BR112020023997B1

BR112020023997B1 - Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras e método de fabricação do mesmo

Info

Publication number: BR112020023997B1
Application number: BR112020023997-6A
Authority: BR
Inventors: Ruilin You; Jia Fan; Weibin Liu; Xiang Gang Du; Zhenyu Tan; Yangsheng Ye; Zhanguo Ma; Liangshan Xu
Original assignee: China Academy Of Railway Sciences Corporation Limited Railway Engineering Research Institute; China Academy Of Railway Sciences Corporation Limited; Beijing Tieke Shougang Track Technology Co., Ltd
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2021-10-05
Also published as: US20210123191A1; BR112020023997A2; WO2019227522A1; US11136724B2; CN108589436A; AU2018425837B2; AU2018425837A1; CN108589436B

Abstract

dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras. trata-se de um dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras. o dormente é integralmente moldado por derramamento e compreende: um corpo de dormente (3) e áreas de suporte de trilho (2), sendo que bases de fixação de trilho são dispostas sobre as superfícies das áreas de suporte de trilho (2), e existem duas áreas de suporte de trilho (2) respectivamente localizadas sob um trilho de aço nos dois lados do dormente e localizadas acima do corpo de dormente (3). um material reforçado com fibra é adicionado apenas nas áreas de suporte de trilho (2), as nervuras de reforço são configuradas no corpo de dormente (3) e o material reforçado com fibra é disposto principalmente em uma área sob estresse principal sob uma face de suporte de trilho de aço. o material de fibra é projetado para ser adicionado a uma área específica durante a produção de um dormente de concreto, aumentando, assim, a propriedade de resistência ao desgaste e a propriedade de resistência à quebra do concreto, estando bem adaptado a uma condição de estresse do dormente, de modo que a vida útil do dormente de concreto seja aumentada e a estabilidade do deslocamento em uma via férrea seja melhorada.

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[0001] A presente invenção relaciona-se a um dormente ferroviário, em particular a um dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras.

ANTECEDENTES

[0002] O transporte em ferrovia de carregamento pesado apresenta grande capacidade de carga, eficiência alta e baixo custo de transporte e, portanto, tem uso disseminado em todo o mundo como a direção de desenvolvimento de frete ferroviário. Alguns países com vastos territórios, recursos abundantes e grandes volumes de carga a granel como carvão e minério, como o Estados Unidos, Canadá, Brasil, Austrália e África do Sul, operaram um grande número de ferrovias de carregamento pesado. Na Europa, trens de carregamento pesado também começaram a operar em linhas mistas de passageiros e frete dominadas por transporte de passageiros. O aumento de carga de eixo é uma direção técnica importante no desenvolvimento de ferrovias de carregamento pesado. Alguns países começaram a operar trens de carregamento pesado com cargas de eixo de trinta toneladas ou mais em ferrovias de carregamento pesado.

[0003] O aumento na velocidade, na carga de eixo e no volume de tráfego de trens de carregamento pesado resultaram em mais danos à estrutura de via e ao equipamento ferroviário sob condições de operação de alta intensidade.

[0004] Como um componente-chave da estrutura de via, os dormentes suportam várias cargas provenientes dos trilhos e transmitem-nas para o leito da via, mantendo a bitola da via, a direção de via e outros formatos geométricos. O dormente inclui um dormente de madeira, dormente de concreto, dormente de aço, dormente de compósito e dormentes formados de outros materiais. Com o desenvolvimento de ferrovias de carregamento pesado e alta velocidade, dormentes de concreto reforçado protendido se tornaram a forma estrutural principal de dormentes na indústria de transportação ferroviária global. Os dormentes de concreto têm grande peso próprio, rigidez alta e forte habilidade para manter os formatos geométricos da via, que é condutiva para melhorar a suavidade e estabilidade da via. Entretanto, com o desenvolvimento do transporte de carregamento pesado, pesquisas de campo mostram que dormentes de concreto experimentam graus variáveis de dano em ferrovias de carregamento pesado com grandes cargas de eixo e altos volumes de transporte. A superfície de suporte de trilho é desgastada, por exemplo, acostamentos são quebrados e rachaduras transversais aparecem sob dormentes e no segmento intermediário de dormentes. Portanto, para se adaptar ao rápido desenvolvimento de transporte ferroviário de carregamento pesado, é altamente desejável desenvolver um dormente de concreto reforçado protendido de alto desempenho que possa reduzir os danos e estender a vida útil.

