本發(fā)明涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種組合式彈性道床結構。

背景技術：

隨著軌道交通的快速發(fā)展，其帶來的環(huán)境振動影響問題日趨嚴重，如北京市多條線路由于振動問題被迫調整線路規(guī)劃，新建線路開通后即面臨了大量的振動投訴問題。目前國內解決軌道交通引起的環(huán)境振動問題時，通常采用ALT.1扣件、Vanguard扣件、剪切型減振器系統(tǒng)扣件等扣件減振措施；彈性短軌枕、彈性長軌枕等軌枕減振措施；以及橡膠浮置板軌道、鋼彈簧浮置板軌道、梯形軌道、各類道床減振墊等道床減振措施。然而，單純依靠上述軌道減振措施存在如下問題：

(1)當面對振動敏感目標的敏感度較高時(如地鐵線路近距離穿越敏感建筑或新建地鐵沿線已有對振動要求極高的科研機構等)，單純依靠軌道減振措施難以解決振動問題。從應用效果來看，雖然北京市軌道交通新建線路均采用了大量軌道減振措施，單條線路上減振區(qū)段長度比例最高已達64％，但線路開通后沿線居民、科研機構關于環(huán)境振動的投訴屢見不鮮，主要投訴內容即為軌道交通振動和噪聲擾民，古建筑保護和精密儀器正常使用受到影響等。

(2)軌道減振措施多以降低軌道剛度為手段，同一線路采取不同軌道減振措施使得整條線路剛度不均勻，進而惡化輪軌關系，導致鋼軌波磨的產生和發(fā)展。這不僅增大了環(huán)境振動水平，還為軌道交通的安全運營埋下隱患。

技術實現要素：

本發(fā)明的實施例提供了一種組合式彈性道床結構，以減小軌道振動對周圍環(huán)境的影響。

為了實現上述目的，本發(fā)明采取了如下技術方案。

一種組合式彈性道床結構，包括：

混凝土制作的無砟整體道床，所述無砟整體道床包括仰拱找平層和平面基面，所述平面基面上放置軌枕，所述混凝土為彈性混凝土和普通水泥混凝土的組合體。

進一步地，所述彈性混凝土的阻尼比高于設定的閾值。

進一步地，所述彈性混凝土包括橡膠混凝土或者柔性混凝土。

進一步地，所述普通水泥混凝土內置在所述彈性混凝土的內部。

進一步地，所述普通水泥混凝土為長方體形狀，在道床結構的縱截面，普通水泥混凝土的水平平分線與線路的中心線重合。

進一步地，在長度方向，普通水泥混凝土沿著鋼軌方向貫穿整個道床結構，在寬度方向，普通水泥混凝土的寬度小于兩條鋼軌之間的寬度，普通水泥混凝土的寬度與兩條鋼軌之間的寬度之間的差值小于設定的閾值。

進一步地，所述組合式彈性道床結構采用分段預制方式進行制備，在內置的普通水泥混凝土梁的部位預埋剪力鉸，在施工現場將各段道床之間的剪力鉸連接，完成各段道床拼接。

進一步地，所述軌枕包括短軌枕、長軌枕或者梯形軌枕。

進一步地，當所述組合式彈性道床結構設置在隧道中時，所述隧道仰拱的找平層采用與道床相同的彈性混凝土鋪設。

由上述本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以看出，本發(fā)明實施例提出的組合式彈性道床結構具有環(huán)保、低成本、施工快速、耐久性和延展性好等特點，適合全線普遍使用，同時在振動要求特別嚴格的地段配合其他減振措施，不僅可以滿足環(huán)境振動要求、降低軌道減振投資，而且確保了整條線路的軌道剛度和平順性，避免鋼軌異常波磨的產生。

本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置短軌枕的示意圖；

圖2給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置長軌枕的示意圖；

圖3給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置梯形枕的示意圖；

圖4為馬蹄形隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖；

圖5為矩形隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖；

圖6為盾構隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖；

圖7為組合式彈性道床結構的基面上面放置短軌枕的平面示意圖；

圖8為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(短軌枕)；

圖9為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(長軌枕)；

圖10為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(梯形軌枕)。

圖中，1-預制組合式混凝土彈性道床；2-鋼軌；3-內置普通混凝土梁；4-短軌枕；5-長軌枕；6-梯形軌枕。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施方式，所述實施方式的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施方式是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。

