一种无砟轨道及其钢桁架装配式双线路基结构的制作方法

本申请涉及一种轨道技术领域，尤其涉及一种无砟轨道及其钢桁架装配式双线路基结构。

背景技术：

高速铁路传统填料路基标准形式为梯形断面，自路肩标高以下一般采用一定比例放坡，自上而下依次为基床表层、基床底层和路基本体，基床表层以上铺设轨道结构，路基本体以下进行地基处理。这种形式往往占地面积大、地基处理范围广、填料需求量居高不下，同时，近年来随着我国高速铁路建设的大力推进，高铁网络覆盖面积不断扩大，然而在一些特殊地区，高铁路基建设受各种外部因素的制约，往往难以顺利实施。一方面，受地方城市发展和土地规划的影响，逐渐出现部分地区铁路建设用地范围受限的问题，采用传统的梯形填料路基形式难以满足用地限制要求；另一方面，在平原地区填料缺乏等不利条件下，本地填料无法满足高铁路基的建设需求，而外购填料则导致运距增大，不仅消耗工期，还增加了投资。

针对以上问题，路基工程领域在传统填料路基的基础上尝试了多种变化形式，如槽型结构路基，高桩承台桩板结构路基等。虽然在减少用地面积方面有所改善，但对高质量填料的需求仍然很大，在填料缺乏的平原地区仍然制约着路基工程的实施，此外无论是槽型结构路基还是高桩承台结构路基，均采用了大量的钢筋混凝土结构，不仅加大了施工难度，还进一步增加了路基本身的重量，对地基要求更高，导致地基处理工程量增加，投资上涨。

因此，亟需一种新型路基形式，在确保建设质量满足铁路安全运营的前提下，减少用地和填料需求，节约投资。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请实施例期望提供一种无砟轨道及其钢桁架装配式双线路基结构，以实现减小路基用地面积和减少路基填料需求的目的。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本发明实施例提供一种无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构，所述路基结构包括顶板、底板、至少两根钢桁架和多个支座，所述钢桁架沿所述路基结构的宽度方向间隔布置且支撑在所述顶板和所述底板之间，所述顶板宽度大于所述底板宽度且两者平行对中，其中一部分所述支座固定安装于所述顶板的底侧且与所述的钢桁架顶端固定连接，另一部分所述支座固定安装于所述底板的顶侧且与所述的钢桁架底端固定连接，所述顶板、底板、钢桁架和支座均为预制件，所述钢桁架的顶端与对应的所述支座可拆卸连接；所述钢桁架的底端与对应的所述支座可拆卸连接；所述顶板与对应的所述支座可拆卸连接；所述底板与对应的所述支座可拆卸连接。

一些实施方案中，所述钢桁架在沿所述路基结构的宽度方向上成对布置，成对的两根钢桁架与顶板连接的位置之间的距离大于其与底板连接的位置之间的距离。

一些实施方案中，所述顶板的底侧设置有第一凸台，所述第一凸台设置有第一支座安装面，所述第一支座安装面在所述路基结构宽度方向截面上的投影倾斜于水平方向，所形成的倾角为第一倾斜角，位于所述顶板底侧的所述支座固定安装在所述第一支座安装面上；所述底板的顶侧设置有第二凸台，所述第二凸台设置有第二支座安装面，所述第二支座安装面在所述路基结构宽度方向截面上的投影倾斜于水平方向，所形成的倾角为第二倾斜角，位于所述底板顶侧的所述支座固定安装在所述第二支座安装面上。

一些实施方案中，所述第一倾斜角与所述第二倾斜角的斜率相等。

一些实施方案中，所述钢桁架与所述第一支座安装面及所述第二支座安装面垂直。

一些实施方案中，所述第一倾斜角的斜率为1:4；和/或，所述第二倾斜角的斜率为1:4。

一些实施方案中，所述顶板位于所述第一凸台所在区域的厚度为550mm-650mm，所述顶板位于第一凸台以外的区域的厚度为450mm-550mm。

一些实施方案中，所述底板位于第二凸台所在区域的厚度为750mm-850mm，所述底板位于第二凸台之外的区域的厚度为1050mm-1150mm。

本发明实施例还提供一种无砟轨道，所述的无砟轨道包括前述任一种的无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构以及轨道板基础、轨道板和钢轨，在所述顶板的顶面从下往上依次设置所述轨道板基础、轨道板和钢轨。

本发明实施例中所涉及的无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构，解决了高速铁路路基建设用地受限和平原区填料缺乏的问题，与传统填料路基相比不仅降低了用地面积，还进一步减少了地基处理工程量，节约了投资；此外，结构本身不需要任何填料，解决了平原区填料缺乏的问题；所涉及的路基结构为钢筋混凝土和钢桁架组合结构，上部荷载由顶板承担，通过钢桁架和支座传递至底板和地基，钢桁架作为传力部件，在尺寸和性能上与钢筋混凝土构件相比均有明显优势；凸台增加了承受钢桁架传递荷载的能力；横断面采用倒梯形，底板宽度小于顶板宽度，使结构框架更加稳固；钢桁架采用三角形网格布置，有效传递上部荷载，且最大限度地减轻了结构重量，降低了对地基承载力的要求；顶板、底板、钢桁架、支座均为独立结构，通过固定螺栓连接，可进行预制装配，便于施工和质量控制，且运营维护方便。该路基结构可广泛应用于用地受限或填料缺乏地区高铁路基建设。

