CN102146643A - 纵向轨枕和减振轨道系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纵向轨枕，该纵向轨枕包括分别沿钢轨的纵向设置在钢轨下面的一对预应力混凝土纵向梁，以及横向地连接该对预应力混凝土纵向梁的混凝土连接板。由于在预应力混凝土纵向梁之间采用混凝土连接板代替了现有的钢管作为连接件，因此彻底解决了钢管可能干扰电信号以及长期暴露于外部环境下会被腐蚀的问题。本发明还提供一种采用上述纵向轨枕的减振轨道系统。

Description

纵向轨枕和减振轨道系统

技术领域

本发明通常涉及铁路领域。更具体地，本发明涉及一种纵向轨枕。另外，本发明还涉及一种包括该纵向轨枕的减振轨道系统。

背景技术

铁路轨道一般包括道床(有碴道床或无碴道床)、轨枕和钢轨。道床形成于路基或桥梁上，轨枕铺设在道床上，钢轨则安装在轨枕上。

轨枕的材料最早的是木材，所以也称之为枕木。木材的弹性和绝缘性较好，受周围介质的温度变化影响小，重量轻，加工和更换简便，并且有足够的位移阻力。经过防腐处理的木枕，使用寿命也大大延长，在15年左右。所以，世界上90％的铁路都使用木枕。据统计，在木枕使用高峰期，全世界大约铺设了30多亿根，且大多数是松木。

随着森林资源的减少和人们环保意识的增强，当然也因为科学技术的发展，上世纪初，有些国家开始生产钢枕和钢筋混凝土轨枕，以代替枕木。然而，因为钢枕的金属消耗量过大，造价不菲，体积也笨重，没有推广开来，只有德国等少数国家还在使用。而许多国家从上世纪50年代起，开始普遍生产钢筋混凝土轨枕。钢筋混凝土轨枕使用寿命长，稳定性高，养护工作量小，损伤率和报废率比木枕要低得多。在无缝线路(用焊接长轨条铺设的轨道，因为长轨条没有轨缝而得名)上，钢筋混凝土轨枕比木枕的稳定性平均提高15～20％，因此，尤其适用于高速客运线，如日本的新干线、中国的高速客运专线、俄罗斯的高速干线等。

但无论是何种材料的轨枕，目前大多数铁路采用的还是横向轨枕，即轨枕是沿着铁路或钢轨的横向方向铺设。这种横向轨枕存在诸多缺点与不足。

横向轨枕是离散地铺设在道床上，因此不利于对来自钢轨的载荷的分布。当列车通过时，受到冲击轮重的影响，轨枕所受的冲击载荷很大，容易对下面的道床产生破坏，例如导致道碴粉碎、外移等，从而长时间使用后会导致钢轨变形，使行驶的列车发生振动和摆动，严重影响列车的运行稳定性和乘坐舒适性。反过来，由于列车振动和摆动，又会加速铁路状况的恶化。

铁路的养护工作是费时费力的。若铁路轨道发生变形(主要是指钢轨变形)，或者混凝土轨枕发生开裂等，则需要耗费大量的人力物力对轨道的变形部位进行校正，或者对混凝土轨枕的开裂部位进行修复。另外，还需要经常对粉碎或者外移的道碴进行养护。

最近，为了克服传统的横向轨枕所存在的诸多缺陷和不足，已经提出了一种纵向轨枕(在一些文献中也称之为“梯形轨枕”或者“梯架式轨枕”)，该纵向轨枕包括沿铁路轨道的纵向铺设的两条并行的预应力混凝土纵向梁，以及连接在两条纵向梁之间的钢管。

作为一种例子，CN1135279C公开了一种典型的纵向轨枕(或梯形轨枕)，其包括一对由预应力混凝土制成的纵向梁，两条钢轨分别纵向设置在这一对纵向梁上；作为连接件的多个钢管，这些钢管沿钢轨的纵向以一定间隔设置，用于连接所述一对纵向梁并保持轨距。在纵向梁内具有预拉伸钢筋，以加强预应力混凝土纵向梁的强度，防止其开裂。钢管的两端分别预埋在一对纵向梁内，并且与纵向梁内的钢筋交叉。在预应力混凝土纵向梁内预埋有多个紧固件(通常为套管)，以便钢轨能够通过扣件和紧固件之间的相互连接而安装到轨枕上。为了防止钢管在预应力混凝土纵向梁之间转动或者窜动，在连接件(即钢管)的两端设有径向伸出并将连接件的扭力传给混凝土的肋条。这些肋条在上下表面上还设有小肋条以将横向力从连接件传到混凝土。

在上述类型的纵向轨枕中，由于纵向梁沿钢轨纵向连续布置，所以显著改善了列车载荷的分布，可以有效防止轨道变形，大大节省铁路的养护成本。

另外，CN1167183A也涉及一种纵向轨枕，其主要是对钢管与纵向梁相连的连接端进行了改进，将其制成扁平状，从而能够通过简单的结构(即无需设置肋条等)来实现钢管的防转和防拉拔。此外，还可以在钢管内部填充混凝土以提高其弯曲强度。

显然，与传统的横向轨枕相比，上述的纵向轨枕具有诸多优点。但是，现有的纵向轨枕仍然存在一些不足之处。例如，通过钢管来连接一对纵向梁，可能会存在干扰列车电信号的问题。另外，钢管长期暴露于外部环境下会存在表面保护漆脱落及被腐蚀的问题，为了防止保护漆脱落，在运输和施工过程中需要增加一些防护措施，从而会增加运输和施工难度，同时还会增加维护管理工作量及成本。因此，需要对现有的纵向轨枕进行改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的纵向轨枕，其至少可以解决现有的纵向轨枕中作为连接件的钢管会干扰电信号，并且长期暴露于外部环境下会被腐蚀的问题。