[0005] O documento de patente CN103790078A revela uma placa de via sem lastro do tipo estrutura espessa, em que a placa inferior 6 é um cuboide. As saliências de protuberância 4 são simetricamente fornecidas em um lado de um cuboide ao longo de um eixo 5 em uma direção de comprimento do cuboide. As plataformas de suporte de trilho 8 são distribuídas de maneira uniforme ao longo de uma direção de comprimento de uma superfície superior das saliências de protuberância. A placa inferior é dotada de orifícios atravessantes 9 entre as saliências de protuberância. Barras reforçadas com fibra de vidro são dispostas na placa inferior e nas saliências de protuberância. A placa inferior, as saliências de protuberância e as plataformas de suporte de trilho são integralmente fundidas a partir de concreto de desempenho superalto (UHPC). A placa inferior forma uma estrutura de armação conectada por uma estrutura de concreto reforçada horizontalmente 10. O UHPC é feito de cimento, areia de quartzo, pó de quartzo, fumaça de sílica, agente redutor de água e fibra de aço. A placa de via é formada integralmente, e a fibra de reforço é uniformemente disposta em toda a placa de via. Embora a resistência da placa de via patenteada seja melhorada, a elastoplasticidade, tensão e deslocamento de bitola (especialmente sob condições de carregamento pesado) da placa da via foram aumentados e, visto que a fibra de aço é adicionada ao longo, o custo da placa de via patenteada é aumentado.

[0006] O documento de patente CN05153674A revela um defletor de bitola de via (3) feito de um material sintético de fibra de basalto que inclui as seguintes partes de peso de componente: 20 a 60 partes de fibra de basalto, 20 a 40 partes de poliuretano, 15 a 40 partes de resina de epóxi e 5 a 20 partes de tíner. As bases de defletor 4 são simetricamente dispostas nos lados esquerdo e direito de um coxim de borracha 8, e as bases de defletor 4 são feitas de material sintético de fibra de basalto. Na verdade, o defletor de bitola de via é parcialmente feito de fibra e é separado do corpo de dormente. Visto que o material do defletor da bitola de via é diferente do material de dormente de concreto, suas superfícies de contato mútuo se desgastam e afrouxam facilmente, o que pode causar danos à propriedade e ferimentos às pessoas.

[0007] O documento de patente CN105040531 revela um dormente elástico que inclui um corpo de dormente 2 e um coxim elástico 1 disposto sob o corpo de dormente. O coxim elástico é ligado a uma superfície inferior do corpo de dormente por um adesivo e o coxim elástico é fixado ao corpo de dormente por uma âncora 3. Devido à posição de instalação, a elasticidade total do dormente varia substancialmente e resulta em dano à superfície de contato.

[0008] O documento de patente CN101457504A revela um dormente de compósito reforçado com fibra 1, que é formado por impregnação de feltro de fibra de reforço ou um pano de tecido com uma extrusão de resina através de uma matriz de moldagem com um formato de seção transversal projetado e curando-a na matriz. A fibra de reforço é composta por um cordão trançado não torcido e o cordão trançado não torcido é feito de fibra de vidro de alta resistência, fibra de basalto ou outra fibra isolante de alta resistência. O formato da seção transversal projetada pode ser uma estrutura oca, que pode ser preenchida com areia e cascalho. Embora a estrutura oca economize material, ainda deve ser uniformemente disposta, e por causa de sua capacidade de suporte ser leve, o dormente de compósito reforçado com fibra não pode encontrar exigência de carga de força de ferrovias de carregamento pesado. SUMÁRIO

[0009] Para resolver os problemas acima, a presente invenção fornece um dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras. Uma fibra é misturada em regiões específicas durante a produção do dormente de concreto, o que aumenta a resistência ao desgaste e à quebra de concreto, e se adapta ao estresse do dormente, prolongando, desse modo, a vida útil do dormente de concreto e melhorando a estabilidade de operação ferroviária. A presente invenção adota a seguinte solução técnica.

[0010] É fornecido um dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, e o dormente é integralmente fundido e inclui um corpo de dormente e regiões de suporte de trilho. Uma base de fixação de trilho é disposta em uma superfície das regiões de suporte de trilho. Existem duas regiões de suporte de trilho, e as duas regiões de suporte de trilho são localizadas sob os trilhos em ambos os lados do dormente respectivamente, e são localizadas acima do corpo de dormente. Uma fibra de reforço é misturada apenas nas regiões de suporte de trilho, e uma nervura de reforço é disposta no corpo de dormente. A fibra de reforço é concentrada em uma região de estresse principal sob a superfície das regiões de suporte de trilho.

[0011] Adicionalmente, a fibra de reforço é distribuída de maneira irregular de acordo com um estresse sobre o dormente, isto é, a fibra de reforço disposta em uma região com muito estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com pouco estresse.

[0012] Adicionalmente, uma seção transversal sob trilho do dormente de concreto tem de 230 a 250 mm de altura, uma seção transversal intermediária do dormente de concreto tem de 190 a 210 mm de altura e uma superfície inferior do dormente de concreto tem de 270 a 320 mm de largura.

