CN102345253A - 铁路抗震道床系统 - Google Patents

Abstract

铁路抗震道床系统，包括基础道床和顶部预埋轨枕及铺设钢轨的顶面道床，所述顶面道床设置于所述基础道床上，形成各自相对独立的传力体系；上下结构间布设虚铰连接形式的接合面，可采用锯齿形或弧形摩擦接合面实现虚铰连接，或采用机械装置及其它方式实现虚铰连接，具备既定条件时上下结构分离，各自承担传力体系内的荷载。在常态运营时，顶面道床依靠自重及列车运营性荷载在接触面产生的摩擦力与基础道床形成虚铰连接，上下两部分共同承载道床整体结构上方列车营运性荷载；地震状态下，基础道床与顶面道床脱开并随作用力滑移，传向顶面道床的作用力被阻断，避免火车倾覆。

Description

铁路抗震道床系统

技术领域

本发明涉及铁路运输技术领域，特别是涉及铁路抗震道床系统。

背景技术

相当长度的已有铁路及在建的各种规格的铁路位于地震强烈影响区域，其中百万公里的铁路对地震灾害还未进行有效的设防。地震发生时，铁路将遭受不可估量的损失。现有技术中，铁路道床均设计为整体传力体系,地震能量能够传导至钢轨，整个道床系统不能承受破坏性水平作用力。

铁路道床包括有碴及无碴两种技术，无碴道床技术的发展及应用已经成为高速铁路/客运专线建设的主流趋势，目前时速300km/h的线路均采用无碴道床。无碴道床是以钢筋混凝土或沥青混凝土道床取代散粒体道渣道床的整体式轨道结构，由混凝土整体灌筑而成，道床内可预埋混凝土枕或混凝土短枕，在混凝土整体道床上直接安装扣件、弹性垫层和钢轨。

目前无碴道床基本用途及功能的改善在不同国家及区域仍在推进当中，常态运营的列车可达350千米/小时以上的速度。列车运营速度在354千米/小时（220英里/小时）时，最小的制动距离是4,500米，最低的制动时间约为1.5分钟。通常地震中地面振动的持续时间少于1分钟。

目前已建或在建铁路道床系统的整体结构为刚性，局部设置弹性结构，以此有限度地实现对抗或缓冲应力的目的，主体上体现出建筑材料最大的强度以抵抗小规模水平作用力的影响。现用道床体系均不能免除或减低地震尤其是巨大水平作用力对轨道造成的损坏。

因其道床传力系统均为整体型，道床主体结构间采用刚性连接，为轨道运营载体提供基础部分的支承力，同时也毫无阻挡地传递基础部分遭遇的破坏力，当地震作用力超越道床结构物的整体强度时，道床结构物就产生整体结构的扭曲、变形及断裂。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种铁路抗震道床系统，其能够抵抗较大强度的地震。

本发明的目的通过以下技术措施实现。

铁路抗震道床系统，包括基础道床和顶部铺设钢轨的顶面道床，所述顶面道床设置于所述基础道床上，所述顶面道床和基础道床之间为可滑移结构。

所述基础道床和顶面道床的接触面在横截面上看为锯齿面。

所述锯齿面呈对称形，该锯齿面的一边与水平面的夹角设在7°～37°之间。

所述基础道床和顶面道床的接触面为连续且对称的弧面。该弧面为多个连续的弧形，且对称是中心对称，即相对于经过波峰的竖直中轴线对称。

所述基础道床和顶面道床的接触面为平面，且二者之间设置有涂层、复合材料或机械装置。

所述防滑涂层为有机涂料涂层、无机涂料涂层、热镀金属粉末层或喷涂金属粉末层。

所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为一对钢轨垫板中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于每根钢轨垫板中心的正下方。

所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为相邻两对钢轨垫板中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于所述中轴线的正下方。