本发明的另一个目的是提供一种包括上述纵向轨枕的减振轨道系统。

为了实现本发明的上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种纵向轨枕，该纵向轨枕包括分别沿钢轨的纵向设置在钢轨下面的一对预应力混凝土纵向梁，该纵向轨枕还包括混凝土连接板，所述混凝土连接板横向地连接在所述一对预应力混凝土纵向梁之间。

在本发明中，由于在预应力混凝土纵向梁之间采用混凝土连接板代替了现有的钢管作为连接件，因此彻底解决了钢管会干扰电信号以及长期暴露于外部环境下会被腐蚀的问题。

根据一种优选的实施方式，所述一对预应力混凝土纵向梁和所述混凝土连接板可以一体浇注而成，例如在工厂内进行一体浇注，因此加工制造方便、生产效率高、且有利于施工。例如，对于现有的钢管式连接件来说，在制造纵向轨枕时，必须要考虑钢管与预应力混凝土纵向梁之间的连接问题，同时还要考虑钢管在预应力混凝土纵向梁之间的防转和防窜动问题。在此优选实施方式中，由于预应力混凝土纵向梁和混凝土连接板一起浇注而成，因此不再需要考虑与二者之间的连接有关的诸多问题，制得的纵向轨枕结构简单、加工方便、有效降低了制造成本。

根据一种优选的实施方式，可以沿着预应力混凝土纵向梁的长度方向间隔布置多个混凝土连接板。例如，对于长度为6米的纵向轨枕来说，可以在一对预应力混凝土纵向梁之间间隔布置3个混凝土连接板，从而提高纵向轨枕的结构稳定性和使用可靠性。根据需要，也可以在预应力混凝土纵向梁之间布置1个或2个混凝土连接板，或者布置多于3个混凝土连接板，本发明对此不作限制。

根据一种优选的实施方式，纵向轨枕整体上可以沿其长度方向的中心线对称布置，从而保证其受力均衡，提高其结构稳定性和使用可靠性。

根据一种优选的实施方式，预应力混凝土纵向梁内可以设置有从其上表面向下延伸的预埋套管，以及从所述预埋套管的底部继续向下延伸到所述预应力混凝土纵向梁外部的通孔。

在现有的纵向轨枕中，例如CN1135279C所公开的纵向轨枕中，预埋套管设置在预应力混凝土纵向梁内，利用预埋套管来固定扣件，可以将钢轨安装到纵向梁上，以形成轨道。然而，由于预埋套管的材料和纵向梁的混凝土材料的热膨胀系数的差异，因此在温度较高或较低的地区使用时，温度应力影响较大，将导致预应力混凝土纵向梁发生开裂受损，该问题在温差大的地区尤其突出。例如，就北京地区来说，轨道最高温度可达62℃度，最低温度可达零下22℃度。在这种较大温差地区，会给纵向轨枕带来隐患，从而增加轨道的维修成本。此外，在长期使用过程中，外部的杂质、积水等将聚集在预埋套管内，由于这些杂质和积水等占用了套管内适应材料特性所要求的热伸缩应力的释放空间，因此会加大预应力混凝土纵向梁的应力而导致轨枕开裂。

在本发明的优选实施方式中，通过在预应力混凝土纵向梁内设置通孔，使预埋套管底部与纵向梁的外部相通以释放应力，因此可以避免发生上述开裂受损现象。另外，预埋套管内的杂质和积水等可以从该通孔流出到预应力混凝土纵向梁的外部，因此可以避免在预应力混凝土纵向梁内积聚杂质和积水，有效避免预应力混凝土纵向梁发生开裂现象。

本发明对通孔的形式、数量等不作限制，只要能符合本发明的目的即可，即能够释放预应力混凝土纵向梁内的应力，将预埋套管内的杂质和积水等引出到预应力混凝土纵向梁的外部。作为一种例子，所述通孔可以从预埋套管垂直向下延伸到预应力混凝土纵向梁的下表面，因此通过预埋套管进入到预应力混凝土纵向梁内的杂质和积水可以通过自身的重力作用而很容易通过该通孔排出。作为另一种例子，所述通孔可以从预埋套管下部倾斜向下延伸到预应力混凝土纵向梁的侧表面，从而可以将预埋套管内的杂质引出到预应力混凝土纵向梁的侧面，例如一对预应力混凝土纵向梁之间，或者纵向轨枕的外侧。

根据一种优选的实施方式，所述通孔的直径可以是向外逐渐扩大，这有利于预应力混凝土纵向梁的制造，即在轨枕灌注工艺中，形成所述通孔的型芯容易从通孔中拔出。

根据一种优选的实施方式，为了顺利排出预埋套管内的杂质和积水，延伸到预应力混凝土纵向梁外部的所述通孔的出口不受任何阻挡。例如，在通孔的出口位于纵向梁下表面的情况下，该出口的位置可以与道床或者支座间隔开一定的距离，由于纵向轨枕是一种浮置式轨枕，可以很容易实现这一点。例如，可以通过在开口位置的两侧设置减振材料垫或者减振装置来实现；或者在减振材料垫上对应处开小孔而基本上不会影响减振材料垫的性能。在通孔的出口位于纵向梁内侧表面的情况下，通常无需做特殊处理，因为该内侧表面通常都是直接暴露于外部环境中。在通孔的出口位于纵向梁外侧表面的情况下，一般也无需做特殊处理，因为该外侧表面通常也是直接暴露于外部环境中；如果在纵向梁的外侧还设置有混凝土支座或者铸铁支座等结构，则通过使出口位置与该支座间隔开一定距离即可。