本技術領域技術人員可以理解，除非特意聲明，這里使用的單數形式“一”、“一個”、“所述”和“該”也可包括復數形式。應該進一步理解的是，本發(fā)明的說明書中使用的措辭“包括”是指存在所述特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件，但是并不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組。應該理解，當我們稱元件被“連接”或“耦接”到另一元件時，它可以直接連接或耦接到其他元件，或者也可以存在中間元件。此外，這里使用的“連接”或“耦接”可以包括無線連接或耦接。這里使用的措辭“和/或”包括一個或更多個相關聯的列出項的任一單元和全部組合。

本技術領域技術人員可以理解，除非另外定義，這里使用的所有術語(包括技術術語和科學術語)具有與本發(fā)明所屬領域中的普通技術人員的一般理解相同的意義。還應該理解的是，諸如通用字典中定義的那些術語應該被理解為具有與現有技術的上下文中的意義一致的意義，并且除非像這里一樣定義，不會用理想化或過于正式的含義來解釋。

為便于對本發(fā)明實施例的理解，下面將結合附圖以幾個具體實施例為例做進一步的解釋說明，且各個實施例并不構成對本發(fā)明實施例的限定。

為了解決上述問題，新型減振技術的研發(fā)勢在必行。根據軌道交通減振理論體系，凡可降低敏感目標敏感度的措施均屬于綜合減振的范疇。除降低系統(tǒng)剛度方法外，還可通過增加參振質量、耗散振動能量等方法進行減振處理。

在機場跑道、高速公路道面使用的橡膠混凝土材料，是一種半剛性的混凝土材料，性能介于傳統(tǒng)水泥混凝土與瀝青混凝土之間。由于橡膠主要通過物理力學作用改善混凝土內部結構，并不改變混凝土中各種材料本身的化學性能，因而不會破壞混凝土的耐久性。材料的阻尼是衡量材料本身減振性能的主要指標，阻尼越大則表明材料吸振能力越強。橡膠混凝土相對于普通混凝土材料具有較高的阻尼比、更好的抗沖擊性和延展性，彈性模量和基頻隨橡膠摻量的增加而降低。當橡膠粉摻量在0.5％～2.5％之間時，與普通混凝土相比，阻尼比可提高50％～60％；當橡膠粉摻量超過2.5％后，阻尼比隨橡膠粉摻量增大而快速增大，阻尼比提高約1.3～2.3倍；當橡膠粉摻量在4.5％左右時，可獲得阻尼比、彈性模量和抗壓強度均較高的彈性混凝土。因此橡膠混凝土能用于夠減振降噪。

此外，橡膠混凝土具有較好的耐火性、吸振性、抗沖擊特性、抗爆裂特性、隔熱、隔音性能等，已經在工程領域方面得到了大量的應用。世界上第一個可使用的橡膠集料混凝土結構是1999年2月在美國亞利桑那州立大學校園建造的一段橡膠集料混凝土人行道，隨后該州又在2003建造了世界上第一條廢舊輪胎橡膠改性混凝土路面道路段，及多個彈性混凝土試驗點路段。國內于2005年11月在青島至銀川高速公路河北石家莊入口，建造了世界上第一塊由橡膠集料混凝土鋪筑的高速公路收費站及服務區(qū)路面。2006年8月，天津市武清區(qū)武香路二百戶東口橋，使用橡膠集料混凝土作為橋面鋪裝層。目前，橡膠混凝土大量用于建設高等級公路，鐵路道口鋪面等處；而摻用膠粉的高強混凝土(強度等級達到或超過C60的混凝土)，已經應用在重要軍事建筑、核工業(yè)建筑、防恐怖襲擊建筑、機械系統(tǒng)基座、鐵路及地鐵緩沖層、防御墻、以及對隔熱隔聲性能有特殊要求的墻體中。

因此，可以進一步探討其在軌道交通工程領域的應用前景。而橡膠可以利用舊輪胎等廢橡膠進行加工，實現廢舊橡膠材料的循環(huán)利用和無污染消化處理，具有重大的環(huán)保意義。

柔性混凝土是采用特殊新方法在混凝土中摻入長纖維聚丙烯、鋼或玻璃纖維的改性水泥混凝土材料。相對于普通水泥混凝土，柔性混凝土是一種兼具強度和柔性的材料。國內外學者采取了很多種方法對水泥混凝土改性，以降低其彈性模量，提高韌性，如采用纖維配筋、有機高分子材料、高性能輕集料、高分子聚合物等。在公路行業(yè)，柔性混凝土作為鋪面材料已投入大量的應用，由其行車舒適性好、噪音小、變形適應能力強而得到了廣泛的應用。在地下工程噴層支護技術領域，應用柔性好的具有一定抗拉、抗彎性能的柔性混凝土噴涂材料，改善基體的抗拉、抗彎性能和韌性，而且在發(fā)生開裂后還有較大的殘余強度。在水工領域，隨著大型水利工程的相繼建設，采用柔性混凝土作為防滲材料，因其可保證一定強度前提下具有較低的彈性模量且能適應較大變形而不開裂，得到了長足應用。在鐵路方面，隨著高速重載化，具有粘彈性的柔性混凝土用作全斷面軌下基礎材料可寄期發(fā)揮防水、減振、降噪、適應路基變形、易于維護且環(huán)保可回收的優(yōu)點，在國外已有相關的研究。

