CN106702822B - 轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构 - Google Patents

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Abstract

轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，以有效减少道床宽度，有利于降低工程造价，且为道床排水和管线过轨提供富裕的空间。包括道床和沿线路延伸方向间隔设置的轨枕，轨枕的下部沉入现浇道床时嵌入道床所形成的凹槽内。所述轨枕的横截面沿其纵向呈变截面状，其前侧面、后侧面与所嵌入凹槽的侧壁密贴形成横向动荷载的承受面。

Description

轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构
技术领域
本发明涉及无砟轨道，特别涉及一种轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构。
背景技术
无砟轨道具有高稳定性、少维修、寿命长的优点，在国内外城轨、地铁、客运专线、高速铁路等轨道交通得到了广泛应用。其轨枕和道床都采用钢筋混凝土结构，并将轨枕埋入道床内部。列车动荷载通过钢轨、扣件传给轨枕，轨枕通过和道床的紧密结合平衡来自扣件系统的纵向、横向和竖向动荷载。
目前钢筋混凝土轨枕可分为短枕和长枕，长枕一般与满铺道床结构配合使用；短枕使用较为灵活，既可用于满铺整体道床也可用于桥上分体式整体道床结构。不论哪种道床结构，轨枕埋入道床内部分，沿轨枕纵向都采用等截面型式，道床在轨枕纵向两端头外均设有钢筋混凝土层，即依靠轨枕纵向端头外钢筋混凝土保护层，来平衡轨枕承受的来自列车的横向动荷载。
道床型式对高架桥梁、隧道内排水、管线过轨的影响较大。以高架桥梁结构为基础的轨道结构设计，应尽量降低轨道结构自身重力对桥梁的影响。城市轨道交通高架桥梁所采用的分体式整体道床轨道，就是为了降低轨道自重而取消了道床中间的混凝土。但这种轨道结构保留了道床在轨枕纵向端头外的混凝土保护层，其结构仍有进一步优化的很大空间。
以隧道结构为基础的轨道结构设计，必须适应隧道内狭小的空间，并综合考虑轨道结构对排水和管线过轨的影响。由于施工误差等不确定因素，经常造成水沟施工空间不足，或过轨管侵入水沟的现象，给施工和养护维修带来了不便和隐患。若可以优化减少道床宽度，则会增大道床排水沟的深度和面积，方便轨道排水和管线过轨，从而解决上述问题。
节约、高效、创新是铁路技术发展的时代要求。通过改变无砟轨道结构组成部件之间的受力关系，充分发掘各部件的工效潜能，可以达到节约材料，节省投资的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，以有效减少道床宽度，有利于降低工程造价，且为道床排水和管线过轨提供富裕的空间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，包括道床和沿线路延伸方向间隔设置的轨枕，轨枕的下部沉入现浇道床时嵌入道床所形成的凹槽内，其特征是：所述轨枕的横截面沿其纵向呈变截面状，其前侧面、后侧面与所嵌入凹槽的侧壁密贴形成横向动荷载的承受面；所述凹槽的纵向两端与道床的横向两侧壁相贯通，所述轨枕长度与凹槽的长度相等。
发明的有益效果是，通过改进轨枕与道床之间的受力关系，利用轨枕侧面平衡横向动荷载，优化了轨枕和道床的受力关系，可以取消轨枕两端头外侧的道床钢筋混凝土保护层，从而节约轨道建造材料、降低轨道荷载，并对道床排水和管线过轨提供富裕的空间；对于高架桥梁，可以优化减少分体式或满铺式道床的宽度，既节约了轨道结构的材料成本，又降低了桥梁承受的轨道荷载；对于地下线，则可以优化减少道床宽度，从而增大了道床排水沟的深度和面积，除节约了轨道结构的材料成本，还可以提高轨道结构对隧道基础施工误差的适应性，方便轨道结构排水和管线过轨；施工可采用成熟可靠、使用广泛的轨排现浇法施工，便于推广应用。
附图说明
本说明书包括如下十三幅附图：
图1是现有无砟轨道结构(长轨枕)的俯视图；
图2是现有无砟轨道结构(长轨枕)的横断面图；
图3是现有无砟轨道结构(分体式轨道)的俯视图；
图4是现有无砟轨道结构(分体式轨道)的横断面图；
图5是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构实施例1的俯视图；
图6是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构实施例1的断面图；
图7是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构实施例2的俯视图；
图8是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构实施例2的断面图；
图9是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构中轨枕的俯视图；
图10是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构中轨枕的俯视图；
图11是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构中轨枕的俯视图；
图12是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构中轨枕的俯视图；
图13是本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构与现有无砟轨道结构的对比示意图。
图中示出构件和对应的标记：道床10，右侧道床101，左侧道床102，轨枕20。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1和图2，现有无砟轨道结构包括道床10和沿线路延伸方向间隔设置的轨枕20，轨枕20为预制钢筋混凝土构件，其下部在现浇道床10时嵌入道床10，并形成四周闭合的凹坑。轨枕20沿其纵向的横截面为等截面型式，两个端头与道床10凹坑内的结合面之间形成承受横向动荷载的受力面。其不足之处是，道床10宽度较大，影响排水沟和管线的设置，也不可通过减少道床10的横向宽度来增大可利于空间和降低工程造价，在桥梁上和隧道中这一点显得更为突出。图3和图4中示出的现有分体式道床和短轨枕结构，即道床包括横向间隔的右侧道床101、左侧道床102，右侧道床101和左侧道床102各纵向间隔设置轨枕20，同样存在上述不足。
参照图5、图6，本发明的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，包括道床10和沿线路延伸方向间隔设置的轨枕20，轨枕20的下部沉入现浇道床10时嵌入道床10所形成的凹槽内。所述轨枕20的横截面沿其纵向呈变截面状，其前侧面、后侧面与所嵌入凹槽的侧壁密贴形成承受横向动荷载的承受面。与现有无砟轨道结构相比较，取消了轨枕20的两个纵向端面与道床10横向端面之间的混凝土层。一方面，道床10的横向宽度减少，有利于排水和管线的布设，减轻道床10重量且降低工程造价。另一方面，轨枕20与凹槽密贴的前侧面、后侧面在整个长度方向上均参予承受横向动荷载，单位面积所承受横向动荷载大大降低，即利用了材料的性能，避免道床10因局部集中承受横向动荷载出现裂纹、脱块等现象，有利于增加使用寿命和减轻日常维护。
参照图5、图6和图7、图8，所述凹槽的纵向两端与道床10的横向两侧壁相贯通。通常，所述轨枕20长度与凹槽的长度相等，两者偏差仅允许出于误差或便于施工的原因。
参照图5、图6和图7、图8，通常，所述轨枕20可以是钢筋混凝土轨枕，也可以是树脂合成材料制成的轨枕，或者是其他材料制成的轨枕。
如图5、6所示，所述道床10可以是整体式道床，所述轨枕20为长轨枕。如图7、图8所示，所述道床10也可以是分体式道床，所述轨枕20为短轨枕。
轨枕20的变截面可以是多种形状，从方便预制浇筑方面考虑，主要可采用如下几种：
参照图9，所述轨枕20俯视方向的正投影上，其前侧面、后侧面为一对相向倾斜的直线L1、L2，前侧面、后侧面为一对楔形面。参照图5和图7，所述道床10上相邻轨枕20楔形面方向相反；
参照图10，所述轨枕20俯视方向的正投影上，其前侧面为一对反向倾斜的直线L11、L12，后侧面为一对反向倾斜的直线L21、L22，前侧面、后侧面为中部向外凸起的两对双楔形面；
参照图11，所述轨枕20俯视方向的正投影上，其前侧面为一对反向倾斜的直线L11、L12，前侧面为一对反向倾斜的直线L21、L22，前侧面、后侧面为中部向内凹入的两对双楔形面；
参照图12，所述轨枕20俯视方向的正投影上，其前侧面、后侧面为一对对称的圆弧L1、L2。
图13为本发明与现有无砟轨道结构的对比图。除去图中具有剖面线的部位A和部位B，即是本发明应用在隧道内的道床断面结构。部位A和部位B在现有无砟轨道结构中为道床10横向两侧承受横向动荷载的混凝土保护层和水沟结构。本发明取消了部位A和部位B，可有效节省相应的材料、人工费等。据测算，单线每延米可节省材料混凝土材料0.141m3，每公里可节约混凝土141m3，人工费和材料费单线每公里可节省8.150万元，双线每公里可节省16.3万元。
以上所述只是用图解说明本发明轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (8)

