一种无砟轨道宽窄接缝结构

1.本实用新型涉及无砟轨道结构工程技术领域，特别是涉及一种无砟轨道宽窄接缝结构。


背景技术：

2.无砟轨道是我国高速铁路的主要轨道结构形式之一，例如京沪高铁crtsⅱ型板式无砟轨道，但随着运营时间的增长，加上我国多变的气候条件和地质条件差异较大，在复杂环境因素和列车荷载的共同作用下，crtsⅱ型板式无砟轨道结构病害逐渐凸显，特别是宽窄接缝的开裂、破损等病害。由于受结构构造、施工工艺等因素影响，宽窄接缝成为纵连式无砟轨道的薄弱环节，是该类结构的病害集中高发区，在整体温度变化时轨道结构内存在较大的温度应力引起结构纵向伸缩变，导致预制轨道板板端偏心受力和应力集中，使得宽窄接缝处接缝混凝土快速挤碎、伤损，宽窄接缝病害问题将影响行车安全。但现有技术主要是针对宽窄接缝混凝土强度进行加强设计或采用张拉锁件锁紧接缝钢筋以增强其连接，对如何释放温度应力来防止宽窄接缝的开裂、破损或上拱等病害研究较少。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对无砟轨道宽窄接缝结构易开裂破损的问题，提供一种无砟轨道宽窄接缝结构。
4.一种无砟轨道宽窄接缝结构，包括：
5.预制轨道板，包括纵向间隔铺设于无砟轨道上的第一预制轨道板和第二预制轨道板，所述第一预制轨道板和所述第二预制轨道板之间形成宽窄接缝，所述宽窄接缝包括在竖直方向上依次设置的宽接缝和窄接缝；
6.接缝混凝土，填充在所述宽窄接缝中，所述接缝混凝土面对所述第一预制轨道板的一侧形成有接缝凹槽，所述接缝混凝土面对所述第二预制轨道板的一侧也形成有所述接缝凹槽，所述接缝凹槽在竖直方向上自所述宽接缝延伸至所述窄接缝；
7.填充剂，填充在所述接缝凹槽中，并粘结所述预制轨道板和所述接缝混凝土。
8.上述无砟轨道宽窄接缝结构，通过在接缝混凝土面对第一预制轨道板的一侧形成有接缝凹槽，在接缝混凝土面对第二预制轨道板的一侧也形成有接缝凹槽，并在接缝凹槽中填充高分子聚合物，利用高分子聚合物的良性粘结力可有效粘结预制轨道板和接缝混凝土，且高分子聚合物具有缓冲高弹性，可有效释放无砟轨道的温度内应力和纵向伸缩变形，能满足高低温下无砟轨道热胀冷缩的位移要求，防止宽窄接缝开裂和破损。
9.在其中一个实施例中，所述填充剂为高分子聚合物，所述高分子聚合物为高分子环氧树脂、高分子酚醛树脂、高分子丙烯酸酯中的一种。高分子环氧树脂、高分子酚醛树脂与高分子丙烯酸酯具有较好的粘结强度，可较好的粘结预制轨道板和接缝凹槽，且其具有缓冲高弹性能满足高低温下无砟轨道热胀冷缩的位移要求。
10.在其中一个实施例中，所述填充剂的上表面与所述接缝混凝土的上表面齐平。
11.在其中一个实施例中，所述填充剂的上表面略低于所述接缝混凝土上表面且呈凹液面。
12.在其中一个实施例中，所述宽窄接缝内充满所述接缝混凝土和所述填充剂后形成的截面形状为台阶形、葫芦形、漏斗形中的一种。设置不同形状的宽窄接缝，改变填充剂与预制轨道板、接缝混凝土的界面结合强度，同时，通过设置不同形状的宽窄接缝，避免因局部应力集中而造成宽窄接缝的破损开裂。
13.在其中一个实施例中，所述宽接缝与所述窄接缝之间，和/或，所述窄接缝与所述无砟轨道之间设置有缓冲垫，所述缓冲垫为橡胶、聚氨酯减振垫中的一种或多种。设置有缓冲垫，减小宽窄接缝上方的荷载自宽接缝朝窄接缝传递，避免宽窄接缝中的应力过大，进一步防止宽窄接缝的开裂和破损。
14.在其中一个实施例中，还包括接缝钢筋，所述接缝钢筋具有相对设置的埋入端和伸出端，所述埋入端位于所述预制轨道板内，所述伸出端位于所述宽窄接缝内。
15.在其中一个实施例中，所述接缝钢筋包括第一接缝钢筋和第二接缝钢筋，所述第一接缝钢筋具有第一埋入端和第一伸出端，所述第一埋入端位于所述第一预制轨道板内，所述第一伸出端位于所述宽窄接缝内，所述第二接缝钢筋具有第二埋入端和第二伸出端，所述第二埋入端位于所述第二预制轨道板内，所述第二伸出端位于所述宽窄接缝内。
