专利名称：玻璃钢轨枕及其制造方法
技术领域：
本发明涉及到一种用于铁路线路的轨枕，特别是一种玻璃钢轨枕及其制造 方法。
背景技术：
公知的预应力钢筋混凝土轨枕由于它原材料丰富，易于保证制作尺寸，便 于大批量预制，质量大、寿命长，并能提高轨道的稳定性，有利于无缝线路的 铺设，因此在我国和世界铁路轨道中得到的广泛大量的使用。但是，预应力钢 筋混凝土轨枕还存在以下弊端，由于弹性差，刚度大，而且绝大部分混凝土废 枕不易处理，利用价值也不高，混凝土轨枕一旦失效弃用，必成粗大垃圾，因 此会造成对环境的污染，目前在世界范围内尚无处理这种作废材料的技术措施。目前铁路主要干线大多釆用的是钢轨及配套混凝土轨道结构，其钢轨、混 凝土轨枕质量大，这种重型轨道结构使轨道刚度增大，会产生下列不利的影响 (1 )当轨道刚度较大时，车轮踏面或钢轨表面上有微小的扁疤或凹凸不平， 会增大轮轨之间的相互动力作用，对机车车辆而言，过大的冲击力会导致机车 车辆走行部，尤其是轴箱等的伤损，以及机车车辆的走行性能；对轨道结构而 言，这种过大的频繁的冲击作用，会使道碴的粉化率速度增大，道床板结，导 致混凝土枕的损坏，轨道的平顺性恶化，进而增大轨道的维护工作和经济投入。(2) 列车运行时产生的振动和噪音增大，恶化了铁路周边的生活环境，尤其是通过城市、乡村及古迹、古建筑地区的铁路影响也越来越明显。(3) 过大的轨道刚度对既有铁路线上的桥涵、隧道、道碴以及城市轨道、 地铁等特殊地段都会产生不同程度的影响。另外，由于混凝土轨枕自身的绝缘性能普遍比较差，因此混凝土枕在使用过程中还需进行二次绝缘，特别是在电气化线路中，绝缘性要求更高。混凝土 枕要求的生产设备投资较大，生产周期长，且在生产过程中，对车间及周边环 境造成的噪音污染影响较大。特别是对于特殊设计的轨枕，模型的重新设计及 生产所需的时间周期长。本发明人根据多年从事本领域工作的经验和知识，为克服上述混凝土轨枕 存在的上述缺陷，从材料和结构上解决上述问题，经过艰苦的研发，终于开发 出本发明的玻璃钢轨枕及其制造方法。发明内容本发明要解决的技术问题是为克服上述混凝土轨枕存在的绝缘性能差、 弹性小的的缺陷，提供一种强度高、绝缘性能好、弹性及抗老化性能好的玻璃 钢轨枕及其制造方法，很好的解决了列车运行作用对桥梁、隧道、道岔、地铁、 城市轨道等特殊地段产生的振动影响及噪音污染。为此，本发明提出的玻璃钢轨枕为由玻璃钢层压布板构成的中空壳体，在 所述玻璃钢轨枕的中空部分填充有具有一定强度的绝缘填充物；所述玻璃钢轨 枕的上表面设有两个承轨槽，所述承轨槽的大小、间距与辅设钢轨的间距和轨 底尺寸相对应。上述玻璃钢轨枕的制造方法，包括以下步骤A、 制作轨枕模具；B、 在所述模具内定位承轨槽预埋件；C、 在所述模具内以玻璃钢层压布板制作所述轨枕的上面、侧壁以及端壁；D、 沿轨枕长度方向竖直设置多个肋板；E、 在轨枕的中空部分填充具有一定强度的绝缘填充物；F、 制作轨枕底面，将该底面压实与所述轨枕侧壁、端壁形成一体。 本发明的特点及优点是-本发明的玻璃钢轨枕，克服了公知的混凝土轨枕的缺陷，集合了现有的混凝土轨枕和木轨枕的优点，具有比混凝土轨枕高的强度和大大高于木轨枕的弹 性及绝缘性能，使用中无需进行二次绝缘，保证了列车的安全运行。所述玻璃 钢轨枕的弹性好，减小了列车行驶中对路基的振动影响和对环境的噪音污染， 特别是在桥梁、隧道、道岔、地铁、城市轨道等特殊地段该优点尤为突出。
