CN110172873B - 一种爬坡用轨道板结构及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种爬坡用轨道板结构及制作方法，属于轨道技术领域，它包括板体，所述板体内预留有纵向后张预应力孔道，纵向后张预应力孔道具有拱度；所述板体顶面有内凹形成的用于嵌装钢轨的承轨槽，所述承轨槽纵向贯穿板体的两端面，承轨槽平行间隔设有两条；板体顶面设有两条具有一定宽度的胶轮摩擦结构面，所述胶轮摩擦结构面与承轨槽平行，承轨槽位于两条胶轮摩擦结构面之间。本发明将轨道功能和桥梁功能合二为一，构成简单，可降低建造成本，是又一种全新的桥梁的上部结构；胶轮摩擦结构面轨道车辆配备钢轮与胶轮，胶轮与胶轮摩擦结构面接触配合，这样轨道车辆便能克服黏着力不足的问题，把轨道车辆拉上较大的斜坡(40‰～180‰)。

Description

一种爬坡用轨道板结构及制作方法

技术领域

本发明涉及轨道及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种爬坡用轨道板结构及制作方法。

背景技术

铁路桥梁是铁路跨越河流、湖泊、海峡、山谷或其他障碍物，以及为实现铁路线路与铁路线路或道路的立体交叉而修建的构筑物。铁路桥梁采用最多的是梁式桥。它是一种使用最广泛的桥梁型式，可细分为简支梁桥、连续梁桥和悬臂梁桥。

板梁是桥梁的上部结构。桥梁在建成后，由于机车等荷载的作用，会产生一个向下的位移，这个位移也叫挠度；这会导致桥面实际高程与设计时的高程不符。为了消除或降低不相符的程度，需要设置一个预拱，即让桥梁在建造的过程中向上做高一定的高度，让建成的桥面高程比设计高程高一个数值，这样机车车辆上桥后，桥面高度就可以和设计高程基本一致。

而且，现有的铁路桥梁，轨道板是轨道板，桥梁是桥梁，结构复杂，建造成本高。

此外，现有的板式无砟轨道均采用多个间隔设置的扣件系统来固定钢轨，这些扣件系统给钢轨提供间断的支撑点，这是造成铁路轨道振动源和钢轨表面短波不平顺的主要原因。短波不平顺使钢轨与车轮磨损严重，长此以往，车轮受损成多边形，因而需要定期对钢轨和车轮进行打磨，否则将极大影响机车运行的安全性、舒适性和不平稳；而且，经常打磨也会缩短钢轨和车轮的寿命。

发明内容

本发明旨在提供一种爬坡用轨道板结构及制作方法，该爬坡用轨道板结构将轨道功能和桥梁功能合二为一，构成简单，可降低建造成本，同时可使“钢轨+胶轮”轨道车辆系统在40‰-180‰坡度范围内，不需要采用齿轮齿轨系统，即可实施安全、舒适的爬坡运行。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种爬坡用轨道板结构，包括板体，所述板体内预留有纵向后张预应力孔道，纵向后张预应力孔道具有拱度；所述板体顶面有内凹形成的用于嵌装钢轨的承轨槽，所述承轨槽纵向贯穿板体的两端面，承轨槽平行间隔设有两条；

板体顶面设有两条具有一定宽度的胶轮摩擦结构面，所述胶轮摩擦结构面与承轨槽平行，承轨槽位于两条胶轮摩擦结构面之间。

优选地，胶轮摩擦结构面为齿面，即设计为满足轮轨辅助增强爬坡能力的胶轮摩擦结构面。所述齿面的齿纵向排列设置。

进一步优选地，所述齿面上的齿为梯形齿或矩形齿。

进一步的，所述齿位于爬坡侧反作用力的齿面上设有耐磨钢板。

进一步的，所述耐磨钢板与钢筋固接，钢筋穿入板体内并与板体固接。

进一步的，纵向后张预应力孔道有至少两组，两条承轨槽的下方分别有一组纵向后张预应力孔道。

优选地，两条承轨槽下方的两组纵向后张预应力孔道对称设置。

进一步优选地，纵向后张预应力孔道共有4-6个。

进一步的，板体侧面设置有预埋吊装套管。

进一步的，板体侧面设置有第三轨支架固定管套。

进一步的，板体的两端有与限位凸型挡台匹配的约束缺口。

上述爬坡用轨道板结构的制作方法，包括以下步骤：

步骤a，在轨道板的钢模型内安装耐磨钢板，所示钢模型底部有与胶轮摩擦结构面阴阳匹配的结构凹槽；耐磨钢板放置在结构凹槽内并紧贴结构凹槽内侧壁，钢筋的一端穿入耐磨钢板内，钢筋另一端与结构凹槽内侧壁接触；

