一种减振基础结构及隧道无砟轨道制造技术

本发明专利技术公布了一种减振基础结构，属于土木工程减振技术领域，其包括至少一层SMA—FRP轨道结构层，所述SMA—FRP轨道结构层由上至下包括依次相接的FRP面层、SMA结构层、FRP基层，其中，FRP面层和FRP基层均由纤维增强复合材料制成，SMA结构层由沥青玛蹄脂制成。本发明专利技术还提供了一种隧道无砟轨道结构，其由上至下依次包括预制轨道板、仰拱回填层以及隧道本体，在所述预制轨道板和仰拱回填层之间还设有上述减振基础结构。本发明专利技术所提供的减振基础结构及其隧道无砟轨道具有减振性能好，受力稳定，易于制造和控制施工质量。

A vibration damping foundation structure and ballastless track of tunnel

【技术实现步骤摘要】
一种减振基础结构及隧道无砟轨道
本专利技术属于土木工程减振
，尤其涉及一种减振基础结构及隧道无砟轨道。
技术介绍
当前，我国经济高速发展，基础设施建设被提升为前所未有的高度，对于道路、桥梁、轨道等均要求在高强度承载力的基础上兼具良好的减振性能。例如，目前我国正掀起轨道交通建设的高潮，然而，轨道交通在给人们出行带来便利的同时，也给沿线环境带来了振动、噪声等负面影响。一直以来，有砟轨道作为轨道交通的主要结构形式，其散体道砟构成的道床可适当降低列车高速运行带来的振动、噪声对周边环境造成的影响，但该道床结构易产生道砟磨损、塌陷和局部变形等病害，从而加剧了轨道结构残余变形累积，导致轨道结构不平顺加剧，严重影响列车运行的稳定性及安全性。因此，针对当前轨道交通速度提升要求及环境友好的政策下，更具结构连续性、平顺性的无砟轨道成为目前轨道交通的主要结构形式。然而，无砟轨道采用的大刚度混凝土结构在列车长期冲击荷载作用下易出现振动过大、噪声超标等环境问题。为解决该问题，现有技术中研发了CRTSI型轨道结构、CRTSII型轨道结构和CRTSⅢ型轨道结构，这三种均为无砟轨道。前两者均是在现浇的钢筋混凝土底座上铺设预制轨道板，并通过CA砂浆层(水泥乳化沥青砂浆层)进行调整，轨下部分自上而下依次为轨道板、CA砂浆层(或其下增设弹性垫层)、混凝土底座或支承层，分别如图1—2所示。其中，CRTSI型板式无砟轨道采用单元式轨道板，板与板不连接，板缝不填充，通过设置有防止单元轨道板横、纵向的移动设置的凸形挡台(周围填充树脂等)进行限位，弹性缓冲层为低模量CA砂浆(弹性模量约为100-300MPa)，标准厚度为4-10cm。而CRTSII型板式无砟轨道采用整体式轨道板，即底座板纵向、轨道板纵向连接形成通长的整体板带结构，两侧设置侧向挡块，弹性缓冲层为高模量CA砂浆(弹性模量约为7000-10000MPa)，标准厚度为3cm。而对于CRTSI型、CRTSII型板式无砟轨道结构，均以CA砂浆层或其下铺设减震垫实现减振之目的，但客运专线板式无砟轨道CA砂浆的现行规范只考虑砂浆的抗压强度，而不考虑砂浆的抗拉强度，这就实际施工中对CA砂浆层施工质量要求极高，且随列车运行速度的提高，其耐久性也是个极大的问题。CRTSⅢ型板式无砟轨道是我国具有完全知识产权的新型轨道结构，如图3所示，为工程实践中具体运用的一种轨道结构，其采用单元分块式结构，自密实混凝土灌注后，仍通过门型钢筋使轨道板和自密实混凝土层连接成为一体。道床结构由预制轨道板、自密实混凝土填充层、限位结构(门型筋+凹槽)、中间隔离层(土工布)和钢筋混凝土基底等组成。当前最新研究成果表明，地铁振动的35％左右是由轨道结构(包括基础)所产生的。因此，对于减振要求较高的地段，通常考虑轨道结构的整体减振效果。目前，已经使用的减振型地铁轨道结构有D型可更换式弹性直结轨道、弹性支承式轨道结构、钢轨嵌入式轨道、弹性长轨枕埋入式无砟轨道、浮置板式轨道、减振型板式轨道、博格板式减振型无砟轨道、Rheda2000型无砟轨道、Edilon钢轨埋置式板式轨道结构，此外，还有在Rheda轨道基础上发展起来的旭普林型无砟轨道，该轨道结构采用两层混凝土板之间铺设人造橡胶或沥青涂层的方式实现减振目的。目前的各种无砟轨道结构具有以下问题：(1)板式无砟轨道结构减振基本仍靠具有一定刚度和惯性的橡胶(或弹性垫层)或钢弹簧实现，目前尚无采用粘弹性阻尼材料作为无砟轨道结构层，不能既满足列车平稳运行的支承功能又满足轨道整体的减振目的。(2)高速铁路板式无砟轨道结构中，CA砂浆施工质量难以控制，且其耐久性不高。(3)既有地铁预制板设置凸起，在运输、存储方面方便性较差。(4)列车运营过程中若预制板发生损坏，须将两侧现浇混凝土部分凿除后才能取出预制板，运营过程中的维修养护空窗期少。