在轨枕生产中拆模时，预应力混凝土纵向梁和混凝土连接板间(尤其是二者之间的连接拐角处)容易产生应力集中，从而导致出现裂纹。另外，在有碴道床轨道系统中，使用时在预应力混凝土纵向梁及混凝土连接板内由于道碴摩擦及道碴不均匀支撑会产生应力，这也会使纵向梁与连接板的连接处出现裂纹。根据一种优选的实施方式，为了满足高速行驶用无碴道床轨道系统对轨枕的要求，在混凝土连接板的两侧与预应力混凝土纵向梁之间的连接拐角处可以形成为圆角，即采用圆角过渡，从而可以避免在该连接拐角处由于发生应力集中而发生裂纹现象。

此外，根据一种优选的实施方式，可以在混凝土连接板内沿其中心线的两侧对称布置至少一对加强钢筋，其两端分别延伸至所述预应力混凝土纵向梁内且相对于所述中心线向外弯曲，并延伸一定的长度。在此实施方式中，通过使加强钢筋的两端向外弯曲，可以提高加强钢筋的抗拉拔能力。另外，在预应力混凝土纵向梁内可以布置连接钢筋，用于连接一对加强钢筋，从而可以进一步提高加强钢筋的抗拉拔能力。

根据一种优选的实施方式，在一对预应力混凝土纵向梁上与所述混凝土连接板的连接处附近(如连接拐角处)可以在生产过程中预先形成应力释放裂纹来引导和释放应力，从而可以防止不可修补及不便修补的裂纹出现，控制裂纹的发生。

根据一种优选的实施方式，所述应力释放裂纹可以形成于所述预应力混凝土纵向梁的上表面和/或下表面上，但不会开裂至使纵向轨枕受损的程度，即基本上不会影响预应力混凝土纵向梁的质量，不会对纵向梁上的钢轨产生不利影响。所述应力释放裂纹优选形成于预应力混凝土纵向梁的下表面上，因为其不会直接与钢轨接触。

在本发明中，可以通过多种方式来形成上述应力释放裂纹。根据一种优选的实施方式，可以在所述混凝土连接板内布置多个结构钢筋。例如，可以在混凝土连接板内布置至少一对结构钢筋，使之沿混凝土连接板的中心线的两侧对称布置。结构钢筋的两端可以分别延伸至混凝土连接板与混凝土纵向梁的交界处附近，从而在该两端附近的区域形成应力。由于混凝土连接板和混凝土纵向梁的连接拐角处也通常存在应力，因此可以形成从所述混凝土连接板和混凝土纵向梁的连接拐角处朝向连接板中心线的方向向内以倾斜方向延伸的所述应力释放裂纹。根据一种优选的实施方式，在混凝土连接板内沿其中心线的两侧可以对称布置有至少一对后张拉钢筋，其两端分别延伸至一对预应力混凝土纵向梁的外侧面。在混凝土连接板及其两端的预应力混凝土纵向梁内，设置的后张拉钢筋是为了避免预应力混凝土纵向梁上形成的应力释放裂纹继续开裂，即通过后张的应力控制所述应力释放裂纹，使之保持在闭合状态。具体而言，在纵向轨枕拆模后，对后张拉钢筋进行张拉作业，可以将应力释放裂纹保持在闭合状态而不会继续开裂。通过这种实施方式，一方面可以有效控制开裂部位，避开在不利部位发生开裂，可以将制造过程中产生的应力释放出去，另一方面也可以将使用过程中由于摩擦、不均匀支撑等产生的应力及时释放，同时通过后张拉钢筋的作用还可以恢复至未开裂状态，从而可以有效避免预应力混凝土纵向梁的开裂现象，延长轨道的使用寿命和提高行车安全。

为了有效避免应力释放裂纹继续开裂，将其始终保持在闭合状态，后张拉钢筋优选位于结构钢筋的内侧。

为了防止在混凝土连接板和预应力混凝土纵向梁的连接拐角处由于应力集中而发生开裂现象，还可以在该连接拐角处的内侧沿混凝土连接板的中心线的两侧对称布置至少一对防开裂辅助钢筋，其相对于中心线倾斜布置。作为一种实施方式，该至少一对防开裂辅助钢筋与中心线之间的夹角可以为30度至60度。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种减振轨道系统，该减振轨道系统包括本发明的纵向轨枕，因此至少具有由本发明的纵向轨枕所带来的诸多优点。

根据一种实施方式，本发明的减振轨道系统，包括根据上述任意一种纵向轨枕，以及分别沿长度方向安装在所述纵向轨枕中的预应力混凝土纵向梁上的钢轨。这里所说的长度方向是指减振轨道系统的长度方向，同时也是预应力混凝土纵向梁和钢轨的长度方向，因为本发明的轨枕属于“纵向轨枕”。通常，可以通过扣件和所述预应力混凝土纵向梁内的预埋套管的接合，将所述钢轨安装到所述预应力混凝土纵向梁上。

