CN105350404B - 灌注式剪力铰及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及灌注式剪力铰及应用方法，属于轨道交通领域。本发明可以自动消除空间姿态误差和位置误差，避免抗剪芯棒预先受力和弯矩。本发明包括抗剪芯棒、导向连接套管和导向限位套管，抗剪芯棒一端插设在导向连接套管的管腔内，另一端插设在导向限位套管的管腔内，抗剪芯棒与导向连接套管及导向限位套管的管腔壁之间均为滑动配合，还包括至少一个二次灌注箱，导向限位套管设置在二次灌注箱内，二次灌注箱上固定设置锚固连接结构。本发明主要用在轨道交通的建设上。

Description

灌注式剪力铰及应用方法

技术领域

本发明属于轨道交通领域，涉及铁路道床附件，具体为一种浮置道床中相邻浮置板间传递剪力的灌注式剪力铰及应用方法。

背景技术

轨道交通领域的大量工程实践证明，浮置板道床技术是现有最有效的轨道减振降噪技术之一，特别是在地铁和城市轻轨中，这种技术已经得到了广泛的应用。在浮置板道床中，钢轨受力与在非浮置的整体道床中的不同，钢轨会因为相邻板端的弹性错动而额外受力，存在导致断轨的隐患。因此现有浮置道床结构中，剪力铰已成为浮置板板与板连接的一项不可或缺的重要安全部件，是在相邻浮置板之间传递剪力的结构重要组成部分，它可以分担钢轨在跨越板缝处所承受的剪力，使板与板之间协调变形。但是在实践中发现,由于现有的剪力铰导向连接套管和导向限位套管分别设置在相邻的浮置板中，在浮置板顶升安装时，相邻浮置板的空间姿态误差和位置误差导致导向连接套管和导向限位套管无法完全对正，因此抗剪芯棒常常在非过车工作情况下就已经预先承受剪力和弯矩，长期的额外负载会使抗剪芯棒发生局部应力集中进而产生疲劳断裂，不仅影响剪力铰的使用寿命，严重时甚至会威胁到行车安全。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种可以自动消除空间姿态误差和位置误差，避免抗剪芯棒预先受力和弯矩的灌注式剪力铰。

本发明灌注式剪力铰是这样实现的，包括抗剪芯棒、导向连接套管和导向限位套管，抗剪芯棒一端插设在导向连接套管的管腔内，另一端插设在导向限位套管的管腔内，抗剪芯棒与导向连接套管及导向限位套管的管腔壁之间均为滑动配合，还包括至少一个二次灌注箱，导向限位套管设置在二次灌注箱内，二次灌注箱上固定设置锚固连接结构。

所述锚固连接结构的具体形式多种多样，其可以为锚固筋，锚固筋与二次灌注箱固连成一体；锚固连接结构还可以包括上连接板、下连接板和锚固筋，上连接板与二次灌注箱一体化设置，下连接板与锚固筋固连成一体，上连接板与下连接板之间利用紧固件相连。

为了便于向二次灌注箱内灌注灌浆材料，二次灌注箱的顶部箱壁上可以设置注浆口和排气口。此外，为了便于对抗剪芯棒进行维护，还可以在二次灌注箱的顶部箱壁上设置安装通道，二次灌注箱内还设有用于遮蔽安装通道的挡板。所述注浆口和排气口也可以设置挡板上，当然，挡板和二次灌注箱上还可以对应的同时设置注浆口和排气口。此外，为了防止灌浆材料从二次灌注箱与导向限位套配合一侧漏出，还可以增设弹性密封件，弹性密封件位于二次灌注箱与导向限位套管之间；对于导向连接套管外部也设置二次灌注箱的技术方案，还可以在二次灌注箱与导向连接套管之间设置弹性密封件。

出于准确对正导向连接套管和导向限位套管，本发明灌注式剪力铰还可以包括姿态位置调整元件，所述姿态位置调整元件包括调高垫片、调高支架和调高螺栓等具体形式。

另外，为了增强与二次灌注箱内灌注的灌浆材料的结合力，还可以在导向限位套管的外表面设置锚固件。必要时，可以同时在导向连接套管的外表面也设置锚固件。为了避免在与抗剪芯棒接触时在抗剪芯棒的接触表面形成应力集中，导向连接套管和导向限位套管与抗剪芯棒配合一端的管腔壁上分别设置的圆倒角、圆弧倒角或与其轴线夹角在0.3°～15°范围内的锐倒角。

