CN114318957A - 一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床 - Google Patents

Abstract

一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，包括道床、混凝土轨枕、减振垫板、隔离套靴，所述混凝土轨枕的轨枕横截面为正梯形形状；隔离套靴为双层套靴结构，包括内套靴、外套靴；所述外套靴为横截面呈倒梯形、等壁厚的壳体，上端敞口；上端敞口的所述内套靴嵌合安装在外套靴壳体内；减振垫板放置在内套靴壳体内的壳体底部，混凝土轨枕嵌合安装在所述内套靴壳体内、并坐落在减振垫板上；混凝土轨枕与外套靴之间构成的中空部分由内套靴填充；内套靴与混凝土轨枕及外套靴之间无缝隙密贴构成整体弹性长枕。本发明降低了减振能力损耗，且维修时吊出道床方便、制造时脱模容易。

Description

一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床

技术领域

本发明属于轨道工程领域，具体是涉及一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床。

背景技术

现有的常规弹性长轨枕结构，由混凝土轨枕、两侧套靴、套靴内部减振垫板共同组成。设计理念是由两侧套靴实现混凝土轨枕与道床结构的分离作用，保证轨枕在套靴内具备一定的自由度，提供必要的参振质量，与轨枕下部弹性垫板组成“质量-弹簧-阻尼系统”，起到对车辆激励的隔振和消振作用。常规的轨枕断面形式分为“倒梯形”和“六边形”两种。国内目前城市轨道交通工程中使用的弹性长枕结构皆采用上述结构体系。

常规弹性长枕道床结构体系主要不足方面：

第一、影响系统减振能力的实现。无论是“倒梯形”还是“六边形”轨枕的断面形式都不同程度的存在影响系统减振能力的情况。以“倒梯形”为例，参见图7所示，为了能够实现轨枕结构在维修过程吊出道床的功能，所以设计为上大下小的“倒梯形”结构，但当轨枕结构由于车辆荷载作用呈现向下的运动趋势时，“倒梯形”套靴的两个斜边受到挤压，一定会给轨枕的两个斜边施加大小相等方向相反的反力作用，即轨枕的垂向运动不仅受到套靴内减振垫板向上的反力，同时也受到两侧橡胶套靴向上反力的共同作用，导致减振垫板的隔振作用未能得到充分发挥。从能力传递角度分析，上部振动能量中的一部分将会沿着轨枕侧面传递给套靴，进而传递给道床和隧道结构，进而继续向外部土体传播，最终传递至地面，从而一定程度上影响了弹性长枕的减振能力。

第二、“六边形”截面弹性长枕在养护维修过程中出现轨枕结构吊出困难。“六边形”截面方案中轨枕的上边缘长度小于轨枕中部长度，参见图8所示，虽然在一定程度上能够降低对减振效果的影响，但当涉及需要更换套靴内减振垫板或者更换伤损轨枕时，会出现轨枕不能从弹性套靴中吊出的困难，造成养护维修工作不便。

第三、常规“倒梯形”和“六边形”断面形式的轨枕在生产过程中，为实现轨枕承轨面平整度，进而保证扣配件安装精度，混凝土轨枕为“倒扣”式的生产方式，轨枕的承轨面向下，模具内底板对应轨枕的承轨面，故存在混凝土轨枕不能直接脱模的情况。需要将模板设计为组合式，通过拆解模板才能实现轨枕的脱模。模板制作成本高、精度控制难度较大，轨枕生产效率受到限制。上述问题在以往的设计方案中未得到解决，一直是制约这该种减振道床结构的技术瓶颈。

综上，解决常规“倒梯形”、“六边形”轨枕断面弹性长枕道床减振能力受结构自身影响存在损失的问题，以及“六边形”断面弹性长枕道床无法吊出，从而影响相应养护维修，存在线路恢复风险的技术问题；简化混凝土轨枕模板制作工艺、提高混凝土轨枕生产效率、降低混凝土轨枕生产成本。突破弹性长枕技术无法兼顾减振性能和养护维修更换功能的技术瓶颈，提供一种可以同时保证减振能力及灵活吊装更换、经济技术指标优良的弹性长轨枕道床结构体系是本发明亟需解决的问题。

发明内容

本发明提供一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其目的在于解决既有弹性长枕减振能力受到自身结构形式限制导致损失，及养护维修工作中轨枕结构不能吊出，以及简化混凝土生产脱模流程、降低生产成本的技术问题。