16.在其中一个实施例中，所述第一接缝钢筋与所述第二接缝钢筋在水平方向错位设置，和/或，在竖直方向错位设置。
17.在其中一个实施例中，所述第一接缝钢筋和所述第二接缝钢筋至少为一对。
18.通过第一接缝钢筋和第二接缝钢筋在水平方向，和/或，竖直方向错位设置，去掉传统的预制轨道板之间的强连接，减弱温度应力在预制轨道板之间的传递，减小纵连式无砟轨道结构的轴向应力，且错位设置接缝钢筋也能提高在宽窄接缝处的抗弯和抗剪能力，提高宽窄接缝处的稳定性和抗开裂性。
附图说明
19.图1为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝中接缝钢筋竖直错位设置正面剖视图；
20.图2为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝中接缝钢筋竖直错位设置俯视图；
21.图3为本实用新型图2的圆圈a中部分的放大图；
22.图4为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝中接缝钢筋水平错位设置正面剖视图；
23.图5为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝中接缝钢筋水平错位设置俯视图；
24.图6为本实用新型图5的圆圈b中部分的放大图；
25.图7为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝的台阶形示意图；
26.图8为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝的葫芦形示意图；
27.图9为本实用新型提供的一种无砟轨道宽窄接缝的漏斗形示意图。
28.附图标记：
29.100、宽窄接缝；101、宽接缝；102、窄接缝；
30.110、预制轨道板；111、第一预制轨道板；112、第二预制轨道板；
31.120、第一接缝钢筋；121、第一埋入端；122、第一伸出端；
32.130、第二接缝钢筋；131、第二埋入端；132、第二伸出端；
33.140、接缝凹槽；141、接缝混凝土；142、填充剂；
34.150、无砟轨道；151、缓冲垫。
具体实施方式
35.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
40.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
41.下面结合附图介绍本实用新型实施例提供的技术方案。
42.如图1-图6所示，本实用新型提供了一种无砟轨道宽窄接缝结构，更具体而言是crtsⅱ型板式无砟轨道，但不限于此，可应用于类似结构的无砟轨道。
43.如图1-图6所示，无砟轨道宽窄接缝结构包括预制轨道板110、接缝混凝土141以及填充剂142，其中：
44.预制轨道板110，包括纵向间隔铺设于无砟轨道150上的第一预制轨道板111和第二预制轨道板112，第一预制轨道板111和第二预制轨道板112之间形成宽窄接缝100，宽窄接缝100包括在竖直方向上依次设置的宽接缝101和窄接缝102。
45.接缝混凝土141填充在宽窄接缝100中，也就是说宽接缝101和窄接缝102中均填充有接缝混凝土141。接缝混凝土141面对第一预制轨道板111的一侧形成有接缝凹槽140，接缝混凝土141面对第二预制轨道板112的一侧也形成有接缝凹槽140，接缝凹槽140在竖直方向上自宽接缝101延伸至窄接缝102。也就是说，上方的宽接缝101中的接缝混凝土141开设有接缝凹槽140，下方的窄接缝102中的接缝混凝土141也开设有接缝凹槽140，上方的接缝凹槽140与下方的接缝凹槽140连通以形成接缝凹槽140。
46.填充剂142，填充在接缝凹槽140中，并粘结预制轨道板110和接缝混凝土141。也就是说，预制轨道板110与接缝凹槽140中填充的填充剂142相邻，接缝混凝土141也与接缝凹槽140中填充的填充剂142相邻。
