专利名称：磁浮交通的轨道结构及其制造方法
技术领域：
本发明总的涉及轨道结构，特别是涉及低速磁浮交通的轨道结构及其制造方法。
背景技术：
低速磁浮系统的轨道结构主要包括导轨(因其横截面像躺倒的“F”，常称为F钢板)、轨枕、轨道梁以及它们之间的连接部件。在这些构件中，F钢板用于列车的悬浮和导向，轨枕用于支承和固定F钢板，轨道梁用于支承和固定轨枕，而各连接部件则在各结构件之间起连接和固定作用。
其中，目前轨道结构中的轨枕基本都采用焊接工字型钢的型式。焊接工字型钢轨枕由上下翼缘和腹板组成。F钢板一般通过螺栓连接在轨枕的上翼缘，轨枕的下翼缘通过螺栓连接在轨道梁上表面。由于工字型断面的抗扭性能较差，故一般需要采用较厚的翼缘和腹板，这样就增加了轨枕的重量，从而增加了轨道梁的荷载。另外，还可能要设置腹板的竖向加强肋，从而会增加焊接和矫形的工作量。这些因素都将导致工程费用的增加。
发明内容
针对以上问题，本发明的主要目的在于，提供一种安全可靠且成本低廉的磁浮交通轨道结构及其制造方法。
本发明的另一个目的在于，提供一种减震性能良好的轨道结构。
为实现上述目的，本发明提供了一种磁浮交通的轨道结构，包括轨道梁、通过连接结构支承和固定于轨道梁的轨枕、以及支承和固定在轨枕上表面两侧的导轨，连接结构包括混凝土垫块和紧固件，其中，轨枕由中空的方钢管制成。
本发明还提供了一种磁浮交通的轨道结构的制造方法，包括如下步骤制备轨道梁，在该轨道梁上设有预留孔；制备由导轨和轨枕组成的轨排，其中轨枕由中空的方钢管制成；以及通过连接结构将轨排连接和固定于轨道梁，其中连接结构包括混凝土垫块和紧固件。
更具体地说，本发明采用三种方案实现轨道F钢板与轨枕、轨枕与支承梁之间的连接。
方案一采用预制混凝土垫块，在梁面上预留方孔。现场施工时，先利用工装并通过精确测量定位F钢板的空间位置，再将垫块和轨排组装在一起，然后通过现场现浇将轨道结构与支承梁连接为一体。
方案二现场制作混凝土垫块。先将轨排精确定位，通过现场支设小模板将轨道结构与支承梁浇注连接为一体。
方案三采用有预留孔的预制混凝土块体，在现场定位块体后，即与梁通过二次灌浆连接为一体，再通过硫磺锚固方法锚固轨枕固定螺栓，最后将轨排固定在预制混凝土垫块上。
在本发明中，采用了抗扭性能较好的方钢管型材轨枕，该轨枕通过垫片和螺栓连接在混凝土垫块上，垫块可以为工厂预制，也可以在现场支设小模板制作。通过设置不同高度的垫块来调整轨道高程，并通过垫片来精密调节轨道空间位置以精确满足线路的设计线形要求。在曲线线路通过两侧设置不同高度的垫块来实现横坡和横坡扭转。
在本发明的磁浮交通轨道结构中，由于采用了方钢管型式的轨枕，故使轨枕的刚性、抗扭性和抗纵向变形能力都显著提高，从而大大提高了整个轨道结构的安全可靠性。另外，借助新颖的弹性扣板，可以获得极佳的减震性能。
图1是根据本发明第一实施例的轨道结构的剖视图；图2是上述轨道结构中的轨枕的立面图；图3是上述轨道结构中的轨枕以及相关部分的横剖视图；图4a和4b分别是弹性扣板的剖视图和平面图；图5是由轨枕和导轨组成的直线轨排的平面图；图6是将上述轨道结构布置在曲线路段时的横坡设置图；图7是由轨枕和导轨组成的曲线轨排的平面图；图8是根据本发明第二实施例的轨道结构的剖视图；以及图9是根据本发明第三实施例的轨道结构的剖视图。
具体实施例方式
请参阅图1～图9，图中凡是相同的构件都用相同的标号来表示。从各图中可以看出，本发明的轨道结构主要包括轨道梁3、通过连接结构支承和固定于轨道梁3的轨枕2、以及支承和固定在轨枕2上表面两侧的导轨(F钢板)1。
如图3所示，连接结构主要包括具有T形横截面的垫块4和例如螺栓6之类的紧固件，还可以根据调整的需要而设置调高垫片8、调平螺栓10和弹性垫板9。另外，为便于连接，可以在垫块4上设置预埋钢板5。
