專利名稱：玻璃鋼軌枕及其制造方法
技術領域：
本發明涉及到一種用于鐵路線路的軌枕，特別是一種玻璃鋼軌枕及其制造 方法。
背景技術：
公知的預應力鋼筋混凝土軌枕由于它原材料豐富，易于保證制作尺寸，便 于大批量預制，質量大、壽命長，并能提高軌道的穩定性，有利于無縫線路的 鋪設，因此在我國和世界鐵路軌道中得到的廣泛大量的使用。但是，預應力鋼 筋混凝土軌枕還存在以下弊端，由于彈性差，剛度大，而且絕大部分混凝土廢 枕不易處理，利用價值也不高，混凝土軌枕一旦失效棄用，必成粗大垃圾，因 此會造成對環境的污染，目前在世界范圍內尚無處理這種作廢材料的技術措施。目前鐵路主要干線大多釆用的是鋼軌及配套混凝土軌道結構，其鋼軌、混 凝土軌枕質量大，這種重型軌道結構使軌道剛度增大，會產生下列不利的影響 (1 )當軌道剛度較大時，車輪踏面或鋼軌表面上有微小的扁疤或凹凸不平， 會增大輪軌之間的相互動力作用，對機車車輛而言，過大的沖擊力會導致機車 車輛走行部，尤其是軸箱等的傷損，以及機車車輛的走行性能；對軌道結構而 言，這種過大的頻繁的沖擊作用，會使道碴的粉化率速度增大，道床板結，導 致混凝土枕的損壞，軌道的平順性惡化，進而增大軌道的維護工作和經濟投入。(2) 列車運行時產生的振動和噪音增大，惡化了鐵路周邊的生活環境，尤其是通過城市、鄉村及古跡、古建筑地區的鐵路影響也越來越明顯。(3) 過大的軌道剛度對既有鐵路線上的橋涵、隧道、道碴以及城市軌道、 地鐵等特殊地段都會產生不同程度的影響。另外，由于混凝土軌枕自身的絕緣性能普遍比較差，因此混凝土枕在使用過程中還需進行二次絕緣，特別是在電氣化線路中，絕緣性要求更高。混凝土 枕要求的生產設備投資較大，生產周期長，且在生產過程中，對車間及周邊環 境造成的噪音污染影響較大。特別是對于特殊設計的軌枕，模型的重新設計及 生產所需的時間周期長。本發明人根據多年從事本領域工作的經驗和知識，為克服上述混凝土軌枕 存在的上述缺陷，從材料和結構上解決上述問題，經過艱苦的研發，終于開發 出本發明的玻璃鋼軌枕及其制造方法。發明內容本發明要解決的技術問題是為克服上述混凝土軌枕存在的絕緣性能差、 彈性小的的缺陷，提供一種強度高、絕緣性能好、彈性及抗老化性能好的玻璃 鋼軌枕及其制造方法，很好的解決了列車運行作用對橋梁、隧道、道岔、地鐵、 城市軌道等特殊地段產生的振動影響及噪音污染。為此，本發明提出的玻璃鋼軌枕為由玻璃鋼層壓布板構成的中空殼體，在 所述玻璃鋼軌枕的中空部分填充有具有一定強度的絕緣填充物；所述玻璃鋼軌 枕的上表面設有兩個承軌槽，所述承軌槽的大小、間距與輔設鋼軌的間距和軌 底尺寸相對應。上述玻璃鋼軌枕的制造方法，包括以下步驟A、 制作軌枕模具；B、 在所述模具內定位承軌槽預埋件；C、 在所述模具內以玻璃鋼層壓布板制作所述軌枕的上面、側壁以及端壁；D、 沿軌枕長度方向豎直設置多個肋板；E、 在軌枕的中空部分填充具有一定強度的絕緣填充物；F、 制作軌枕底面，將該底面壓實與所述軌枕側壁、端壁形成一體。 本發明的特點及優點是-本發明的玻璃鋼軌枕，克服了公知的混凝土軌枕的缺陷，集合了現有的混凝土軌枕和木軌枕的優點，具有比混凝土軌枕高的強度和大大高于木軌枕的彈 性及絕緣性能，使用中無需進行二次絕緣，保證了列車的安全運行。所述玻璃 鋼軌枕的彈性好，減小了列車行駛中對路基的振動影響和對環境的噪音污染， 特別是在橋梁、隧道、道岔、地鐵、城市軌道等特殊地段該優點尤為突出。