本发明的第二个目的在于提供一种在浮置道床中应用本发明灌注式剪力铰的方法，包括如下步骤：

(1)将所述灌注式剪力铰部分与浮置板浇注成一体；

(2)依次摆放浮置板，并调整浮置板至设计高度；

(3)将所述灌注式剪力铰装配在一起，调整好空间姿态和位置；

(4)向二次灌注箱内灌满灌浆材料，完成灌浆材料的养护，实现灌注式剪力铰对相邻浮置板的连接；

(5)按照上述步骤将所有浮置板连接在一起，构成所述浮置道床。

由于设置了二次灌注箱，在应用时本发明灌注式剪力铰可以在浮置板顶升调高结束后通过向二次灌注箱内灌注灌浆材料，进而实现抗剪芯棒对相邻浮置板的连接，这种连接方式，消除了现有技术中导向连接套管和导向限位套管存在空间姿态误差和位置误差、无法完全对正的难题，避免了抗剪芯棒预先受力和弯矩的缺陷，因此可以有效改善抗剪芯棒的受力状况，大幅提高本发明灌注式剪力铰的使用寿命，提高浮置道床结构的可靠性和安全性。本发明在浮置道床中应用灌注式剪力铰的方法，简单易行，得到的浮置道床结构整体受力情况更好，使用寿命更长。

综上所述，本发明灌注式剪力铰具有使用寿命长，安全可靠等优点，本发明在浮置道床中应用灌注式剪力铰的方法，简单可靠，有利于提高浮置道床结构的使用寿命，可以广泛应用于钢弹簧浮置道床、弹性垫浮置道床等各种浮置道床结构中，市场应用前景十分广阔。

附图说明

图1为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之一。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1所示本发明灌注式剪力铰的应用示意图。

图4为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之二。

图5为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之三。

图6为图5的B-B向剖视图。

图7为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之四。

图8为图7的C-C向剖视图。

图9为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之五。

图10为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之六。

图11为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之七。

图12为图11的D-D向剖视图。

图13为图11所示本发明灌注式剪力铰的应用示意图。

图14为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之八。

图15为图14所示本发明灌注式剪力铰的应用示意图。

图16为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之九。

图17为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之十。

图18为图17的E部放大图。

图19为本发明灌注式剪力铰的结构示意图之十一。

具体实施方式

实施例一

如图1、图2所示本发明灌注式剪力铰，包括抗剪芯棒1、导向连接套管2和导向限位套管3，抗剪芯棒1一端插设在导向连接套管2的管腔内，另一端插设在导向限位套管3的管腔内，所述抗剪芯棒1与导向连接套管2及导向限位套管3的管腔壁之间均为滑动配合。此外，还包括二次灌注箱4，导向限位套管3设置在二次灌注箱4内，二次灌注箱4上固定设置锚固连接结构，所述锚固连接结构具体为锚固筋5，二次灌注箱4顶部箱壁上设有注浆口8和排气口9。另外，导向连接管套2的外表面也设置锚固筋6。

