一种接触网支柱基础防冻胀系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种接触网支柱基础防冻胀系统，属于土木工程技术领域，包括：管底套筒、冻拔钢管、滚动结构、支柱外套管、支柱、法兰盘和砾石层，其中：所述管底套筒底部的弹簧接头与冻拔钢管下端的弹簧接头之间安装有弹簧；在弹簧四周、管底套筒内填充有柔性填充体。本实用新型专利技术提供的接触网支柱基础防冻胀系统，结构合理，安装方便，在具备优良的抗冻拔能力的同时，具有极为便捷的自我恢复功能，能够长期使用；并且利于冻土地区土壤冻胀融沉问题的减弱，以及保持冻土地区建筑物基础的稳定和系统长期安全运行，非常适用于冻土地区接触网支柱基础的防冻胀工程。

A frost proof expansion system for catenary Pillar Foundation

【技术实现步骤摘要】
一种接触网支柱基础防冻胀系统
本技术属于土木工程
，具体涉及一种具有优良的抗冻拔能力的接触网支柱基础防冻胀系统。
技术介绍
目前我国冻土地区的路基、构筑物基础等因周而复始的冻胀、融沉和热融滑塌等问题，经常会发生路基冻胀、基础上拔等不可逆的工程失效问题，这已成为冻土地区道路建设和维护所面临的主要难题。因季节性冻土冻胀时土体隆起对构筑物基础产生切向冻胀力，当切向冻胀力大于构筑物基础的自重和附加应力时，构筑物基础将产生向上的位移，对整个基建工程地基的稳定性和安全性产生不可逆的损伤。我国青藏铁路大部分路段位于冻土区，其中在格拉段冻胀破坏依然严重，而格拉段暂未进行电气化改造。青藏线2006年全线贯通之后，其重大战略效力已经凸显，目前西格段已经实现了全线电气化和除关角地区外的复线化，远期若采用HXD系列机车可以使客运特快列车速度达到160km/h，但是到达格尔木后，由于格拉段为单线非电化线路，严重制约运能，而且内燃机车噪音和污染带来的问题也较为严重。若进行电气化改造则需采用接触网供电，仅从工程方面考虑，因拉格段所经地区存在温差大、气候恶劣和冻胀破坏严重等问题，因此接触网支柱基础的稳定性，即接触网支柱基础的抗冻拔能力成为施工的关键。调研国内冻土区新建哈大高速铁路，施工前未考虑接触网支柱基础冻拔问题，在后期运营中部分路段已出现接触网支柱基础冻拔现象。青藏铁路格拉段电气化改造已经提上了建设日程，在前期设计中必须要考虑接触网支柱基础冻拔问题。目前本领域鲜有整体保护策略相关的技术研究及科研成果，对于支柱防冻拔破坏技术仍然采取老办法：填料置换和套筒保温。填料置换技术通过使用非冻胀材料置换支柱周围原土，而套筒保温即通过围绕支柱设置套筒进行保温，隔绝支柱周围土体与外界的温度传递。这些方法可在一定程度上减轻支柱基础的冻拔破化，但其使用年限较短，且不可恢复，可靠度不高。
技术实现思路
本专利技术的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本技术创新性提出一种接触网支柱防冻拔破坏的系统及制备工艺。本专利技术的技术方案：一种接触网支柱基础防冻胀系统，包括：管底套筒，位于系统最底层，为系统的恢复提供承载平台，整体为柱体或立方体中空结构，优选为不锈钢材质，管底套筒底部封闭，顶部设有开口，在管底套筒内底部周边安装有弹簧接头，用于连接弹簧；冻拔钢管，为筒体结构，底部通过管底套筒顶部的开口插入管底套筒内，可以为无缝插入或者冻拔钢管外径小于管底套筒顶部开口的内径，在冻拔钢管位于管底套筒内部分外侧安装有弹簧接头，用于连接弹簧；滚动结构，安装在冻拔钢管内侧，包括基座以及安装在基座上的滚珠，基座用于容纳滚珠，滚珠与支柱外套管接触，用于冻拔钢管相对于支柱外套管滑动时较少摩擦；支柱外套管，安装在冻拔钢管内部，与滚动结构接触，一方面用于安装保护支柱，即混凝土桩；另一方面便于冻拔钢管相对于支柱外套管滑动；支柱，即混凝土桩，浇筑在支柱外套管内，为接触网系统的核心，也为本技术保护所述系统保护之核心；法兰盘，安装在混凝土桩顶部，通过螺纹连接与支柱外套管相连，一方面保护支柱，另一方面用以固定接触网架；砾石层，填充于冻拔钢管四周，管底套筒上部；其中：所述管底套筒底部的弹簧接头与冻拔钢管下端的弹簧接头之间安装有弹簧；在弹簧四周、管底套筒内填充有柔性填充体。