[发明专利]基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置及其强度检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置及其强度检测方法。

背景技术

在铁路有砟轨道结构中，轨枕作为重要的组成部分具有如下作用：轨枕承受来自钢轨的各向压力，并弹性地传布于道床，同时必须有效的保持轨道的几何形位，特别是轨距和方向。因此，轨枕必须具有必要的坚固性、弹性和耐久性，且便于固定钢轨，具有抵抗纵向和横向位移的能力。随着轨道结构的发展，轨枕的结构和材料都发生了很大的变化。从材质上，目前现存并投入使用的轨枕包括木枕、混凝土枕和钢枕以及复合材料制成的轨枕，它们各有优点，但缺点也十分明显。下面根据不同材料的轨枕进行分析。

第一类为木枕。木枕是指由木材制成的轨枕，是铁路最早采用而且目前仍在使用的一种轨枕，木枕的主要优点是弹性好，质量轻，便于运输、加工，绝缘性能好。但木枕的主要缺点不容忽视：

1.由于轨枕特殊的力学性能要求，目前只有少量优质种类的树木可以用制作木枕，这无疑要耗费大量优质林业资源，且由于自然资源有限，木枕的价格较贵；

2.由于木枕的制作材料为天然木材，由于木材种类和部位的不同，无法保证线路所铺设的木枕的强度、弹性完全一致，易腐朽和磨损，使用寿命短，在机车车辆作用下会形成轨道不平顺，增大轮轨间的动力作用；

3.受到生产工艺水平的限制，木枕在制作过程中需要使用煤焦油等防腐剂进行防腐处理。这一过程耗时长，且在铺设后自然环境的作用下，防腐剂会逐渐渗透，对环境造成污染；

第二类轨枕为混凝土轨枕。我国从20世纪50～60年代开始混凝土轨枕的研制，目前已经遍及全国各铁路干线，使用量巨大。然而传统混凝土轨枕虽然具有承载力高、稳定性强、线路平顺性好等优点，但是以下明显缺点不可避免，具体表现为：

1.混凝土轨枕刚度大，由于铁路线路并不能完全消除轨道不平顺，当列车通过不平顺地段时，由于混凝土的刚度大使得冲击作用力大，轨道附加动力大，钢轨下部容易破坏；

2.混凝土轨枕采用钢筋和水泥制成，耗费大量钢筋及水泥材料，同时当混凝土轨枕破碎或者劣化后，其材料难于回收再次利用，对环境造成污染，碳排放高。

第三类为复合材料轨枕。复合材料轨枕具有弹性好、绿色环保的优点。但复合材料制成的轨枕的缺点也十分明显：

1.复合轨枕由于材料的密度低，质量轻，可提供的纵、横向阻力偏低；

2.在曲线、冰雪线路等复杂的线路条件下，复合轨枕的协调性和阻力值不足。

通过以上论述可知，采用既有材料及结构的轨枕都具有不可避免及忽视的缺点，在实际的运营中，都存在与线路条件不能很好的适应的缺陷。

发明内容

本发明的实施例提供了一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置及其强度检测方法，以提供一种高效率的轨枕装置。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置，包括：废旧钢轨和2个弹性承轨台,所述废旧钢轨嵌于所述弹性承轨台内部，所述2个弹性承轨台位于所述废旧钢轨骨架两侧，所述2个弹性承轨台上分别设置承轨槽。

优选地，所述弹性承轨台和所述废旧钢轨采用整体注塑连接。

优选地，所述弹性承轨台为梯形结构，所述废旧钢轨为工字型结构，所述弹性承轨台套装在所述废旧钢轨的外部。

优选地，在所述废旧钢轨的骨架上焊接槽钢或者角钢或者钢筋肋条。

优选地，所述槽钢或者角钢或者钢筋肋条焊接在所述废旧钢轨的骨架上平直的位置上,所述槽钢或者角钢或者钢筋肋条位于所述弹性承轨台的中心位置，垂直于所述废旧钢轨的骨架侧面。

优选地，所述弹性承轨台采用复合材料。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的强度检测方法，包括：

所述基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的轨枕压应力σ_s定义为轨枕动压力R_d与轨枕受压面积F的比值：

式中，F为轨枕受压面积，其值等于轨枕上铺设的钢轨的底部宽度乘以弹性承轨台的宽度。

优选地，所述方法还包括：

在最不利的支承情况下的所述复合轨枕装置的轨下截面正弯矩M_g的计算方法如下：

式中，K_s为轨枕设计系数，a₁为荷载作用点至枕端距离，e为一股钢轨下轨枕的全支承长度，b′为轨底宽。