本发明的玻璃钢轨枕还具有制作简单，易于成型，生产周期短，可根据不 同的设计要求制作出特殊的玻璃钢轨枕，适用范围广的优点。另外，本发明的 玻璃钢轨枕废枕易于处理，而且其予埋件和填充物还具有可重复使用的价值。
图1是本发明的玻璃钢轨枕的剖面示意图2是本发明的玻璃钢轨枕的俯视示意图； 图3是本发明的玻璃钢轨枕的侧视示意图； 图3A是图3中I处的局部放大示意图； 图4是本发明的预埋件主视示意图； 图5是本发明的预埋件的俯视示意图； 图6是本发明的预埋件的侧视示意图。
具体实施例方式
为对本发明的玻璃钢轨枕及其制造方法的特征、效果和所要达到的技术目 的有更加清楚和全面的了解，下面配合附图及具体实施例对本发明的具体实施 方式作进一步的详细说明。本发明所称的玻璃钢，即玻璃纤维增强塑料。
如图1一图3所示，本发明提出的玻璃钢轨枕10，由玻璃钢层压布板构成 中空的壳体1，在所述玻璃钢轨枕的中空部分填充有具有一定强度的绝缘填充 物2，以提高玻璃钢轨枕的整体性和绝缘性能，所述绝缘填充物2例如可采用 干燥的砂子和树脂的混合物，或石英砂和树脂的混合物等。所述玻璃钢轨枕10 的上表面设有两个承轨槽11，所述承轨槽11的大小与辅设的钢轨轨底尺寸相对应，两承轨槽11之间的间距M与钢轨轨距相配合。且在所述承轨槽ll内固 定有承轨槽预埋件4。
在所述玻璃钢轨枕10内设有多个肋板3，各肋板3沿所述玻璃钢轨枕10 的长度L方向间隔设置，由于轨枕的主要受力位置在轨下和轨中三个断面处， 因此在所述每一承轨槽11的下部至少设有两个肋板3，在两承轨槽之间设有至 少一个肋板3。在本实施例中，如图1所示，在所述承轨槽ll的下部设有三个 肋板3以提高该部分的强度。所述肋板3与轨枕10的侧壁、上面和底面相连接， 以增加玻璃钢轨枕的强度。所述肋板3为金属制板材，在该肋板3的两侧设有 由玻璃钢层压布板构成的固定件31，且该固定件31与所述玻璃钢轨枕的两侧 壁、上面和底面固定为一体。
此外，为进一步提高本发明的玻璃钢轨枕10的整体强度，在所述轨枕长度 方向的两端部的玻璃钢层压布板中均设置肋板3。
如图4-图6所示，所述预埋件4具有一与承轨槽11相配合的支承板41， 所述支承板41的周侧设有多个爪牙42、 43，支承板41的底部设有锚固件44， 所述爪牙42、 43嵌固在所述承轨槽11周围的玻璃钢层压布板内，所述锚固件 44穿过所述承轨槽11的底面锚固于所述壳体1内的例如由石英砂和树脂的混 合物或砂子和树脂的混合物构成的绝缘填充物2中。
所述锚固件44呈U字型，其上部两端与支承板41相固定。为了增强爪牙 42、 43的锚固件44与玻璃钢层压布板或绝缘填充物2之间的锚固强度，在所 述爪牙42、 43和锚固件44上均设有凹槽或凸起，例如该爪牙42、 43和锚固件 44均可由螺纹钢筋构成。
本发明的上述玻璃钢轨枕10的制造方法，包括以下步骤
A、 制作轨枕模具；为便于轨枕脱模，在所述模具的表面上涂覆有脱模剂；
B、 在所述模具内定位承轨槽预埋件4;
C、 在所述膜具内按公知的玻璃钢制作工艺方法制作玻璃钢层压布板，该玻 璃钢层压布板构成所述轨枕10的上面13、侧壁以及端壁12;D、 沿轨枕长度方向竖直设置多个肋板3;
E、 在轨枕的中空部分填充具有一定强度的绝缘填充物2，如砂子或石英砂 和树脂的混合物，并将其捣固、压实；
F、 按照公知的玻璃钢制作工艺方法制作轨枕底面14，再用模板将该底面 14压实与所述轨枕侧壁、端壁12形成一体，并将底面压成波纹状，以增加与 道床之间的摩擦。
