CN112030613B - 一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，包括下部基础和浮置板结构，浮置板结构包括多块搭接在一起的浮置板，每块浮置板均包括浮置板主体及一体化设置在浮置板主体上的长方体状的错台，对于任意相邻的两块所述浮置板而言，每块浮置板在靠近另一块浮置板的一侧均设置错台，每个错台均朝着靠近另一块浮置板的方向延伸，其中一块浮置板上的错台搁置在另一块所述浮置板的错台上；上部错台在浮置板主体上的延伸方向与列车行车方向一致，所述上部错台的厚度小于下部错台的厚度。本发明提高了浮置板的施工精度和稳定性，满足轨道交通特殊减振需求，能够在减少现场施工工作量的同时提高轨道结构的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于铁路轨道结构领域，更具体地，涉及一种装配式浮置板轨道结构。
背景技术
轨道交通工程减振设计是轨道系统设计的重点和难点。一般情况下，减振等级按照环评预测超标量分为中等减振，高等减振和特殊减振三个等级。其中，特殊减振措施采用钢弹簧浮置板减振道床。
在传统城市轨道交通地铁项目中浮置板轨道应用广泛，设计技术方案成熟可靠，但车辆运行速度不超过100km/h，车辆轴重不超过16t。
随着城市轨道交通的迅速发展，列车最大运行速度达到100～160km/h，车辆轴重采用17t，较传统城市轨道交通车辆运行速度较大幅度提高，轴重增大，对浮置板道床的施工精度和稳定性提出了更高的要求。
专利CN110700023A提出了一种基于轨道工程的钢弹簧浮置板整体道床施工方法，该种施工方法基于国内城市轨道交通应用的钢弹簧浮置板道床，多采用短轨枕或无轨枕现浇道床方式。现浇道床的现场施工和混凝土浇筑量大，带来了环境污染、用工量大、施工工期长等一系列问题。另外，由于短轨枕为独立结构，轨枕之间未设置固定连接方式，仅靠道床混凝土传递钢轨间的相互作用力，轨道几何行为保持能力差。施工完成后的钢弹簧浮置板无砟道床施轨距偏差大，轨底坡分布不均匀，轨道精调工作量大，影响列车平稳运行。
专利CN203475237U提出了一种预制式钢弹簧浮置板，通过端部凸台传递浮置板之间的横向力，浮置板之间通过铰接的方式连接。该方案虽然采用了预制式的轨道板，但是其铰接方式使得浮置板在后期的养护维修中难以跟换。端部铰接的方式使得预制浮置板在发生病害时不能够被方便取出，需要同时抬升多块浮置板，才能实现浮置板更换维修，工作量大。该方案中的浮置板过渡处垂向力均由铰接提供，对浮置板的铰接装置受力不友好，存在安全隐患。
专利CN204385564U提出了一个搭接型浮置道床，在浮置板过渡处取消了传统的铰接方式，通过两块道床板外形的搭台传递列车垂向载荷。该方案采用上下通孔的螺栓固定浮置板搭台处的搭接，但由于浮置板下方的空间高度仅20～40mm，通孔的螺栓在安装和后期维修期间，浮置板下方不具备施工操作的条件，因此该固定方式依然存在缺陷。另外，该方案中取消了传统浮置板道床采用的铰接方式，利用浮置板搭台传递垂向力，浮置板过渡处横向力和纵向力的传递则全部由通孔螺栓完成，较大的列车载荷疲劳作用下，细长的螺栓容易产生破坏，受力环境不友好，存在安全隐患。同时该方案中，上下层搭台的厚度保持一致，而在列车双向行车时，下层的错台承受的弯矩更大，下部错台拆解处容易产生裂纹，因此使得行车受到安全隐患。
因此为了提高浮置板的施工精度和稳定性，在满足轨道交通特殊减振需求的前提下，提出一种与行车方向相适应的装配式浮置板轨道结构，能够在减少现场施工工作量的同时提高轨道结构的稳定性是符合未来发展趋势的。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其提高了浮置板的施工精度和稳定性，满足轨道交通特殊减振需求，能够在减少现场施工工作量的同时提高轨道结构的稳定性。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，包括下部基础和通过弹性隔振器放置在所述下部基础上的浮置板结构，所述浮置板结构与所述下部基础之间存在板下空隙，所述浮置板结构包括多块搭接在一起的浮置板，每块所述浮置板均包括浮置板主体及一体化设置在所述浮置板主体上的长方体状的错台，并且：
