基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置及其强度检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及轨道交通技术领域，尤其设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】
[0002] 在铁路有巧轨道结构中，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±枕和钢枕W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。
[0003] 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：
[0004] 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W用制作木 枕，运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；
[0005] 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；
[0006] 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。运一过程耗时长，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；
[0007] 第二类轨枕为混凝±轨枕。我国从20世纪50~60年代开始混凝±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±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W下明显缺点不可避免，具体表现为：
[0008] 1.混凝±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±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；
[0009] 2.混凝±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±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。
[0010] 第=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：
[0011] 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；
[0012] 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。
[0013] 通过W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】
[0014]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，W提供一种高效率的轨枕装置。
[0015] 为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。
[0016] 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。
[0017] 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。
[0018] 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。
[0019] 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。
[0020] 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屯、位置，垂直于所述废旧 钢轨的骨架侧面。
[0021] 优选地，所述弹性承轨台采用复合材料。
[0022] 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：
[0023] 所述基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的轨枕压应力0S定义为轨枕动压力Rd与 轨枕受压面积F的比值：
[0024]
[0025] 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W弹性承轨台 的宽度。
[0026] 优选地，所述方法还包括：
[0027] 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Mg的计算方法如 下：
[0028]
[0029]式中，氏为轨枕设计系数，a 1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。
[0030] 优选地，所述方法还包括：
[0031] 在最不利的支承情况下的所述复合轨枕装置的轨枕跨中截面负弯矩M。的计算方 法如下：
[0032]
[0033] 式中，考虑到轨枕全长范围内均受力，1取为轨枕全长。
[0034]由上述本发明的实施例提供的技术方案可W看出，本发明实施例在既有大量废旧 钢轨基础上，提出一种基于废旧钢轨和可再生复合材料组成的轨枕结构，构成绿色环保轨 枕结构。本发明设及的运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 氨醋材料和废旧钢轨进行生产，该结构具有优良的力学性能。满足有巧轨道结构中对轨枕 的作用的要求，克服现有的木枕、混凝±枕、复合材料轨枕等形式的轨枕的缺点。
[0035] 本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，运些将从下面的描述中变 得明显，或通过本发明的实践了解到。
【附图说明】
[0036] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本 领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可W根据运些附图获得其他 的附图。
[0037] 图1-1为本发明实施例提供的一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的主视图， 其中，1 :弹性承轨台，2 :废旧钢轨，3 :槽钢；
[0038] 图1-2为本发明实施例提供的一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的俯视图， 其中，1 :弹性承轨台，2 :废旧钢轨，3 :槽钢；
[0039] 图1-3为本发明实施例提供的一种基于废旧钢轨骨架的复合轨枕装置的左视图；
[0040] 图2为本发明实施例提供的一种我国60kg/m钢轨横断面尺寸图；
[0041] 图3为本发明实施例提供的一种轨道结构竖向静力计算支承梁模型示意图；
[0042] 图4为本发明实施例提供的一种钢轨支座刚度计算模型示意图；
[0043] 图5为本发明实施例提供的一种钢轨在单个车轮荷载作用下的受力与变形（连续 支承梁模型）示意图；
[0044]图6 (a)、化）为本发明实施例提供的一种单个车轮荷载作用下的钢轨位移及弯矩 图不意图；
[0045] 图7为本发明实施例提供的一种轨下截面正弯矩最不利支承情况示意图；
[0046] 图8为本发明实施例提供的一种检算轨枕跨中截面负弯矩时，最不利支承情况示 意图。
【具体实施方式】
[0047] 下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始 至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参 考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0048] 本技术领域技术人员可W理解，除非特意声明，运里使用的单数形式"一"、"一 个"、"所述"和"该"也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措 辞"包括"是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，