47.上述无砟轨道宽窄接缝结构，通过在接缝混凝土141面对第一预制轨道板111的一侧形成有接缝凹槽140，在接缝混凝土141面对第二预制轨道板112的一侧也形成有接缝凹槽140，并在接缝凹槽140中填充高分子聚合物，利用高分子聚合物的良性粘结力可有效粘结预制轨道板110和接缝混凝土141，且高分子聚合物具有缓冲高弹性，可有效释放无砟轨道150的温度内应力和纵向伸缩变形，能满足高低温下无砟轨道150热胀冷缩的位移要求，防止宽窄接缝100开裂和破损。
48.填充于接缝凹槽140中的填充剂142种类有多种，一种优选实施方式，填充于接缝凹槽140中的填充剂142为高分子环氧树脂，高分子环氧树脂具有较好的粘结强度，可以较好的粘结预制轨道板110和接缝混凝土141，避免随着无砟轨道150服役时间的增加，浇筑的接缝混凝土141在接缝处开裂脱落。且高分子环氧树脂具有缓冲高弹性，能满足高低温下无砟轨道150热胀冷缩的位移要求。在其他实施方式中，填充剂142选用高分子酚醛树脂，利用高分子酚醛树脂的高粘结性和缓冲高弹性，可用做接缝凹槽140的填充剂且能保证其服役寿命。上述两个实施例中给出了高分子环氧树脂、高分子酚醛树脂两种填充剂142，值得注意的是，填充剂142材料并不局限于此，也可为其他具有良好粘结性且缓冲高弹性的填充材料。
49.另外，填充剂142在填充过程中可形成多种上表面，一种优选实施方式，填充剂142的上表面与接缝混凝土141的上表面齐平，避免因接缝凹槽140中的填充剂142上表面高于两侧相邻的预制轨道板110上表面与接缝混凝土141上表面，囤于接缝凹槽140上表面的积水蔓延至两侧相邻的预制轨道板110上表面和接缝混凝土141上表面，加剧轨道预制板110和接缝混凝土141开裂等问题的发生。在其他实施方式中，填充剂142的上表面略低于接缝混凝土141上表面，且填充剂142的上表面呈凹液面。凹液面能够囤积接缝凹槽140上表面的积水，使得积水不会蔓延至两侧的预制轨道板110上表面，以及接缝混凝土141上表面，避免对预制轨道板110和接缝混凝土141造成破坏，能够起到预防雨水的效果。
50.上述无砟轨道宽窄接缝结构中宽接缝101与窄接缝102的结构形式具有多种，一种优选实施方式，如图7所示，宽窄接缝100内充满接缝混凝土141和填充剂142后形成的截面形状为台阶形，上半部分形成宽接缝101，下半部分形成窄接缝102。在另一实施方式中，如图8所示，宽窄接缝100内充满接缝混凝土141和填充剂142后形成的截面形状为葫芦形，上半部分形成宽接缝101，下半部分形成窄接缝102。在又一实施方式中，如图9所示，宽窄接缝100内充满接缝混凝土141和填充剂142后形成的截面形状为漏斗形，上半部分形成宽接缝101，下半部分形成窄接缝102。当然宽接缝101与窄接缝102的结构形式并不局限于上述三种形状，也可为其他满足要求的形状。通过设置不同形状的宽窄接缝100，一方面能够改变填充剂142与预制轨道板110、接缝混凝土141的界面结合强度，使接缝混凝土141在长时间服役之后也不易开裂脱落；另一方面，也可通过设置不同形状的宽窄接缝100，避免因局部应力集中而造成宽窄接缝100的破损开裂。
51.为进一步防止宽窄接缝100的开裂的破损，一种优选实施方式，如图1、图4所示，宽接缝101与窄接缝102之间，和/或，窄接缝102与无砟轨道150之间设置有缓冲垫151。需要说明的是，缓冲垫151可以只设置在宽接缝101与窄接缝102之间，也可以只设置在窄接缝102与无砟轨道150之间，还可以是宽接缝101与窄接缝102之间、窄接缝102与无砟轨道150之间均设置有缓冲垫151。其中，缓冲垫151为橡胶、聚氨酯减振垫中的一种或多种，橡胶与聚氨酯减振垫具有高弹性量、性能稳定、寿命长、宽温域、高效减振的特点，能够与填充剂142共同承担宽窄接缝100上方的荷载，避免荷载自宽接缝101朝窄接缝102传递，减小宽窄接缝100中的应力，进一步防止宽窄接缝100的开裂和破损。当然，对于缓冲垫151的具体材料本实用新型不做限制，只需满足具有缓冲高弹性即可，如，复合纤维、硅胶等。