根据一种实施方式，本发明的减振轨道系统可以包括支座，所述预应力混凝土纵向梁安装在支座上，所述支座例如可以是L形的混凝土支座，铸铁支座等等。作为一种优选的实施方式，所述支座可以形成为具有底部和侧部的L形，即L形支座。所述预应力混凝土纵向梁坐落在所述支座的底部上，且轨枕侧面抵靠所述支座的侧部。通过该L形混凝土支座，不仅可以支撑预应力混凝土纵向梁，而且可以起到纵向轨枕或减振轨道系统的限位防爬作用。

根据一种优选的实施方式，可以在所述预应力混凝土纵向梁与所述支座的底部之间布置减振材料垫或者减振装置，在所述预应力混凝土纵向梁与所述支座的侧部之间布置有缓冲材料垫，以获得减振和缓冲效果，减轻轨道系统传递给构造物的振动，同时发挥纵向轨枕对冲击荷载的分散作用，提高列车的乘坐舒适性且延长轨道的使用寿命。所述减振材料垫和所述缓冲材料垫可以由多种弹性材料制得，例如橡胶、弹簧、塑料等。减振装置可以采用现有技术中各种各样合适的减振装置。

根据一种优选的实施方式，所述预应力混凝土纵向梁的内侧间隔设置有支墩，该支墩抵靠所述混凝土连接板。通过所述支墩，可以实现纵向轨枕的纵向限位(即防爬)作用。该支墩与预应力混凝土纵向梁间留有空隙，也可以用缓冲材料垫隔开，以防止预应力混凝土纵向梁上的振动传递给支墩。此外，通过将支墩设置于预应力混凝土纵向梁的内侧，使得减振轨道系统可以方便地在外侧空间受限区域进行铺设，例如隧道、桥梁等处。在此，支墩可以现场浇注形成。在所述混凝土连接板与所述支墩之间同样可以布置有缓冲材料垫，该缓冲材料垫可以由弹性材料制成。

通过上文所述，本发明的纵向轨枕和减振轨道系统主要包括但不限于下面的这些优点：

1、由于采用混凝土连接板作为一对预应力混凝土纵向梁之间的连接件，因此彻底解决了现有技术中采用钢管作为连接件的问题，例如钢管是否干扰列车电信号、钢管长期暴露于外部环境中会被腐蚀，增加维修成本等问题；

2、由于混凝土连接板可以和预应力混凝土纵向梁一起浇注而成，所以具有结构简单、加工方便、生产效率高等优点；

3、由于在预应力混凝土纵向梁内设置有从预埋套管的底部向下延伸到预应力混凝土纵向梁外部的通孔，因此可以释放预埋套管与混凝土线膨胀不同而带来的发生在预应力混凝土纵向梁内的应力，同时也防止在预应力混凝土纵向梁内聚集杂质和积水，避免纵向梁发生开裂而受损；

4、通过在预应力混凝土纵向梁和支座的底部和侧部之间布置减振材料垫和缓冲材料垫，可以实现本发明的减振轨道系统具有减振功能，提高列车的行驶稳定性和乘坐舒适性，同时减少由于列车冲击能量而导致对轨枕和道床等的破坏；

5、通过在预应力混凝土纵向梁上预设应力释放裂纹，可以解决混凝土纵向梁的应力释放问题。通过增加后张拉钢筋，可以将应力释放裂纹保持在闭合状态，可以消除应力释放裂纹带来的不利影响，同时防止后期使用过程中产生裂纹，从而可以有效延长纵向轨枕和减振轨道系统的使用寿命，降低维修成本；

6、通过在混凝土连接板和预应力混凝土纵向梁之间的连接拐角处形成圆角，可以避免在此处产生应力集中而开裂。通过在混凝土连接板内设置加强钢筋且使之两端向外弯曲，不仅可以提高混凝土连接板的强度和刚度，增加抗拉拔能力，而且可以避免在预应力混凝土纵向梁内产生应力集中；

7、通过在预应力混凝土纵向梁的内侧间隔设置支墩，可以提供纵向轨枕的纵向限位即防爬功能，并且有利于纵向轨枕在外侧空间受限区域的铺设。

需要特别强调的是，在本发明的不同实施方式中，上述各个特征可以单独使用，也可以通过任意可行的组合方式进行使用(只要这种组合是可能的或者是不矛盾的)，由此所得到的所有的实施方式都将落入本发明的保护范围之内。为了避免赘述，本发明不再对各种可能的组合方式进行详细说明。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的纵向轨枕的示意性立体图。

图2是根据该实施方式的纵向轨枕的俯视图。

图3是根据该实施方式的纵向轨枕的侧视图。

图4是图2中的A-A截面图。

图5是图2中的B-B截面图。

图6至图9是根据本发明的其他实施方式的纵向轨枕的平面示意图。

图10是根据本发明一种实施方式的减振轨道系统的平面示意图。

图11是图10中减振轨道系统的侧面示意图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。

首先，将参照图1至图9来描述根据本发明各种实施方式的纵向轨枕。

如图1和图2所示，根据本发明一种实施方式的纵向轨枕包括分别沿钢轨的纵向设置在钢轨下面的一对预应力混凝土纵向梁1，该纵向轨枕还包括混凝土连接板2，所述混凝土连接板2横向地连接在所述一对预应力混凝土纵向梁1之间。图2中的附图标记6表示吊装孔，用于通过起重机械等来升降纵向轨枕以进行安装铺设、养护维修及施工辅助用支架安装等。