所述接触面的纵截面为锯齿形或弧线形，或纵向采用限位机械装置。

所述基础道床和顶面道床为至少两对，相邻每对基础道床和顶面道床并排排列并相互接触，且相邻每对基础道床和顶面道床的接触面相互对齐。

本发明改变了现有铁路道床传力体系，将现有的整体传力体系有效分隔，分为顶面道床和基础道床上下两部分，上下结构可滑动分离，形成各自相对独立的传力体系，在常态运营时铁路道床上下两部稳定结合，共同承载道床整体结构上方列车营运性荷载；地震时，下部结构基础道床单独承担破坏性水平作用力，可随作用力滑移,以此阻断地震作用力向上部结构顶面道床的传递,免除地震作用力对上部结构顶面道床的损坏，使钢轨上高速运营的集约化客流及物流列车免遭瞬间倾覆的危险。

上述常态运营时铁路道床上下两部的稳定结合，通过接触面提供的摩擦力来维持，保证线路常态运营。上述摩擦力可以通过以下几种方式的任何一种或几种来实现：一、所述基础道床和顶面道床的接触面为锯齿面；二、所述基础道床和顶面道床的接触面为弧面；三、所述基础道床和顶面道床的接触面设置涂层或复合材料；四、所述基础道床和顶面道床的接触面设置机械装置。实际工程应用时可结合工程量、施工难度及造价等方面综合考虑后选用合适的方案。

当地震产生的横向加速度超过某一给定的临阈值时，下部结构基础道床承受的水平作用力就大于上述接触面提供的摩擦力，此时下部结构基础道床将随作用力水平滑移脱开与上部结构顶面道床的贴合。

附图说明

利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。

图1是本发明的一个实施例的截面结构示意图。

图2是本发明的一个实施例的地震状态时截面结构示意图。

图3是本发明的另一个实施例的截面结构示意图。

图4是本发明的另一个实施例的截面结构示意图。

图5是本发明的另一个实施例的截面结构示意图。

图6是本发明的另一个实施例的截面结构示意图。

图中：基础道床-1；顶面道床-2；钢轨-3；接触面-4；防滑涂层或防滑材料-5；防滑机械装置-6。

具体实施方式

结合以下实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

本发明的铁路抗震道床系统如图1和图2所示，包括基础道床1和顶部铺设钢轨3的顶面道床2，所述顶面道床2设置于所述基础道床1上；所述基础道床1和顶面道床2的接触面4为对称的锯齿形，且锯齿的一边与水平面的夹角为7°～37°。所述锯齿形指的是在垂直于钢轨3延伸的方向的横截面上看，接触面4为锯齿形。

如图1，正常运行时，在重力的作用下，顶面道床2能够相对稳定地设置于基础道床1上，确保列车在钢轨3上平稳安全运行。如图2，地震发生时，基础道床1在地震波的带动下发生瞬间强烈位移，顶面道床2由于并非与基础道床1固定连接，所以在惯性的作用下保持位置不变，从而使顶面道床2相对于基础道床1产生滑移，所以钢轨3上运行中的列车不会倾覆。此时，基础道床1和顶面道床2的接触面4发生错位，地震产生的应力通过基础道床1的滑移得以释放，锯齿形结构接合面同时阻止顶面道床2完全脱离基础道床1，在地震波过后，顶面道床2可以自行或借助维护施工复位。

基础道床1的负载包括垂直作用力和水平作用力，垂直作用力包括顶面道床2的重量和火车的重量，水平作用力包括离心力和风力。基础道床1和顶面道床2的接触面4的设计包含了常态运营所需的水平抵抗作用力，顶面道床2不产生过大的位移，在地震发生时将地震产生的应力隔断，不传导至顶面道床2，避免顶面道床2上的结构变形而导致火车倾覆。

为维持系统在承受强风和离心力冲击时具有相对稳定性，锯齿接合面的斜面与水平面的夹角φ宜设在7°～37°之间。

为保证系统结构足以承担常态运营条件下的横向载荷，系统部分构件采用先张法施工，满足结构所需的刚度。

实施例2

本实施例参照图3，与实施例1不同的是，所述基础道床1和顶面道床2的接触面4为连续且对称的弧面。弧面同样是在横截面上看为弧面，弧面具有在正常运行时保证稳定，地震发生时使基础道床1和顶面道床2发生相对滑移的作用，从而保证地震发生时运行于钢轨3的列车不会倾覆。