52.如图1、图4所示，上述无砟轨道宽窄接缝还包括接缝钢筋，接缝钢筋具有相对设置的埋入端和伸出端，埋入端位于预制轨道板110内，伸出端位于宽窄接缝100内。此处需要说明的是，接缝钢筋的埋入端长度和伸出端长度，本实用新型不做限制，只需位于预制轨道板110内的埋入端和位于宽窄接缝100内的伸出端能够实现接缝钢筋的固定，保证预制轨道板110和接缝混凝土141具有一定强度即可。在接缝钢筋的具体固定形式中，接缝钢筋包括第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130，第一接缝钢筋120具有第一埋入端121和第一伸出端122，第一埋入端121位于第一预制轨道板111内，第一伸出端122位于宽窄接缝100内，第二接缝钢筋130具有第二埋入端131和第二伸出端132，第二埋入端131位于第二预制轨道板112内，第二伸出端132位于宽窄接缝100内。
53.第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130的具体设置形式有多种，第一接缝钢筋120与第二接缝钢筋130在水平方向错位设置，和/或，在竖直方向错位设置。
54.一种优选实施方式，第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130在竖直方向上错位设置；如图1、图2以及图3所示，第一接缝钢筋120的第一伸出端122位于宽接缝101中，第二接缝钢筋130的第二伸出端132位于窄接缝102中，第一接缝钢筋120与第二接缝钢筋130位于同一竖直平面内且在高度方向分层设置。当然也可以是第一接缝钢筋120的第一伸出端122位于窄接缝102中，第二接缝钢筋130的第二伸出端132位于宽接缝101中，只需有一对相对设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130位于同一竖直平面内且在高度方向上分层设置即可。
55.在其他实施方式中，第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130在水平方向上错位设
置；如图4、图5以及图6所示，第一接缝钢筋120的第一伸出端122位于宽接缝101中，第二接缝钢筋130的第二伸出端132也位于宽接缝101中，第一接缝钢筋120与第二接缝钢筋130位于同一水平面内且在第一方向(图5中所示的v方向)上错位设置。当然也可以是第一接缝钢筋120的第一伸出端122位于窄接缝102中，第二接缝钢筋130的第二伸出端132也位于窄接缝102中，只需有一对相对设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130位于同一水平面内且在第一方向上(图5中所示的v方向)错位设置即可。
56.在其他实施方式中，第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130在水平方向和竖直方向上均错位设置。也即是，至少有一对相对设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130既未共用同一竖直平面，也未共用同一水平面，且在高度方向和第一方向(图5中所示的v方向)上均错位设置。