一对预应力混凝土纵向梁1可以铺设在有碴道床或者无碴道床上，其上可以安装钢轨。混凝土连接板2连接在一对预应力混凝土纵向梁1之间，用于保持纵向轨枕的稳定结构，以及保持一对纵向梁1之间的轨距。

预应力混凝土纵向梁1的高度和厚度与混凝土连接板2的高度和厚度大致相同。混凝土连接板2的宽度可以根据荷载及刚度要求进行设计，通常为单个纵向梁1的宽度的2/5～3/5，但本发明不限于此。

如图1所示，在一对预应力混凝土纵向梁1之间布置有3个混凝土连接板2。根据具体需要，混凝土连接板2的数量可以是1个、2个或者多于2个，本发明对此不作限制。为了保证纵向轨枕结构稳定和受力均衡，纵向轨枕优选地整体上沿其长度方向的中心线对称布置。

在本发明中，由于在预应力混凝土纵向梁1之间采用混凝土连接板2代替了现有的钢管作为连接件，因此彻底解决了钢管会干扰电信号以及长期暴露于外部环境下会被腐蚀的问题。所述一对预应力混凝土纵向梁1和所述混凝土连接板2可以一体浇注而成，例如在工厂内进行一体浇注，因此加工制造方便、生产效率高、且有利于施工。对于现有的钢管式连接件来说，在制造纵向轨枕时，必须要考虑钢管与预应力混凝土纵向梁之间的连接问题。在此实施方式中，由于预应力混凝土纵向梁1和混凝土连接板2一起浇注而成，因此不再需要考虑与二者之间的连接有关的诸多问题，制得的纵向轨枕结构简单、加工方便、有效降低了制造成本。

预应力混凝土纵向梁1和混凝土连接板2内布置有多根预拉伸钢筋，以提高制得的纵向轨枕的强度和刚度。对于预应力混凝土纵向梁1而言，其基本上可以采用与现有的“梯形轨枕”或者“纵向轨枕”中的纵向梁类似的结构，其中可以布置有多根预拉伸钢筋。对于本发明的混凝土连接板2来说，其中也可以布置多个预拉伸钢筋，以增强混凝土连接板2的强度和刚度，这将在后面进行详细说明。

在纵向轨枕中，通常在预应力混凝土纵向梁内设置有预埋套管，以便通过扣件连接到预埋套管，可以将钢轨安装到纵向轨枕上，以完成轨道的铺设。埋入到预应力混凝土纵向梁内的预埋套管与混凝土二者材料特性差别较大时，线膨胀系数将具有较大差异。在传统的纵向轨枕中，当固定扣件的锚固螺栓下部与预埋套管内下部的相对空间较小时(例如有积水时)，由于热胀冷缩的程度不同，两者间会产生较大应力，会破坏预埋套管的底部并将力传递到预应力混凝土纵向梁内。当较大的应力传递到纵向轨枕时，如果该应力不能及时得到释放，则会导致纵向梁发生开裂而受损，对纵向轨枕具有潜在的破坏性。因此，尤其是在温差较大的地区，特别是在施工过程中，或者在后期的使用过程中，外部杂质、雨水等容易进入到预埋套管内，在温差影响下，这些物质会导致在预应力混凝土纵向梁内产生应力，使纵向梁开裂受损。

为了解决该技术问题，根据本发明的一种实施方式，如图5清楚地显示，在预埋套管5的下端开设有一个开口，与纵向梁上的通孔7相通，该通孔7将预埋套管5下部的开口连通到预应力混凝土纵向梁1的下面。在其他实施方式中，该通孔7也可以通到预应力混凝土纵向梁1的侧面。在此实施方式中，通过在预应力混凝土纵向梁1内设置通孔7，使带有下部开口的预埋套管5与外部相通，从而在预应力混凝土纵向梁1内产生的应力可通过该通孔7得到释放，避免发生开裂受损现象。另外，带有下部开口的预埋套管5内的杂质和积水等可以从该通孔7流出到预应力混凝土纵向梁1的外部，因此可以避免在预应力混凝土纵向梁1内积聚杂质和积水，有效避免预应力混凝土纵向梁1在温度影响下，特别是低温影响下发生开裂现象。

从图5中还可以清楚地看出，所述通孔7的直径可以是向外逐渐扩大的，这有利于预应力混凝土纵向梁1的制造，即在制造过程中，用于形成所述通孔7的型芯容易从通孔7中拔出。换言之，所述通孔7具有一个拔模斜度，以利于其制造。另外，为了顺利排出预埋套管5内的杂质和积水，延伸到预应力混凝土纵向梁1外部的所述通孔7的出口最好是不受任何阻挡。

如图1和图2所示在预应力混凝土构件生产过程中，在混凝土连接板2和预应力混凝土纵向梁1的连接拐角处容易产生应力集中。此外，在这种纵向轨枕的减振轨道系统使用一段时间之后，特别是对于有碴道床，由于受到摩擦、不均匀支撑等产生的应力的影响，预应力混凝土纵向梁1内的应力将会不断积累和增加，最终会导致纵向梁1在某处发生开裂、破损，严重影响减振轨道系统的使用安全和使用寿命，增加其维修养护成本。

图6是根据本发明另一种实施方式的纵向轨枕的俯视图。尤其是在无碴道床使用时，为了解决上述应力集中而导致纵向梁开裂受损的问题，如图6所示，根据本发明的一种实施方式，可以在混凝土连接板2和预应力混凝土纵向梁1之间的连接拐角处形成圆角9。此外，还可以在连接板的配筋上做相应调整，如增加防开裂辅助钢筋15，从而解决由于连接拐角处的应力集中而导致的开裂问题。