为提高所述底面14与轨枕侧壁、端壁12之间的连接强度，将步骤C中形 成的前后侧壁15以及端壁12引出的玻璃钢层压布板楔形搭接的形式相互挤压 在一起。
在所述步骤D，将所述多个肋板3垂直于所述轨枕长度间隔设置，在两承 轨槽之间设有至少一个肋板3;在对应所述承轨槽预埋件4的位置至少设置两 个肋板3，根据需要也可以设置多个，如图1所示，即设置了三个肋板3，以提 高承载钢轨处的轨枕强度。所述肋板3为金属制板材，并通过玻璃钢层压布板 作为固定件31在两侧固定该肋板3，使该固定件31的一端及两侧面与所述玻 璃钢轨枕的上面13和侧壁固定为一体。
由于本发明的玻璃钢轨枕10的周边为受力体，为保证其整体强度，在所述 轨枕长度方向的两端壁12的玻璃钢层压布板中也设置了肋板3。
在所述步骤F的轨枕底面14的制作过程中，同时将所述玻璃钢层压布板固 定件31的另一端与所述轨枕底面14结合为一体。
另外，如图3A所示，所述轨枕底面14在长度方向与两侧壁之间形成半径 R为30ram左右的过渡圆弧角，以减少所述轨枕10底部的应力集中，提高轨枕 的强度。
由于轨枕主要工作的地点大部分是环境恶劣，受到酸碱等杂物的影响大， 因此本发明玻璃钢轨枕在制造过程中，在所述玻璃钢轨枕表面涂覆胶衣树脂， 以进一步增强玻璃钢轨枕耐化学性能、耐老化性能、耐候性等，提高使用寿命。
本发明的玻璃钢轨枕10由于在实际工作状态中是一简支梁形式，只有轨下和轨枕中间部分受力最大，且最大拉、压应力主要是在轨枕上、下表面13、 14， 因此本发明采用周边为受力体，中心部分为填充料的结构形式，即，如上所述
轨枕10的壳体1采用具有一定厚度(一般为30mm)的强度高、绝缘性能好、 弹性好的玻璃钢层压布板，而轨枕中心受力很小的部分例如可用干燥的砂子和 树脂的混合物，或石英砂和树脂的混合物填充，并将其捣固、压实，在保证其 绝缘性能的同时，提高钢轨的整体性；承轨槽11中设置预埋件41，该预埋件 41例如可采用铁制材料形成，预埋件周边的爪牙42、 43可以是与支承板41一 体构成，为节约材料，便于制造可在所述支承板41的周边焊接所述爪牙42、 43，在支承板41的底面焊接所述锚固件44，该爪牙42、 43可以由2 5cm长、 直径为06 08的螺纹钢筋构成，将其嵌入轨枕上表面的玻璃钢层压布板中， 所述锚固件44可由①20或①22的U型螺纹钢筋形成，将其锚固在玻璃钢层压 布板和中间的填充混合物中，使该预埋件4与所述轨枕固定为一体。
以上所述，仅为本发明的具体实施例，但不能以此限定本发明实施的范围， 即大凡依本发明申请专利范围及说明书内容所作的等同变化与修饰，皆应仍属 本发明专利涵盖的范围内。
权利要求
1、一种玻璃钢轨枕，其特征在于所述玻璃钢轨枕为由玻璃钢层压布板构成的中空壳体，在所述玻璃钢轨枕的中空部分填充有具有一定强度的绝缘填充物；所述玻璃钢轨枕的上表面设有两个承轨槽，所述承轨槽的大小、间距与辅设钢轨的间距和轨底尺寸相对应。
2、 如权利要求1所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述玻璃钢轨枕内设有 多个肋板，所述肋板与轨枕的侧壁、上面和底面相连接，以增加玻璃钢轨枕的 强度和整体性。
3、 如权利要求2所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述多个肋板沿所述玻 璃钢轨枕的长度方向间隔设置，且在所述每一承轨槽的下部至少设有两个肋板。