所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为一对钢轨垫板中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于每根钢轨垫板中心的正下方。

实施例3

本实施例参照图1和图3，在实施例1或2的基础上，所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为一对钢轨垫板中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于每根钢轨垫板中心的正下方。

或者，所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为相邻两对钢轨垫板中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于所述中轴线的正下方。

实施例4

本实施例参照图4，与实施例1和2不同的是，所述接触面4的横截面为平面，且该平面设置涂层或复合材料5。

所述涂层为有机涂料涂层、无机涂料涂层、热镀金属粉末层或喷涂金属粉末层。为了敷设涂层或复合材料5，所述基础道床1和顶面道床2的接触面或辅以预埋金属构件维系的金属面层，用于提高涂层或复合材料5的敷设效果。

所述涂层可依基础道床1和顶面道床2结构间所需的摩擦系数，选用有机涂料涂层、无机涂料涂层、热镀金属粉末层或喷涂金属粉末层。涂层或复合材料5能够产生足够的摩擦力确保正常运行时的基础道床1和顶面道床2的稳定，地震发生时的地震作用力大于摩擦力时，基础道床1和顶面道床2产生相对滑移，从而避免顶面道床2的瞬间大位移，使运行于钢轨3的列车免遭倾覆。在地震波过后，顶面道床2可以借助维护施工复位。

实施例5

本实施例参照图5，与实施例3不同的是，所述接触面4的横截面为平面，且该平面设置机械装置6。在地震波过后，顶面道床2可以自行或借助维护施工复位。

实施例6

本实施例中，所述接触面的纵截面为锯齿形或弧线形。纵截面指的是垂直于水平面且沿钢轨3方向的截面，纵截面为锯齿形或弧线形使顶面道床2更为稳定。

实施例7

本实施例参照图6，在实施例1的基础上，所述基础道床1和顶面道床2为至少两对，相邻每对基础道床1和顶面道床2并排排列并相互接触，且相邻每对基础道床1和顶面道床2的接触面4相互对齐。

在地震发生时，相邻的两个顶面道床2能够互相支持，一侧的顶面道床2移动时，也能够带动相邻的顶面道床2移动，从而在地震时基础道床1被地震波带动的瞬间，顶面道床2相对稳定不动，避免火车倾覆。

以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.铁路抗震道床系统，其特征在于：包括基础道床和顶部铺设钢轨的顶面道床，所述顶面道床设置于所述基础道床上，所述顶面道床和基础道床之间为可滑移结构。

2.根据权利要求1所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述基础道床和顶面道床的接触面为锯齿面。

3.根据权利要求2所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述锯齿面为对称的锯齿面，且该锯齿面的一边与水平面的夹角为7°～37°。

4.根据权利要求1所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述基础道床和顶面道床的接触面为连续且对称的弧面。

5.根据权利要求1所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述基础道床和顶面道床的接触面为平面，且二者之间设置有防滑涂层、防滑复合材料或防滑机械装置。

6.根据权利要求5所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述防滑涂层为有机涂料涂层、无机涂料涂层、热镀金属粉末层或喷涂金属粉末层。

7.根据权利要求2或4所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为一对钢轨的间距，且所述最高点或最低点位于每根钢轨垫板中心的正下方。

8.根据权利要求2或4所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述接触面的横截面的最高点或最低点之间的间距为相邻两对钢轨垫板的中轴线的间距，且所述最高点或最低点位于所述中轴线的正下方。

9.根据权利要求2－8任一项所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述接触面的纵截面为锯齿形或弧线形。

10.根据权利要求2－8任一项所述的铁路抗震道床系统，其特征在于：所述基础道床和顶面道床为至少两对，相邻每对基础道床和顶面道床并排排列并相互接触，且相邻每对基础道床和顶面道床的接触面相互对齐。

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