CN104746409A - 一种防冰雪沉积的pc轨道梁及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防冰雪沉积的PC轨道梁及其制造方法，轨道梁包括：梁体，设置在梁体走行顶面上的加热模块，以及设置在梁体的导向侧面和稳定侧面上的防冰雪涂层；所述加热模块包括：嵌入梁体内的预埋连接板，盖合在预埋连接板上可拆卸的钢盖板，设置在钢盖板和预埋连接板之间且为钢盖板供热的伴热带组件，以及将钢盖板和预埋连接板与梁体连接的连接组件；所述防冰雪涂层由改性硅烷浸渍剂或高压轮胎耐磨防冰雪涂料形成。本发明融冰雪效果好，安装和检修方便，保证了冰雪气候下，PC轨道梁的正常运营，具有明显的社会、经济效益。

Description

一种防冰雪沉积的PC轨道梁及其制造方法

技术领域

本发明涉及PC轨道梁融冰雪技术，特别是涉及一种防冰雪沉积的PC轨道梁及其制造方法。

背景技术

跨座式轨道交通在寒冷地区冬季运营中，由于冰雪覆盖在轨道的运行表面，减少了橡胶车轮和轨道之间的摩擦，从而阻碍了对列车的控制，造成列车停运及延误等问题。为了避免这样的问题，我们研究了轨道梁融冰雪技术。

目前，应用于跨座式轨道交通的融冰雪技术主要有：

1、车辆上装备除雪刷。这种方法对积雪较薄且未结冰的情况较为适用，但对较厚积雪和表面覆冰的去除效果和效率都很低。

2、喷洒融雪剂。这种方法虽然能有效的融化冰雪，但融雪剂一般都具有较强的腐蚀性，对梁体混凝土的耐久性造成一定的影响，并且对周围环境造成破坏，不利于环保。

3、人工除雪。这种方法虽然较为简单，但轨道梁架设位置高，除雪过程中人员比较危险，并且清理积雪需要一定的时间，对列车运营依旧会造成延误。

除此以外，公路桥梁采用的桥面加热融冰雪技术也不适用于PC轨道梁。PC轨道梁具有不同于其他桥梁的特点：加热面积大，梁底顶面和侧面都需要除雪，梁体内部加热会对梁体混凝土产生较大的拉应力，降低其安全性能；梁体截面小，管线不易布置，容易对梁体结构构造产生破坏；线路长，目前应用于公路桥梁的桥面加热除冰雪技术仅适用于局部桥面，轨道梁需要全线融冰雪，这就需要克服远距离能量输送的问题。由此可见，现有技术都不能很好解决PC轨道梁在冬季降雪天气下的运营问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何快速、高效地实现对PC轨道梁上的冰雪融化，进而保障列车正常运营，不会造成停运或延误。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种防冰雪沉积的PC轨道梁，其包括：梁体，设置在梁体走行顶面上的加热模块，以及设置在梁体的导向侧面和稳定侧面上的防冰雪涂层；所述加热模块包括：嵌入梁体内的预埋连接板，盖合在预埋连接板上可拆卸的钢盖板，设置在钢盖板和预埋连接板之间且为钢盖板供热的伴热带组件，以及将钢盖板和预埋连接板与梁体连接的连接组件；所述防冰雪涂层由改性硅烷浸渍剂或高压轮胎耐磨防冰雪涂料形成。

其中，所述预埋连接板包括：左右两侧各一个连接面板；以及两端分别与两个连接面板连接的底面板，其与两个连接面板一体成型；其中，所述两个连接面板上分别开设有一个或多个预埋连接板连接孔；所述底面板上开设有开口面向所述钢盖板的凹槽，所述伴热带组件铺设在所述凹槽内。

其中，所述钢盖板上开设有与所述预埋连接板连接孔相对应的盖板连接孔。

其中，所述伴热带组件包括：绝热材料；以及铺设在绝热材料上的伴热带，伴热带具有加热电缆。

其中，所述连接组件包括：与所述预埋连接板连接孔和所述盖板连接孔相配合的连接件，用以将所述预埋连接板和所述钢盖板连接起来；设置在所述预埋连接板底部且分别与所述一个或多个预埋连接板连接孔相对应的一个或多个套筒；以及设置在所述预埋连接板底部的多个锚筋，用于将所述预埋连接板与梁体连接固定。