本发明所采用的技术方案如下：

一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，包括道床、混凝土轨枕、减振垫板、隔离套靴，其特征在于，所述混凝土轨枕1的轨枕横截面为正梯形形状，其横截面顶边长度短于底边长度、两个斜边对称倾斜；所述隔离套靴为双层套靴结构，包括内套靴3、外套靴4；所述外套靴为横截面呈倒梯形、等壁厚的壳体，上端敞口；上端敞口的所述内套靴嵌合安装在所述外套靴壳体内；所述减振垫板2放置在所述内套靴壳体内的壳体底部，所述混凝土轨枕1嵌合安装在所述内套靴3壳体内、并坐落在所述减振垫板上；所述混凝土轨枕与所述外套靴之间构成的中空部分由所述内套靴填充；所述内套靴与混凝土轨枕及所述外套靴之间无缝隙密贴构成整体弹性长枕。

所述内套靴侧壁横截面为楔形形状，填充所述混凝土轨枕与所述外套靴之间构成的中空部分，底壁为等厚的板体形状；所述内套靴为外形与所述外套靴相匹配的横截面呈倒梯形、内腔与所述混凝土轨枕相匹配的横截面呈正梯形的壳体。

所述内套靴3、外套靴4等高。

所述隔离套靴高度低于所述混凝土轨枕高度。

所述混凝土轨枕两端对称安装所述隔离套靴。

沿所述混凝土轨枕长度方向的所述内套靴两端敞口，外套靴外端封闭里端敞口。

所述外套靴的壳体内底板、在位于其敞口端的底板边缘处设置向上的凸起10，对位于所述凸起10里侧的所述内套靴在敞口处限位；所述内套靴的壳体内底壁、在位于所述外套靴敞口端一侧的该底壁边缘处设置向上的凸起一11，对位于所述凸起一11里侧的所述减振垫板限位。

所述外套靴横截面的倒梯形为对称的倒梯形。

本发明的技术特点：

(1)将轨枕断面设计为“正梯形”结构，轨枕截面上边缘长度短于下边缘长度，梯形的两个斜边向内部倾斜，保证了轨枕承受上部荷载产生向下运动趋势时，仅有下部减振垫板承受荷载，隔离套靴的两个侧壁不参与承重，保证了轨枕垂向上自由度，形成了理想的“质量-刚度-阻尼”体系，上部传递的能量全部由轨枕-减振垫体系承担，不会通过套靴侧壁等路径向外进行传播，避免减振效果由于套靴侧面给轨枕反力造成的损失；

(2)设计由双层隔离套靴组成的隔离结构，外层外套靴断面设计为“倒梯形”方案，在保证内部轨枕结构与道床结构隔离的同时，重点实现轨枕体系能够顺利吊出套靴的功能，保证必要的更换轨枕或减振垫板等养护维修功能；内层内套靴形状设计为“正梯形”轨枕与“倒梯形”外层外套靴形成的中空部分。内套靴与轨枕及外套靴密贴，使轨枕、内套靴、外套靴形成无缝隙的整体，起到对混凝土轨枕沿钢轨方向的限位作用，同时避免施工及运营过程中杂物进入套靴内部，影响系统减振效果及系统受力状态。

(3)减振垫板位于内套靴与混凝土轨枕之间，由于内套靴两个侧面向内侧倾斜，不会参与轨枕垂向受力，进而不会传递振动，达到不影响减振效果的目的；

(4)内套靴两个侧面与一个底面设计为一个整体结构，在轨枕和外套靴限位凸起共同作用下，不能从外套靴内向上或者向两轨中心方向窜出；减振垫板在轨枕、外套靴以及内套靴限位凸起的共同作用下，不能从内套靴内向上或者向两轨中心方向窜出，保持轨枕体系内部结构相对稳定；

(5)需要进行轨枕或者减振垫板更换时，由于外套靴和内套靴形成的是“倒梯形”结构，接触面开口向上，上口尺寸大，下口尺寸小，实现了轨枕和内部套靴作为一个整体吊出的功能。吊出后对伤损零部件进行更换，重新组合成“混凝土轨枕-减振垫板-内套靴”结构，重新落回外套靴内，更换速度快，对线路恢复影响小，运营风险较小。

本发明的效果

1.解决常规“倒梯形”、“六边形”轨枕断面弹性长枕道床减振能力受结构自身影响存在损失的问题；2.解决“六边形”断面弹性长枕道床无法吊出道床影响相应养护维修、存在线路恢复存在风险的技术问题；3.实现混凝土轨枕一次性直接脱模，简化混凝土轨枕模板制作工艺、提高混凝土轨枕生产效率、降低混凝土轨枕生产成本。