本发明灌注式剪力铰应用于浮置道床时，如图3所示，将导向连接套管2和二次灌注箱4对应地分别预先固定设置在浮置板26和浮置板27端部；当浮置板26和27顶升至设计高度需要利用本发明灌注式剪力铰进行拼接装配时，先将抗剪芯棒1分别插设在导向连接套管2和导向限位套管3中，再将导向限位套管3及抗剪芯棒1一起装入二次灌注箱4中，调整好空间姿态和位置；将二次灌注箱4位于浮置板27端部的开放端利用模板封闭(图中未具体示出)，然后通过二次灌注箱4顶部箱壁上设置的注浆口8向二次灌注箱4内灌入灌浆材料10，直至填充满二次灌注箱内的所有空隙，其间通过排气口9向外部排出空气，待灌浆材料10凝固并养护完毕，拆除所述模板，即实现了本发明灌注式剪力铰对浮置板26和27的连接；按照上述方法将所有浮置板连接在一起，即构成所述浮置道床。根据其实现的功能，一般来说，注浆口应靠近二次灌注箱的末端设置，排气口应靠近二次灌注箱的前端设置。另外要说明的是，为了适应浮置道床结构热胀冷缩以及使用过程中浮置板沿钢轨纵向的水平位移，装配时，如图3所示，如果将抗剪芯棒1贴靠导向限位套管3末端设置，抗剪芯棒1与导向连接套管2的末端应留有足够的间隙7，当浮置道床结构发生热胀冷缩或/和使用过程中浮置板发生沿钢轨纵向的水平位移时，利用间隙7抵消抗剪芯棒与导向连接套管或/和导向限位套管之间的相对滑动位移，避免抗剪芯棒同时与导向连接套管和导向限位套管的末端接触碰撞。

由于设置了二次灌注箱，在应用时本发明灌注式剪力铰可以在浮置板顶升调高结束后通过向二次灌注箱内灌注灌浆材料，进而实现抗剪芯棒对相邻浮置板的连接，这种连接方式，消除了现有技术中导向连接套管和导向限位套管存在空间姿态误差和位置误差、无法完全对正的难题，避免了抗剪芯棒预先受力和弯矩的缺陷，因此可以有效改善抗剪芯棒的受力状况，大幅提高本发明灌注式剪力铰的使用寿命，减少工务维护工作，提高浮置道床结构的可靠性和安全性。本发明在浮置道床中应用灌注式剪力铰的方法，简单易行，得到的浮置道床结构整体受力情况更好，使用寿命更长。

基于本例上述的技术原理，实际应用中，如图4所示，为了增强与二次灌注箱内灌注的灌浆材料的结合力，还可以在导向限位套管3的外表面设置锚固件11，也在本发明要求的保护范围之中。

综上所述，本发明灌注式剪力铰具有使用寿命长，安全可靠等优点，本发明在浮置道床中应用灌注式剪力铰的方法，简单可靠，有利于提高浮置道床结构的使用寿命，可以广泛应用于钢弹簧浮置道床、弹性垫浮置道床等各种浮置道床结构中，市场应用前景十分广阔。

实施例二

如图5和图6所示本发明灌注式剪力铰，与图1和图2所示灌注式剪力铰的区别在于，二次灌注箱4的顶部箱壁上设置安装通道16，二次灌注箱4内还设有用于遮蔽安装通道16的挡板13，挡板13上设置有所述注浆口14和排气口15；此外，抗剪芯棒1与导向连接套管2的末端之间设有弹性体12；另外，导向限位套管3的外表面设置锚固件11；第四，为了更好地实现与浮置板钢筋骨架的连接，二次灌注箱4上固定设置的锚固连接结构还包括二次灌注箱4两个外侧面上固定设置的锚固筋17。

与图1、图2和图3所示灌注式剪力铰相比，本例所述技术方案的优点在于：(1)由于抗剪芯棒1与导向连接套管2的末端之间设置弹性体12替代了空隙，可以克服图3所示技术方案中，间隙7内容易进入污水或杂物的缺陷，当然基于这种技术原理，弹性体12也可以设置在抗剪芯棒1与导向限位套管3的末端之间；(2)由于二次灌注箱4的顶部箱壁上设置了安装通道16，一旦使用过程中抗剪芯棒1发生意外损坏，可以破坏挡板13及二次灌注箱4内的灌浆材料，将导向限位套管3连同损坏的抗剪芯棒1一起取出，进行维修更换后，再通过安装通道16重新装入，最后重新向二次灌注箱4内灌注灌浆材料并进行养护即可，不必移动浮置板，十分方便；(3)导向限位套管3外表面固定设置锚固件11可以增强与二次灌注箱内灌注的灌浆材料的结合力；(4)二次灌注箱4的两个外侧面上固定设置了锚固筋17，可以更好地实现与浮置板钢筋骨架的连接，并有效提高在浮置板结构中的锚固强度。

