CN207582196U

CN207582196U - 重载预应力钢筋混凝土轨枕及矿山地下有轨运输轨道结构

Info

Publication number: CN207582196U
Application number: CN201721526652.4U
Authority: CN
Inventors: 李慈; 夏英华; 王思和; 屈晓朋; 牟洪; 边华伟
Original assignee: Shen Kan Qinhuangdao General Engineering Design and Research Institute Corp of MCC
Current assignee: Shen Kan Qinhuangdao General Engineering Design and Research Institute Corp of MCC
Priority date: 2017-11-15
Filing date: 2017-11-15
Publication date: 2018-07-06
Anticipated expiration: 2027-11-15

Abstract

本实用新型涉及矿山运输轨道技术领域，尤其是涉及一种重载预应力钢筋混凝土轨枕及矿山地下有轨运输轨道结构，包括轨枕本体；所述轨枕本体的轨距为第一预设值，所述轨枕本体的轨长与第一预设值之间的比值为460/287，所述轨枕本体的轨宽与轨高的比值范围为40/29至7/5。本方案中，轨枕长度缩短为2300mm后，可减小巷道断面9％左右，能够有效减小巷道开挖工程量，减少轨道结构宽度，缩小巷道断面，降低工程量，减小巷道投资。

Description

重载预应力钢筋混凝土轨枕及矿山地下有轨运输轨道结构

技术领域

本实用新型涉及矿山运输轨道技术领域，尤其是涉及一种重载预应力钢筋混凝土轨枕及矿山地下有轨运输轨道结构。

背景技术

随着矿山生产规模的扩大，为满足其生产能力要求，井下运输设备规格随之不断加大，特别是矿车容积的增大，导致矿车轴重增加。目前有些矿山的矿车轴重可达到30t(吨)，甚至35t，已经超越了地面准轨铁路的轴载标准，重载运输成为地下矿山运输的发展方向，轴重的增大对轨枕的强度提出新的要求，目前准轨铁路的轨枕不能适用矿山矿车轴重的要求。

现有建成的地下矿规模较小，地下有轨运输系统也比较简单，电机车粘重3t-30t，矿车容积0.5-10m3，轨距600mm、762mm和900mm，轨重12-30kg/m，轴重最大15t，轨枕长度在1.1m-1.7m之间，能够承受的轴重在15t以下，由于矿山规模的加大，而现有地下矿钢筋混凝土轨枕只能满足轨距900mm以下，轴重15t以下的运输要求。地面准轨铁路的轨枕设计轴重为25t，也不能满足地下矿日益增大轴重要求。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于提供一种重载预应力钢筋混凝土轨枕，以至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本实用新型的另一个目的在于提供一种具有上述重载预应力钢筋混凝土轨枕的矿山地下有轨运输轨道结构。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案；

本实用新型第一方面提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，包括轨枕本体；

所述轨枕本体的轨距为第一预设值，所述轨枕本体的轨长与第一预设值之间的比值为460/287，所述轨枕本体的轨宽与轨高的比值范围为40/29至7/5。

在上述技术方案中，进一步的，所述轨枕本体与60kg/m的钢轨相配合安装，并用弹条II型扣件固定连接所述轨枕本体与钢轨。

在上述任一技术方案中，进一步的，对轨枕垂直动压力的计算：

Rd＝γ×P0×(1+α)；

其中，Rd——轨枕垂直动压力；P0——静轮重；γ——轮重分配系数；α——综合动载系数。

在上述任一技术方案中，进一步的，对轨枕荷载弯矩计算：

其中，轨枕轨下截面正弯矩设计值Mg按下式计算；

Mg＝(a₁ ²/2e-bq/8)Rd；

轨枕的中间截面负弯矩设计值Mz按下式计算；

Mz＝-(1-4a₁)Rd。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述轨枕本体由混凝土、钢筋和预应力钢丝组合制成。