图7是根据本发明的一种实施方式的纵向轨枕的平面示意图。如图7所示，可以在混凝土连接板2内沿其中心线X的两侧布置至少一对加强钢筋14，该加强钢筋14的两端分别延伸至所述预应力混凝土纵向梁1内，且相对于所述中心线X向外弯曲(即一对加强钢筋14的两端沿着纵向梁的长度方向相向弯曲)。在此实施方式中，通过将加强钢筋14的两端向外弯曲，可以避免在末端处产生应力；另外，可以提高加强钢筋14的抗拉拔强度，继而可以提高混凝土连接板2的强度和刚度。另外，加强钢筋14的两端向外弯曲之后，还可以再次朝向彼此弯曲，或者在朝向彼此弯曲之后再次向回弯曲，这可以根据具体情况进行设计，本发明对此不作限制。另外，作为一个例子，对于加强钢筋14，可以选用直径为51cm的螺旋形带肋钢筋。选用直径相对较粗的钢筋，可以有效提高混凝土连接板2的强度和刚度，同时又可减小混凝土连接板的尺寸。钢筋外表面形成有螺旋形肋，可以提高钢筋的防拉拔能力，使加强钢筋14和混凝土连接板2以及预应力混凝土纵向梁1更牢固地结合在一起。通过这种实施方式得到的纵向轨枕，由于有效解决了混凝土构件上的应力集中问题，并解决了使用混凝土连接板代替钢管而一直不好解决的作为连接件应该具备的符合纵向轨枕受力要求的合理的强度和刚度问题。因此这种纵向轨枕能够满足无碴道床高速铁路使用，例如车速达到300km/h以上，甚至更高车速。

图8是根据本发明的另一种实施方式的纵向轨枕的平面示意图。如图8所示，该实施方式与图7中的实施方式相比，区别在于在预应力混凝土纵向梁1内增加了连接钢筋13。具体而言，在每个混凝土连接板2的两端外侧，在预应力混凝土纵向梁1内，连接钢筋13与从同一个混凝土连接板2内延伸出来的至少一对(例如两根)加强钢筋14连接，优选为焊接，由此可以进一步提高加强钢筋14的抗拉拔强度。

图9是根据本发明的一种实施方式的纵向轨枕的平面示意图。如上所述，在预应力混凝土构件生产过程中，预应力混凝土纵向梁1和混凝土连接板2的连接拐角处容易出现应力集中，导致纵向梁1开裂受损。另外，在轨道经过长期使用之后，特别是在有碴道床上使用时，会在预应力混凝土纵向梁1上产生摩擦应力，以及不均匀支撑产生的不均匀受力。如果产生的应力不做引导式释放及控制，将会加剧预应力混凝土纵向梁1的开裂受损，严重影响轨道的使用寿命和行车安全。在此实施方式中，可以预先在预应力混凝土纵向梁1上与混凝土连接板2的连接拐角处附近形成应力释放裂纹11，一方面可以将制造过程中产生的应力释放出去，另一方面也可以将使用过程中产生的疲劳应力及时释放，从而可以有效避免预应力混凝土纵向梁的开裂现象，延长轨道的使用寿命和提高行车安全。

在本发明中，可以通过多种方式来形成上述应力释放裂纹11。如图9所示，可以在混凝土连接板2的中心线X的两侧，在混凝土连接板2内对称设置至少一对结构钢筋16。通常情况下，在一个混凝土连接板2内，可以设置两对结构钢筋16，其中一对设置在连接板2的上部，另一对设置在连接板2的下部。在此实施方式中，在一个混凝土连接板2内也可以仅设置一对结构钢筋16，或者设置多于两对的结构钢筋16，本发明对此不作限制。

每根结构钢筋16的两端分别延伸到混凝土连接板2的末端附近，即一对预应力混凝土纵向梁1的边缘附近，从而在此处周围将产生应力集中。同时，由于在混凝土连接板2与预应力混凝土纵向梁1的连接拐角处同样存在应力集中，因此可以形成在这两个位置之间延伸的应力释放裂纹11，以释放预应力混凝土纵向梁1内的应力。

为了避免预应力混凝土纵向梁1上形成的应力释放裂纹11开裂，影响产品的质量，可以在混凝土连接板和预应力混凝土纵向梁内延伸布置至少一对后张拉钢筋8。作为一种优选实施方式，对于每个混凝土连接板来说，在混凝土连接板2的两侧沿其中心线X对称布置两根后张拉钢筋8，以实现均匀加载。

在纵向轨枕浇注后之后，通过螺纹件调整后张拉钢筋8的拉紧力，使之大于所述应力释放裂纹11的应力，从而可以将所述应力释放裂纹11保持在闭合状态，即防止应力释放裂纹11开裂。后张力钢筋8的强度一般根据荷载及连接板2的刚度要求决定，通常可采用直径为13厘米的预应力钢筋。后张力钢筋8的具体结构及其设置方式对于本领域普通技术人员来说是已知的，本发明对此不再赘述。

