用于易沉降地段的自动补偿型钢枕的制作方法

本发明涉及一种用于易沉降地段的自动补偿型钢枕。

背景技术：

目前，我国铁路主要以高速、重载铁路为发展目标。而高速、重载铁路的发展又必须以高平稳性、高舒适性、高安全性等为前提。因此控制铁路线路轨下基础的沉降十分重要。沉降问题如果解决不好的话，会给以后铁路运营留下隐患，这将导致铁路线路在运营期间出现局部路面沉陷、部分线路不均匀沉降等问题，当列车高速通过时，车辆与线路相互动力作用加剧，造成轨面的严重不平顺，加快轨道线路状态的恶化，缩短轨道线路的养护维修周期，增加轨道线路的养护维修费用，严重时极有可能影响行车安全。

铁路线路轨下基础沉降的形成又往往是多个部位共同产生，多种因素共同作用的结果，发生沉降的部位主要位于基床部位、地基部位和道床部位，而影响因素主要有以下几种：（1）结构因素导致的沉降。（2）外界自然因素作用引起的沉降。（3）人为活动引起的沉降。（4）地下水位引起的区域沉降。（5）过渡段差异导致的不均匀沉降。

在引起铁路线路沉降的五种因素中，又以结构因素导致的沉降、外界自然因素导致的沉降和过渡段差异导致的不均匀沉降这三种尤为突出。而沉降病害产生的位置多以地基和基床底部为主。对于地基和基床深层沉降的整治方法主要有局部换填加固法、挤密桩加固法、土工合成材料加固法以及注浆加固法等。

为减小不同线路结构之间线路刚度的突变，需要在无砟轨道与有砟轨道、路基与桥涵、路基与隧道及路堤与路堑的连接处设置过渡段，以实现过渡段范围内线路刚度的渐变过渡。过渡段常用的处理方法有：（1）在过渡段较软一侧，增大基床刚度，减小路堤沉降。具体的处理方法有以下几种：①碎石类优质材料填筑法；②加筋土法；③使用力学性能较好的轻型材料，如：eps，人工气泡混凝土等；④过渡板法；⑤位于软土地区的过渡段，还可以考虑采用轻质材料填筑，如二灰土等其他填料。（2）在过渡段较软一侧，增大轨道竖向刚度。具体处理方法有以下几种：①通过调整轨枕长度和轨枕之间的间距来增强轨道竖向刚度；②通过增大轨排刚度来提高轨道刚度；③通过加厚道床厚度来提高轨道刚度；（3）在过渡段较硬一侧，减小轨道竖向刚度。具体处理方法有：①通过在轨道线路的的钢轨下垫较软的橡胶垫；②在轨枕下垫高弹性橡胶垫；③增加桥上、隧道内道砟厚度。④加铺道砟垫等来调整轨道竖向刚度。

上述措施方法对于减少线路的沉降和不同线路结构间的刚度变化率具有良好的效果，但不能解决路基不均匀沉降导致两侧钢轨轨面不平顺问题和由不同结构间因刚度差引起的轨面弯折问题，因此具有一定的局限性，不能完全解决线路的不平顺问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种结构简单、自动调节、工作可靠，能解决线路不均匀沉降引起不平顺问题的用于易沉降地段的自动补偿型钢枕。

本发明的用于易沉降地段的自动补偿型钢枕，包括钢枕，钢枕铺设在道砟上，其特征在于，钢轨通过扣件与阶梯形升降块上端连接，阶梯形升降块与阶梯形滑动块相契合，阶梯形滑动块底部与钢珠接触，并可在钢珠上滑动，钢珠放置在钢珠槽内，钢珠槽固定在钢枕的底板上；联接杆为中空杆件，其一端通过螺纹与阶梯形滑块的侧边连接，随阶梯形滑块移动，联接杆的另一端内插入有螺杆，螺杆端部的凸起可限制螺杆完全脱离联接杆，螺杆的另一端通过螺帽固定在钢枕侧边上，螺杆可在联接杆内滑动，螺杆及联接杆上套有弹簧，弹簧的两端固定在钢枕、随阶梯形滑块上；左右对称的钢枕中间靠组合杆相连。

