CN108708229A - 磁砂填充型补偿钢枕 - Google Patents

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张鹏飞
朱勇
伞洪翰
雷晓燕
黄安琪
李晔
胡启平
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B3/00—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails
    • E01B3/16—Transverse or longitudinal sleepers; Other means resting directly on the ballastway for supporting rails made from steel
    • E01B3/20—Sleeper construction for special purposes, e.g. with openings for ballast working
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
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Abstract

一种磁砂填充型补偿钢枕，包括钢枕、承重升降块、螺栓，钢轨通过扣件与承重升降块连接，其特征在于，承重升降块下端设有对称间隔的四个支承柱，支承柱分别插入在固定底座内对称分布相匹配的四个凹槽中，凹槽周围为磁砂腔，磁砂腔内填充磁砂，磁砂腔底部开口，开口处设置圆形磁铁块和承磁板，固定底座、承磁板通过螺栓固定在钢枕底部。本发明的磁砂填充型补偿钢枕，利用磁砂腔内部磁砂的自重作用和磁铁块对其的磁力作用，通过钢轨弹性恢复力的触发作用，自动调节钢轨高度，补偿基础沉降，它结构简单，能实现无级自动调节。

Description

磁砂填充型补偿钢枕
技术领域
本发明涉及铁路交通设备，尤其是一种磁砂填充型补偿钢枕。
背景技术
目前，我国铁路的发展必须以高平稳性、高舒适性、高安全性为前提，因此，必须保证轨下基础的高稳定性。轨下基础沉降对轨下基础稳定性的影响十分显著，线路在运营期间出现局部沉陷、不均匀沉降等问题将会严重影响到行车安全性和旅客舒适性。当列车高速通过时，车辆-轨道相互作用力加剧，导致线路产生不平顺，加快轨道线路状态的恶化，缩短轨道线路的养护维修周期，增加轨道线路的养护维修费用，严重时极有可能威胁行车安全。
铁路线路轨下基础沉降的形成又往往是多个部位共同产生，多种因素共同作用的结果，发生沉降的部位主要位于基床部位、地基部位和道床部位，而影响因素主要有以下几种：①结构因素导致的沉降；②外界自然因素作用引起的沉降；③人为活动引起的沉降；④地下水位引起的区域沉降；⑤过渡段差异导致的不均匀沉降。在引起铁路线路沉降的五种因素中，又以结构因素导致的沉降、外界自然因素导致的沉降和过渡段差异导致的不均匀沉降这三种尤为突出。而沉降病害产生的位置多以地基和基床底部为主。对于地基和基床深层沉降的整治方法主要有局部换填加固法、挤密桩加固法、土工合成材料加固法以及注浆加固法等。
为减小不同线路结构之间线路刚度的突变，需要在无砟轨道与有砟轨道、路基与桥涵、路基与隧道及路堤与路堑的连接处设置过渡段，以实现过渡段范围内线路刚度的渐变过渡。过渡段常用的处理方法有：一、在过渡段较软一侧，增大基床刚度，减小路堤沉降。具体的处理方法有以下几种：①碎石类优质材料填筑法；②加筋土法；③使用力学性能较好的轻型材料，如：EPS，人工气泡混凝土等；④过渡板法；⑤位于软土地区的过渡段，还可以考虑采用轻质材料填筑，如二灰土等其他填料。二、在过渡段较软一侧，增大轨道竖向刚度。具体处理方法有以下几种：①通过调整轨枕长度和轨枕之间的间距来增强轨道竖向刚度；②通过增大轨排刚度来提高轨道刚度；③通过加厚道床厚度来提高轨道刚度。三、在过渡段较硬一侧，减小轨道竖向刚度。具体处理方法有：①通过在轨道线路的的钢轨下垫较软的橡胶垫；②在轨枕下垫高弹性橡胶垫；③增加桥上、隧道内道砟厚度；④加铺道砟垫等来调整轨道竖向刚度。