4、 如权利要求2所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述肋板为金属制板材， 在该肋板的两侧设有由玻璃钢层压布板构成的固定件，且该固定件与所述玻璃 钢轨枕的两侧壁、上面和底面固定为一体。
5、 如权利要求1所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述绝缘填充物为砂子 和树脂的混合物，或石英砂和树脂的混合物。
6、 如权利要求1至5任一项所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述承轨槽内固定有承轨槽预埋件。
7、 如权利要求6所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述承轨槽预埋件具有一与承轨槽相配合的支承板，所述支承板的周侧设有多个爪牙，支承板的底部 设有锚固件，所述爪牙嵌固在所述承轨槽周围的玻璃钢层压布板内，所述锚固 件穿过所述承轨槽底面锚固于所述壳体内的绝缘填充物中。
8、 如权利要求1至5任一项所述的玻璃钢轨枕，其特征在于所述玻璃钢 轨枕的底面压制成波纹状，以增加与道床之间的摩擦。
9、 一种玻璃钢轨枕的制造方法，包括以下步骤A、 制作轨枕模具；B、 在所述模具内定位承轨槽预埋件；C、 在所述模具内以玻璃钢层压布板制作所述轨枕的上面、侧壁以及端壁；D、 沿轨枕长度方向竖直设置多个肋板；E、 在轨枕的中空部分填充具有一定强度的绝缘填充物；F、 制作轨枕底面，将该底面压实与所述轨枕侧壁、端壁形成一体。
10、 如权利要求9所述的玻璃钢轨枕的制造方法，其特征在于在所述步 骤D，将所述多个肋板垂直于所述轨枕长度间隔设置，在对应所述承轨槽预埋 件的位置至少设置两个肋板，所述肋板为金属制板材，并用玻璃钢层压布板作 为固定件在两侧固定该肋板，使该固定件的一端及两侧面与所述玻璃钢轨枕的 上面和侧壁固定为一体。
11、 如权利要求10所述的玻璃钢轨枕的制造方法，其特征在于在所述步骤F，将所述玻璃钢层压布板固定件的另一端与所述轨枕底面结合为一体。
12、 如权利要求ll所述的玻璃钢轨枕的制造方法，其特征在于所述轨枕 底面在长度方向与两侧面之间形成半径为30mm左右的过渡圆弧角。
13、 如权利要求9所述的玻璃钢轨枕的制造方法，其特征在于步骤E中 所述的绝缘填充物为砂子和树脂的混合物或石英砂和树脂的混合物，并将其反 复捣固、压实。
14、 如权利要求9至13任一项所述的玻璃钢轨枕的制造方法，其特征在于 进一步包括在所述玻璃钢轨枕表面涂覆有胶衣树脂。
全文摘要
本发明涉及一种玻璃钢轨枕及其制造方法，所述玻璃钢轨枕为由玻璃钢层压布板构成的中空壳体，在所述玻璃钢轨枕的中空部分填充有具有一定强度的绝缘填充物；所述玻璃钢轨枕的上表面设有两个承轨槽，所述承轨槽的大小、间距与辅设钢轨的间距和轨底尺寸相对应。本发明克服了公知技术的缺陷，具有比混凝土轨枕高的强度和大大高于木轨枕的弹性及绝缘性能，使用中无需进行二次绝缘，保证了列车的安全运行。所述玻璃钢轨枕的弹性好，减小了列车行驶中对路基的振动影响和对环境的噪音污染。本发明制作简单，易于成型，生产周期短，适用范围广，且废枕易于处理，其预埋件和填充物可重复使用。
文档编号E01B3/46GK101289826SQ200710065569
公开日2008年10月22日 申请日期2007年4月17日 优先权日2007年4月17日
发明者冯毅杰, 凌烈鹏, 张格明, 暴学志, 李家林, 成 江 申请人:中国铁道科学研究院铁道建筑研究所