垫块4设置在导轨1和轨道梁3之间。垫块4由混凝土材料制成，可以在工厂预制，也可以现场支模板制作。一方面，垫块4起到固定和支承轨枕的作用，另一方面，在曲线地段的横坡和缓和曲线的横坡扭转也通过垫块来4实现。垫块4与轨道梁3的上表面通过在施工现场浇注的混凝土实现连接和固定。
螺栓6将轨枕2固定于垫块4。调高垫片8和弹性垫板9设置在轨枕2和垫块4之间，用于调整高度和减震。调平螺栓10穿过预埋钢板5和垫块4，用于调整高度和水平度。
本发明与现有技术的主要区别在于，轨枕2是由中空的方钢管制成，而不是目前常用的工字型钢。试验表明，与常规的工字型钢轨枕相比，方钢管型轨枕2的刚度、抗扭性能和抗沿线路纵向变形性能有显著地提高，而且能减轻轨枕的重量，并无需额外的焊接和矫形。因此，采用方钢管型轨枕2能在降低成本的同时显著提高轨道结构的安全可靠性。
另外，本发明还有一个重要的区别特征是，采用了一种新颖的弹性扣板7。结合图3以及图4a、4b所示，弹性扣板7为曲面形状，这里所用的术语“曲面形状”涵盖凸形、凹形或波浪形等各种曲面，只要能具有垂直方向的变形能力即可。弹性扣板7可例如由钢材制成，其设置在方钢管轨枕2的内部，外形和尺寸恰与方钢管轨枕2的内壁相匹配。该弹性扣板7通过螺栓6连接固定，压紧在轨枕2的下翼缘，进而将轨枕2压紧在垫块4上。采用弹性扣板7可以提高轨枕2与垫块4之间的连接弹性，从而显著减小列车运行时的振动。另外，弹性扣板7上设有开孔71，该开孔71为沿线路方向的长孔，便于释放由于钢轨热胀冷缩而导致的温度应力。
在根据本发明第一实施例的轨道结构中，混凝土垫块4在工厂中预制。在组装厂中通过例如螺栓之类的紧固件将导轨1与轨枕2组装在一起，形成直线轨排(图5)或曲线轨排(图7)，再利用专用车辆将轨排运送到现场。在现场的轨道梁3上设有预留孔。现场施工时，通过工装以及精密测量确定导轨1的空间定位，然后将预制混凝土垫块4与轨排连接在一起，再将垫块4放入轨道梁3的预留连接孔，最后通过现场浇筑将垫块4和轨道梁3连成一体。
图8示出了根据本发明第二实施例的轨道结构。在该实施例中，混凝土垫块4是现场制作的，而轨排则还是预先组装的。现场施工时，首先利用工装以及精密测量确定由导轨1和轨枕2组成的轨排的精确定位，然后支设小模板41，在轨道梁预留孔42中浇注混凝土，形成垫块4。为了提高连接强度，可以在预留孔42周围埋设伸出梁面的短钢筋，并绑扎水平钢筋网，然后浇注混凝土。
图9示出了根据本发明第三实施例的轨道结构。在该实施例中，混凝土垫块4也是预制的，在垫块4设置有上小下大的锚固孔411，其最小直径大于螺杆直径10～20mm。在现场施工时，先精确定位垫块4，为此在工厂生产时需要在垫块顶面刻划安装参考点。完成垫块在梁面上的固定后，将螺栓插入锚固孔，精确定位由轨道F钢板1和轨枕2组成的轨排，再通过硫磺锚固实现轨排在支承垫块上的连接和固定。所谓“硫磺锚固”是轨道交通领域的常用技术，其特点是锚固可靠，并且在需要维修或重新定位时易于敲碎重建。
虽然以上结合较佳实施例对本发明的轨道结构作了详细的描述。但应该理解，熟悉本领域的普通技术人员应该可以在以上揭示内容的基础上作出各种等同的变换和改动。例如调高垫片8、调平螺栓10、弹性垫板9、预埋钢板5和钢筋等构件都是为了更好地实施本发明而设置的，它们完全可以根据需要作适当的删减，即可以采用其中一个或多个，或完全不采用；垫块4也不一定非要采用T形横截面，也可能采用三角形、矩形或梯形等其它形状；如果需要，将弹性扣板7设置在方钢管轨枕2的外部也是可行的。因此，本发明的保护范围应由所附权利要求书来限定。