上述措施方法对于减少线路的沉降和不同线路结构间的刚度变化率具有良好的效果，但不能解决路基不均匀沉降导致两侧钢轨轨面不平顺问题和由不同结构间因刚度差引起的轨面弯折问题，并且缺乏自动性和实时性，整治技术工艺繁琐，耗费大量养护维修的财力和人力，因此具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的就是提供一种结构简单，能无级自动调节的磁砂填充型补偿钢枕。
本发明的磁砂填充型补偿钢枕，包括钢枕、承重升降块、螺栓，钢轨通过扣件与承重升降块连接，其特征在于，承重升降块下端设有对称间隔的四个支承柱，支承柱分别插入在固定底座内对称分布相匹配的四个凹槽中，凹槽周围为磁砂腔，磁砂腔内填充磁砂，磁砂腔底部开口，开口处设置圆形磁铁块和承磁板，，固定底座、承磁板通过螺栓固定在钢枕底部。
本发明的磁砂填充型补偿钢枕工作原理是，当列车车轮经过时，车轮对钢轨产生的作用力经由承重升降块、承重升降块下的支承柱、磁砂、磁铁块、承磁板和钢枕底部传至道床上，此时承重升降块下的支承柱与固定底座内的磁砂紧密接触，钢枕与钢轨一起运动。如果道床出现沉降，钢轨将向下产生弹性弯曲变形，当列车车轮离开时，钢轨的弹性变形恢复，产生一个很大的向上弹性力，即钢轨带动承重升降块一起向上运动，此时，承重升降块下部的支承柱与固定底座内的磁砂之间脱离接触，即承重升降块下部的支承柱底部出现空隙，随即磁砂腔内部的磁砂在自重作用下和磁铁块对其的磁力作用下会沿着支承柱表面降落直至完全填充支承柱底部，使得固定底座内的磁砂全部填充饱满，形成新的力学平衡体系，即承重升降块下的支承柱静止不动，承重升降块的向上位移量正好补偿了道床的沉降量。当列车车轮再次经过时，承重升降块下的支承柱与固定底座内的磁砂紧密接触，向下传递的作用力不会改变承重升降块下的支承柱与固定底座内磁砂间的相对位置，车轮对钢轨产生的作用力仍然经由承重升降块、承重升降块下的支承柱、磁砂、磁铁块、承磁板和钢枕底部传至道床上。如果道床不产生沉降，装置的整体高度不变，如果此时道床出现沉降，则再次重复上述调节过程。当发现承重升降块高出初始位置一定量后，可通过人工拧动固定螺栓，取出承磁板和磁铁块，使得磁砂腔内部的磁砂在自重作用缓慢倒出，随即承重升降块下部的支承柱逐渐恢复到初始位置；然后，安装好磁铁块和承磁板，紧接着拧紧固定螺栓；最后，从固定底座上端的预留注砂孔往磁砂腔内均匀注入磁砂，直至填充饱满，复位工作完成。
本发明的磁砂填充型补偿钢枕，利用磁砂腔内部磁砂的自重作用和磁铁块对其的磁力作用，通过钢轨弹性恢复力的触发作用，自动调节钢轨高度，补偿基础沉降，它结构简单，能实现无级自动调节。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本图1的俯向示意图；
1、钢轨，2、钢枕，3、承重升降块，4、固定底座，5、磁砂腔，6、磁铁块，7、承磁板，8、螺栓，9、注砂孔。
具体实施方式
一种磁砂填充型补偿钢枕，包括钢枕2、承重升降块3、螺栓8，钢轨1通过扣件与承重升降块3连接，其特征在于，承重升降块3下端设有对称间隔的四个支承柱，支承柱分别插入在固定底座4内对称分布相匹配的四个凹槽中，凹槽周围为磁砂腔5，磁砂腔5内填充磁砂，磁砂腔5底部开口，开口处设置圆形磁铁块6和承磁板7，固定底座4、承磁板7通过螺栓8固定在钢枕2底部。固定底座4内的磁砂腔5上端开有注砂孔9。

Claims (2)

1.一种磁砂填充型补偿钢枕，包括钢枕（2）、承重升降块（3）、螺栓（8），钢轨（1）通过扣件与承重升降块（3）连接，其特征在于：承重升降块（3）下端设有对称间隔的四个支承柱，支承柱分别插入在固定底座（4）内对称分布相匹配的四个凹槽中，凹槽周围为磁砂腔（5），磁砂腔（5）内填充磁砂，磁砂腔（5）底部开口，开口处设置圆形磁铁块（6）和承磁板（7），固定底座（4）、承磁板（7）通过螺栓（8）固定在钢枕（2）底部。
2.根据权利要求1所述的磁砂填充型补偿钢枕，其特征在于：固定底座（4）内的磁砂腔（5）上端开有注砂孔（9）。
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