附图说明

图1是本发明的弹性长轨枕体系枕端剖面示意图，

图2是本发明的弹性长轨枕体系的组装示意图，

图3是本发明的实施例1的三维结构组装示意图，

图4是本发明的实施例1的轨枕更换示意图，

图5是本发明的弹性长枕工作原理示意图，

图6是本发明的外套靴以及内套靴限位凸起示意图，

图7是现有技术常规梯形弹性长枕示意图，

图8是现有技术常规六边形弹性长枕示意图；

附图编号说明：

混凝土轨枕1、减振垫板2、内套靴3、外套靴4、道床中心水沟100、钢轨101、道床102、轨枕更换时的吊出方向5、常规“六边形”弹性长枕系统中轨枕更换时受到的阻力方向6、常规“倒梯形”弹性长枕工作时单层套靴侧壁对轨枕的反力方向7、减振垫板对轨枕的弹性支撑力方向8、车辆荷载的作用方向9、(外套靴限位)凸起10、(内套靴限位)凸起一11。

具体实施方式

参见图1-5所示，本发明一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，包括道床102、混凝土轨枕1、减振垫板2、隔离套靴，参见图4、5所示，所述混凝土轨枕1的轨枕横截面为正梯形形状，其横截面顶边长度短于底边长度、两个斜边对称倾斜；所述隔离套靴为双层套靴结构，包括内套靴3、外套靴4；所述外套靴为横截面呈倒梯形、等壁厚的壳体，上端敞口；上端敞口的所述内套靴3嵌合安装在所述外套靴4壳体内；所述减振垫板2放置在所述内套靴3壳体内的壳体底部上，所述混凝土轨枕1嵌合安装在所述内套靴3壳体内、并坐落在所述减振垫板2上；所述混凝土轨枕1与所述外套靴4之间构成的中空部分由所述内套靴3填充，参见图4、5所示；所述内套靴3与混凝土轨枕1及所述外套靴4之间无缝隙密贴构成整体弹性长枕。

所述内套靴侧壁横截面为楔形形状，填充所述混凝土轨枕1与所述外套靴4之间构成的中空部分，底壁为等厚的板体形状；所述内套靴3为外形与所述外套靴相匹配的横截面呈倒梯形、内腔与所述混凝土轨枕1相匹配的横截面呈正梯形的壳体。

所述内套靴3、外套靴4等高。

所述隔离套靴高度低于所述混凝土轨枕1高度，参见图5所示。

所述混凝土轨枕1两端对称安装所述隔离套靴，参见图2、3所示。

沿所述混凝土轨枕1长度方向的所述内套靴3两端敞口，外套靴4外端封闭、里端敞口，参见图2所示。

所述外套靴的壳体内底板、在位于其敞口端的底板边缘处设置向上的凸起10，对位于所述凸起10里侧的所述内套靴在敞口处限位；所述内套靴的壳体内底壁、在位于所述外套靴敞口端一侧的该底壁边缘处设置向上的凸起一11，对位于所述凸起一11里侧的所述减振垫板限位。内套靴在轨枕和外套靴限位凸起共同作用下，不能从外套靴内向上或者向两轨中心方向窜出；减振垫板在轨枕、外套靴以及内套靴限位凸起的共同作用下，不能从内套靴内向上或者向两轨中心方向窜出，保持轨枕体系内部结构相对稳定；

所述外套靴横截面的倒梯形为两侧对称的倒梯形。

实施例

参见附图1-5所示，为本发明一种城市轨道交通用双层隔离结构的减振能力无损的弹性长枕道床，由预应力混凝土轨枕1、外层隔离套靴即外套靴4、内层隔离套靴即内套靴3、减振垫板2以及现浇混凝土道床中心水沟100、道床102组成。

(1)本发明混凝土轨枕1的生产制造：混凝土轨枕1为“正梯形”断面，便于实现轨枕表面平整度控制及轨枕脱模。该混凝土轨枕为“倒扣”式的生产方式，轨枕的承轨面向下，模具内底板对应轨枕的承轨面，利于承轨面平整度控制，保证扣配件安装。混凝土轨枕成型后，由于是“正梯形”倒扣生产，形成上口大下口小的工况，便于轨枕脱模，简化生产工序、降低生产难度、便于控制轨枕生产质量；对比现有常规弹性长枕参见图7、8所示：混凝土长轨枕为“倒梯形”断面，工厂生产时采用“倒扣”方式，但尺寸上口小、下口大，脱模工序相对繁琐。