57.传统的第一接缝钢筋和第二接缝钢筋使用张拉锁件连接在一起，此时第一接缝钢筋与第二接缝钢筋需在水平方向和竖直方向上保持一致，无砟轨道受到温度荷载之后会使轨道结构产生纵向的伸缩变形，导致预制轨道板板端偏向受压和应力集中，同时会引起预制轨道板结构的翘曲变形，无法有效释放预制轨道板之间的温度内应力。在上述实施例中，通过第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130在水平方向，和/或，竖直方向的错位设置，去掉传统预制轨道板之间的强连接，减弱温度应力在预制轨道板110之间的传递，减小纵连式无砟轨道结构的轴向应力，且错位设置接缝钢筋也能提高在宽窄接缝100处的抗弯和抗剪能力，有效防止预制轨道板110板端翘曲，提高宽窄接缝100处的稳定性和抗开裂性。
58.另外，错位设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130至少为一对，可以理解的是，当错位设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130为一对时，位于第一预制轨道板111内的第一接缝钢筋120为一根，位于第二预制轨道板112内的第二接缝钢筋130为一根，且在水平方向，和/或，竖直方向上错位设置；当错位设置的第一接缝钢筋120和第二接缝钢筋130大于一对时，位于第一预制轨道板111内的第一接缝钢筋120为一根或多根，位于第二预制轨道板112内的第二接缝钢筋130为一根或多根，且在水平方向，和/或，竖直方向上错位设置。
59.另外，如图1-图6所示，本实用新型还提供了一种施工方法，应用于无砟轨道宽窄接缝结构中填充剂142的填充、填充剂142的固化以及接缝混凝土141的浇筑，该施工方法包括步骤：
60.步骤1：在宽窄接缝100形成的容置空间中通过埋填模具填充填充剂142于接缝凹槽140中。具体地，在填充前清理宽窄接缝100容置空间中的杂物和积水。填充于接缝凹槽140中的填充剂142为高分子聚合物，具体为高分子环氧树脂、高分子酚醛树脂、高分子丙烯酸酯中的一种。虽然本实施例中给出了上述三种填充剂142，但是填充剂142材料并不局限于此，也可为其他具有良好粘结性且缓冲高弹性的填充材料。需要说明的是，在一个实施方式中，接缝凹槽140中还设置有缓冲垫151，具体地，填充一定量的填充剂142至接缝凹槽140后，在填充剂142表面铺设缓冲垫151，继续在接缝凹槽140中填充剩余的填充剂，直至接缝凹槽140中充满填充剂142。
61.步骤2：对填充剂142进行固化处理，固化处理的形式包括杠杆加压、压块加压中的一种。具体地，固化处理的形式为杠杆加压时，将杠杆加压装置的压头置于填充剂142上表面，在杠杆的一端添加合适重量的砝码，使得压头给填充剂142的上表面施加压力完成固
化。固化处理的形式为压块加压时，在填充剂142上表面铺设一大小合适的盖板，在盖板上设置一定重量的压块，给填充剂142上表面施加一定压力完成固化。当然，固化加压处理的形式并不局限于此，也可为配重加压、压机加压、辊压等能够对填充剂142上表面施加一定压力的方式。在固化加压要大小适宜，当压力过大时，溢胶过甚，会导致粘结强度降低，当压力过小时，也无法起到效果，且应在填充剂142基本凝胶后施加压力。通过对填充剂上表面施加压力，加强填充剂142对预制轨道板110与接缝混凝土141接触表面的充分浸润，且加强界面收缩率，增强填充剂142的粘结能力，进一步防止宽窄接缝100的开裂，延长宽窄接缝100的服役寿命。
62.步骤3：在宽窄接缝100中浇筑接缝混凝土141。具体地，待填充剂142凝胶至一定强度之后，在宽窄接缝100所形成的剩余容置空间中浇筑接缝混凝土141。在浇筑接缝混凝土141的时候，混凝土自吊斗口下落的自由倾落高度控制在2米内。在浇筑过程中观察第一接缝钢筋120、第二接缝钢筋130有无位移变形的情况，若第一接缝钢筋120、第二接缝钢筋130出现位移变形的情况立即停止浇筑，对第一接缝钢筋120、第二接缝钢筋130进行修正，修整完成后继续进行浇筑。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。