CN117306387A - 一种复合材料的铁路桥梁步行板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种复合材料的铁路桥梁步行板及其制备方法，上述铁路桥梁步行板包括多个依次排列设置的支撑骨架和用于连接所述支撑骨架的连接杆，所述支撑骨架的两个侧壁对称设置有多个连接孔，所述连接杆的底端设置有凹槽，所述凹槽卡接在所述连接孔内实现所述支撑骨架连接；所述支撑骨架的材料为复合材料。本发明提出了一种复合材料的铁路桥梁步行板，旨在解决现有步行板易损坏，更换难度大的问题，本发明的铁路桥梁步行板安装灵活、快速、便捷，寿命长且环保，有益于实现减振降噪。

Description

一种复合材料的铁路桥梁步行板及其制备方法

技术领域

本发明涉及铁路桥梁技术领域，具体而言，涉及一种复合材料的铁路桥梁步行板及其制备方法。

背景技术

铁路桥梁是铁路线路的重要组成部分，桥梁人行道上的步行板是保证作业人员日常作业安全、车辆安全通过的关键设备。经调研了解现全路80％以上的桥梁步行板是依据元铁道部1990年《钢筋预应力混凝土人行道专桥8145图纸》制作的混凝土步行板。混凝土步行板普遍存在使用时间长会出现腐蚀掉块，钢筋锈蚀，步行板折断等病害，有的已危机到行人及施工机具的安全。桥梁人行道上步行板在国内还存在少量的橡胶步行板，其采用钢筋网外硫化橡胶的方式制作，存在成本高，易老化、挠度大等缺点，使其不能广泛推广应用。

据公开的数据统计：截止2020年我国铁路桥梁总数以超过20万座，港式高铁桥梁数量已经超过3万座，总长度突破1.6万公里。过去建造的桥梁随着时间的推移，因氧化、腐蚀以及长期高负荷承载等原因会形成不可逆的损伤，进入老化期的桥梁的数量也会不断增加。

目前上海局管内桥梁人行道步行板也多以混凝土板为主，混凝土板价格低廉、取材方便。但是在使用过程中，材料硬脆、容易开裂、缺角、给现场施工人员带来极大的安全隐患，而现有的步行板在维修更换过程中，除了需要更换整张步行板外，更换难度也很大，并且因频繁更换带来大量的人力物力缺失。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种复合材料的铁路桥梁步行板，旨在解决现有步行板易损坏，更换难度大的问题，本发明的铁路桥梁步行板安装灵活、快速、便捷，寿命长且环保，有益于实现减振降噪。

本发明的第二目的在于提供一种复合材料的铁路桥梁步行板的制备方法，该方法操作简单，生产过程连续，自动化程度高，制品质量稳定。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提出了一种复合材料的铁路桥梁步行板，包括多个依次排列设置的支撑骨架和用于连接所述支撑骨架的连接杆，所述支撑骨架的两个侧壁对称设置有多个连接孔，所述连接杆的底端设置有凹槽，所述凹槽卡接在所述连接孔内实现所述支撑骨架连接；

所述支撑骨架的厚度为60-75mm，所述支撑骨架的宽度为495-505mm；

所述支撑骨架的边缘为圆角，边缘直度≤1mm/m，扭曲度≤1.5mm/m，翘曲度≤6mm/m；

所述支撑骨架的材料为复合材料。

本发明的铁路桥梁步行板通过设置多个支撑骨架，能够在铁路桥梁步行板发生损坏时，只替换其中一个支撑骨架，从而减少成本；同时，在多个依次排列设置的支撑骨架之间留有空隙，能够实现漏水功能。

本发明的支撑骨架的厚度设置为60-75mm，宽度设置为495-505mm，能够满足国家级混凝土和水泥制品监督检验标准，同时，将支撑骨架的边缘设置为圆角，能够减少边缘处的应力集中，有效防止直角边缘伤人，同时降低支撑骨架的损耗；通过将边缘的直度设置为≤1mm/m，扭曲度≤1.5mm/m，翘曲度≤6mm/m，能够提高整体支撑骨架的抗压强度和抗折强度，使得本发明的铁路桥梁步行板的抗压强度≥45MPa，抗折强度≥4.2MPa。