权利要求
1.一种磁浮交通的轨道结构，包括轨道梁(3)、通过连接结构支承和固定于轨道梁的轨枕(2)、以及支承和固定在所述轨枕上表面两侧的导轨(1)，所述连接结构包括混凝土垫块(4)和紧固件(6)，其特征在于，所述轨枕(2)由中空的方钢管制成。
2.如权利要求1所述的轨道结构，其特征在于，所述连接结构还包括一曲面形状的弹性扣板(7)，该弹性扣板通过所述紧固件(6)连接固定。
3.如权利要求2所述的轨道结构，其特征在于，所述弹性扣板(7)设置在所述轨枕(2)的内部，并压紧在所述轨枕的下翼缘。
4.如权利要求3所述的轨道结构，其特征在于，所述弹性扣板(7)的外形和尺寸与所述轨枕(2)的内壁相匹配。
5.如权利要求2所述的轨道结构，其特征在于，所述弹性扣板(7)上设有开孔(71)，该开孔(71)为沿线路方向的长孔。
6.如权利要求1所述的轨道结构，其特征在于，所述连接结构还包括调高垫片(8)、调平螺栓(10)、弹性垫板(9)和预埋钢板(5)中的一个或多个，所述调高垫片和弹性垫板设置在所述轨枕和所述垫块之间，而所述调平螺栓穿过所述预埋钢板和所述垫块。
7.一种磁浮交通的轨道结构的制造方法，包括如下步骤制备轨道梁(3)，在该轨道梁上设有预留孔；制备由导轨(1)和轨枕(2)组成的轨排，其中轨枕(2)由中空的方钢管制成；以及通过连接结构将所述轨排连接和固定于所述轨道梁，其中连接结构包括混凝土垫块(4)和紧固件(6)。
8.如权利要求7所述的轨道结构的制造方法，其特征在于，所述混凝土垫块(4)是预制的，将所述轨排和所述轨道梁(3)的连接和固定的步骤包括如下子步骤通过工装以及精密测量确定导轨(1)的空间定位，将所述垫块与轨排连接在一起，将所述垫块放入所述轨道梁的预留孔，以及通过现场浇筑将所述垫块和轨道梁连成一体。
9.如权利要求7所述的轨道结构的制造方法，其特征在于，所述混凝土垫块(4)是现场制作的，将所述轨排和所述轨道梁(3)的连接和固定的步骤包括如下子步骤通过工装以及精密测量确定由导轨(1)和轨枕(2)组成的轨排的精确定位，以及支设小模板(41)，在轨道梁预留孔(42)中浇注混凝土，从而形成与所述轨道梁连成一体的垫块(4)。
10.如权利要求7所述的轨道结构的制造方法，其特征在于，所述混凝土垫块(4)是预制的，在该垫块上设置有上小下大的锚固孔(411)，将所述轨排和所述轨道梁(3)的连接和固定的步骤包括如下子步骤精确定位所述垫块，将所述垫块固定到所述轨道梁的梁面上，将所述紧固件(6)插入锚固孔，精确定位由所述导轨(1)和轨枕(2)组成的轨排，通过硫磺锚固实现所述轨排在支承垫块上的连接和固定。
全文摘要
本发明提供了一种磁浮交通的轨道结构，包括轨道梁、通过连接结构支承和固定于轨道梁的轨枕、以及支承和固定在轨枕上表面两侧的导轨，连接结构包括混凝土垫块和紧固件，其中，轨枕由中空的方钢管制成。还提供了一种磁浮交通的轨道结构的制造方法，包括如下步骤制备轨道梁，在该轨道梁上设有预留孔；制备由导轨和轨枕组成的轨排，其中轨枕由中空的方钢管制成；以及通过连接结构将轨排连接和固定于轨道梁，其中连接结构包括混凝土垫块和紧固件。在本发明中，由于采用了方钢管型式的轨枕，故使轨枕的刚性、抗扭性和抗纵向变形能力都显著提高，从而大大提高了整个轨道结构的安全可靠性。另外，借助新颖的弹性扣板，不仅便于安装而且可以获得极佳的减震性能。
文档编号E01B25/30GK101063286SQ200610026308
公开日2007年10月31日 申请日期2006年4月30日 优先权日2006年4月30日
发明者曹雪峰, 曾国锋, 朱志伟, 李三珍, 袁亦竑 申请人:上海磁浮交通工程技术研究中心