[发明专利]一种组合复合轨枕的结构与方法

说明书

本发明提供了一种基于钢结构骨架的组合复合轨枕结构和方法。组合结构复合轨枕装置包括：钢结构和2块复合轨枕(基于废旧轮胎或者塑料),钢结构通过夹板与复合轨枕(基于废旧轮胎或者塑料)端头连接后，通过螺栓或者铆钉连接。本发明涉及的这种新型复合材料轨枕结构，通过使用可再生塑料、废旧轮胎或者聚氨酯材料和钢结构进行生产，该结构具有优良力学性能。满足有砟轨道结构中对轨枕作用的要求，克服现有的木枕、混凝土枕、复合材料轨枕等形式的轨枕的缺点。主要优点：采用弹性复合材料承轨台，弹性好，减振性能好，绝缘性能好；提高枕中抵抗弯矩和折断能力，避免负弯矩造成轨枕横向裂纹病害。增强复合轨枕可靠性、安全性、可用性。

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种复合轨枕的结构及方法。

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，同时必须有效地保持轨道的几何形位，特别是轨距和轨枕方向。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、钢筋预应力混凝土枕和钢枕以及复合材料(包括废旧轮胎、塑料等)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.由于轨枕特殊力学性能要求，耗费大量优质林业资源，且由于我国森林自然资源有限，木枕价格较贵，500元一根；

2.由于木材种类和部位不同，无法保证线路木枕强度、弹性均匀一致，导致轨道刚度不均匀；

3.如果木枕不防腐，易腐朽和磨损，使用寿命短，只有不足10年，甚至在干湿交替环境下只有5年；如果木枕采用煤焦油等防腐剂进行防腐处理，防腐剂会逐渐渗透、挥发对环境和人造成污染；

第二类轨枕为预应力钢筋混凝土轨枕。我国从20世纪50～60年代开始预应力钢筋混凝土轨枕的研制，目前已经遍及全国各铁路干线，使用量巨大。然而传统预应力钢筋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.预应力钢筋混凝土轨枕刚度大，使得冲击作用力大，道床和路基容易劣化，导致维修周期缩短；

2.预应力钢筋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，且难于回收再次利用。

3.预应力钢筋混凝土轨枕笨重、难于运输，同时与道床接触难于密实，容易导致空吊板。

第三类为复合轨枕。复合轨枕主要由循环再生的废旧轮胎、塑料等制成，或者由玻璃纤维和聚氨酯材料构成，前者具有弹性好、绿色环保的优点，后者具有强度高、刚度适中优点。但复合材料制成的轨枕的缺点也十分明显：

1.复合轨枕由于材料密度低、质量轻、表面光滑，可提供纵、横向阻力偏低，而纵横向阻力是铁路无缝线路最重要稳定指标和控制参数；

2.由循环再生的废旧轮胎、塑料等制成的复合轨枕，成本虽然便宜，但是由于材料本身特性，轨枕抗压强度，尤其是抗弯、抗折强度不足，容易在列车荷载作用下发生折断，尤其在轨枕中部发生折断，极易导致列车脱轨，因此限制了复合轨枕应用。

3.玻璃纤维聚氨酯材料构成的轨枕(简称FFU轨枕)具有强度和承载力高特点，但是成本过高，每根售价达到5000元以上，是普通钢筋预应力混凝土轨枕的20倍，因为价格过高，限制了复合轨枕应用和发展。

通过以上论述可知，采用既有材料及结构轨枕都具有不可避免及忽视的缺点，在实际的运营中，与线路条件不能适应。

发明内容