根据一种优选的实施方式，所述应力释放裂纹11可以形成于所述预应力混凝土纵向梁1的上表面和/或下表面上，优选是下表面上，因为其不与钢轨接触。

在混凝土连接板2内设置有结构钢筋16的情况下，后张拉钢筋8优选设置在结构钢筋16的内侧，从而可以有效地防止所述应力释放裂纹11开裂，将其保持在闭合状态。

在本发明的一种实施方式中，如图7至图9所示，可以在混凝土连接板2和预应力混凝土纵向梁1的连接拐角处的内侧，沿所述混凝土连接板2的中心线X的两侧对称布置至少一对防开裂辅助钢筋15，其相对于中心线X倾斜布置，由此可以防止在连接拐角处发生开裂现象。

防开裂辅助钢筋15与中心线X之间的夹角可以在30度至60度，但本发明对此不作限制。

上面对本发明的纵向轨枕的多种实施方式进行了详细说明，但本发明不限于此。此外，需要重点指出的是，本发明上述的各种实施方式可以采用各种可行的方式进行组合使用，所有这些可行的组合方式都应当被认为是本发明公开内容的一部分，同样落入到本发明的范围之内。

根据本发明的另一个方面，本发明还提供一种减振轨道系统，其采用了本发明的纵向轨枕。下面将参照图10和图11对本发明的减振轨道系统的典型实施方式进行详细说明。

图10是根据本发明一种实施方式的减振轨道系统的平面示意图。图11是图10中减振轨道系统的侧面示意图。

如图10和图11所示，本发明的减振轨道系统包括纵向轨枕，以及分别沿长度方向安装在所述纵向轨枕中的预应力混凝土纵向梁1上的钢轨20。这里所说的长度方向是指减振轨道系统的长度方向，同时也是预应力混凝土纵向梁和钢轨的长度方向，因为本发明的轨枕属于“纵向轨枕”。通常，可以通过扣件21和所述预应力混凝土纵向梁1内的预埋套管5的接合，将所述钢轨20通过扣件21安装到所述预应力混凝土纵向梁1上。根据一种实施方式，本发明的减振轨道系统可以包括具有底部31和侧部32的L形混凝土支座30，即支座30的底部31和侧部32整体上形成为L形。所述预应力混凝土纵向梁1坐落在所述支座30的底部31上，且外侧抵靠所述支座30的侧部32。通过该L形混凝土支座30，不仅可以支撑预应力混凝土纵向梁1，而且可以起到纵向轨枕或减振轨道系统的横向限位作用。需要指出的是，L形混凝土支座30仅仅是本发明纵向轨枕所应用的使用实施方式，本发明并不限于此，例如还可以使用铸铁支座等。

根据一种实施方式，可以在所述预应力混凝土纵向梁1与所述支座30的底部之间布置减振材料垫3，在所述预应力混凝土纵向梁1与所述支座的侧部32之间布置有缓冲材料垫4，以获得减振和缓冲效果，减轻轨道振动对构造物受到的冲击力，减少了构造物的振动，延长构造物的使用寿命。同时根据作用力与反作用力的原理，同样可以减少对减振轨道系统的冲击力。对减振轨道系统而言，减振材料垫和缓冲材料垫可以减轻其受力情况。此外，由于采用了对轮轨受力能够进行纵向分散的纵向轨枕，因此减振轨道系统整体上受冲击力的影响较小。所述减振材料垫3和所述缓冲材料垫4可以由多种弹性材料制得，例如橡胶、塑料、弹簧等。另外，在本发明中，还可以使用其他的减振装置来代替上述的减振材料和/或缓冲材料。减振装置通常包括至少两块板件以及位于板件之间的弹簧，其结构对于本领域技术人员而言是已知的，本发明不再赘述。

根据一种实施方式，所述预应力混凝土纵向梁1的内侧可以间隔设置有支墩12，该支墩12抵靠所述混凝土连接板2。具体而言，该支墩12独立形成于预应力混凝土纵向梁1的内侧且与预应力混凝土纵向梁1间隔开(可以采用缓冲垫4填充该间隔空间，或者直接预留该间隔空间)，以避免预应力混凝土纵向梁1上的振动直接传递给支墩12。另外，该支墩12抵靠所述混凝土连接板2，以实现纵向轨枕在列车行进中的防爬功能。此外，通过将支墩12形成于预应力混凝土纵向梁1的内侧，使得减振轨道系统可以方便地在外侧空间受限区域进行铺设，例如隧道、桥梁等处。通常，支墩12可以现场浇注形成，支墩12与地面之间的固定例如可以通过预留钢筋或后植钢筋实现。优选地，在所述混凝土连接板与所述支墩之间同样可以布置有缓冲材料垫，该缓冲材料垫优选由弹性材料制成。

上文中通过多种实施方式对本发明的减振轨道系统进行了详细说明，该减振轨道系统原则上可以采用本发明的各种各样的纵向轨枕。

需要强调的是，已经参照附图和多种实施方式对本发明的纵向轨枕和减振轨道系统进行了详细说明，但是本发明并不限于这些具体的实施方式，并且这些实施方式可以通过各种各样的可行的组合方式予以采用，本发明对此不作任何限制。例如，如图10所示的支墩12，其可以应用于本发明的各种纵向轨枕中，如图1所示的纵向轨枕，或者图6至图9中所示的任意一种纵向轨枕。所有这些可行的组合方式都应当理解为属于本发明公开的一部分，同样落入到本发明的范围之内。

Claims (28)

1.一种纵向轨枕，该纵向轨枕包括分别沿钢轨的纵向设置在钢轨下面的一对预应力混凝土纵向梁(1)，其特征在于，该纵向轨枕还包括混凝土连接板(2)，所述混凝土连接板(2)横向地连接在所述一对预应力混凝土纵向梁(1)之间。