本发明的支撑骨架采用复合材料，将玻璃纤维增强材料、不饱和举止材料通过拉挤成型生产工艺，在高温条件下固化成型；支撑骨架表面涂有PPDI型聚酯渗水沙材料，支撑骨架内部填充配重水泥，起到增重、渗水及防滑的作用，同时采用复合材料制作支撑骨架，使得铁路桥梁步行板的整体质量轻、强度高、耐酸碱等腐蚀，同时采用支撑骨架与连接杆组合形成铁路桥梁步行板，安装灵活、快速、便携，同时使用寿命长，环保，有益于实现减振降噪等功能。

优选的，所述支撑骨架包括内层结构和外层结构，所述内层结构为酚醛型材料骨架，所述外层结构为聚氨酯耐候层，所述聚氨酯耐候层贴附在所述酚醛型材料骨架表面。通过采用内层的酚醛型材料骨架和外层的聚氨酯耐候层，实现强度与抗弯刚度正相关，同时耐疲劳性能高、局部抗压性能强。

优选的，所述支撑骨架包括顶板和支撑座，所述顶板的宽度大于所述支撑座的宽度，所述顶板与所述支撑座固定连接，所述顶板与所述支撑座为一体成型结构。

优选的，所述顶板外表面设置有防滑层，所述防滑层与所述顶板贴附连接。通过设置防滑层，实现铁路桥梁步行板表面防滑，增大接触摩擦力，提高安全性能。

优选的，所述防滑层为石英砂。

优选的，所述支撑骨架内部设置有空腔，所述空腔内填充有配重水泥。通过填充配重水泥，能够增加铁路桥梁步行板的整体重量。

优选的，每个所述支撑骨架的形状相同，相邻所述支撑骨架之间存在缝隙且相邻所述支撑骨架之间的距离相等。

优选的，所述连接杆上相邻所述凹槽之间的距离与所述支撑骨架的宽度及相邻所述支撑骨架之间的距离相适配。

优选的，所述连接杆包括C型杆和D型杆，所述C型杆设置在所述D型杆的上方，所述凹槽设置在所述D型杆的底端。

通过将C型杆和D型杆组合使用，安装简便，易操作。

本发明还提供了一种复合材料的铁路桥梁步行板的制备方法，对上述铁路桥梁步行板进行制作，该方法操作简单，生产过程连续，自动化程度高，制品质量稳定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的复合材料的铁路桥梁步行板，通过设置多个支撑骨架，能够在步行板发生损坏时，只替换其中一个支撑骨架，从而减少成本；同时，在多个依次排列设置的支撑骨架之间留有空隙，能够实现漏水功能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的复合材料的铁路桥梁步行板的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的连接杆的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的复合材料的铁路桥梁步行板的制备工艺流程图；

图4为本发明实施例提供的单个支撑骨架的结构示意图。

其中，

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

实施例

参阅图1-4所示，为本发明实施例的复合材料的铁路桥梁步行板，其中，参阅图1所示，上述铁路桥梁步行板包括多个依次排列设置的支撑骨架1和用于连接支撑骨架1的连接杆2，支撑骨架1的两个侧壁对称设置多个连接孔3，具体的，支撑骨架1的侧壁至少设置4个连接孔3，每个连接孔3的中心设置在同一水平线上；连接杆2的底端设置有凹槽4，凹槽4卡接在连接孔3内实现多个支撑骨架1相互连接。具体的，每个支撑骨架1的形状相同，相邻支撑骨架1之间存在缝隙，且相邻支撑骨架1之间的距离相等，这样设置能够使桥梁步行板表面的积水通过缝隙流出，避免腐蚀步行板表面。具体的，连接杆2上相邻的凹槽4之间的距离与支撑板的宽度及相邻支撑骨架1之间的距离相适配。