在上述任一技术方案中，进一步的，所述钢筋采用HPB300和 HRB400钢筋。

在上述任一技术方案中，进一步的，当所述轨枕本体承受的轴载为30吨时，所述第一预设值为1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为400mm，所述轨枕本体的高度为290mm。

在上述任一技术方案中，进一步的，当所述轨枕本体承受的轴载为35吨时，所述第一预设值为1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为420mm，所述轨枕本体的高度为300mm。

在上述任一技术方案中，进一步的，相邻所述轨枕本体的间距小于等于600mm。

本实用新型第二方面提供一种矿山地下有轨运输轨道结构，包括上述任一技术方案中所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕。

本实用新型第二方面提供的矿山地下有轨运输轨道结构，设置有第一方面提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，因此具有第一方面提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕的全部有益效果，在此就不一一赘述。

采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，轨枕本体的轨距为第一预设值，轨枕本体的轨长与第一预设值之间的比值为 460/287，轨枕本体的轨宽与轨高的比值范围为40/29至7/5，轨枕长度缩短后，可减小巷道断面9％左右，能够有效减小巷道开挖工程量，减少轨道结构宽度，缩小巷道断面，降低工程量，减小巷道投资。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的巷道断面的局部结构示意图；

图2为本实用新型的实施例提供的轨枕安装在巷道的巷道断面的局部结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕的结构示意图；

图4为本实用新型提供的轨枕本体的轨下和轨中截面载荷弯矩的计算示意图。

附图标记：

10-轨枕本体。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。

实施例一

轨枕断面优化；

轨枕断面设计除要满足设计轴载作用下的强度要求，还要满足钢轨及扣件的安装要求。

目前地面准轨铁路的扣件技术比较成熟，所以考虑地下矿山有轨运输系统也采用地面准轨铁路的扣件。因此轨枕断面设计参考地上铁路混凝土轨枕的断面形式，并在其基础上进行设计优化，以满足地下矿山重载运输的使用要求。

由于Ⅱ型轨枕难以适应重型和特重型轨道的承载条件，而Ⅲ型轨枕的承载能力较大，因此以Ⅲ型轨枕为基础进行冶金矿山地下有轨运输混凝土轨枕的断面设计。地下有轨运输轨枕的断面设计主要考虑：

减少轨道结构宽度，缩小巷道断面，降低工程量

减小轨道结构宽度主要在于减小轨枕的长度。轨枕长度一般以轨下截面正弯矩和枕中截面负弯矩保持一定比例关系来确定轨枕的合理长度。准轨铁路混凝土轨枕的长度一般在2.3m-2.7m之间。根据地下矿山有轨运输载重量大，运行速度低的特点，其轨枕的长度较地上铁路轨枕可适当缩短。因此为尽量减少巷道断面，矿山地下有轨运输轨枕长度缩短为2.3m。

如图1-2所示，当轨枕本体长度为2.3m时，并且巷道的宽度由轨枕的宽度影响时，如图1所示，则单线运输巷道宽度较采用Ⅲ型轨枕(2.6m)的巷道宽度可减少0.3m，巷道高度可减小0.1m。计算每延米可减少1.536m3，每公里可减少工程量1536m3，工程量减少9.05％。双线运输巷道节省的工程量更加可观。

如图3-4所示，本实施例提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，包括轨枕本体10；

所述轨枕本体10的轨距为第一预设值，所述轨枕本体的轨长L 与第一预设值之间的比值为460/287，所述轨枕本体的轨宽W与轨高H的比值范围为40/29至7/5。

在上述实施例的基础上，所述轨枕本体10与60kg/m的钢轨相配合安装，并用弹条II型扣件固定连接所述轨枕本体与钢轨。

地上铁路的钢轨及扣件已经形成一系列的标准，工艺成熟，并有大量的使用经验，地下矿山有轨运输的钢轨及扣件采用地上铁路的标准。因此，轨枕顶部的设计依照地上铁路轨枕进行，尤其承轨槽设计与地上铁路相同。目前地上铁路钢轨类型主要有75kg/m、60kg/m、50kg/m、43kg/m，扣件主要为弹性扣件，有弹条I型扣件、弹条II型扣件和弹条III型扣件。弹条II型扣件选用了优质弹簧钢作为弹条材料，屈服强度和抗拉强度分别提高42％和36％。弹条 II型扣件具有扣压力大、强度安全储备大、残余变形小等优点。适用于II型或III型混凝土枕的60kg/m钢轨线路。

