Frp框架式軌枕結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及鐵路軌道【技術領域】，尤其涉及一種FRP框架式軌枕結構，包括軌枕橫梁構件；其中:所述軌枕橫梁構件由FRP材料制成，該軌枕橫梁構件為由上翼板、下翼板和中腹板構成的中空工型截面梁式構件，該工型截面梁式構件的中空內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體Ⅰ，所述軌枕橫梁構件的兩端設有榫槽；相鄰兩軌枕橫梁構件由軌枕縱梁構件連接為一體，該軌枕縱梁構件也由FRP材料制成，所述軌枕縱梁構件為由頂板、底板和兩側板構成的中空箱形截面梁式構件，在該箱形截面梁式構件的中空內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體Ⅱ，該軌枕縱梁構件的兩端具有與軌枕橫梁構件榫槽匹配的榫頭。所述軌枕結構適用于高速鐵路，且使用壽命長和使用成本低。
【專利說明】FRP框架式軌枕結構

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及鐵路軌道【技術領域】，尤其涉及一種適用于高速鐵路且使用壽命長 和使用成本低的FRP框架式軌枕結構。

【背景技術】
[0002] 隨著高速鐵路建設的發(fā)展，高速行駛安全性、舒適性和環(huán)保性的更高要求，促使支 承鋼軌的軌枕結構既要結構初始平整性和使用期幾何不變性高，又要結構整體穩(wěn)定性、減 振降噪性和結構安全性、耐久性好，還要工業(yè)化施工程度高、工程質量易保證、后期維修養(yǎng) 護省和使用期性價比優(yōu)?，F(xiàn)有的木軌枕和混凝土軌枕，無論是材料性能、結構形式還是結構 功能和環(huán)保效果都難滿足這種高技術要求，即使是已在日本大量推廣應用和我國開始部份 試用且評價比木、混凝土軌枕技術性能更優(yōu)的聚氨酯合成軌枕，也因其結構整體性、穩(wěn)定性 和性價比等缺陷而難完全勝任。
[0003] 綜上所述，現(xiàn)有技術的木軌枕和混凝土軌枕由于其自身缺陷，無法滿足高速鐵路 對軌枕性能的要求，尤其是木軌枕結構耐久性差和混凝土軌枕減振降噪性差的缺陷，不僅 使其后期維護成本高和使用成本高，而且環(huán)保性差；聚氨酯合成軌枕也因其結構整體性、穩(wěn) 定性缺陷和使用成本高，也難滿足高速鐵路對軌枕結構的技術、經(jīng)濟綜合要求。
[0004] 為此，研發(fā)一種新的軌枕結構，以滿足高速鐵路安全性、舒適性和環(huán)保性對軌枕結 構的高技術要求，一直以來是本領域技術人員較難攻克的技術難題。


【發(fā)明內容】

[0005] 本實用新型的目的是提供一種適用于高速鐵路且使用壽命長和使用成本低的FRP 框架式軌枕結構。
[0006] 為實現(xiàn)本實用新型上述目的而采用的技術方案是：一種FRP框架式軌枕結構，包 括用于固定鋼軌的軌枕橫梁構件；其中：
[0007] 所述軌枕橫梁構件由FRP材料制成，該軌枕橫梁構件又包括上翼板和下翼板，所 述上翼板與下翼板之間通過中腹板連接成為中空的工型截面梁式構件，該工型截面梁式構 件的內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體，該軌枕橫梁構件兩端支承鋼軌處，對稱地設有兩塊 橫隔板，所述兩橫隔板與其相交的上翼板和下翼板圍合形成一中空的矩形截面榫槽，所述 榫槽的軸線與鋼軌的軸線一致；
[0008] 相鄰兩軌枕橫梁構件由軌枕縱梁構件連接為一體，所述軌枕縱梁構件也由FRP材 料制成，該軌枕縱梁構件又包括頂板和底板，所述頂板與底板之間通過兩塊側板連接成為 中空的整體箱形截面梁式構件，在該整體箱形截面梁式構件的內腔中填充有聚氨酯硬質泡 沫體，該軌枕縱梁構件的兩端具有與軌枕橫梁構件榫槽匹配的榫頭；
[0009] 所述榫頭插入與其匹配的榫槽，實現(xiàn)軌枕橫梁構件與軌枕縱梁構件的緊密配合式 榫鉚連接，構成軌枕橫梁構件和軌枕縱梁構件上下共面的框架式整體軌枕結構；
[0010] 使用時，所述框架式整體軌枕結構通過軌枕橫梁構件貫通其上翼板上連接螺栓孔 中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌，軌枕橫梁構件和軌枕縱梁構件底面齊平地彈性支承在道 床上。