其中，所述套筒底部封闭且开口分别与所述预埋连接板连接孔和所述盖板连接孔连通，所述多个锚筋分别固设在所述预埋连接板底面和所述套筒底面。

其中，所述连接件为沉头螺栓。

其中，所述防冰雪涂层的厚度不小于1mm。

本发明还提供了一种上述任一项所述的防冰雪沉积的PC轨道梁的制造方法，其包括如下步骤：

S1：梁体钢筋绑扎完成后，在梁体走行顶面预埋加热模块的预埋连接板；

S2：通过连接组件将预埋连接板与梁体混凝土浇筑在一起；

S3：将用于供热的伴热带组件铺设在预埋连接板上，并将加热模块的钢盖板对应铺盖在预埋连接板上面，将伴热带组件埋置；

S4：将预埋连接板与钢盖板可拆卸连接并与梁体混凝土连接固定；

S5：在梁体的导向侧面和稳定侧面上涂覆防冰雪涂料，形成厚度不小于1mm的防冰雪涂层。

（三）有益效果

上述技术方案具有如下优点：

1、伴热带组件与涂层融冰雪技术结合使用，既解决了侧面安装伴热带不易施工的困难，又解决了顶面在车辆重力荷载作用下，表面使用涂层会磨损较快的问题；

2、降雪天气时，侧面附着冰雪较少，只需保证顶面融化的雪水流到侧面时不会再次结冰即可，采用涂层融冰雪方法既经济又环保，并且施工简单；

3、钢盖板与混凝土的导热系数相差很大，加热时热量可以通过钢盖板传递使表面较快升温，融冰雪效果好；

4、加热效率高，梁体混凝土温度不太高时，已能达到融冰雪效果。因此梁体截面温度梯度小，相应的温差应力亦较小，可满足设计要求；

5、梁体表面钢盖板为活动可拆卸，安装和检修方便；

6、保证了冰雪气候下，PC轨道梁的正常运营，具有明显的社会、经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例PC轨道梁的横截面示意图；

图2是图1中A区的放大图；

图3是图1中B区的放大图；

图4是本发明实施例中预埋连接板的横截面示意图；

图5是本发明实施例中预埋连接板的俯视图。

其中，1-钢盖板；2-预埋连接板；21-连接面板；22-底面板；23-凹槽；31-绝热材料；32-伴热带；41-连接件；42-套筒；43-锚筋；10-梁体；20-走行顶面；30-导向侧面；40-稳定侧面；50-梁体侧表面；60-防冰雪涂层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。

参照图1至图5所示，本实施例的防冰雪沉积的PC轨道梁通过两种方式来消除冰雪在梁上的沉积，第一种方式是在梁体10的走行顶面20上设置加热模块，消除走行顶面上的积雪，第二种方式是在梁体10的导向侧面30和稳定侧面40上的防冰雪涂层60。

具体地，加热模块主要包括钢盖板1、预埋连接板2以及伴热带组件等。预埋连接板2与钢盖板1可拆卸连接；伴热带组件设置在钢盖板1和预埋连接板2之间，可释放热量，为钢盖板1供热；钢盖板1和预埋连接板2通过连接组件与地面梁体混凝土连接。

具体地，预埋连接板2主要包括：左右两侧各一个连接面板21，以及两端分别与两个连接面板21连接的底面板22，底面板22与两个连接面板21一体成型。在两个连接面板21上分别开设有一个或多个预埋连接板连接孔，在底面板22上开设有开口面向钢盖板1的凹槽23，凹槽23可呈U型，伴热带组件铺设在凹槽23内。钢盖板1与预埋连接板2可拆卸连接，方便安装和检修，钢盖板1上还开设有与连接面板21上开设的一个或多个预埋连接板连接孔相对应的一个或多个盖板连接孔。伴热带组件主要包括绝热材料31以及铺设在绝热材料31上的伴热带32。伴热带32具有加热电缆，加热电缆可为钢盖板1提供热量，每一个凹槽23内可以放置一个或多个伴热带32（如放置2个），当每个凹槽23内的伴热带32为多个时，多个伴热带32之间最好保持一定的绝缘距离；绝热材料31位于伴热带32下方，可以减少由加热电缆产生的热量向PC轨道梁梁体内部传递，这样既可以提高表面钢盖板1的加热速度，减少不必要的能量散失，又可以降低梁体截面温度梯度，减小温差应力。本实施例中，钢盖板1和预埋连接板2优选均由钢材制成，因钢材制成的钢盖板1导热系数远大于混凝土，伴热带32通电加热时热量可以很快传递到钢盖板1并使梁体表面较快升温，达到良好的融冰雪效果。