2.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，所述一对预应力混凝土纵向梁(1)和所述混凝土连接板(2)一体浇注而成。

3.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，沿所述预应力混凝土纵向梁(1)的长度方向间隔布置有多个所述混凝土连接板(2)。

4.根据权利要求3所述的纵向轨枕，其特征在于，所述纵向轨枕整体上沿其长度方向的中心线对称布置。

5.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，所述预应力混凝土纵向梁(1)内设置有从其上表面向下延伸的预埋套管(5)，以及从所述预埋套管(5)的底部继续向下延伸到所述预应力混凝土纵向梁(1)外部的通孔(7)。

6.根据权利要求5所述的纵向轨枕，其特征在于，所述通孔(7)从所述预埋套管(5)的底部垂直向下延伸到所述预应力混凝土纵向梁(1)的下表面。

7.根据权利要求5所述的纵向轨枕，其特征在于，所述通孔(7)从所述预埋套管(5)的底部倾斜向下延伸到所述预应力混凝土纵向梁(1)的侧表面。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的纵向轨枕，其特征在于，所述通孔(7)的直径向外逐渐扩大。

9.根据权利要求5所述的纵向轨枕，其特征在于，延伸到所述预应力混凝土纵向梁(1)外部的所述通孔(7)的出口不受阻挡。

10.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，所述混凝土连接板(2)的两侧与所述预应力混凝土纵向梁(1)之间的连接拐角处形成为圆角(9)。

11.根据权利要求10所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述混凝土连接板(2)内沿其中心线(X)的两侧对称布置有至少一对加强钢筋(14)，所述至少一对加强钢筋(14)的两端分别延伸至所述预应力混凝土纵向梁(1)内且相对于所述中心线(X)向外弯曲。

12.根据权利要求11所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述预应力混凝土纵向梁(1)内布置有连接钢筋(13)，该连接钢筋(13)与所述至少一对加强钢筋(14)相连。

13.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述一对预应力混凝土纵向梁(1)上与所述混凝土连接板(2)的连接处附近形成有应力释放裂纹(11)。

14.根据权利要求13所述的纵向轨枕，其特征在于，所述应力释放裂纹(11)形成于所述预应力混凝土纵向梁(1)的上表面和/或下表面上。

15.根据权利要求14所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述混凝土连接板(2)内布置有至少一对结构钢筋(16)，所述至少一对结构钢筋(16)沿所述混凝土连接板(2)的中心线(X)的两侧对称布置。

16.根据权利要求15所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述混凝土连接板(2)内沿其中心线(X)的两侧对称布置有至少一对后张拉钢筋(8)，所述至少一对后张拉钢筋(8)的两端分别延伸至所述一对预应力混凝土纵向梁(1)的外侧面。

17.根据权利要求16所述的纵向轨枕，其特征在于，所述至少一对后张拉钢筋(8)位于所述至少一对结构钢筋(16)的内侧。

18.根据权利要求1所述的纵向轨枕，其特征在于，在所述混凝土连接板(2)和所述预应力混凝土纵向梁(1)的连接拐角处的内侧，沿所述混凝土连接板(2)的中心线(X)的两侧对称布置有至少一对防开裂辅助钢筋(15)，该至少一对防开裂辅助钢筋(15)相对于所述中心线(X)倾斜布置。

19.根据权利要求18所述的纵向轨枕，其特征在于，所述至少一对防开裂辅助钢筋(15)与所述中心线(X)之间的夹角为30度～60度。

20.一种减振轨道系统，其特征在于，该减振轨道系统包括根据上述权利要求中任意一项所述的纵向轨枕，以及沿所述纵向轨枕的长度方向安装在所述纵向轨枕中的所述一对预应力混凝土纵向梁上的钢轨(20)。

21.根据权利要求20所述的减振轨道系统，其特征在于，通过扣件和所述预应力混凝土纵向梁(1)内的预埋套管(5)的接合，将所述钢轨(20)安装到所述预应力混凝土纵向梁(1)上。

22.根据权利要求20所述的减振轨道系统，其特征在于，所述减振轨道系统包括支座(30)，所述预应力混凝土纵向梁(1)安装在所述支座(30)上。

23.根据权利要求22所述的减振轨道系统，其特征在于，所述支座(30)形成为具有底部(31)和侧部(32)的L形，所述预应力混凝土纵向梁(1)坐落在所述支座(30)的底部(31)上，且外侧抵靠所述支座(30)的侧部(32)。

24.根据权利要求23所述的减振轨道系统，其特征在于，在所述预应力混凝土纵向梁(1)与所述支座(30)的底部(31)之间布置有减振材料垫(3)或者减振装置。

25.根据权利要求24所述的减振轨道系统，其特征在于，在所述预应力混凝土纵向梁(1)与所述支座(30)的侧部(32)之间布置有缓冲材料垫(4)。

26.根据权利要求24或25所述的减振轨道系统，其特征在于，所述减振材料垫(3)和所述缓冲材料垫(4)由弹性材料制成。

27.根据权利要求22至26中任意一项所述的减振轨道系统，其特征在于，所述预应力混凝土纵向梁(1)的内侧间隔设置有支墩(12)，该支墩(12)抵靠所述混凝土连接板(2)。

28.根据权利要求27所述的减振轨道系统，其特征在于，在所述混凝土连接板(2)与所述支墩(12)之间布置有缓冲材料垫(4)。

Images