实施例三

如图7和图8所示本发明灌注式剪力铰，与实施列二的区别在于，导向连接套管2和导向限位套管3分别设置在二次灌注箱4内；此外，导向连接套管2的外表面也设置有锚固件11；另外，挡板13上设置注浆口14和排气口15，二次灌注箱4上对应的设置注浆口8和排气口9；第四，二次灌注箱4与导向连接套管2和导向限位套管3分别设置姿态位置调整元件，所述姿态位置调整元件具体为调高垫板18。

与实施例二相比，本例所述本发明灌注式剪力铰，无论是抗剪芯棒1、导向连接套管2还是导向限位套管3，均可以取出更换。当然，基于本例所述的技术原理，所述姿态位置调整元件可以多种多样，除了已经提到的调高垫板18外，还可以是如图9中所标的调高支架19，或者是如图10中所示的调高螺栓20，都能起到相似的技术效果，另外，锚固筋5还可以焊接固定在二次灌注箱4的外侧壁表面，连接强度更高，更加安全可靠，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例四

如图11、图12所示本发明灌注式剪力铰，与实施例三的区别在于，与导向限位套管3配合的二次灌注箱4表面设置的锚固连接结构包括上连接板23、下连接板24和锚固筋5，上连接板23与二次灌注箱4一体化设置，下连接板24与锚固筋5固连成一体，上连接板23与下连接板24之间利用紧固件25相连，同理，与导向连接套管2配合的二次灌注箱4表面设置的锚固连接结构包括上连接板21、下连接板22和锚固筋6，上连接板21与二次灌注箱4一体化设置，下连接板22与锚固筋6固连成一体，上连接板21与下连接板22之间利用紧固件(图中未具体示出)相连；二次灌注箱4上仅设置注浆口8和排气口9，未设置安装通道及相应挡板。

应用时，如图13所示，可以将下连接板22及锚固筋6预制在浮置板28中，此外将下连接板24及锚固筋5预制在浮置板29中，待浮置板28和29顶升完成后，将抗剪芯棒1、导向连接套管2和导向限位套管3组装好并将两端分别设置在二次灌注箱4内，利用紧固件将上连接板21和下连接板22以及上连接板23和下连接板24分别固连在一起，再利用调高垫板18调整好空间高度，最后向二次灌注箱4内灌注灌浆材料并完成养护即可。

与前述实施例相比，本例所述技术方案的最大优点在于，可以将浮置板上方的本发明灌注式剪力铰的任何部分随时进行维修更换，产品标准化以后，甚至可以实现灌注式剪力铰在浮置板上方部分的整体更换，维修更换十分方便快捷。

当然，基于本例所述的技术原理，所述上连接板也可以是二次灌注箱结构的一部分，例如如图14所示，上连接板23即是二次灌注箱4的底板，有利于减少材料使用，从而降低成本，同理，对于上连接板21也是如此，在此仅以文字给予说明，不再另外附图说明；此外，在应用时，如图15所示，也可以在浮置板28及29上设置相应的凹槽30及31，使二次灌注箱4至少局部设置在凹槽内，从而少占用浮置板上方的空间，提高空间利用率；另外，上连接板23还可以如图16所示，是直接固定设置在二次灌注箱4底部两侧的耳板，也能起到同样的效果，同理，对于上连接板21也是如此，在此仅以文字给予说明，不再另外附图说明。上述技术方案都是基于本发明技术原理的简单变化，都在本发明要求的保护范围之中。

实施例五

如图17、图18所示本发明灌注式剪力铰，与实施例一的区别在于，所述灌注式剪力铰中增设了弹性密封件32，弹性密封件32位于二次灌注箱4与导向限位套管3之间。其中，弹性密封件32具体由橡胶材料制成，并与钢板焊接制成的二次灌注箱4硫化成一体。此外，导向连接套管2和导向限位套管3与抗剪芯棒1配合一端的管腔壁上分别设置的圆倒角33。

本例所述技术方案中增设了弹性密封件32，应用时，在向二次灌注箱4中灌注灌浆材料的过程中，可以有效防止灌浆材料从二次灌注箱4与导向限位套3之间漏出，而且由于弹性密封件32具有较好的变形能力，不会影响导向限位套管3的姿态位置调整，使用更加方便。

