专利名称：一种整体式全纤维增强塑料轨道交通结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轨道交通结构，具体涉及一种整体式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构。
背景技术：
目前城市交通正在向多元化和立体化方向发展，轨道交通已成为人们出行的重要交通工具，因此轻轨、准高速客运专线、磁悬浮已呈现出迅猛发展之势，人们对交通工具的要求也越来越高，并正在向更安全、舒适和高速化方向发展。但迄今为止，轨道交通多采用混凝土结构，而混凝土材料本身自重大，抗拉强度低，抗裂性能差，徐变变形大，且预应力钢筋易腐蚀，要在这种材料和结构下对其进行技术改进，以实现安全性能和高速化，困难很大。由于混凝土材料本身的易老化、开裂、变形、施工难度大和预应力筋腐蚀等问题的存在，研究者们把目标投向了新材料和新结构。近年来随着材料科学的高速发展，一种全纤维增强塑料(FRP)为科技人员所关注。试验研究表明，FRP材料的比重仅为钢材的1/5，热膨胀系数低，抗震性、电磁绝缘性好，耐腐蚀性能强，其中碳(CFRP)的抗拉强度可达普通碳素钢的十几倍，高弹模纤维的弹模可达钢材的2-3倍；玻璃纤维增强塑料GFRP的强度与钢铁相当，抗压、拉、弯和冲击的性能强，设计自由度大。在此之前，人们还没有把这种材料应用于轨道交通。
发明内容
为克服目前轨道交通存在的不足之处，本发明提出了一种全新的轨道交通结构，它采用全纤维增强塑料(FRP)替代混凝土材料，制作出一段段整体式轨道承重梁，然后沿轨道长度方向进行段与段的拼装。
该结构具有截面面积小，整体刚度大，轻质、高强、耐腐蚀及施工方便，易于精加工和机械化大批量制作等优点。同时可实现对整体式承重主梁的外形、尺寸和变形的高精度控制，达到使交通工具运行平稳、安全和高速化目标。
一种整体式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构，它包括整体式承重主梁和预应力筋，预应力筋分体内筋和体外筋两种方式，整体式承重主梁是由玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作；预应力筋是由碳纤维增强塑料(CFRP)制作；整体式承重主梁由顶板、腹板和转向装置构成一整体式结构，并一次加工成型；成型前，内部预留预应力筋孔道；整体式承重主梁的顶板和腹板固连，在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面，以实现截面型式的平滑过渡。
转向装置为转向块和/或转向肋，转向块和转向肋上预留有预应力弯孔，一弯管嵌入其中；在整体式承重主梁的双侧，每侧至少有一个转向装置；体外预应力筋穿过转向装置并从两个“T”形端截面伸出后张拉、锚固；体外预应力筋的布筋方式为折线形；体内预应力筋穿过腹板中预留的预应力筋孔道，并从两个“T”形端截面伸出后张拉、锚固；可采用塑料锚具；待锚固后，所有预应力筋孔道灌注砂浆。
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明转向块结构示意图；图3是本发明转向肋结构示意图；图4是本发明截面示意图。
1.整体式承重主梁，2.顶板，3.腹板，4.转向装置，5.预应力筋，6.预应力筋孔道，7.平滑过渡曲面。
具体实施方案下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1本发明的整体式全纤维增强塑料轨道交通结构，它包括整体式承重主梁(1)和预应力筋(5)，预应力筋(5)分体内筋和体外筋两种方式，整体式承重主梁(1)是由玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作；预应力筋(5)是由碳纤维增强塑料(CFRP)制作；整体式承重主梁(1)由顶板(2)、腹板(3)和转向装置(4)构成一整体式结构，并一次加工成型；成型前，腹板(3)内部预留预应力筋孔道(6)，孔道为螺纹孔道；整体式承重主梁(1)在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面(7)，以实现支座截面与标准截面的平滑过渡；转向装置为转向块，转向块在整体式承重主梁的两侧，每侧各为两块，成型前预留预应力筋弯孔，一弯管嵌入其中，转向块采用棱柱体形状；体外预应力筋穿过两个转向块，并从两个“T”形端截面伸出，然后张拉、锚固；其布筋方式为三折线形；体内预应力筋采用直线布筋，体内预应力筋穿过预应力孔道和两个“T”形端截面后张拉、锚固；预应力筋穿过的孔道全部用环氧树脂或环氧砂浆灌注。
实施例2与实施例1不同之处是，转向装置采用转向肋。转向肋是将转向块上端延伸并与顶板固连，转向肋上预留有预应力筋弯孔，内置弯管，本实施例是在整体式承重主梁的两侧各布置三根转向肋，体外预应力筋其布筋方式为四折线。
显然本发明还有其他形式的实施例，但都没有脱离发明应用的范围，它们可结合专利在确定的范围内进行调整。
本发明可广泛应用于城市轻轨、准高速客运专线和磁悬浮等轨道交通结构。
权利要求
1.一种整体式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构，它包括整体式承重主梁和预应力筋，预应力筋分体内筋和体外筋两种方式，其特征在于整体式承重主梁是由玻璃纤维增强塑料(GFRP)制作；预应力筋是由碳纤维增强塑料(CFRP)制作；整体式承重主梁由顶板、腹板和转向装置构成一整体式结构，并一次加工成型；成型前，腹板内部预留预应力筋孔道；整体式承重主梁在支座附近沿纵向有段平滑过渡曲面，以实现截面形状的平滑过渡。
2.根据权利要求1所述的一种整体式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构，其特征在于转向装置为转向块和/或转向肋，转向块和转向肋上预留有预应力筋弯孔，一弯管嵌入其中。
3.根据权利要求1所述的一种整体式全纤维增强塑料(FRP)轨道交通结构，其特征在于在腹板的双侧，每侧至少有一个转向装置；体外预应力筋穿过转向装置并从两个“T”形端截面伸出后张拉、锚固；体外预应力筋的布筋方式为折线形。
全文摘要
一种整体式全纤维增强塑料轨道交通结构，它包括整体式承重主梁和预应力筋；整体式承重主梁由顶板、腹板和转向装置，构成一整体结构，用玻璃纤维增强塑料制作，一次加工成型，成型前预留预应力筋孔道，顶板与腹板固连；预应力筋由碳纤维增强塑料制作，预应力筋分为体内筋与体外筋两种，体内筋穿过预留预应力筋孔道，从两个“T”形端截面伸出，张拉后锚固；体外筋通过转向装置从两个“T”形端截面伸出，张拉后锚固，形成折线形布筋。本发明具有截面面积小，整体刚度大，轻质、高强、耐腐蚀及施工方便，易于精加工和机械化大批量制作等优点。
文档编号E04C3/02GK1952260SQ200510031040
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者薛伟辰, 王巍 申请人:同济大学