[0011] 由于上述結構采用輕質、高強、完全彈性且彈性模量低的FRP材料制成，不僅動載 疲勞性能好，而且能耐酸、堿、鹽介質腐蝕，電絕緣性優(yōu)，-30?70°C溫度范圍材料力學性能 不降低，材料老化壽命不低于50年，故可保證FRP框架式軌枕結構設計壽命（> 30年）內 的結構整體性、穩(wěn)定性、耐久性和減振降噪效果幾乎不降低，還可保證該軌枕結構適用于各 種復雜邊界條件和惡劣氣候條件比木軌枕、混凝土軌枕及聚氨酯合成軌枕更有效，從而使 軌道結構和高速鐵路系統(tǒng)的結構安全性、營運舒適性和環(huán)保性得到真正有效的提高。并且， 該軌枕結構結構自重輕(約為混凝土軌枕結構的1/10)，工業(yè)化施工程度高，工程質量易保 證，使用壽命長，使用期內無涂裝養(yǎng)護和維修少，還省去了軌下及枕下橡膠減振墊，簡化了 鋼軌扣件的構造與安裝，可實現(xiàn)軌枕結構縱、橫梁構件不拆除鋼軌的快速更換，一期工程造 價低于聚氨酯合成軌枕，使用期性價比優(yōu)于木軌枕、混凝土軌枕和聚氨酯合成軌枕，用于高 速鐵路不僅使用壽命長和使用成本低；而且有望成為高速鐵路軌道系統(tǒng)最優(yōu)秀的軌枕結構 形式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012] 本實用新型可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。
[0013] 圖1為本實用新型位于道床上的立面結構示意圖。
[0014] 圖2為本實用新型位于道床俯視方向的結構示意圖。
[0015] 圖3為本實用新型軌枕橫梁構件的結構立面示意圖。
[0016] 圖4為圖3中A-A向結構剖面示意圖。
[0017] 圖5為圖3中B-B向結構剖面示意圖。
[0018] 圖6為本實用新型軌枕縱梁構件的結構立面示意圖。
[0019] 圖7為圖6中C-C向結構剖面示意圖。
[0020] 圖8為圖6中D-D向結構剖面示意圖。
[0021] 圖中：1、軌枕橫梁構件；2、軌枕縱梁構件；3、鋼軌；4、道床；11、上翼板；12、中腹 板；13、下翼板；14、橫隔板；15、聚氨酯硬質泡沫體I ;16、榫槽；17、凹槽I ;18、連接螺栓 孔；21、頂板；22、側板；23、底板；24、平隔板；25、聚氨酯硬質泡沫體II ;26、榫頭；27、凹槽 II ;。

【具體實施方式】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明：
[0023] 參見附圖1至附圖8,圖中的FRP框架式軌枕結構，包括用于固定鋼軌3的軌枕橫 梁構件1 ;其特征在于：
[0024] 所述軌枕橫梁構件1由FRP材料制成，該軌枕橫梁構件1又包括上翼板11和下翼 板13,所述上翼板11與下翼板13之間通過中腹板12連接成為中空的工型截面梁式構件， 該工型截面梁式構件的中空內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體I 15,該軌枕橫梁構件1的兩 端支承鋼軌處，對稱地設有兩塊橫隔板14,所述兩橫隔板14與其相交的上翼板11和下翼板 13圍合形成一中空的矩形截面榫槽16,所述榫槽16的軸線與鋼軌3的軸線一致；
[0025] 相鄰兩軌枕橫梁構件1由軌枕縱梁構件2連接為一體，所述軌枕縱梁構件2也由 FRP材料制成，該軌枕縱梁構件2又包括頂板21和底板23,所述頂板21與底板23之間通 過兩塊側板22連接成為中空的整體箱形截面梁式構件，在該箱形截面梁式構件的中空內 腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體II 25,該軌枕縱梁構件2的兩端具有與軌枕橫梁構件1榫槽 16匹配的榫頭26 ;
[0026] 所述榫頭26插入與其匹配的榫槽16,實現(xiàn)軌枕橫梁構件1與軌枕縱梁構件2的緊 密配合式榫鉚連接，構成軌枕橫梁構件1和軌枕縱梁構件2上下共面的框架式整體軌枕結 構；
[0027] 使用時，所述框架式整體軌枕結構通過軌枕橫梁構件1貫通其上翼板11上連接螺 栓孔18中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌3,軌枕橫梁構件1和軌枕縱梁構件2底面齊平地 彈性支承在道床4上。在該實施例中，軌枕橫梁構件1與軌枕縱梁構件2榫鉚連接成整體 軌枕結構的連接方式，既保證了框架式軌枕結構的組裝快速簡單和幾何精度高，又保證了 該軌枕結構的溫變伸縮可通過軌枕縱梁構件2的榫頭26在軌枕橫梁構件1的榫槽16內滑 動實現(xiàn)而減小結構的附加約束內力。