(5)地铁轨道结构中限位凹槽内容易积水。(6)现有地铁预制轨道板轨道结构中自密实混凝土的自密实混凝土施工质量难以控制，从而轨道结构的施工质量也变得不可控。(7)高铁轨道结构减振垫或地铁预制板轨道结构中隔离层(土工布)等减振效果并不佳。综上所述，对无砟轨道结构采取相应减振措施或开发合理、经济的新型减振型无砟轨道以克服上述缺点，延长轨道结构使用寿命并改善乘车舒适性，具有良好的经济效益和极高的社会价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决上述技术问题，提供一种减振基础结构，该减振基础结构及其所运用到的隧道无砟轨道受力稳定可靠，减振效果明显，兼具经济适用、便于质量控制的优良综合性能。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供一种减振基础结构，其包括至少一层SMA—FRP轨道结构层，所述SMA—FRP轨道结构层由上至下包括依次相接的FRP面层、SMA结构层、FRP基层，其中，FRP面层和FRP基层均由纤维增强复合材料制成，SMA结构层由沥青玛蹄脂制成。在具体实施时，前述FRP面层与SMA结构层之间、SMA结构层与FRP基层之间推荐采用环氧树脂类材料进行粘贴。同时，本专利技术还提供了一种隧道无砟轨道，其由上至下依次包括预制轨道板、仰拱回填层以及隧道本体，与现有隧道轨道所不同的是，在所述预制轨道板和仰拱回填层之间还设有上述减振基础结构。本专利技术主要有以下有益效果：本专利技术的减振结构基础通常可以作为现有各种常见构筑物的基础，能广泛地运用到道路、桥梁、轨道上，具有减振性好，承载性能稳定可靠，且经济适用性强，施工质量也便于控制的良好综合性能。例如，当用于列车轨道结构，尤其是用于隧道无砟轨道时，完美地体现了上述各项优异性能：1、首先，最关键的效果之一是本减振基础结构的受力更加合理，经ABAQUS数值有限元计算，充分显示了增加FRP后使得预制轨道板、SMA、轨道基层等刚度突变的实际情形得到了相当程度的“缓解”，且在同一计算断面，SMA结构层底部竖向振动加速度、位移基本相同，处于稳定状态，这些都充分证明了FSF减振型轨道结构使得整个轨道结构受力更趋于稳定合理，结构更加可靠。2、其次，减振效果明显。(1)经ABAQUS数值有限元计算，车速为100km/h工况下，其竖向加速度、竖向位移衰减率分别达60％、43％，远高于既有地铁预制板式无砟轨道结构竖向加速度21％、竖向位移8％的衰减率。(2)经实验室缩尺模型试验测量数据，在荷载同一竖向传递路径下，SMA结构层的底层竖向加速度均较SMA结构层的顶层竖向加速度有较大的衰减。3、再次，FRP及SMA材料综合性能的优势明显，具有技术、经济优势，质量可控。(1)FRP是一种质轻、高强、耐久、耐腐蚀、耐高温并具有良好弹性的材料，看似普通的非金属材料却有数倍于普通低合金钢的抗拉强度及比钢材略高的高弹性模量，但又如棉絮一样柔软，耐湿热且抗老化，材料老化寿命可达50年以上，且其造价经济，易于取得。(2)SMA材料为常用路面铺装材料，其施工工艺成熟，相对于现有的自密实混凝土等材料而言其质量易于控制，技术优势非常明显。4、此外，可针对轨道交通沿线振动控制参数，调整SMA材料配比，实现不同地段的减振效果，适应性极强。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种减振基础结构，其特征在于：包括至少一层SMA—FRP轨道结构层，所述SMA—FRP轨道结构层由上至下包括依次相接的FRP面层、SMA结构层、FRP基层，其中，FRP面层和FRP基层均由纤维增强复合材料制成，SMA结构层由沥青玛蹄脂制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种减振基础结构，其特征在于：包括至少一层SMA—FRP轨道结构层，所述SMA—FRP轨道结构层由上至下包括依次相接的FRP面层、SMA结构层、FRP基层，其中，FRP面层和FRP基层均由纤维增强复合材料制成，SMA结构层由沥青玛蹄脂制成。


2.根据权利要求1所述减振基础结构，其特征在于：所述FRP面层与SMA结构层之间、SMA结构层与FRP基层之间均采用环氧树脂类材料进行粘贴。


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【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，
申请(专利权)人：刘毅，
类型：发明
国别省市：重庆;50