[0013] Adicionalmente, a fibra de reforço é uma fibra de basalto ou uma fibra de aço.

[0014] Adicionalmente, a nervura de reforço é uma barra de aço comum ou um fio de aço protendido.

[0015] Adicionalmente, os trilhos são colocados diretamente em uma superfície das regiões de suporte de trilho e fixados pela base de fixação de trilho.

[0016] Um método de fabricação do dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras revelado acima inclui as seguintes etapas: empregar duas tubulações de derramamento, em que uma tubulação de derramamento é configurada para derramar um concreto puro e a outra tubulação de derramamento é configurada para derramar uma mistura com uma razão de fibra de reforço máxima; conectar as duas tubulações de derramamento a uma porta de descarga, respectivamente, em que um misturador é disposto na porta de descarga; derramar simultaneamente pelas duas tubulações de derramamento para formar o corpo de dormente; e derramar simultaneamente pelas duas tubulações de derramamento para formar as regiões de suporte de trilho de acordo com razões de fibra de reforço predefinidas de diferentes regiões, em que as velocidades de descarga de diferentes tubulações de derramamento são controladas para realizar as razões predefinidas.

[0017] Adicionalmente, razões de fibra de reforço predefinidas das diferentes regiões são obtidas conforme a seguir: determinar uma distribuição de estresse através de um software de análise de elemento finito (FEA); determinar as razões de fibra de reforço de acordo com a distribuição de estresse, em que a fibra de reforço disposta em uma região com muito estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com pouco estresse.

[0018] A presente invenção tem os seguintes efeitos técnicos.

[0019] O dormente é integralmente fundido com alta eficiência de construção, e tem estresse uniforme e baixo custo, e a integridade e durabilidade do dormente são aprimoradas. A fibra é adicionada em regiões específicas para se adaptar ao estresse do dormente, o que aumenta a durabilidade enquanto mantém a rigidez total e estabilidade do dormente. A fibra é disposta de uma maneira que é compatível com a necessidade de reforço da força de carga para melhor fazer o dormente se adaptar às exigências de estresse de ferrovias de carregamento pesado.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0020] A Figura 1 é uma vista vertical de um dormente da presente invenção.

[0021] A Figura 2 é uma vista lateral do dormente da presente invenção.

[0022] A Figura 3 é uma vista plana do dormente da presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[0023] A presente invenção é descrita em detalhes doravante com referência aos desenhos e modalidades. Entretanto, deve-se compreender que o escopo da presente invenção é limitado às seguintes modalidades. Ao invés disso, tecnologias implementadas com base no conteúdo da presente invenção devem estar dentro do escopo da presente invenção.

[0024] Conforme mostrado nas Figuras 1 a 3, um dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras é integralmente fundido e inclui o corpo de dormente 3 e as regiões de suporte de trilho 2. Uma base de fixação de trilho é disposta na superfície das regiões de suporte de trilho 2. Existem duas regiões de suporte de trilho 2, e as duas regiões de suporte de trilho 2 são localizadas sob os trilhos em ambos os lados do dormente, respectivamente, e são localizadas acima do corpo de dormente. A fibra de reforço é misturada apenas nas regiões de suporte de trilho 2, e a nervura de reforço 1 é disposta no corpo de dormente. A fibra de reforço é concentrada em uma região de estresse principal sob a superfície das regiões de suporte de trilho.

[0025] Adicionalmente, a fibra de reforço é disposta de maneira irregular de acordo com um estresse sobre o dormente, isto é, a fibra de reforço disposta em uma região com muito estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com pouco estresse.

[0026] Adicionalmente, uma seção transversal sob trilho do dormente de concreto tem de 230 a 250 mm de altura, uma seção transversal intermediária do dormente de concreto tem de 190 a 210 mm de altura e uma superfície inferior do dormente de concreto tem de 270 a 320 mm de largura.

[0027] Adicionalmente, a fibra de reforço é uma fibra de basalto ou uma fibra de aço.

[0028] Adicionalmente, a nervura de reforço 1 é uma barra de aço comum ou um fio de aço protendido.

[0029] Adicionalmente, os trilhos são colocados diretamente em uma superfície das regiões de suporte de trilho, e são fixados pela base de fixação de trilho.