[0028] 框架式軌枕結構與其上鋼軌3的外部連接，一是通過軌枕橫梁構件1與軌枕縱梁 構件2共面支承鋼軌的大面積彈性支承連接；二是通過軌枕橫梁構件1貫通其上翼板11螺 栓孔18的鋼軌3扣件緊固螺栓壓緊鋼軌3約束鋼軌橫向位移的局部約束連接。
[0029] 框架式軌枕結構與其下道床4的外部連接，一是軌枕橫梁構件1與軌枕縱梁構件 2作為彈性地基框架梁與道床4的彈性支承連接；二是軌枕橫梁構件1底面的凹槽I 17和 軌枕縱梁構件2底面的凹槽II 27約束道床板、橋面板與其連接的環(huán)氧砂漿層構成縱橫向剪 力齒及約束道床碎石構成縱橫向摩阻帶增加的咬合式界面連接。
[0030] 為增強軌枕橫梁構件1與道床4連接的穩(wěn)固性，上述實施例中，優(yōu)選地：所述軌枕 橫梁構件1的下翼板13上設置有至少一個凹槽I 17,該凹槽I 17位于下翼板13的下壁板 上且貫通整個下翼板13的下壁板。所述凹槽I 17的截面形狀為矩形。所述凹槽I 17為 三個。
[0031] 為增強軌枕橫梁構件1的使用性能，上述實施例中，優(yōu)選地：所述軌枕橫梁構件1 的中腹板12的兩側板貫通上翼板11的上下壁板和下翼板13的上下壁板，將軌枕橫梁構件 1的中空內腔分隔成相互獨立的七個獨立內腔，聚氨酯硬質泡沫體I 15將獨立內腔填滿。
[0032] 為增強軌枕縱梁構件2與道床4連接的穩(wěn)固性，上述實施例中，優(yōu)選地：所述軌枕 縱梁構件2的底板23上設置有至少一個凹槽II 27,該凹槽II 27位于底板23外壁且貫通整 個底板23外壁。所述凹槽II 27的截面形狀為矩形。所述凹槽II 27為兩個。
[0033] 為增強軌枕縱梁構件2的使用性能，上述實施例中，優(yōu)選地：所述軌枕縱梁構件2 的兩塊側板22之間設置有兩塊平隔板24,該平隔板24將軌枕縱梁構件2的中空內腔分隔 為相互獨立的三個獨立內腔，聚氨酯硬質泡沫體II 25將獨立內腔填滿。
[0034] 為增強軌枕縱梁構件2與軌枕橫梁構件1連接的穩(wěn)固性，上述實施例中，優(yōu)選地： 所述軌枕縱梁構件2的榫頭26的截面面積小于軌枕縱梁構件2的截面面積，且榫頭26位 于軌枕縱梁構件2端頭的幾何中心。
[0035] 在上述實施例中，F(xiàn)RP制成的框架式軌枕結構，既能通過FRP軌枕橫梁構件1和軌 枕縱梁構件2的高精度標準件以榫鉚連接方式構成結構幾何形狀的初始精確性和使用期 不變性高、軌枕縱梁構件2的榫頭可在軌枕橫梁構件1的榫槽內自由溫變伸縮而不增加其 約束內力的長效幾何不變結構體系，又能配合軌枕橫梁構件1的凹槽I 17和軌枕縱梁構件 2的凹槽II 27與道床4增加的咬合式界面約束連接，提高框架式軌枕結構的面內外穩(wěn)定性 及抗變形破壞能力，還能借助軌枕橫梁構件1和軌枕縱梁構件2共面增大的鋼軌彈性支承 面積及二者內腔內分別填充的聚氨酯硬質泡沫體I 15和聚氨酯硬質泡沫體II 25,增大軌 枕結構對鋼軌的彈性支承均勻性及減振降噪效果，減小軌枕結構傳給鋼軌的反作用力和傳 給道床的荷載集度，使整個軌道系統(tǒng)借助于該軌枕結構更合理的結構形式，獲得結構體系 受力更合理、更安全、減振降噪效果更明顯、更均勻和結構耐久性更可靠的優(yōu)異結構效果。 例如，F(xiàn)RP框架式軌枕結構的承載能力和抗變形破壞能力，比木、混凝土、聚氨酯合成軌枕提 高50%以上，減振降噪性能比木、混凝土軌枕提高50%以上，工程造價比聚氨酯合成軌枕節(jié) 省20%以上。
[0036] 在上述實施例中，F(xiàn)RP是指Fiber Reinforced Polymer，即纖維增強復合材料。
[0037] 顯然，上述描述的所有實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施 例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得 的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范疇。
[0038] 綜上所述，本實用新型完全適用于高速鐵路，不僅使用壽命長和使用成本低，而且 有望成為高速鐵路軌道系統(tǒng)最優(yōu)秀的軌枕結構形式。
【權利要求】