1.轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，包括道床(10)和沿线路延伸方向间隔设置的轨枕(20)，轨枕(20)的下部沉入现浇道床(10)时嵌入道床(10)所形成凹槽内，其特征是：所述轨枕(20)的横截面沿其纵向呈变截面状，其前侧面、后侧面与所嵌入凹槽的侧壁密贴形成承受横向动荷载的承受面；所述凹槽的纵向两端与道床(10)的横向两侧壁相贯通，所述轨枕(20)长度与凹槽的长度相等。
2.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述轨枕(20)俯视方向的正投影上，其前侧面、后侧面为一对相向倾斜的直线(L1、L2)，前侧面、后侧面为一对楔形面。
3.如权利要求2所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述道床(10)上相邻轨枕(20)楔形面方向相反。
4.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述轨枕(20)俯视方向的正投影上，其前侧面为一对反向倾斜的直线(L11、L12)，后侧面为一对反向倾斜的直线(L21、L22)，前侧面、后侧面为中部向外凸起的两对双楔形面。
5.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述轨枕(20)俯视方向的正投影上，其前侧面为一对反向倾斜的直线(L11、L12)，后侧面为一对反向倾斜的直线(L21、L22)，前侧面、后侧面为中部向内凹入的两对双楔形面。
6.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述轨枕(20)俯视方向的正投影上，其前侧面、后侧面为一对对称的圆弧。
7.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述道床(10)为整体式道床或者分体式道床，所述轨枕(20)为长轨枕或者短轨枕。
8.如权利要求1所述的轨枕侧面平衡横向动荷载的无砟轨道结构，其特征是：所述轨枕(20)为钢筋混凝土轨枕，或者为树脂合成材料制成的轨枕。
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