连接组件主要包括连接件41、套筒42以及锚筋43等。连接件41与预埋连接板连接孔和盖板连接孔相配合，即连接件41可分别穿过盖板连接孔和预埋连接板连接孔，以将钢盖板1和预埋连接板2连接起来，同时可将盖板1和预埋连接板2与地面连接固定。套筒42的数量可为多个，多个套筒42设置在预埋连接板2底部且分别与多个预埋连接板连接孔相对应，每个套筒42的底部封闭且开口分别与预埋连接板连接孔和盖板连接孔连通。锚筋43设置在预埋连接板2底部，用来将预埋连接板2与地面梁体混凝土5连接固定。锚筋43的数量也可为多个，多个锚筋43分别固设在预埋连接板2底面和套筒42底面，固设在套筒42底面的锚筋43可方便穿过盖板连接孔和预埋连接板连接孔的连接件41插入。本实施例中，连接件41可优选为沉头螺栓，即钢盖板1与预埋连接板2之间采用沉头螺栓连接固定，沉头螺栓可以保证轨道面的平整。

本发明的防冰雪沉积的PC轨道梁融冰雪装置可铺设在地面梁体混凝土与列车的走行轮接触部位。伴热带32释放的热量可以实现对走行轮路面的加热并融化路面冰雪。制梁时，在PC轨道梁的梁体内可预埋套筒42和预埋连接板2，预埋连接板2和梁体混凝土5之间通过锚筋43连接（可将套筒42和锚筋43均先焊于梁内预埋的预埋连接板2上）。本发明PC轨道梁融冰雪装置的钢盖板1、预埋连接板2及梁内预埋的套筒42、锚筋43等器件可均为标准构件，便于批量定制生产。

防冰雪涂层，即冰不会很好的粘附上面的涂层，可以降低或消除传统防结冰的需要，并且具有优异的抗腐蚀性能。冰是少数能粘附在大多数已知聚合物上的物质中一种，防止冰粘附在这些材料上的一种方法，即在出来表面上提供一种流体界面或薄层界面，使冰不能够粘附在那里。材料表面上的流体界面或薄层界面与冰附着力小于0.2Mpa。

研究表明，表面结冰现象除了受温度这一重要因素影响之外，结冰表面的表面特性，特别是表面能，表面对冰的附着力以及表面的疏水性对结冰现象有较大影响。冰晶在吸附力作用下，才能粘附在结冰表面，并不断沉积，这种吸附力的大小取决于冰晶与结冰表面之间的表面润湿性，如果是低表面能的疏水表面，就可以是冰晶与表面之间处于不润湿状态，可极大的减小对冰晶的吸附力，从而有效防止结冰。试验结果也证明，为了降低表面对水的附着，防止结冰，表面对水的接触角大于90°，表面能必须低于25x10N/m。防冰雪涂料，涂在固体表面之后，在需要保护的材料表面形成一薄层特殊取向的疏水分子层，实质上相当于在被保护表面与冰晶之间筑起一层分隔膜（即使被保护表面改性），赋予表面全部的特性：超低表面能—抗冰雪附着；超低摩擦系数—耐磨特性；极高的稳定性（包括热稳定性和化学稳定性）—耐热耐腐蚀；高渗透性（能充满表面气孔和裂纹，提高气密性和光洁度）—抗疲劳性。

本实施例防冰雪涂料采用改性硅烷浸渍剂和高压轮胎耐磨防冰雪涂料中的一种，所述改性硅烷浸渍剂喷涂于混凝土表面后，可以在混凝土表面形成憎水层，可有效防冰雪附着，所述高压轮胎耐磨防冰雪涂料可常温自动固化，在防护表面形成1毫米以上的干涂膜，可防冰雪附着，同时具有耐高压、抗冲击、抗震动，抗腐蚀、耐老化的优点，还能有效地防止车轮与轨道面的滑动。

PC轨道梁梁体的结构具体为，所述走行顶面20和导向侧面30组合结构的横截面为∩形，导向侧面30的两侧面分别与稳定侧面40的两侧面共面，导向侧面30的两侧面和稳定侧面40的两侧面之间分别通过梁体侧表面50的两侧面连接。所述梁体侧表面50的两侧面分别凹入所述梁体10内，在导向侧面30的两侧面和稳定侧面40的两侧面所在的平面上分别形成凹槽。

图1中，轨道梁横截面上分别标示了导向轮中心线L1、稳定轮中心线L2和走行轮中心线L3，列车在轨道梁上行驶时，走行轮与走行顶面20接触，导向轮与导向侧面30接触，稳定轮与稳定侧面40接触，梁体侧表面50的积雪附着力很小，采用车辆除雪刷很容易去除梁面的积雪，积雪不会附着在梁面上，保证了冰雪气候下，PC轨道梁的正常运营，所以在梁体侧表面上无需涂覆防冰雪涂层即可。