对于任意相邻的两块所述浮置板而言，每块所述浮置板在靠近另一块所述浮置板的一侧均设置所述错台，每个错台均朝着靠近另一块所述浮置板的方向延伸，并且其中一块浮置板上的错台搁置在另一块所述浮置板的错台上；较高的错台和较低的错台分别为上部错台和下部错台，所述上部错台在浮置板主体上的延伸方向与列车行车方向一致，所述上部错台的上表面至下表面的距离即其厚度为h1，所述下部错台的上表面至下表面的距离即其厚度为h2，h1＜h2，所述上部错台上设置有上部通孔，所述下部错台在对应于所述上部通孔的位置设置有下部预埋孔，所述下部预埋孔内安装具有内螺纹的预埋套管，连接螺栓穿过所述上部错台后拧入所述预埋套管内，从而实现上部错台与下部错台的固定连接。
优选地，所述下部基础上设置有两条排水沟，所述浮置板结构位于这两条所述排水沟之间，每条所述排水沟的纵向均与所述下部基础的纵向一致。
优选地，每个所述浮置板主体的顶端均设置有两列承轨台，每列所述承轨台的纵向均与所述下部基础的纵向一致。
优选地，每个所述浮置板主体上均设置有两列隔振器安装孔，每列所述隔振器安装孔的纵向均与所述下部基础的纵向一致，每列的隔振器安装孔的数量是每列的承轨台的数量的一半，并且每列的相邻两承轨台之间设置隔振器安装孔。
优选地，所述上部错台和下部错台之间设置有弹性垫层，所述弹性垫层在对应于所述上部通孔和下部预埋孔的位置设置有贯穿孔，以便于连接螺栓穿过弹性垫层。
优选地，所述弹性垫层的竖向刚度不小于弹性隔振器的竖向刚度。
优选地，h1/h2＝0.5～0.75。
优选地，每个所述错台和与该错台相邻的浮置板主体之间存在板缝。
优选地，所述下部基础的顶端还设置有两列横向限位支座，所述浮置板结构位于这两列横向限位支座之间，每列所述横向限位支座的纵向均与所述下部基础的纵向一致，并且每个所述横向限位支座均与浮置板主体抵接，以限制浮置板主体的横向位移。
优选地，所述上部通孔为椭圆孔或长条孔，以使连接螺栓在与预埋套筒连接紧固的同时，上部错台与下部错台可沿轨道结构的纵向错动。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)通过本发明的实施，可以提高浮置板道床的施工精度，提高钢轨及轨枕的几何形位保持能力，以适应更高速度(100km/h～160km/h)的特殊减振需求，填补市域铁路特殊减振轨道结构的空白，同时也可以运用在城际、地铁等线路上。
2)采用装配式浮置板轨道结构，浮置板在工厂内预制完成，减少施工现场混凝土浇筑量，提高了施工作业效率。同时预制浮置板的精度较现浇浮置板有明显的提高，有利于提高施工精度，提高轨道结构的稳定性，改善列车运行的平稳性。
3)短的浮置板通过现场装配固结形成长的浮置板结构，提高轨道结构的稳定性，同时满足特殊减振的需求；而且短的浮置板具有体积小、重量轻的特点，可以提高现场施工的灵活性和后期养护维修的便捷性。
4)采用螺栓连接的方式固定连接相邻的浮置板，使得浮置板轨道错台连接处的安装强度更加可靠，连接螺栓安装更加高效合理，提高了浮置板装配安装效率。
5)连接螺栓通过上、下部错台的孔将上、下部错台连接固定。相邻的浮置板被连接螺栓固结形成长的浮置板结构，多块短的浮置板装配形成长的浮置板结构，提高浮置板轨道结构的整体性。
6)上、下两层错台间设置隔振垫层，缓冲相邻浮置板之间的垂向相互作用力，避免上、下部错台界面处的混凝土挤压破坏。
7)浮置板的上、下部错台采用上薄下厚的比例结构，能够进一步提高错台装配处的结构强度对单向行车载荷的适应性，以及提高下部错台的结构强度，使其满足线路上列车单向通过的载荷特点，提高混凝土材料强度的利用率。