本技术实现接触网支柱基础防冻胀之原理：本技术的技术方案，利用冻拔钢管内侧的滚动结构以及下部与管底套筒之间的弹簧（弹簧连接组件），实现防冻胀及长期使用的过程；当因季节性冻土冻胀时土体隆起而产生冻拔力，冻拔力作用在支柱外套管外部的冻拔钢管上，冻拔钢管受力向上滑动，通过内侧的滚动结构在支柱外套管外部相对滑动，从而避免了支柱外套管受到冻拔力的影响；同时，在冻拔钢管和管底套筒之间安装有弹簧，对于冻拔钢管向上的滑动具有一定的牵制作用，可通过弹簧受力抵消一部分冻拔力，因此保护支柱不受冻拔力的影响。当冻胀破坏结束后进入融沉阶段时，弹簧的保护可使得冻拔钢管在冻拔上升后仍可在融沉阶段恢复到原位，从而利用长期使用。其中，在弹簧四周、管底套筒内填充的柔性填充体，是提供一种柔性连接介质，以实现在为满足冻拔钢管产生竖向形变的同时保护冻拔钢管的恢复路径不被堵塞，再通过弹簧弹性回复力，使得在冻土地区融沉时,在冻拔钢管自重、附加应力及弹簧弹力的作用下可以沿着原有路径通过柔性介质恢复至原位，其中，砾石层填充于冻拔钢管四周，与桩孔之间的空隙中，可减少冻拔力对系统的影响。同时砾石层兼顾融沉时排水的作用，季节性冻土融沉时通过砾石层将季节性冻土层中的水吸收后经蒸发排出，通过逐次排水，将季节性冻土层中的水份逐步减少，进而逐步降低季节性冻土层的冻胀破坏作用；使得整套系统得以安全稳定的长久运行，并可逐级减少系统的检测维修频率。本技术的一个具体实施方式，所述滚动结构的基座为环形滚珠座，所述环形滚珠座分上下两层结构，通过螺栓固定，多个滚珠安装在环形滚珠座内；所述环形滚珠座平行固定安装在冻拔钢管内侧，在环形滚珠座内侧安装橡胶缓冲带。作为优选，环形滚珠座内注入有润滑油。本技术的一个具体实施方式，所述滚动结构的基座为环形滚珠座，在环形滚珠座内通过隔板设置有若干独立的空间，每个空间内放置有一个滚珠，所述环形滚珠座平行固定安装在冻拔钢管内侧，在环形滚珠座内侧安装橡胶缓冲带。本技术的一个具体实施方式，所述基座为垂直设置，以一定间隔均匀安装在冻拔钢管内侧，基座上安装有独立的滚珠座，每个滚珠座内安装一个滚珠，在独立的滚珠座内侧安装橡胶缓冲带。作为优选，独立的滚珠座内注入有润滑油。本技术的一个具体实施方式，所述基座为滚珠座，散布安装在在冻拔钢管内侧，以均匀或者不均匀、不规则的方式安装在冻拔钢管内侧，安装方式为可拆卸式连接方式，所述滚珠安装在滚珠座内。本技术的一个具体实施方式，所述弹簧外部安装有弹簧套筒，在弹簧两端安装有连接杆，连接杆一端连接弹簧接头，一端伸入套筒内，连接杆与弹簧套筒的连接处进行密封处理；提供给弹簧一个相对密闭的空间，以利于弹簧形变。本技术的一个具体实施方式，所述砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1配置而成；砾石作为持力结构，中砂和细砂填充于砾石孔隙中，作为吸水排水单元，可使得冻土地区融沉时的排水问题得以实现,利于冻土层排水，进而逐步降低季节性冻土层的冻胀破坏作用。本技术的一个具体实施方式，在弹簧四周、管底套筒内填充有柔性填充体，所述柔性填充体为具有一定弹性的非刚性的填充物，例如硅胶等填充物，树脂型填充物，或柔性填料。本技术的一个具体实施方式，所述冻拔钢管由两个半圆结构通过螺栓固定连接构成，在冻拔钢管上端刻有刻度，可用作检测、维修及恢复的评定依据。有益效果：本技术提供的接触网支柱基础防冻胀系统，结构合理，安装方便，在具备优良的抗冻拔能力的同时，具有极为便捷的自我恢复功能，能够长期使用；并且利于冻土地区土壤冻胀融沉问题的减弱，以及保持冻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种接触网支柱基础防冻胀系统，其特征在于，包括：/n管底套筒，位于系统最底层，为柱体或立方体中空结构，管底套筒底部封闭，顶部设有开口，在管底套筒内底部安装有弹簧接头；/n冻拔钢管，为筒体结构，底部通过管底套筒顶部的开口插入管底套筒内，在冻拔钢管位于管底套筒内部分外侧安装有弹簧接头；/n滚动结构，安装在冻拔钢管内侧，包括基座以及安装在基座上的滚珠；/n支柱外套管，安装在冻拔钢管内部，与滚动结构接触；/n支柱，为混凝土桩，浇筑在支柱外套管内；/n法兰盘，安装在混凝土桩顶部，通过螺纹连接与支柱外套管相连；/n砾石层，填充于冻拔钢管四周，管底套筒上部；/n其中：/n所述管底套筒底部的弹簧接头与冻拔钢管下端的弹簧接头之间安装有弹簧。/n