步骤b，绑扎板体的钢筋笼骨架，并入钢模型；

步骤c，在所述纵向后张预应力孔道的对应位置安装波纹管和衬管，衬管出边摸，并安装预埋套管；

步骤d，浇筑混凝土，砼初凝后，拔出衬管，并继续进行蒸汽养护；

步骤e，脱模，吊出，检验。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1，本发明将轨道功能和桥梁功能合二为一，不仅构成简单，而且可降低建造成本，是一种全新的桥梁的上部结构；在板体顶面设计有增加轮轨爬坡能力的胶轮摩擦结构面，轨道车辆上的胶轮与胶轮摩擦结构面增强匹配接触，增加摩擦力，这样轨道车辆便能克服黏着力不足的问题，在轨道车辆与轨道系统不需有太大变化的情况下，在40‰-180‰坡道上，不需采用齿轮齿轨系统，即可安全、舒适运行；

2，在板体内预留纵向后张预应力孔道，通过在其内穿预应力束，在机车运行之前,对预应力束施加预拉应力，从而在板体中提前施加预应力，使得板体承受压应力，进而使其产生一定的形变，来抵抗机车冲击荷载，提高其抗弯能力和刚度；

3，本发明在板体顶面预留有内凹的承轨槽，将钢轨直接嵌装在承轨槽中，可对钢轨提供连续支撑，消耗掉绝大部分的振动源，使机车运行平顺，延长钢轨和机车的使用寿命。

附图说明

图1是本发明中板体的主视图；

图2是本发明中板体的俯视图(未示出胶轮摩擦结构面)；

图3是本发明中板体的俯视图；

图4是本发明中板体的左视图；

图5是本发明中钢轨的安装示意图；

图6是安装有耐磨钢板时胶轮摩擦结构面的局部示意图；

图7是耐磨钢板的结构示意图；

图8是制作时耐磨钢板的安装示意图；

图中：1-板体、2-纵向后张预应力孔道、3-承轨槽、4-预埋吊装套管、5-约束缺口、6-第三轨支架固定管套、7-胶轮摩擦结构面、8-耐磨钢板、9-钢轨、10-钢筋、101-钢模型、102-结构凹槽。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1、2、3、4所示，本发明公开的爬坡用轨道板结构，它包括板体1，板体1内预留有纵向后张预应力孔道2。纵向后张预应力孔道2的个数根据需要设置。通过在纵向后张预应力孔道2内穿预应力束，在板体1受外力之前，对预应力束施加预拉应力，从而在板体1中提前施加预应力，使得板体1承受压应力，进而使其产生一定的形变，来提高其抗弯能力和刚度。

将上述板体1用于铁路桥梁时，为避免短波不平顺，板体1顶面有内凹形成的用于嵌装钢轨的承轨槽3，承轨槽3纵向贯穿板体1的两端面，承轨槽3平行间隔设有两条。本具体实施方式中的“顶面”是指板体1安装使用时的上表面。纵向后张预应力孔道2有两组，两组纵向后张预应力孔道2分别位于其中一条承轨槽3的下方。两组纵向后张预应力孔道2对称设置，纵向后张预应力孔道2共有6个。当然，纵向后张预应力孔道2也可设置为3组、四组甚至更多，但两条承轨槽3的下方应各有一组。使用时，将钢轨直接嵌装在承轨槽3中，可对钢轨提供连续支撑，消耗掉绝大部分的振动源，使机车运行平顺，延长钢轨和机车的寿命。在板体1侧面设置有预埋吊装套管4和第三轨支架固定管套6。

如图1、3、4所示，本发明在板体顶面设有两条具有一定宽度的胶轮摩擦结构面7，胶轮摩擦结构面7与承轨槽3平行，承轨槽3位于两条胶轮摩擦结构面7之间。胶轮摩擦结构面7优选齿面，如梯形齿面、矩形齿面，齿面上的齿纵向排列设置。轨道车辆上安装有与胶轮摩擦结构面7适配的胶轮。轨道车辆运行时，轨道车辆上的胶轮与胶轮摩擦结构面7接触，增加摩擦系数，增加摩擦力，增强机车的黏着力，使其能爬较大的坡道(40‰～180‰)。从而实现在轨道车辆与轨道系统不需有太大变化的情况下，在40‰-180‰坡道上，不需采用齿轮齿轨系统，即可安全、舒适运行。

板体1的两端有与限位凸型挡台匹配的约束缺口5，约束缺口5为半圆形，通过将约束缺口5与限位凸型挡台装配，可对单个板体1进行限位，而且便于将多个板体1连续拼装。

板体1的尺寸根据需要设置，板体1的厚度与其长度成正比例关系。本实施方式中板体1的长度为4.8m-9.8m，板体1的厚度为400～700mm。此外，本实施方式还提供了厚度与长度的关系表，见表1。

表1

轨道板板长(mm)	轨道板板厚(mm)
		4800	400
5800	450
		6800	500
7800	580
		8800	650
9800	700

在另一个实施方式中，为了增加耐磨性能，如图6、7所示，在胶轮摩擦结构面7位于爬坡侧反作用的齿面上设有耐磨钢板8。耐磨钢板8固接有钢筋10，钢筋10穿入板体1内并与板体1固接。