8)在浮置板中部或端部的两侧，设置横向限位支座，限制列车高速或曲线通过时浮置板的横向位移，减少轨道横向力向连接螺栓处的传递，改善连接螺栓的受力环境，提高轨道结构的整体可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的分解示意图；
图3是本发明中错台装配时的侧视图；
图4是本发明中错台装配时的剖面示意图；
图5是本发明中第一端部浮置板的结构图；
图6是本发明中第一端部浮置板的俯视图；
图7是本发明的中间浮置板的结构图；
图8是本发明的中间浮置板的俯视图；
图9是本发明中弹性垫层的示意图。
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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1～图9所示，一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，包括下部基础1和通过弹性隔振器放置在所述下部基础1上的浮置板结构，所述浮置板结构与所述下部基础1之间存在板下空隙102，所述浮置板结构包括多块搭接在一起的浮置板，每块所述浮置板均包括浮置板主体及一体化设置在所述浮置板主体上的长方体状的错台，每个所述浮置板主体上均设置有两列隔振器安装孔204，每列所述隔振器安装孔204的纵向均与所述下部基础1的纵向一致，每个所述隔振器安装孔204内均安装了弹性隔振器，通过弹性隔振器来支撑浮置板，并且：
对于任意相邻的两块所述浮置板而言，每块所述浮置板在靠近另一块所述浮置板的一侧均设置所述错台，每个错台均朝着靠近另一块所述浮置板的方向延伸，并且其中一块浮置板上的错台搁置在另一块所述浮置板的错台上；较高的错台和较低的错台分别为上部错台206和下部错台207(上部错台206位于下部错台207的上方，两者要实现搭接)，上部错台206的顶端优选与浮置板主体的顶端平齐，下部错台207的顶端优选与浮置板主体的底端平齐，所述上部错台206在浮置板主体上的延伸方向与列车行车方向一致，所述上部错台206的上表面至下表面的距离即其厚度为h1，所述下部错台207的上表面至下表面的距离即其厚度为h2，h1＜h2，优选地，h1/h2＝0.5～0.75，优选为h1：h2＝2：3、2：4或3：4；浮置板上部错台206与下部错台207厚度按照“上薄下厚”的原则设置。由于实际线路上开行的列车相对于浮置板轨道结构通常是单向运行，因此对于本发明提出的非对称的轨道结构形式，上部错台206、下部错台207处的厚度采用“上薄下厚”的原则进行设置，有利于提高轨道结构对单向行车载荷的适应性，使的本发明提出的装配式轨道结构与实际行车方向相适应。
所述上部错台206上设置有上部通孔205，所述下部错台207在对应于所述上部通孔205的位置设置有下部预埋孔，所述下部预埋孔内安装具有内螺纹的预埋套管209，连接螺栓4穿过所述上部错台后拧入所述预埋套管209内，从而实现上部错台206与下部错台207的固定连接。
参照图1、图2、图5和图6，本发明的浮置板可以有三种结构型式：第一端部浮置板201(图5)、中间浮置板202(图6)和第二端部浮置板(图中未示出)。中间浮置板202位于第一端部浮置板201和第二端部浮置板之间；所述第一端部浮置板201包括第一浮置板主体和上部错台206，所述第一端部浮置板201的上部错台206一体化设置在所述第一端部浮置板201主体靠近中间浮置板202的一侧的上部；所述第二端部浮置板包括第二浮置板主体和下部错台207，所述第二端部浮置板的下部错台207一体化设置在所述第二端部浮置板主体靠近中间浮置板202的一侧的下部；