【技术特征摘要】
1.一种接触网支柱基础防冻胀系统，其特征在于，包括：
管底套筒，位于系统最底层，为柱体或立方体中空结构，管底套筒底部封闭，顶部设有开口，在管底套筒内底部安装有弹簧接头；
冻拔钢管，为筒体结构，底部通过管底套筒顶部的开口插入管底套筒内，在冻拔钢管位于管底套筒内部分外侧安装有弹簧接头；
滚动结构，安装在冻拔钢管内侧，包括基座以及安装在基座上的滚珠；
支柱外套管，安装在冻拔钢管内部，与滚动结构接触；
支柱，为混凝土桩，浇筑在支柱外套管内；
法兰盘，安装在混凝土桩顶部，通过螺纹连接与支柱外套管相连；
砾石层，填充于冻拔钢管四周，管底套筒上部；
其中：
所述管底套筒底部的弹簧接头与冻拔钢管下端的弹簧接头之间安装有弹簧。


2.根据权利要求1所述的接触网支柱基础防冻胀系统，其特征在于：所述滚动结构的基座为环形滚珠座，平行固定安装在冻拔钢管内侧，所述滚珠安装在环形滚珠座内，在环形滚珠座内侧安装橡胶缓冲带。


3.根据权利要求1所述的接触网支柱基础防冻胀系统，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：王博林，万冰清，王旭，马学宁，蒋代军，晋霞，马文杰，蔡红燕，冉启仁，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：新型
国别省市：甘肃;62