本發明的玻璃鋼軌枕還具有制作簡單，易于成型，生產周期短，可根據不 同的設計要求制作出特殊的玻璃鋼軌枕，適用范圍廣的優點。另外，本發明的 玻璃鋼軌枕廢枕易于處理，而且其予埋件和填充物還具有可重復使用的價值。
圖1是本發明的玻璃鋼軌枕的剖面示意圖2是本發明的玻璃鋼軌枕的俯視示意圖； 圖3是本發明的玻璃鋼軌枕的側視示意圖； 圖3A是圖3中I處的局部放大示意圖； 圖4是本發明的預埋件主視示意圖； 圖5是本發明的預埋件的俯視示意圖； 圖6是本發明的預埋件的側視示意圖。
具體實施例方式
為對本發明的玻璃鋼軌枕及其制造方法的特征、效果和所要達到的技術目 的有更加清楚和全面的了解，下面配合附圖及具體實施例對本發明的具體實施 方式作進一步的詳細說明。本發明所稱的玻璃鋼，即玻璃纖維增強塑料。
如圖1一圖3所示，本發明提出的玻璃鋼軌枕10，由玻璃鋼層壓布板構成 中空的殼體1，在所述玻璃鋼軌枕的中空部分填充有具有一定強度的絕緣填充 物2，以提高玻璃鋼軌枕的整體性和絕緣性能，所述絕緣填充物2例如可采用 干燥的砂子和樹脂的混合物，或石英砂和樹脂的混合物等。所述玻璃鋼軌枕10 的上表面設有兩個承軌槽11，所述承軌槽11的大小與輔設的鋼軌軌底尺寸相對應，兩承軌槽11之間的間距M與鋼軌軌距相配合。且在所述承軌槽ll內固 定有承軌槽預埋件4。
在所述玻璃鋼軌枕10內設有多個肋板3，各肋板3沿所述玻璃鋼軌枕10 的長度L方向間隔設置，由于軌枕的主要受力位置在軌下和軌中三個斷面處， 因此在所述每一承軌槽11的下部至少設有兩個肋板3，在兩承軌槽之間設有至 少一個肋板3。在本實施例中，如圖1所示，在所述承軌槽ll的下部設有三個 肋板3以提高該部分的強度。所述肋板3與軌枕10的側壁、上面和底面相連接， 以增加玻璃鋼軌枕的強度。所述肋板3為金屬制板材，在該肋板3的兩側設有 由玻璃鋼層壓布板構成的固定件31，且該固定件31與所述玻璃鋼軌枕的兩側 壁、上面和底面固定為一體。
此外，為進一步提高本發明的玻璃鋼軌枕10的整體強度，在所述軌枕長度 方向的兩端部的玻璃鋼層壓布板中均設置肋板3。
如圖4-圖6所示，所述預埋件4具有一與承軌槽11相配合的支承板41， 所述支承板41的周側設有多個爪牙42、 43，支承板41的底部設有錨固件44， 所述爪牙42、 43嵌固在所述承軌槽11周圍的玻璃鋼層壓布板內，所述錨固件 44穿過所述承軌槽11的底面錨固于所述殼體1內的例如由石英砂和樹脂的混 合物或砂子和樹脂的混合物構成的絕緣填充物2中。
所述錨固件44呈U字型，其上部兩端與支承板41相固定。為了增強爪牙 42、 43的錨固件44與玻璃鋼層壓布板或絕緣填充物2之間的錨固強度，在所 述爪牙42、 43和錨固件44上均設有凹槽或凸起，例如該爪牙42、 43和錨固件 44均可由螺紋鋼筋構成。
本發明的上述玻璃鋼軌枕10的制造方法，包括以下步驟
A、 制作軌枕模具；為便于軌枕脫模，在所述模具的表面上涂覆有脫模劑；
B、 在所述模具內定位承軌槽預埋件4;
C、 在所述膜具內按公知的玻璃鋼制作工藝方法制作玻璃鋼層壓布板，該玻 璃鋼層壓布板構成所述軌枕10的上面13、側壁以及端壁12;D、 沿軌枕長度方向豎直設置多個肋板3;
E、 在軌枕的中空部分填充具有一定強度的絕緣填充物2，如砂子或石英砂 和樹脂的混合物，并將其搗固、壓實；
F、 按照公知的玻璃鋼制作工藝方法制作軌枕底面14，再用模板將該底面 14壓實與所述軌枕側壁、端壁12形成一體，并將底面壓成波紋狀，以增加與 道床之間的摩擦。
為提高所述底面14與軌枕側壁、端壁12之間的連接強度，將步驟C中形 成的前后側壁15以及端壁12引出的玻璃鋼層壓布板楔形搭接的形式相互擠壓 在一起。
