寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法和自俘热抗冻胀结构技术

本发明专利技术公开了一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法和自俘热抗冻胀结构，属于路基抗冻胀结构设计技术领域，通过计算发生冻胀病害的路基所需供热量，在路基边坡上或坡脚地面上安装太阳能集热器，在路基冻胀部位内水平安装填充相变蓄热材料的分级蓄热管，太阳能集热器和分级蓄热管通过导流管连接；导流管内填充超导液，利用超导液密度随温度升高而降低的特性，在太阳能热器和分级蓄热管之间形成热液自下而上、冷液自上而下的自驱循环，将太阳能集热器收集的热量传输至分级蓄热管及路基，提高路基抗冻胀潜能。本发明专利技术能够持续地俘获太阳热能，利用相变蓄热材料所蕴含的相变潜热改善向路基供热的延续性，有效减小路基降温幅度和冻胀变形幅值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于路基抗冻胀结构设计，特别涉及一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法和自俘热抗冻胀结构。

技术介绍

1、冻土是寒区地区的一种特殊地质现象，由于冬季气温极低，导致地表土体中的水分凝结成冰形成冻土层。路基冻结膨胀引起上部轨道结构伤损及不平顺是寒区铁路路基一种常见的病害现象，也是限制寒区铁路正常运营的主要病害。在进行寒区高速铁路路基设计与建设时，会专门采用级配碎石基床，结合“防排疏渗”措施、保温垫层或桩板结构等技术方案，对潜在的路基冻胀病害进行处置。但是，当冻胀病害潜伏至运营之后才暴露时，就面临巨大的整治困难。

2、目前，运营铁路路基的冻胀病害根治措施多沿袭“冬病夏治”理念，以原位修复为主，包括换填、挖侧沟、增设保温层或保温护道、疏排水、注（撒）盐等，存在施工周期长、整治范围有限、不适合短天窗作业等缺点。尤为关键的是，既有措施大多治标不治本，即使采用保温层或保温护道等保温措施也只能延缓路基降温速率，难以对温度这一关键致灾因素的极值进行主动调控。而基于电伴热、热泵等电气化供热设备的主动温度控制措施又面临初始投资大、运行能耗高、长期寿命低等不足本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于：在第3步中，所述分级蓄热管的竖向埋深计算值取路基有害冻结深度Hd的2/3；所述分级蓄热管的纵向间距计算值取竖向埋深的2.5倍；所述分级蓄热管的本体长度是从坡面入口处至里股钢轨向外延伸0.5 m。

3.根据权利要求2所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于：所述分级蓄热管的竖向埋深范围为0.5～1.0m，当竖向埋深计算值低于0.5m时，竖向埋深的设计值取为下限值0.5m；当竖向埋深计算值高于1.0m时，设计值取为上限值1.0...

【技术特征摘要】

1.一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于：在第3步中，所述分级蓄热管的竖向埋深计算值取路基有害冻结深度hd的2/3；所述分级蓄热管的纵向间距计算值取竖向埋深的2.5倍；所述分级蓄热管的本体长度是从坡面入口处至里股钢轨向外延伸0.5 m。

3.根据权利要求2所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于：所述分级蓄热管的竖向埋深范围为0.5～1.0m，当竖向埋深计算值低于0.5m时，竖向埋深的设计值取为下限值0.5m；当竖向埋深计算值高于1.0m时，设计值取为上限值1.0m；

4.根据权利要求1所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构设计方法，其特征在于：在第4步中，集热板倾角ψ的计算公式如下：

5.一种寒区路基自俘热抗冻胀结构，其特征在于：包括太阳能集热器、分级蓄热管和导流管，所述太阳能集热器及分级蓄热管采用如权利要求1-4任一项所述的设计方法设计；所述太阳能集热器设置于路基边坡上或坡脚地面上，所述分级蓄热管设置于路基的冻胀部位；所述太阳能集热器与分级蓄热管通过导流管相连，所述导流管内填充超导液，所述超导液通过温差驱动在导流管内自动循环。

6.根据权利要求5所述的一种寒区路基自俘热抗冻胀结构，其特征在于：所述太阳能集热器为平板状结构，包括箱体、集热板、气凝胶保温板及调节支架，所述箱体内自上至下设有集热板和用于容纳导流管u形导流部的换热槽，所述换热槽内壁与u形导流部之间的空间填充导热膏；所述箱体的顶面设有透明盖板，所述箱体的四周及底部外侧均设有气凝胶保温板，所述透明盖板、集热板、换热槽与箱体通过连接件相连；所述箱体的底部通过调节支架固定于路基的侧面...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡田飞，刘梦圆，岳祖润，熊罡，孙铁成，张松，介少龙，曹明星，刘天放，何涛帆，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：