附图说明

图1为本发明一实施例的无砟轨道的横截面示意图；

图2为图1的右视图，其中，省略了轨道基础板9、轨道板10、钢轨11；

图3为图2中的k型支座处的局部示意图；

图4为图2中的v型支座处的局部示意图；

图5为图2中的单型支座处的局部示意图。

附图标记说明

1、顶板2、第一凸台21、第一支座安装面

3、底板4、第二凸台41、第二支座安装面

5、钢桁架6、k型支座61、k型支座安装板

62、第二钢桁架接口63、第三钢桁架接口7、v型支座

71、v型支座安装板72、第四钢桁架接口73、第五钢桁架接口

8、单型支座81、单型支座安装板82、第一钢桁架接口

9、轨道板基础10、轨道板11、钢轨

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请实施例的描述中，“上”、“下”、“宽度方向”、方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，附图1中的左右方向为“宽度方向”。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本发明实施例提供一种无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构，参阅图1，该无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构包括顶板1、底板3、至少两个钢桁架5和多个支座，钢桁架5沿路基结构的宽度方向间隔布置且支撑在顶板1和底板3之间，顶板1宽度大于底板3宽度且两者平行对中，其中一部分支座固定安装于顶板1的底侧且与钢桁架5顶端固定连接，另一部分支座固定安装于底板3的顶侧且与钢桁架5底端固定连接。

本发明实施例中的路基结构，由于顶板1的宽度大于底板3的宽度，使得路基结构占地面积要小于传统路基结构，解决了高速铁路路基建设用地受限的问题；同时，采用由钢桁架5、顶板1和底板3组成的框架式结构，减少了地基处理工作量，无需传统路基填料，解决了平原地区填料缺乏的问题，节约了投资；此外，钢桁架5与支座、支座与顶板1、支座与底板3间固定连接即可，结构简单，易于施工作业和后期维护，钢桁架5作为传力部件，在尺寸和性能上与传统结构所使用的钢筋混凝土构件相比具有明显优势。

钢桁架5可选择在沿路基结构的宽度方向上以一对或多对的形式，通过垂直或倾斜的方式布置在顶板1和底板3之间。在本发明实施例中，钢桁架5的数量为两个，沿路基结构的宽度方向上倾斜成对布置，即成对的两个钢桁架5与顶板1连接的位置之间的距离大于该成对的两个钢桁架5与底板3连接的位置之间的距离，使钢桁架5在横截面上呈倒梯形，结构框架更加稳固，同时，在满足结构强度要求的前提下，横截面上钢桁架5数量为一对，简化了结构，降低了成本。

为进一步提升钢桁架对载荷的传导效果，可对顶板1和底板3的结构进行优化。一实施例中，参阅图1，顶板1的底侧设置有第一凸台2，第一凸台2设置有第一支座安装面21，第一支座安装面21在路基结构宽度方向截面上的投影倾斜于水平方向，所形成的倾角为第一倾斜角θ，位于顶板1底侧的支座固定安装在第一支座安装面21上；底板3的顶侧设置有第二凸台4，第二凸台4设置有第二支座安装面41，第二支座安装面41在路基结构宽度方向截面上的投影倾斜于水平方向，所形成的倾角为第二倾斜角β，位于底板3顶侧的支座固定安装在第二支座安装面41上，通过设置第一凸台2，有利于顶板1所受载荷集中传导钢桁架5上，而设置第二凸台4，使钢桁架5所受载荷更好地分散至底板3上，从而增加了承受钢桁架传递荷载的能力。

为便于标准化设计，减少质量控制及施工工艺流程，在一些实施例中，可将第一倾斜角θ和第二倾斜角β设置为相等。

一本实施例中，钢桁架5与第一支座安装面21及第二支座安装面41垂直安装，从而优化钢桁架5传递载荷的能力，使整体结构强度和承载能力进一步增强。

一实施例中，沿路基结构的长度方向，在顶板的底侧间隔设置多个第一凸台2，每个第一凸台上设置一个或多个支座；和/或，在底板的定侧间隔设置多个第二凸台，每个第二凸台上设置一个或多个支座。另一实施例中，参阅图2，第一凸台2沿路基结构的长度方向连续延伸，在第一支座安装面21上设置多个支座；和/或，第二凸台4沿路基结构的长度方向连续延伸，第二支座安装面41上沿路基结构的长度方向能够间隔安装多个支座；如此能够简化制造和施工流程，减少施工工作量。

钢桁架5在沿路基结构的长度方向上可以设置成各根钢杆彼此独立且竖直布置，也可如在本实施例中所采用的由多根钢杆组合后形成框架结构且沿路基结构长度方向呈三角形网格布置的方式，参阅图2，即多根钢杆相对于竖直方向倾斜安装，且在相邻两根钢杆的连接处呈三角形布置，能够有效传递上不荷载，在增强结构强度的同时，最大限度地减轻了结构重量，降低了对地基承载力的要求。