在所述步驟D，將所述多個肋板3垂直于所述軌枕長度間隔設置，在兩承 軌槽之間設有至少一個肋板3;在對應所述承軌槽預埋件4的位置至少設置兩 個肋板3，根據需要也可以設置多個，如圖1所示，即設置了三個肋板3，以提 高承載鋼軌處的軌枕強度。所述肋板3為金屬制板材，并通過玻璃鋼層壓布板 作為固定件31在兩側固定該肋板3，使該固定件31的一端及兩側面與所述玻 璃鋼軌枕的上面13和側壁固定為一體。
由于本發明的玻璃鋼軌枕10的周邊為受力體，為保證其整體強度，在所述 軌枕長度方向的兩端壁12的玻璃鋼層壓布板中也設置了肋板3。
在所述步驟F的軌枕底面14的制作過程中，同時將所述玻璃鋼層壓布板固 定件31的另一端與所述軌枕底面14結合為一體。
另外，如圖3A所示，所述軌枕底面14在長度方向與兩側壁之間形成半徑 R為30ram左右的過渡圓弧角，以減少所述軌枕10底部的應力集中，提高軌枕 的強度。
由于軌枕主要工作的地點大部分是環境惡劣，受到酸堿等雜物的影響大， 因此本發明玻璃鋼軌枕在制造過程中，在所述玻璃鋼軌枕表面涂覆膠衣樹脂， 以進一步增強玻璃鋼軌枕耐化學性能、耐老化性能、耐候性等，提高使用壽命。
本發明的玻璃鋼軌枕10由于在實際工作狀態中是一簡支梁形式，只有軌下和軌枕中間部分受力最大，且最大拉、壓應力主要是在軌枕上、下表面13、 14， 因此本發明采用周邊為受力體，中心部分為填充料的結構形式，即，如上所述
軌枕10的殼體1采用具有一定厚度(一般為30mm)的強度高、絕緣性能好、 彈性好的玻璃鋼層壓布板，而軌枕中心受力很小的部分例如可用干燥的砂子和 樹脂的混合物，或石英砂和樹脂的混合物填充，并將其搗固、壓實，在保證其 絕緣性能的同時，提高鋼軌的整體性；承軌槽11中設置預埋件41，該預埋件 41例如可采用鐵制材料形成，預埋件周邊的爪牙42、 43可以是與支承板41一 體構成，為節約材料，便于制造可在所述支承板41的周邊焊接所述爪牙42、 43，在支承板41的底面焊接所述錨固件44，該爪牙42、 43可以由2 5cm長、 直徑為06 08的螺紋鋼筋構成，將其嵌入軌枕上表面的玻璃鋼層壓布板中， 所述錨固件44可由①20或①22的U型螺紋鋼筋形成，將其錨固在玻璃鋼層壓 布板和中間的填充混合物中，使該預埋件4與所述軌枕固定為一體。
以上所述，僅為本發明的具體實施例，但不能以此限定本發明實施的范圍， 即大凡依本發明申請專利范圍及說明書內容所作的等同變化與修飾，皆應仍屬 本發明專利涵蓋的范圍內。
權利要求
1、一種玻璃鋼軌枕，其特征在于所述玻璃鋼軌枕為由玻璃鋼層壓布板構成的中空殼體，在所述玻璃鋼軌枕的中空部分填充有具有一定強度的絕緣填充物；所述玻璃鋼軌枕的上表面設有兩個承軌槽，所述承軌槽的大小、間距與輔設鋼軌的間距和軌底尺寸相對應。
2、 如權利要求1所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述玻璃鋼軌枕內設有 多個肋板，所述肋板與軌枕的側壁、上面和底面相連接，以增加玻璃鋼軌枕的 強度和整體性。
3、 如權利要求2所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述多個肋板沿所述玻 璃鋼軌枕的長度方向間隔設置，且在所述每一承軌槽的下部至少設有兩個肋板。
4、 如權利要求2所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述肋板為金屬制板材， 在該肋板的兩側設有由玻璃鋼層壓布板構成的固定件，且該固定件與所述玻璃 鋼軌枕的兩側壁、上面和底面固定為一體。