此外，由于在导向连接套管2和导向限位套管3与抗剪芯棒1配合一端的管腔壁上分别设置的圆倒角33，可以有效避免导向连接套管2和导向限位套管3与抗剪芯棒1接触时在抗剪芯棒接触表面形成应力集中，防止抗剪芯棒发生疲劳断裂，有利于提高产品的使有寿命。当然基于这种技术原理，也可以在导向连接套管和导向限位套管与抗剪芯棒配合一端的管腔壁上分别设置圆弧倒角或与其轴线夹角在0.3°～15°范围内的锐倒角。上述技术特征也可以应用在本发明其他技术方案中，也在本发明要求的保护范围之中，在此一并给予说明。

当然，基于本例所述的技术原理，也可以将弹性密封件32固定设置在导向限位套管3表面，或者弹性密封件独立设置，与导向限位套管及二次灌注箱均不固定连接；此外，弹性密封件32还可以采用弹性聚氨酯材料等其他弹性材料，都能够实现很好的效果。另外，这一技术方案还可以应用于其他设置二次灌注箱的技术方案，例如图19所示，在图11所示本发明灌注式剪力铰技术方案的基础上，在二次灌注箱4与导向限位套管3之间及二次灌注箱4与导向连接套管2之间分别设置弹性密封件32，都可以实现相同的技术效果，都在本发明要求的保护范围之内，在此仅用文字给予说明，不再一一附图说明。

以上给出了本发明的部分典型实施例，目的在于方便更好地理解本发明之技术方案，其不应视为对本发明的限制，其中各实施例中的技术方案也可以交叉使用，只要基于本发明的技术原理，都在本发明要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种灌注式剪力铰，包括抗剪芯棒、导向连接套管和导向限位套管，抗剪芯棒一端插设在导向连接套管的管腔内，另一端插设在导向限位套管的管腔内，抗剪芯棒与导向连接套管及导向限位套管的管腔壁之间均为滑动配合，其特征在于：还包括至少一个二次灌注箱，导向限位套管设置在二次灌注箱内，二次灌注箱上固定设置锚固连接结构；二次灌注箱的顶部箱壁上设有注浆口和排气口；或者二次灌注箱的顶部箱壁上设有安装通道，二次灌注箱内还设有用于遮蔽安装通道的挡板，挡板上设有注浆口和排气口。

2.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：锚固连接结构为锚固筋。

3.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：锚固连接结构包括上连接板、下连接板和锚固筋，上连接板与二次灌注箱一体化设置，下连接板与锚固筋固连成一体，上连接板与下连接板之间利用紧固件相连。

4.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：还包括弹性密封件，弹性密封件位于二次灌注箱与导向限位套管之间。

5.根据权利要求4所述的灌注式剪力铰，其特征在于：二次灌注箱设置二个，导向连接套管设置在二次灌注箱内，二次灌注箱与导向连接套管之间设置弹性密封件。

6.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：还包括姿态位置调整元件，所述姿态位置调整元件包括调高垫片、调高支架和调高螺栓。

7.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：导向限位套管的外表面设置锚固件。

8.根据权利要求7所述的灌注式剪力铰，其特征在于：导向连接套管的外表面也设置锚固件。

9.根据权利要求1所述的灌注式剪力铰，其特征在于：导向连接套管和导向限位套管与抗剪芯棒配合一端的管腔壁上分别设置的圆倒角、圆弧倒角或与其轴线夹角在0.3°～15°范围内的锐倒角。

10.一种权利要求1-9中任一权利要求所述的灌注式剪力铰的应用方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将所述灌注式剪力铰部分与浮置板浇注成一体；

(2)依次摆放浮置板，并调整浮置板至设计高度；

(3)将所述灌注式剪力铰装配在一起，调整好空间姿态和位置；

(4)向二次灌注箱内灌满灌浆材料，完成灌浆材料的养护，实现灌注式剪力铰对相邻浮置板的连接；

(5)按照上述步骤将所有浮置板连接在一起，构成所述浮置道床。