在一些实施例中，为了便于钢桁架5组合成框架结构且按照三角形网格布置，可将支架预制成不同形状。在本实施例中，参阅图2，根据支座的形状可划分为k型支座6、v型支座7和单型支座8。其中，请参阅图5，单型支座8包括单型支座安装板81和第一钢桁架接口82，第一钢桁架接口82与单型支座安装板81垂直，单型支座安装板81与第一支座安装面21或第二支座安装面41贴合并固定连接，例如通过螺钉连接；钢杆的一端插入第一钢桁架接口82内并固定连接在第一钢桁架接口82内，例如，通过螺钉连接。单型支座8适合固定连接一根钢杆。

请参阅图3，k型支座6包括k型支座安装板61、与k型支座安装板61垂直的第二钢桁架接口62和与k型支座安装板61倾斜的第三钢桁架接口63，k型支座安装板61与第一支座安装面21或第二支座41安装面贴合并固定连接，例如通过螺钉连接；一根钢杆的一端插入第二钢桁架接口62内并固定连接在第二钢桁架接口62内，例如，通过螺钉连接，另一根钢杆的一端插入第三钢桁架接口63内并固定连接在第三钢桁架接口63内，例如，通过螺钉连接。k型支座6适合固定连接两根钢杆。

请参阅图4，v型支座7包括v型支座安装板71、与v型支座安装板71倾斜的第四钢桁架接口72和与v型支座安装板71倾斜的第五钢桁架接口73，第四钢桁架接口72与v型支座安装板71之间的倾斜角度、第五钢桁架接口73与v型支座安装板71之间的倾斜角度和第三钢桁架接口63与k型支座安装板61之间的倾斜角度三者相等，v型支座安装板71与第一支座安装面21或第二支座41安装面贴合并固定连接，例如通过螺钉连接；一根钢杆的一端插入第四钢桁架接口72内并固定连接在第四钢桁架接口72内，例如，通过固定螺栓连接，另一根钢杆的一端插入第五钢桁架接口73内并固定连接在第五钢桁架接口73内，例如，通过固定螺栓连接。v型支座7适合固定连接两根钢杆。

在本发明一实施例中，顶板1位于第一凸台2所在区域的厚度为550mm-650mm，例如550mm、600mm、650mm等，顶板1位于第一凸台2以外的区域的厚度为450mm-550mm，例如450mm、500mm、550mm等，底板3位于第二凸台4所在区域的厚度为750mm-850mm，例如750mm、800mm、850mm，底板3位于第二凸台4之外的区域的厚度为1050mm-1150mm，例如1050mm、1100mm、1150mm，使路基结构满足所需的强度要求。

在本实施例中，第一倾斜角θ和第二倾斜角β的斜率为1:4，进一步优化了整体路基结构传递载荷的能力。

在一些实施例中，顶板1、底板3、钢桁架5和支座均为预制件，只需要在施工现场逐一组装即可，便于现场施工、工艺流程简化和产品质量控制，省略了现场浇注混凝土的施工时间，具有节约工期、降低成本的优势，且运营维护方便。

在一些实施例中，顶板1和底板3依据《混凝土结构设计规范》进行预制，根据要求配置钢筋型号和布置形式，使结构满足截面承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求，预制过程中严格控制水灰比、水泥强度、初凝时间等关键参数，确保结构强度满足设计要求，浇筑完成后进行相关质量检测，便于施工和安装环节的标准化、统一化，同时，由钢筋混凝土制作的顶板1和底板3，两者与钢桁架5组合结构使路基结构承载能力更强，传力效率更高，结构框架更加稳固。

在一些实施例中，钢桁架5的顶端与对应的支座可拆卸连接；和/或，钢桁架5的底端与对应的支座可拆卸连接，便于施工时快速安装，缩短工期；此外，当钢桁架5中的某一根钢杆损坏而需要更换时，只需要将钢桁架5与对应的支座拆除，再更换一根新的钢杆即可，简化了后期使用中的保养和维修流程，减少了工作量。

在一些实施例中，顶板1与对应的支座可拆卸连接；和/或，底板3与对应的支座可拆卸连接，便于施工时快速安装，缩短工期；此外，当某个支座损坏而需要更换时，只需要将对应的支座拆除，再更换一个新的支座即可，简化了后期使用中的保养和维修流程，减少了工作量。

在一些实施例中，钢桁架5可采用方形或工字型标准断面，边长为300～400mm，例如300mm、350mm、400mm，通过使用标准断面的钢材来组建钢桁架5可降低成本，便于采购。

在本发明一实施例中，为了使路基结构便于与桥梁箱梁对接，可将顶板1横向宽度设为12.6m，底板3横向宽度设为8m。

本申请实施例中还提供了一种无砟轨道，包括前述实施例中任一种无砟轨道的钢桁架装配式双线路基结构以及轨道板基础9、轨道板10和钢轨11，在顶板1的顶面从下往上依次设置所述轨道板基础9、轨道板10和钢轨11。

本申请提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请实施例可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。