(2)单根弹性长轨枕组装：参见图1、2、3所示，先将减振垫板2放置在内套靴3内；再将混凝土轨枕1放入内套靴3内，内套靴将减振垫板包裹在混凝土轨枕枕底；再将外套靴4套在内套靴3和混凝土轨枕1外侧，然后采用密封胶、密封条、打包带等措施将上述结构间靠牢密贴，形成弹性长轨枕体系，并保证混凝土轨枕-减振垫板-内套靴-外套靴间无缝隙，避免杂物进入，损失减振性能；

(3)轨排组装及道床浇筑：将第(2)步骤组装好的单根弹性长枕系统按照一定的间距与钢轨、扣件系统组装成轨排，按照常规轨排法现场定位、尺寸调整、相关模板架立，最终完成道床浇筑；

(4)采用本实施例方案形成的道床结构的优势，完全消除了现有常规弹性长枕道床减振能力受套靴侧壁反力的影响，解决了常规弹性长枕道床减振能力损失的技术问题，提高了弹性长枕道床技术的应用范围和应用减振稳定性；对比常规弹性长枕：常规弹性长枕道床不可避免存在由于套靴侧面对轨枕系统施加反力，进而引起道床减振能力损失的情况，影响该种减振技术的应用效果。

(5)采用本实施例方案形成的道床结构的优势，参见图4所示，需要更换弹性长枕时，由于外套靴呈“倒梯形”，开口上大下小，所以由内套靴包裹的轨枕和减振垫板可以顺利的进行吊出，不存在结构性卡阻问题。先按照养护维修要求松开一定长度范围的扣件弹条，并拨开钢轨，利用小型门吊机即可将“混凝土轨枕-减振垫板-内套靴”整体吊出原有道床结构，然后根据需求进行零部件的更换，更换完毕后落回原位，拨回钢轨，并安装扣件弹条，进行轨道几何形位的精调，完成弹性长枕的更换。

总结，采用本实施例方案形成的道床结构，可显著保证弹性长枕道床技术的减振效果，消除常规弹性长枕技术由于套靴侧壁存在反力导致弹性长枕减振性能损失的技术问题；同时由于采用了双层隔离套靴体系，满足了弹性长枕结构能够吊出道床进行维修的功能，有效降低了线路恢复存在的风险，解决了常规“六边形”断面弹性长枕道床无法吊出的技术问题。同时，“正梯形”的轨枕断面形式便于轨枕生产时脱模作业操作，简化模板结构，提高生产效率。

Claims (8)

1.一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，包括道床、混凝土轨枕、减振垫板、隔离套靴，其特征在于，所述混凝土轨枕(1)的轨枕横截面为正梯形形状，其横截面顶边长度短于底边长度、两个斜边对称倾斜；所述隔离套靴为双层套靴结构，包括内套靴(3)、外套靴(4)；所述外套靴为横截面呈倒梯形、等壁厚的壳体，上端敞口；上端敞口的所述内套靴嵌合安装在所述外套靴壳体内；所述减振垫板(2)放置在所述内套靴壳体内的壳体底部，所述混凝土轨枕(1)嵌合安装在所述内套靴(3)壳体内、并坐落在所述减振垫板上；所述混凝土轨枕与所述外套靴之间构成的中空部分由所述内套靴填充；所述内套靴与混凝土轨枕及所述外套靴之间无缝隙密贴构成整体弹性长枕。

2.如权利要求1所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述内套靴侧壁横截面为楔形形状，填充所述混凝土轨枕与所述外套靴之间构成的中空部分，底壁为等厚的板体形状；所述内套靴为外形与所述外套靴相匹配的横截面呈倒梯形、内腔与所述混凝土轨枕相匹配的横截面呈正梯形的壳体。

3.如权利要求1所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述内套靴(3)、外套靴(4)等高。

4.如权利要求1所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述隔离套靴高度低于所述混凝土轨枕高度。

5.如权利要求1所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述混凝土轨枕两端对称安装所述隔离套靴。

6.如权利要求5所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，沿所述混凝土轨枕长度方向的所述内套靴两端敞口，外套靴外端封闭、里端敞口。

7.如权利要求6所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述外套靴的壳体内底板、在位于其敞口端的底板边缘处设置向上的凸起(10)，对位于所述凸起(10)里侧的所述内套靴在敞口处限位；所述内套靴的壳体内底壁、在位于所述外套靴敞口端一侧的该底壁边缘处设置向上的凸起一(11)，对位于所述凸起一(11)里侧的所述减振垫板限位。

8.如权利要求1所述的一种双层隔离结构的降低减振能力损耗的弹性长枕道床，其特征在于，所述外套靴横截面的倒梯形为对称的倒梯形。

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