本发明公开的上述爬坡用轨道板结构的制作方法，如图7、8所示，前期需要制造出与板体1匹配的钢模型101，钢模型101底部有与胶轮摩擦结构面7阴阳匹配的结构凹槽102；然后按以下步骤进行生产：

步骤a，如图8所示，在钢模型101内安装耐磨钢板8，耐磨钢板8放置在结构凹槽102内并紧贴结构凹槽102内侧壁，钢筋10的一端水平穿入耐磨钢板8内，钢筋10另一端与结构凹槽102内侧壁接触，从而将耐磨钢板8固定在钢模型101内。钢筋10的数量根据需要设置，如图7、8所示，钢筋10上下设有两排。

步骤b，绑扎板体1的钢筋笼骨架，并入钢模型101；

步骤c，在纵向后张预应力孔道2的对应位置安装波纹管+衬管或其他管道，衬管或其他管道出边摸。板体1在安装时的上表面是预制时的下表面，有承轨槽3的一面朝下。板体1在预制时设反拱度，纵向后张预应力孔道2对应位置安装的管道设同样的反拱度。当板体1的长度为4.8m-9.8m时，纵向后张预应力孔道2有4-6个。根据板体1的长度变化，可增加或减少纵向后张预应力孔道2的个数。

步骤d，浇筑混凝土，砼初凝后，拔出衬管，并继续进行蒸汽养护；

步骤e，脱模，吊出轨板梁，进行验证。取出衬管的空间位置，即在衬管的原始位置处形成纵向后张预应力孔道2，完成板体1的制作。

板体1制作完成后，后续进行预应力张拉和继续养护。具体步骤如下；

步骤1，在纵向后张预应力孔道2中穿预应力束；

步骤2，使用千斤顶张拉预应力束，张拉时，板体1是反面放置的，有承轨槽3的一面朝下。张拉完成后，采用高分子砼进行封锚。通过预应力张拉使板体1预拱5mm-10mm。

步骤3，封锚后的轨板梁吊入水养池，继续进行水养和自然养护。

使用时，如图5所示，在承轨槽3中装上钢轨9。板体1可对钢轨9提供连续支撑，利于轨道车辆运行平顺，延长钢轨和轨道车辆的寿命。

本发明提供一种全新的桥梁的上部结构，将轨道功能和桥梁功能合二为一，不仅构成简单，而且可降低建造成本。在板体顶面设计有增加轮轨爬坡能力的胶轮摩擦结构面，这样轨道车辆便能克服黏着力不足的问题，把轨道车辆拉上较大的斜坡。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，包括非框架板，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种爬坡用轨道板结构，其特征在于:包括板体，所述板体内预留有纵向后张预应力孔道，纵向后张预应力孔道具有拱度；所述板体顶面有内凹形成的用于嵌装钢轨的承轨槽，所述承轨槽纵向贯穿板体的两端面，承轨槽平行间隔设有两条；

板体顶面设有两条具有一定宽度的胶轮摩擦结构面，所述胶轮摩擦结构面与承轨槽平行，承轨槽位于两条胶轮摩擦结构面之间；

胶轮摩擦结构面为齿面，所述齿面的齿纵向排列设置，所述齿位于爬坡侧反作用力的齿面上设有耐磨钢板，所述耐磨钢板固接有钢筋，钢筋穿入板体内并与板体固接。

2.根据权利要求1所述的爬坡用轨道板结构，其特征在于：所述齿面上的齿为梯形齿或矩形齿。

3.根据权利要求1所述的爬坡用轨道板结构，其特征在于：纵向后张预应力孔道有至少两组，两条承轨槽的下方分别有一组纵向后张预应力孔道。

4.根据权利要求1所述的爬坡用轨道板结构，其特征在于：板体侧面设置有预埋吊装套管。

5.根据权利要求1或4所述的爬坡用轨道板结构，其特征在于：板体侧面设置有第三轨支架固定管套。

6.根据权利要求1所述的爬坡用轨道板结构，其特征在于：板体的两端有与限位凸型挡台匹配的约束缺口。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的爬坡用轨道板结构的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤a，在轨道板的钢模型内安装耐磨钢板，所述钢模型底部有与胶轮摩擦结构面阴阳匹配的结构凹槽；耐磨钢板放置在结构凹槽内并紧贴结构凹槽内侧壁，钢筋的一端穿入耐磨钢板内，钢筋另一端与结构凹槽内侧壁接触；

步骤b，绑扎板体的钢筋笼骨架，并入钢模型；

步骤c，在所述纵向后张预应力孔道的对应位置安装波纹管和衬管，衬管出边摸，并安装预埋套管；

步骤d，浇筑混凝土，砼初凝后，拔出衬管，并继续进行蒸汽养护；

步骤e，脱模，吊出，检验。