本实施例还提供了一种防冰雪沉积的PC轨道梁制造方法，该铺设方法主要包括如下步骤：S1：梁体钢筋绑扎完成后，在梁体走行顶面预埋加热模块的预埋连接板；S2：通过连接组件将预埋连接板与梁体混凝土浇筑在一起；S3：将用于供热的伴热带组件铺设在预埋连接板上，并将加热模块的钢盖板对应铺盖在预埋连接板上面，将伴热带组件埋置；S4：将预埋连接板与钢盖板可拆卸连接并与梁体混凝土连接固定；S5：在梁体的导向侧面和稳定侧面上涂覆防冰雪涂料，形成厚度不小于1mm的防冰雪涂层。该方法中，连接组件、伴热带组件等与本发明PC轨道梁中的一致，此处不再多述。

由以上实施例可以看出，本发明通过在PC轨道梁走行顶面与走行轮的部位铺设钢盖板，钢盖板下面开槽埋置伴热带，伴热带释放热量，实现对顶面走行轮路面的加热并融化路面冰雪。因钢盖板导热系数远大于混凝土，伴热带通电加热时热量可以很快传递到钢盖板并使梁体表面较快升温，融冰雪效果好。且钢盖板可以拆卸，安装和检修都十分方便。钢盖板与预埋连接钢板之间采用沉头螺栓连接、固定，沉头螺栓可以保证轨道面的平整。制粱时在梁体内预埋套筒和连接钢板，连接钢板和梁体混凝土之间用锚筋连接。钢盖板和粱内预埋件均为标准构件，可批量定制生产。套筒及锚筋均先焊于粱内预埋连接钢板上。伴热带与预埋连接钢板之间可填充绝热材料，减少热量向梁体内部的传递。这样既可以提高表面钢盖板的加热速度，减少不必要的能量散失，又可以降低梁体截面温度梯度，减小温差应力。由于侧模安装后，侧面预埋连接钢板的锚筋与梁体箍筋的安装工序会产生冲突，不易施工，故采用涂层融冰雪的方法。待梁体预制完成后，在侧面涂抹高压轮胎耐磨防冰雪涂料，高压轮胎耐磨防冰雪涂料可常温自固化，在被保护表面形成1毫米以上的干涂膜，涂层即可防冰雪附着，同时具有耐高压抗冲击、高附着抗震动，抗腐蚀耐老化，还能有效的防止车轮与轨道面的滑动。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，包括：梁体，设置在梁体走行顶面上的加热模块，以及设置在梁体的导向侧面和稳定侧面上的防冰雪涂层；所述加热模块包括：嵌入梁体内的预埋连接板，盖合在预埋连接板上可拆卸的钢盖板，设置在钢盖板和预埋连接板之间且为钢盖板供热的伴热带组件，以及将钢盖板和预埋连接板与梁体连接的连接组件；所述防冰雪涂层由改性硅烷浸渍剂或高压轮胎耐磨防冰雪涂料形成。

2.如权利要求1所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述预埋连接板包括：左右两侧各一个连接面板；以及两端分别与两个连接面板连接的底面板，其与两个连接面板一体成型；其中，所述两个连接面板上分别开设有一个或多个预埋连接板连接孔；所述底面板上开设有开口面向所述钢盖板的凹槽，所述伴热带组件铺设在所述凹槽内。

3.如权利要求2所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述钢盖板上开设有与所述预埋连接板连接孔相对应的盖板连接孔。

4.如权利要求3所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述伴热带组件包括：绝热材料；以及铺设在绝热材料上的伴热带，伴热带具有加热电缆。

5.如权利要求4所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述连接组件包括：与所述预埋连接板连接孔和所述盖板连接孔相配合的连接件，用以将所述预埋连接板和所述钢盖板连接起来；设置在所述预埋连接板底部且分别与所述一个或多个预埋连接板连接孔相对应的一个或多个套筒；以及设置在所述预埋连接板底部的多个锚筋，用于将所述预埋连接板与梁体连接固定。

6.如权利要求5所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述套筒底部封闭且开口分别与所述预埋连接板连接孔和所述盖板连接孔连通，所述多个锚筋分别固设在所述预埋连接板底面和所述套筒底面。

7.如权利要求5所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述连接件为沉头螺栓。

8.如权利要求1所述的防冰雪沉积的PC轨道梁，其特征在于，所述防冰雪涂层的厚度不小于1mm。

9.一种权利要求1-8任一项所述的防冰雪沉积的PC轨道梁的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：梁体钢筋绑扎完成后，在梁体走行顶面预埋加热模块的预埋连接板；

S2：通过连接组件将预埋连接板与梁体混凝土浇筑在一起；

S3：将用于供热的伴热带组件铺设在预埋连接板上，并将加热模块的钢盖板对应铺盖在预埋连接板上面，将伴热带组件埋置；

S4：将预埋连接板与钢盖板可拆卸连接并与梁体混凝土连接固定；

S5：在梁体的导向侧面和稳定侧面上涂覆防冰雪涂料，形成厚度不小于1mm的防冰雪涂层。