弹条II型扣件同弹条I型扣件一样，主要由ω形弹条、螺旋道钉、轨距挡板、挡板座及弹性橡胶垫板等组成。不同号码的轨距挡板和挡板座配合使用，可以调整轨距。

根据地下矿山重载低速的特点及上部承轨槽要求，选择60kg/m 钢轨和弹条II型扣件。

设计轴载作用下道床承受的最大应力要求；

轨道结构由钢轨及扣件、轨枕和道床组成。在设计轴载的作用下，不仅钢轨及扣件、轨枕需要满足使用要求，同时道床所承受的应力也不能超过其允许承压应力，当超过允许承压应力时，道床将被压碎。道床的允许承压应力与道床的材料有关，地下有轨运输系统采用碎石道床，碎石道床允许承压应力为0.5Mpa。根据允许承压应力的要求，设计对轨枕宽度进行增加，以降低轨枕底部道床的压应力。

在上述实施例的基础上，轨枕结构设计计算条件：轨枕是按道床良好、道碴层密实平整的条件计算，道床顶面允许压应力不超过 0.5MPa，轨枕间距不大于600mm，结构分析按简化法计算。对轨枕垂直动压力的计算：

Rd＝γ×P0×(1+α)；其中，Rd——轨枕垂直动压力；P0——静轮重，为设计静轴重的一半；γ——轮重分配系数，与钢轨类型、钢轨支承刚度D及轨枕间距a等因素有关，一般取≤0.5，保守考虑取0.5；α——综合动载系数，与行车速度、轨道状态等因素有关，对重载轨道为1.5。

如图4所示，对轨枕荷载弯矩计算：

其中，轨枕轨下截面正弯矩设计值Mg按下式计算；

Mg＝(a₁ ²/2e-bq/8)Rd；

轨枕的中间截面负弯矩设计值Mz按下式计算；

Mz＝-(1-4a₁)Rd。

在上述任一实施例的一个可选的实施方式中，所述轨枕本体由混凝土、钢筋和预应力钢丝组合制成。

(1)混凝土

1)水泥：应选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，不得使用早强型水泥。水泥的强度等级不应低于42.5级，碱含量不应超过0.30％，三氧化硫含量不应超过3％，其他技术要求应符合TB/T3275的规定。

2)粗骨料：应采用5mm-25mm连续级配碎石，最大粒径不超过 25mm，宜采用二级级配骨料；当采用碎卵石时，碎卵石的破损面应大于70％；其他技术要求应符合TB/T3275的规定。

3)细骨料：应采用天然中粗河砂，含泥量按质量计不大于1.5％，其他技术要求应符合TB/T3275的规定。不应使用具有碱-碳酸盐反应活性或砂浆棒膨胀率(快速法)大于或等于0.20％的碱-硅酸盐反应活性的骨料。

4)混凝土：采用C60混凝土，普通钢筋保护层厚度20mm，预应力钢筋保护层厚度25mm。

(2)钢筋为普通钢筋

1)普通钢筋采用HPB300和HRB400钢筋，钢筋应符合《钢筋混凝土用违反钢第一部分：热轧光圆钢筋》GB1499.1-2008和《钢筋混凝土用钢第二部分：热轧带肋钢筋》GB1499.2-2007；