支撑骨架的厚度为60-75mm，支撑骨架的宽度为495-505mm；通过限定支撑骨架的厚度及宽度，满足国家级混凝土和水泥制品监督检验标准。本发明的铁路桥梁步行板的两端跨度为1480mm、荷载10Kpa，两端固结支撑面宽度为50mm，保证材料强度。

支撑骨架的边缘为圆角，边缘直度≤1mm/m，扭曲度≤1.5mm/m，翘曲度≤6mm/m。通过将边缘的直度设置为≤1mm/m，扭曲度≤1.5mm/m，翘曲度≤6mm/m，能够提高整体支撑骨架的抗压强度和抗折强度，使得本发明的铁路桥梁步行板的抗压强度≥45MPa，抗折强度≥4.2MPa。当边缘的直度超过1mm/m时，支撑骨架的表面积变小，抗压能力减弱。

具体而言，参阅图2所示，连接杆2包括C型杆201和D型杆202，C型杆201设置在D型杆202的上方，凹槽4设置在D型杆202的底端。在具体连接时，首先将D型杆202穿插进支撑骨架1的连接孔3内，然后将凹槽4与连接孔3对准，实现凹槽4与连接孔3之间卡接，之后将C型杆201插入连接孔3内，并且C型杆201放置在D型杆202的上方，将D型杆202锁定在连接孔3内，实现多个支撑骨架1稳固连接。

参阅图4所示，支撑骨架1包括内层结构5和外层结构6，内层结构5为酚醛型材料骨架，外层结构6为聚氨酯耐候层，聚氨酯耐候层贴附在酚醛型材料骨架表面；具体的，支撑骨架1包括顶板101和支撑座。顶板101的宽度大于支撑座的宽度，顶板101与支撑座固定连接，且顶板101与支撑座为一体成型结构。通过将顶板101的宽度设置为大于底座102的宽度，能够更好的对接多个支撑骨架1，同时保证每个相邻支撑骨架1的底部留有空隙，方便迅速排出步行板表面积水，放置雨水积滞于步行板表面影响步行板的耐久性。

具体的，本发明的顶板101外表面设置有防滑层7，防滑层7与顶板101贴附连接，防滑层7为石英砂，能够增大桥梁步行板的表面摩擦力，实现防滑的作用。

具体的，支撑骨架1内部设置有空腔8，空腔8内填充有配重水泥9，通过填充配重水泥9，能够增加铁路桥梁步行板的整体重量。

上述复合材料的铁路桥梁步行板的整个使用流程为：

在对铁路桥梁步行板进行安装的过程中，根据铁路桥梁的宽度选择合适的支撑骨架1和与其匹配的连接杆2，通过连接杆2依次连接多个支撑骨架1并固定，在支撑骨架1的空腔8内填充配重水泥9实现铁路桥梁步行板整体增重，完成安装。

本发明的铁路桥梁步行板通过设置多个支撑骨架，能够在步行板发生损坏时，只替换其中一个支撑骨架，从而减少成本；同时，在多个依次排列设置的支撑骨架之间留有空隙，能够实现漏水功能。

本发明还提供一种复合材料的铁路桥梁步行板的制备方法，对上述铁路桥梁步行板进行制备。

本发明的复合材料的铁路桥梁步行板将玻璃纤维增强材料，不饱和FQ1000聚酯材料通过拉挤成型生产工艺，在高温条件下固化成型；型腔内部及表面填充PPDI型聚氨酯渗水沙或水泥材料，起到增重、渗水、防滑的作用。

本发明的铁路桥梁步行板静载强度高，通过复合材料的强度与抗弯刚度正相关性，由此本发明的设计荷载以20KN为基准相较于现有技术的混凝土板的设计荷载10Kpa、1.5KN高很多，因此，本发明的静载强度较高；

本发明的疲劳性能强，在设计疲劳荷载时，以30年设计寿命考虑，疲劳次数10万次，疲劳最小荷载以不小于运料小车和行人重量，取值3KN，根据疲劳最小荷载为最大荷载的20％关系，取最大荷载为15KN。