[0030] Um método para fabricação do dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras mencionado acima inclui as etapas a seguir. Duas tubulações de derramamento são empregadas, em que uma tubulação de derramamento é configurada para derramar um concreto puro, e a outra tubulação de derramamento é configurada para derramar uma mistura com uma razão de fibra de reforço máxima. As duas tubulações de derramamento são conectadas a uma porta de descarga, respectivamente, e um misturador é disposto na porta de descarga. Primeiro, as duas tubulações de derramamento derramam simultaneamente para formar o corpo de dormente. Então, as duas tubulações de derramamento derramam simultaneamente para formar as regiões de suporte de trilho de acordo com as razões de fibra de reforço predeterminadas de diferentes regiões, em que descarregar velocidades de diferentes tubulações de derramamento são controladas para realizar as razões predefinidas. As regiões de suporte de trilho são divididas em N segmentos para derramamentos de múltiplos segmentos de acordo com distribuição de estresse, em que N > 3. Misturas com diferentes razões de fibra são derramadas em diferentes segmentos. Visto que a distribuição de estresse de dormentes no mesmo segmento de estrada é similar, a produção contínua em larga escala pode ser alcançada por meio de derramamento de múltiplos segmentos.

[0031] Adicionalmente, as razões de fibra de reforço predeterminadas das diferentes regiões são obtidas conforme a seguir. Uma distribuição de força de estresse da força de estresse total que surge de um dormente durante operação em uma ferrovia de carregamento pesado é determinada através de um software de análise de elemento finito (FEA). As razões de fibra de reforço são determinadas de acordo com a distribuição de estresse, em que a fibra de reforço disposta em uma região com muito estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com pouco estresse. A presente invenção usa o software FEA para determinar distribuição de estresse e dividir as regiões de suporte de trilho em N segmentos com base na distribuição de estresse ou derramamento de múltiplos segmentos. Misturas com diferentes razões de fibra são derramadas em diferentes segmentos.

[0032] Com o objetivo de promover um entendimento dos princípios da invenção, modalidades específicas foram descritas. No entanto, deve ser entendido que a descrição se destina a ser ilustrativa e não restritiva em caráter, e que nenhuma limitação do escopo da invenção é pretendida. Quaisquer alterações e modificações adicionais nos componentes, elementos, processos ou dispositivos descritos e quaisquer aplicações adicionais dos princípios da invenção conforme descritas no presente documento, são contempladas conforme ocorreriam normalmente a alguém versado na técnica à qual a invenção pertence.

Claims

1. Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras caracterizado pelo fato de que compreende um corpo de dormente (3) e regiões de suporte de trilho (2), em que o dormente é integralmente fundido; uma base de fixação de trilho é disposta em uma superfície das regiões de suporte de trilho (2); existem duas regiões de suporte de trilho, e as duas regiões de suporte de trilho são localizadas sob trilhos em ambos os lados do dormente, respectivamente, e são localizadas acima do corpo de dormente (3); uma fibra de reforço é misturada apenas nas regiões de suporte de trilho, e uma nervura de reforço (1) é disposta no corpo de dormente (3); a fibra de reforço é concentrada em uma região de estresse principal sob a superfície das regiões de suporte de trilho; a fibra de reforço é disposta de maneira irregular de acordo com um estresse sobre o dormente, isto é, a fibra de reforço disposta em uma região com um grande estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com um pequeno estresse.

2. Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma seção transversal sob trilho do dormente de concreto tem de 230 a 250 mm de altura, uma seção transversal intermediária do dormente de concreto tem de 190 a 210 mm de altura e uma superfície inferior do dormente de concreto tem de 270 a 320 mm de largura.

3. Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fibra de reforço é uma fibra de basalto ou uma fibra de aço.

4. Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a nervura de reforço (1) é uma barra de aço comum ou um fio de aço protendido.

5. Dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os trilhos são colocados diretamente sobre a superfície das regiões de suporte de trilho (2) e são fixados pela base de fixação de trilho.

6. Método de fabricação do dormente de concreto reforçado protendido reforçado com fibras, do tipo definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende: empregar duas tubulações de derramamento, em que uma tubulação de derramamento é configurada para derramar um concreto puro e a outra tubulação de derramamento é configurada para derramar uma mistura com uma razão de fibra de reforço máxima; conectar as duas tubulações de derramamento a uma porta de descarga, respectivamente, em que um misturador é disposto na porta de descarga; derramar simultaneamente pelas duas tubulações de derramamento para formar o corpo de dormente (3); e derramar simultaneamente pelas duas tubulações de derramamento para formar as regiões de suporte de trilho (2) de acordo com razões de fibra de reforço predefinidas de diferentes regiões, em que as velocidades de descarga de diferentes tubulações de derramamento são controladas para realizar as razões predefinidas.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que razões de fibra de reforço predefinidas das diferentes regiões são obtidas como segue: determinar uma distribuição de estresse através de um software de análise de elemento finito (FEA); determinar as razões de fibra de reforço de acordo com a distribuição de estresse, em que a fibra de reforço disposta em uma região com grande estresse é maior que a fibra de reforço disposta em uma região com pequeno estresse.