2)箍筋采用热轧光圆钢筋，其性能应符合GB1499.1的规定；

3)螺旋箍筋采用低碳冷拔钢丝，其性能应符合YB/T5294的规定。

(3)预应力钢丝

1)采用极限抗拉强度标准值fpk＝1570MPa，公称直径d＝7mm的消除应力钢丝，其力学性能指标应符合GB/T5223的规定；

2)预应力钢丝的张拉应符合TB/T2190-2013的规定。

(4)所有材料应有正规厂家的合格证明和试验报告单,并经现场抽检合格后方可使用，所有材料强度标准值保证率大于95％。

具体地，当所述轨枕本体承受的轴载为30吨时，所述第一预设值为1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为400mm，所述轨枕本体的高度为290mm。

当所述轨枕本体承受的轴载为35吨时，所述第一预设值为 1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为420mm，所述轨枕本体的高度为300mm。

相邻所述轨枕本体的间距小于等于600mm。

1435mm轨距轨枕长度设计为2.3m，轨枕上部采用60kg/m钢轨和弹条II型扣件；

900mm轨距轨枕长度2.1m，轨枕上部采用60kg/m和75kg/m钢轨和弹条II型扣件；

采用900mm轨距时，轴载30t和35t轨枕重量分别达到468kg 和508kg,计算轨枕长度为2.1m。而采用1435mm轨距时，轴载30t 和35t轨枕重量为473kg和500kg，采用900mm轨距时轨枕重量甚至超过1435mm轨距的轨枕，并且轨枕长度相差不大，考虑采用 1435mm轨距对于行车具有更高的稳定性，因此当轴重达到30t、35t 时，井下有轨运输采用1435mm轨距。

轨枕的技术要求、检验方法、检验规则、标志及储运等要求见铁道行业标准《混凝土枕》TBT 2190-2013、《预应力混凝土枕静载抗裂试验方法》TB/T1879-2002和《预应力混凝土枕疲劳试验方法》 TB/T1878-2002。检验荷载值见表。

检验荷载值(kN)

实施例二

本实用新型的实施例二提供一种矿山地下有轨运输轨道结构，包括上述实施一中所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕。

本实用新型的实施例二提供的矿山地下有轨运输轨道结构，设置有实施例一提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，因此具有实施例一提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕的全部有益效果，在此就不一一赘述。

综上所述，目前国内没有适用于大规模地下矿山重载运输的混凝土轨枕，本次设计填补了这项空白，本实用新型提供的重载预应力钢筋混凝土轨枕，轨枕长度缩短为2300mm后，可减小巷道断面 9％左右，能够有效减小巷道开挖工程量，减少轨道结构宽度，缩小巷道断面，降低工程量，减小巷道投资。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims

1.一种重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，包括轨枕本体；

2.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

所述轨枕本体与60kg/m的钢轨相配合安装，并用弹条I I型扣件固定连接所述轨枕本体与钢轨。

3.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

对轨枕垂直动压力的计算：

Rd＝γ×P0×(1+α)；

4.根据权利要求3所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

对轨枕荷载弯矩计算：

其中，轨枕轨下截面正弯矩设计值Mg按下式计算；

Mg＝(a₁ ²/2e-bq/8)Rd；

轨枕的中间截面负弯矩设计值Mz按下式计算；

Mz＝-(1-4a₁)Rd。

5.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

所述轨枕本体由混凝土、钢筋和预应力钢丝组合制成。

6.根据权利要求5所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

所述钢筋采用HPB300和HRB400钢筋。

7.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

当所述轨枕本体承受的轴载为30吨时，所述第一预设值为1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为400mm，所述轨枕本体的高度为290mm。

8.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

当所述轨枕本体承受的轴载为35吨时，所述第一预设值为1435mm，所述轨长为2300mm，所述轨枕本体的宽度为420mm，所述轨枕本体的高度为300mm。

9.根据权利要求1所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕，其特征在于，

相邻所述轨枕本体的间距小于等于600mm。

10.一种矿山地下有轨运输轨道结构，其特征在于，包括有如权利要求1至9中任一项所述的重载预应力钢筋混凝土轨枕。