5、 如權利要求1所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述絕緣填充物為砂子 和樹脂的混合物，或石英砂和樹脂的混合物。
6、 如權利要求1至5任一項所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述承軌槽內固定有承軌槽預埋件。
7、 如權利要求6所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述承軌槽預埋件具有一與承軌槽相配合的支承板，所述支承板的周側設有多個爪牙，支承板的底部 設有錨固件，所述爪牙嵌固在所述承軌槽周圍的玻璃鋼層壓布板內，所述錨固 件穿過所述承軌槽底面錨固于所述殼體內的絕緣填充物中。
8、 如權利要求1至5任一項所述的玻璃鋼軌枕，其特征在于所述玻璃鋼 軌枕的底面壓制成波紋狀，以增加與道床之間的摩擦。
9、 一種玻璃鋼軌枕的制造方法，包括以下步驟A、 制作軌枕模具；B、 在所述模具內定位承軌槽預埋件；C、 在所述模具內以玻璃鋼層壓布板制作所述軌枕的上面、側壁以及端壁；D、 沿軌枕長度方向豎直設置多個肋板；E、 在軌枕的中空部分填充具有一定強度的絕緣填充物；F、 制作軌枕底面，將該底面壓實與所述軌枕側壁、端壁形成一體。
10、 如權利要求9所述的玻璃鋼軌枕的制造方法，其特征在于在所述步 驟D，將所述多個肋板垂直于所述軌枕長度間隔設置，在對應所述承軌槽預埋 件的位置至少設置兩個肋板，所述肋板為金屬制板材，并用玻璃鋼層壓布板作 為固定件在兩側固定該肋板，使該固定件的一端及兩側面與所述玻璃鋼軌枕的 上面和側壁固定為一體。
11、 如權利要求10所述的玻璃鋼軌枕的制造方法，其特征在于在所述步驟F，將所述玻璃鋼層壓布板固定件的另一端與所述軌枕底面結合為一體。
12、 如權利要求ll所述的玻璃鋼軌枕的制造方法，其特征在于所述軌枕 底面在長度方向與兩側面之間形成半徑為30mm左右的過渡圓弧角。
13、 如權利要求9所述的玻璃鋼軌枕的制造方法，其特征在于步驟E中 所述的絕緣填充物為砂子和樹脂的混合物或石英砂和樹脂的混合物，并將其反 復搗固、壓實。
14、 如權利要求9至13任一項所述的玻璃鋼軌枕的制造方法，其特征在于 進一步包括在所述玻璃鋼軌枕表面涂覆有膠衣樹脂。
全文摘要
本發明涉及一種玻璃鋼軌枕及其制造方法，所述玻璃鋼軌枕為由玻璃鋼層壓布板構成的中空殼體，在所述玻璃鋼軌枕的中空部分填充有具有一定強度的絕緣填充物；所述玻璃鋼軌枕的上表面設有兩個承軌槽，所述承軌槽的大小、間距與輔設鋼軌的間距和軌底尺寸相對應。本發明克服了公知技術的缺陷，具有比混凝土軌枕高的強度和大大高于木軌枕的彈性及絕緣性能，使用中無需進行二次絕緣，保證了列車的安全運行。所述玻璃鋼軌枕的彈性好，減小了列車行駛中對路基的振動影響和對環境的噪音污染。本發明制作簡單，易于成型，生產周期短，適用范圍廣，且廢枕易于處理，其預埋件和填充物可重復使用。
文檔編號E01B3/46GK101289826SQ200710065569
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月17日 優先權日2007年4月17日
發明者馮毅杰, 凌烈鵬, 張格明, 暴學志, 李家林, 成 江 申請人:中國鐵道科學研究院鐵道建筑研究所