本发明局部抗压能力强，本发明的局部抗压强度不低于5MPa，检验方式采用20mm×50mm的承压件在复合材料人行道板空腔对应位置的纵向加载。

本发明通过控制结构体的振幅，在保证不影响行人行走时的体感，将复合材料的铁路桥梁步行板的标准设计为1.5KN跨中荷载下挠度不超过1mm。

结合本发明的复合材料的铁路桥梁步行板设计强度的富余量和安全系数，允许模拟30年老化寿命条件，原材料取样的力学性能、弯曲强度、剪切强度不低于设计值的50％。

本发明的复合材料原料选取包括增强纤维材料、树脂材料和辅助材料；其中，增强纤维材料主要为高碱玻璃纤维、无碱玻璃纤维、耐碱玻璃纤维和高强玻璃纤维；树脂材料包括FQ1000树脂，并且FQ1000树脂将分散的增强纤维材料粘结在一起，使其成为整体，使纤维定向定位；同时起到传递作用，决定增强纤维复合材料的电绝缘性能和耐温腐蚀性。辅助材料促进增强纤维材料与树脂材料之间的结合，并且保证生产工艺可行，其中辅助材料包括催化剂、固化剂、脱模剂、防老化剂和填料。

参阅图3所示，本发明的复合材料的铁路桥梁步行板的支撑骨架和连接杆通过拉挤工艺成型，以支撑骨架和连接杆为等断面结构，通过纤维纱线、表面毡的预成型、浸胶、加热成型固化、牵引和切断等工序拉挤成型。通过本发明的拉挤成型工艺，生产过程连续，自动化程度高，制品质量稳定且重复性好；制品具有良好的整体性，原材料的利用率高；能够生产截面形状复杂的制品，满足特殊场合使用的要求；纤维含量高，浸胶在张力作用下进行，能够充分发挥连续纤维的力学性能，产品强度高。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料的铁路桥梁步行板，其特征在于，包括多个依次排列设置的支撑骨架和用于连接所述支撑骨架的连接杆，所述支撑骨架的两个侧壁对称设置有多个连接孔，所述连接杆的底端设置有凹槽，所述凹槽卡接在所述连接孔内实现所述支撑骨架连接；

所述支撑骨架的厚度为60-75mm，所述支撑骨架的宽度为495-505mm；

所述支撑骨架的边缘为圆角，边缘直度≤1mm/m，扭曲度≤1.5mm/m，翘曲度≤6mm/m；

所述支撑骨架的材料为复合材料。

2.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述支撑骨架包括内层结构和外层结构，所述内层结构为酚醛型材料骨架，所述外层结构为聚氨酯耐候层，所述聚氨酯耐候层贴附在所述酚醛型材料骨架表面。

3.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述支撑骨架包括顶板和支撑座，所述顶板的宽度大于所述支撑座的宽度，所述顶板与所述支撑座固定连接，所述顶板与所述支撑座为一体成型结构。

4.根据权利要求3所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述顶板外表面设置有防滑层，所述防滑层与所述顶板贴附连接。

5.根据权利要求4所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述防滑层为石英砂。

6.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述支撑骨架内部设置有空腔，所述空腔内填充有配重水泥。

7.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，每个所述支撑骨架的形状相同，相邻所述支撑骨架之间存在缝隙且相邻所述支撑骨架之间的距离相等。

8.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述连接杆上相邻所述凹槽之间的距离与所述支撑骨架的宽度及相邻所述支撑骨架之间的距离相适配。

9.根据权利要求1所述的铁路桥梁步行板，其特征在于，所述连接杆包括C型杆和D型杆，所述C型杆设置在所述D型杆的上方，所述凹槽设置在所述D型杆的底端。

10.一种复合材料的铁路桥梁步行板的制备方法，对权利要求1-9任一项所述的复合材料的铁路桥梁步行板的进行制作。