本发明的用于易沉降地段的自动补偿型钢枕的工作原理是，利用阶梯形升降块与阶梯形滑块之间的阶梯互锁，通过钢轨弹性恢复力的触发作用，自动调节钢轨高度，补偿轨枕的悬空量。具体如下：当列车车轮经过时，车轮对钢轨产生作用力经由阶梯形升降块、阶梯形滑动块、钢珠、钢珠槽和钢枕底部传递到道床上，此时阶梯形升降块与阶梯形滑动块之间互锁，钢枕与钢轨一起运动，如果道床出现沉降，钢轨将向下产生弹性弯曲变形；当列车车轮离开时，钢轨的弹性变形恢复，产生一个很大的向上弹性力，钢轨带动阶梯形升降块向上运动，此时，阶梯形升降块与阶梯形滑动块之间产生相对运动，阶梯形滑动块在阶梯面上失去作用力，受力不平衡，即阶梯形滑动块在弹簧的预压缩力作用下克服阻力向阶梯形升降块运动，直至阶梯形滑动块的阶梯面与阶梯形升降块的阶梯面接触，形成新的受力平衡体系，阶梯形滑动块才停止不动，阶梯形升降块的向上位移量正好补偿了道床的沉降量。当列车车轮再次经过时，由于阶梯形升降块与阶梯形滑块具有互锁作用，向下的作用力不会改变钢枕与道床的相对位置。车轮对钢轨产生的作用力仍然经由阶梯形升降块、阶梯形滑动块、钢珠、钢珠槽和钢枕底部传递到道床上。如果此时道床不产生沉降，则装置的整体高度不变；如果此时道床出现沉降，则再次重复上述调节过程。

本发明的用于易沉降地段的自动补偿型钢枕具有结构简单、工作可靠的特点，它能自动调节，解决线路不均匀沉降引起不平顺的问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中局部结构示意图；

1、钢轨，2、阶梯形升降块，3、阶梯形滑动块，4、钢珠槽，5、联接杆，6、弹簧，7、螺杆，8、夹块，9、钢珠，10、螺帽，11、防护罩，12、钢枕，13、组合杆，14、防滑移凸齿。

具体实施方式

一种用于易沉降地段的自动补偿型钢枕，包括钢枕12，钢枕12铺设在道砟上，其特征在于，钢轨1通过扣件与阶梯形升降块2上端连接，钢轨1与升降块2中间垫有减震的橡胶垫板，阶梯形升降块2可在竖直方向上下运动，并与阶梯形滑动块3相契合，阶梯形滑动块3底部与钢珠9接触，并可在钢珠9上滑动，钢珠9放置在钢珠槽4内，钢珠槽4固定在钢枕12的底板上；联接杆5为中空杆件，其一端通过螺纹与阶梯形滑块3的侧边连接，随阶梯形滑块3移动，联接杆5的另一端内插入有螺杆7，螺杆7端部的凸起可限制螺杆7完全脱离联接杆5，螺杆7的另一端通过螺帽10固定在钢枕12侧边上，螺杆7可在联接杆5内滑动，螺杆7及联接杆5上套有弹簧6，弹簧6的两端分别通过夹块8固定在钢枕12、阶梯形滑块3上；左右对称的钢枕12中间靠组合杆13相连，钢枕12底部设有防滑移凸齿14。

技术特征：

技术总结
一种用于易沉降地段的自动补偿型钢枕，包括钢枕，其特征在于，钢轨通过扣件与阶梯形升降块上端连接，阶梯形升降块与阶梯形滑动块相契合，阶梯形滑动块底部与钢珠接触，钢珠放置在钢珠槽内，钢珠槽固定在钢枕的底板上；联接杆为中空杆件，其一端通过螺纹与阶梯形滑块的侧边连接，随阶梯形滑块移动，联接杆的另一端内插入有螺杆，螺杆的另一端通过螺帽固定在钢枕侧边上，螺杆可在联接杆内滑动，螺杆及联接杆上套有弹簧，弹簧的两端固定在钢枕、随阶梯形滑块上；左右对称的钢枕中间靠组合杆相连。本发明的用于易沉降地段的自动补偿型钢枕具有结构简单、工作可靠的特点，它能自动调节，解决线路不均匀沉降引起不平顺的问题。

技术研发人员：张鹏飞;朱勇;尧琪;雷晓燕;桂昊;冯青松
受保护的技术使用者：华东交通大学
技术研发日：2017.05.31
技术公布日：2017.09.29