所述中间浮置板202包括中间浮置板202主体、上部错台206和下部错台207，并且所述中间浮置板202的下部错台207设置在中间浮置板202主体靠近第一端部浮置板201的一侧的下部，所述中间浮置板202的上部错台206设置在中间浮置板202主体靠近第一端部浮置板201的一侧的上部。中间浮置板202的数量可以有多块，并且它们的结构相同。
第一端部浮置板201的上部错台206与中间浮置板202的下部错台207搭接后再通过连接螺栓4固定连接，相邻的两中间浮置板202则是通过上部错台206与下部错台207搭接后再通过连接螺栓4固定连接，中间浮置板202的上部错台206与第二端部浮置板的下部错台207搭接后再通过连接螺栓4固定连接。
本发明的浮置板可在工厂内预制完成，端部浮置板201的一端平整而另一端设置错台，用于浮置板之间的装配；中间浮置板202的两端均设置错台，用于浮置板之间的装配。因此，本发明的每块所述浮置板均具有错台，错台在浮置板主体的侧面的上部和/或下部。如果浮置板主体上只有一个错台，则其为端部浮置板201，如果有两个错台，则其为中间浮置板202，一块中间浮置板202上的两个错台不能都是上部错台206或下部错台207(浮置板主体的一侧为上部错台206而相对的另一侧为下部错台207)，两块端部浮置板201上的两个错台也不能都是上部错台206或下部错台207(其中一块浮置板主体上为上部错台206，则另一块浮置板主体上为下部错台207)。
进一步，所述下部基础1上设置有两条排水沟101，所述浮置板结构位于这两条所述排水沟101之间，每条所述排水沟101的纵向均与所述下部基础1的纵向一致，排水沟101有利于快速排水，保证列车在轨道结构上行驶的安全。
进一步，每个所述浮置板主体的顶端均设置有两列承轨台203，每列所述承轨台203的纵向均与所述下部基础1的纵向一致，此外，每列的隔振器安装孔204的数量是每列的承轨台203的数量的一半，并且每列的相邻两承轨台203之间设置隔振器安装孔204，以便于铺设钢轨及便于更好的实现减振。
进一步，所述上部错台206和下部错台207之间设置有弹性垫层3，所述弹性垫层3在对应于所述上部通孔205和下部预埋孔的位置设置有贯穿孔，便于连接螺栓4穿过弹性垫层3。所述弹性垫层3的竖向刚度不小于弹性隔振器的竖向刚度，缓解错台竖向的相互作用，防止错台处混凝土开裂破损，提高轨道结构的使用寿命。
进一步，所述下部基础1的顶端还设置有两列横向限位支座5，所述浮置板结构位于这两列横向限位支座5之间，每列所述横向限位支座5的纵向均与所述下部基础1的纵向一致，并且每个所述横向限位支座5均与浮置板主体抵接。横向限位支座5限制浮置板在列车高速通过及列车通过曲线时的横向位移，横向限位支座5只限制浮置板的横向位移，浮置板竖向仍然可以上下动作，依靠隔振器工作实现轨道结构减振，满足特殊减振需求。设置横向限位支座5可以提高装配式浮置板结构的横向稳定性，同时减少连接螺栓4所受的横向载荷，进一步优化连接螺栓4的受力条件，提高轨道结构的可靠性，增强轨道结构的整体性。横向限位支座5沿轨道纵向布置在浮置板外侧，可以设置在浮置板侧面的中部也可以设置在浮置板侧面的端部。
进一步，上部错台206上的上部通孔采用椭圆孔、长方形孔等形式，使得连接螺栓在与下部错台207上的预埋套管209连接紧固的同时，上部错台206与下部错台207可以沿轨道结构的纵向有一定的位移错动，满足两块浮置板在列车通过时产生的纵向位移，一方面能够吸收浮置板轨道结构自身的一部分纵向位移，避免混凝土结构挤压破坏及纵向力对连接螺栓的不良载荷；另一方面能够改善连接螺栓4的受力环境，提高轨道结构的整体可靠性。
装配式浮置板错台处的连接螺栓4的数量(上部通孔205、下部预埋孔的数量)可以根据不同线路速度等级、车辆轴重等线路实际情况进行调整。多个浮置板通过上述装配固结的方式形成长的浮置板，增强浮置板轨道结构的整体性。
进一步，每个所述错台和与该错台相邻的浮置板主体之间存在板缝208。板缝208优选为20mm～50mm，防止浮置板在列车载荷作用下纵向位移时产生挤压破坏。
