石道砟本体的耐久性。
[0010]所述碎石道砟本体相比于既有的特级道砟，级配要求低，能保证排水流畅即可，方便极端气候和特殊地质区段碎石道砟本体的快速生产和运输。
[0011]此外，碎石道砟本体在边坡处的最高填筑高度应低于韧性复合单元轨枕块顶面4～6cm；在轨道中部的最高填筑高度应低于加强螺纹管的高度2～3cm，以降低高速列车经过时产生的气动效应，彻底解决高速行车条件下的道砟飞溅问题。
[0012]所述的韧性复合单元中的第一和第二轨枕块是在既有III型混凝土轨枕的基础上，去除了中部400mm的模具，缩短了内置钢筋尺寸，通过工厂预制的方式进行生产。这种轨枕块可显著减小混凝土的用量，降低建设成本。
[0013]所述的韧性复合单元中的第一加强螺纹管、第二加强螺纹管浇筑在第一轨枕块和第二轨枕块中部，距离轨枕块底面100mm位置处。两个加强螺纹管的外径为55mm，内径为40mm，采用韧性钢材制成。第一和第二加强螺纹管外侧呈螺纹状，喷涂防腐蚀材料，并做绝缘处理，防止其干扰轨道电路，提高极端环境下的耐久性。此外，该装置在保证极端运营环境下的线路轨距方面发挥着重要作用。
[0014]所述的韧性复合单元中的第一聚合块、第二聚合块均为带耳半封闭式凹槽结构。该结构可利用特定模具在现场或工厂注入聚合胶的方式进行制造，其浇筑高度可灵活调整，适用于现场大变形调整。该结构可以解决传统有砟轨道在列车荷载作用下塑性累积变形过大的问题，具有很强的弹性和良好的力学性能保持能力。具体制造工序如下：
[0015]a)将工厂预制的包含第一轨枕块、第二轨枕块、第一加强螺纹管、第二加强螺纹管的轨枕整体放置在第一聚合块和第二聚合块模具上部，并精调摆放位置，使其与待浇筑的聚合块紧密贴合；
[0016]b)参照特级道砟要求，进行道砟颗粒选取和筛分；
[0017]b)将聚合胶与道砟颗粒充分混合搅拌的多元材料灌注在第一聚合块和第二聚合块的模具中，并进行振动压实，形成韧性复合单元；
[0018]c)韧性复合单元边角处进行光滑处理，以减小高速列车经过时的空气动力效应。
[0019]此外，当现场两个韧性复合单元装配时，需保证耳状凸起密贴。该设计解决了传统有砟轨道钢轨下轨枕间区域道砟难以密实稳定的问题，且方便线路状态观测。
[0020]所述的韧性复合单元预制和现场制作过程中，所采用的聚合胶是一种韧性粘合剂，包括常用的道砟胶、聚氨酯发泡胶等，但不限于双组分聚氨酯(PU)组合料，还包括其他高性能材料。所述的韧性复合单元可解决传统有砟轨道道砟破碎和道床劣化的问题。
[0021]所述的韧性复合单元可实现现场或工厂智能化制造，现场装配式施工，大变形区段单元化智能养修。所述的韧性复合有砟轨道结构兼具离散体和连续体的优点，显著提升了传统有砟轨道的整体性能和可维修性，为极端气候和特殊地质区段铁路线路的建造和维护提供了关键技术支撑。该结构还可促使我国高速铁路在极端气候和特殊地质区段实现世界最高运营速度的跨越式发展。
[0022]本专利技术有益效果：具有现场或工厂制造、现场装配式施工、大变形区段单元化智能养修的特点，兼具离散体和连续体的优点，有很强的整体性、弹性和可维修性，可解决高速行车条件下道砟飞溅、高频冲击荷载作用下的传统散体道床的劣化和累积塑性变形大、极端气候和特殊地质区段线路维护困难等关键问题；摆脱了无砟轨道在极端气候特殊地质条件下难以维修和传统有砟轨道在大变形区段维修效率低、工作量大的技术缺陷。
[0023]本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例所述的韧性复合有砟轨道结构三维立体图。
[0026]图2为本专利技术实施例所述的韧性复合有砟轨道横断面图。
[0027]图3为本专利技术实施例所述的韧性复合单元结构图。
[0028]图4为本专利技术实施例所述的韧性复合单元俯视图。
[0029]图5为本专利技术实施例所述的韧性复合单元正视图。
[0030]图6为本专利技术实施例所述的新型轨道的轨排结构图。
[0031]图7为本专利技术实施例所述的大变形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，其特征在于，包括：碎石道砟本体(9)内埋设有韧性复合单元；所述韧性复合单元包括：相互连接的第一聚合块(5)和第二聚合块(6)，所述第一聚合块(5)和所述第二聚合块(6)上均设有轨枕块；所述钢轨本体(1)通过扣件系统本体(2)连接在所述轨枕块上。2.根据权利要求1所述的适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，其特征在于，所述第一聚合块(5)上的轨枕块为第一轨枕块(3)，所述第二聚合块(6)上的轨枕块为第二轨枕块(4)，第一轨枕块(3)和第二轨枕块(4)相对设置。3.根据权利要求1所述的适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，其特征在于，所述第一聚合块(5)和所述第二聚合块(6)均为带耳半封闭式凹槽结构，该结构包括聚合块主体(13)，聚合块主体(13)的两侧为耳状凸起(14)，聚合块主体(13)上设有用于设置轨枕块的半封闭式凹槽(15)。4.根据权利要求1所述的适用于极端气候特殊地质条件的韧性复合有砟轨道结构，其特征在于，所述第一聚合块(5)和所述第二聚合...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宏，张智海，高亮，迟义浩，钱忠霞，王阳，魏绍磊，陈广生，张雅文，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：