1. 一種FRP框架式軌枕結構，包括用于固定鋼軌（3)的軌枕橫梁構件（1);其特征在 于： 所述軌枕橫梁構件（1)由FRP材料制成，該軌枕橫梁構件（1)又包括上翼板（11)和下 翼板（13)，所述上翼板（11)與下翼板（13)之間通過中腹板（12)連接成為中空的工型截面 梁式構件，所述工型截面梁式構件的中空內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體I (15)，該軌枕 橫梁構件（1)兩端支承鋼軌（3)處，對稱地設有兩塊橫隔板（14)，所述兩橫隔板（14)與其相 交的上翼板（11)和下翼板（13)圍合形成一中空的矩形截面榫槽（16)，所述榫槽（16)的軸 線與鋼軌（3)的軸線一致； 相鄰兩軌枕橫梁構件（1)由軌枕縱梁構件（2)連接為一體，所述軌枕縱梁構件（2)也 由FRP材料制成，該軌枕縱梁構件（2 )又包括頂板（21)和底板（23 )，所述頂板（21)與底板 (23)之間通過兩塊側板（22)連接成為中空的整體箱形截面梁式構件，在該箱形截面梁式構 件的中空內腔中填充有聚氨酯硬質泡沫體（25)，該軌枕縱梁構件（2)的兩端具有與軌枕橫 梁構件（1)榫槽（16)匹配的榫頭（26); 所述榫頭（26)插入與其匹配的榫槽（16)，實現(xiàn)軌枕橫梁構件（1)與軌枕縱梁構件（2) 的緊密配合式榫鉚連接，構成軌枕橫梁構件（1)和軌枕縱梁構件（2)上下共面的框架式整 體軌枕結構； 使用時，所述框架式整體軌枕結構通過軌枕橫梁構件（1)貫通其上翼板（11)上連接螺 栓孔（18)中的鋼軌扣件緊固螺栓固定鋼軌（3)，軌枕橫梁構件（1)和軌枕縱梁構件（2)底面 齊平地彈性支承在道床（4)上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述軌枕橫梁構件（1)的 下翼板（13)上設置有至少一個凹槽I (17)，該凹槽I (17)位于下翼板（13)的下壁板上且 貫通整個下翼板（13)的下壁板。
3. 根據(jù)權利要求2所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述凹槽I (17)的截面 形狀為矩形。
4. 根據(jù)權利要求2或3所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述凹槽I (17)為 三個。
5. 根據(jù)權利要求1所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述軌枕橫梁構件（1)的 中腹板（12)的兩側板貫通上翼板（11)的上下壁板和下翼板（13)的上下壁板，將軌枕橫梁 構件（1)的中空內腔分隔成相互獨立的七個獨立內腔，聚氨酯硬質泡沫體I (15)將獨立內 腔填滿。
6. 根據(jù)權利要求1所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述軌枕縱梁構件（2)的 底板（23)上設置有至少一個凹槽II (27)，該凹槽II (27)位于底板（23)外壁且貫通整個底 板（23)外壁。
7. 根據(jù)權利要求6所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述凹槽II (27)的截面 形狀為矩形。
8. 根據(jù)權利要求6或7所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述凹槽II (27)為 兩個。
9. 根據(jù)權利要求1所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述軌枕縱梁構件（2)的 兩塊側板（22)之間設置有兩塊平隔板（24)，該平隔板（24)將軌枕縱梁構件（2)的中空內腔 分隔為相互獨立的三個獨立內腔，聚氨酯硬質泡沫體II (25)將獨立內腔填滿。
10.根據(jù)權利要求1所述的FRP框架式軌枕結構，其特征在于：所述軌枕縱梁構件（2) 的榫頭（26)的截面面積小于軌枕縱梁構件（2)的截面面積，且榫頭（26)位于軌枕縱梁構件 (2)端頭的幾何中心。
【文檔編號】E01B3/46GK203834296SQ201420260665
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權日:2014年5月21日
【發(fā)明者】張錫祥, 楊忠, 李正川 申請人:張錫祥