本发明的轨道结构针对单向行车的情况而设计，所有上部错台206的延伸方向均相同，并且均与列车行车方向相同，并且上部错台206的厚度小于下部错台207的厚度，有利于提高轨道结构对单向行车载荷的适应性。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，包括下部基础和通过弹性隔振器放置在所述下部基础上的浮置板结构，所述浮置板结构与所述下部基础之间存在板下空隙，所述浮置板结构包括多块搭接在一起的浮置板，每块所述浮置板均包括浮置板主体及一体化设置在所述浮置板主体上的长方体状的错台，并且：
对于任意相邻的两块所述浮置板而言，每块所述浮置板在靠近另一块所述浮置板的一侧均设置所述错台，每个错台均朝着靠近另一块所述浮置板的方向延伸，并且其中一块浮置板上的错台搁置在另一块所述浮置板的错台上；较高的错台和较低的错台分别为上部错台和下部错台，所述上部错台在浮置板主体上的延伸方向与列车行车方向一致，所述上部错台的上表面至下表面的距离即其厚度为h1，所述下部错台的上表面至下表面的距离即其厚度为h2，h1＜h2，所述上部错台上设置有上部通孔，所述下部错台在对应于所述上部通孔的位置设置有下部预埋孔，所述下部预埋孔内安装具有内螺纹的预埋套管，连接螺栓穿过所述上部错台后拧入所述预埋套管内，从而实现上部错台与下部错台的固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，所述下部基础上设置有两条排水沟，所述浮置板结构位于这两条所述排水沟之间，每条所述排水沟的纵向均与所述下部基础的纵向一致。
3.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，每个所述浮置板主体的顶端均设置有两列承轨台，每列所述承轨台的纵向均与所述下部基础的纵向一致。
4.根据权利要求3所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，每个所述浮置板主体上均设置有两列隔振器安装孔，每列所述隔振器安装孔的纵向均与所述下部基础的纵向一致，每列的隔振器安装孔的数量是每列的承轨台的数量的一半，并且每列的相邻两承轨台之间设置隔振器安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，所述上部错台和下部错台之间设置有弹性垫层，所述弹性垫层在对应于所述上部通孔和下部预埋孔的位置设置有贯穿孔，以便于连接螺栓穿过弹性垫层。
6.根据权利要求5所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，所述弹性垫层的竖向刚度不小于弹性隔振器的竖向刚度。
7.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，h1/h2=0.5~0.75。
8.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，每个所述错台和与该错台相邻的浮置板主体之间存在板缝。
9.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，所述下部基础的顶端还设置有两列横向限位支座，所述浮置板结构位于这两列横向限位支座之间，每列所述横向限位支座的纵向均与所述下部基础的纵向一致，并且每个所述横向限位支座均与浮置板主体抵接，以限制浮置板主体的横向位移。
10.根据权利要求1所述的一种与行车方向适应的装配式浮置板轨道结构，其特征在于，所述上部通孔为椭圆孔或长条孔，以使连接螺栓在与预埋套筒连接紧固的同时，上部错台与下部错台可沿轨道结构的纵向错动。
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