本發(fā)明實施例提出了一種新型的組合式彈性道床結構，使用混凝土制作無砟整體道床，上述混凝土為彈性混凝土和普通水泥混凝土的組合體，實例性的，彈性混凝土可以采用橡膠混凝土或者柔性混凝土。其中，普通水泥混凝土內置在彈性混凝土的內部，普通水泥混凝土為長方體形狀，在道床結構的縱截面，普通水泥混凝土的水平平分線與線路的中心線重合。在長度方向，普通水泥混凝土可以沿著鋼軌方向貫穿整個道床結構，在寬度方向，普通水泥混凝土的寬度可以小于兩條鋼軌之間的寬度，普通水泥混凝土的寬度與兩條鋼軌之間的寬度之間的差值小于設定的閾值。

上述彈性混凝土的阻尼比高于設定的閾值，示例性的，該閾值可以為：2％。

本發(fā)明實施例由于采用了組合式的混凝土彈性道床，增大了道床結構的彈性、阻尼及質量，根據減振原理，當列車振動波經扣件傳遞至道床后，道床結構的慣性可平衡一部分振動能量，同時道床結構中的橡膠顆?；蛘呷嵝圆牧项w?？梢詫C械能轉化為熱能，從而減少經由道床結構傳遞的振動能量，達到減振目的。由于橡膠材料來源廣泛，可以利用舊輪胎等廢橡膠進行加工，實現廢舊橡膠材料的循環(huán)利用和無污染消化處理，具有重大的環(huán)保意義，因此該彈性道床成本較低且環(huán)保。本發(fā)明中，預制吸能彈性道床結構具有良好的減振效果。

本發(fā)明實施例提出的新型的組合式彈性道床結構利用增大參振質量、耗散振動能量的方式進行減振。該組合式彈性道床結構可以全線普遍采用，可以較好的解決地鐵減振與優(yōu)良輪軌關系共存的問題，避免或減少鋼軌異常波磨現象。此外，還可以降低全線的振動影響，從而降低敏感地段的減振等級，線路的較高尤其是特殊減振地段的長度比例將大大減少，極有可能將特殊減振長度比例控制在25％這一合理比例范圍內，從而大大降低減振投資。

為了便于施工現場拼接，本發(fā)明提出的預制組合式混凝土彈性道床每段長設定長度，該設定長度可以為6m，實施方式為：在混凝土制備場地按照橡膠混凝土/柔性混凝土的設計配比進行彈性混凝土配制(其中務必保證混凝土中橡膠顆?；蚱渌砑觿┑木鶆蛐?，以及普通水泥混凝土配制；在道床預制場按照精度要求預制道床板，在內置的普通水泥混凝土梁的部位預埋剪力鉸；運送至施工現場鋪設就位后，各段道床之間的剪力鉸連接，完成各段道床的拼接工作。然后，進行架軌等工作。普通水泥混凝土梁沿鋼軌走向，普通混凝土梁中心線與道床中心線重合，其高度不超過整體道床高度的1/3為宜，寬度也不宜超過整體道床頂面寬度的1/3，其斷面可為正方形，也可為長方形。

本發(fā)明實施例的組合式彈性道床結構采用彈性混凝土和普通水泥混凝土組合的方式制作無砟整體道床，這在軌道交通領域是具有革命性的創(chuàng)新意義。上述組合式彈性道床結構可以適合不同的隧道結構型式，而在施工過程中，隧道仰拱的找平層也可以采用彈性混凝土進行鋪設，增強道床結構與基地結構的整體性。

采用橡膠混凝土制作無砟整體道床，其制備工藝與普通混凝土幾乎相同，僅僅在制備過程中注意橡膠粉/顆粒摻入的均勻性即可。該彈性道床采用預制方式進行制備。

本領域技術人員應能理解上述橡膠或者柔性混凝土的應用類型僅為舉例，其他現有的或今后可能出現的混凝土應用類型如可適用于本發(fā)明實施例，也應包含在本發(fā)明保護范圍以內，并在此以引用方式包含于此。

本發(fā)明實施例的組合式彈性道床結構可以制作成各種結構形狀，從而可以適應各種地基型式和各種隧道型式。上述預制組式混凝土彈性道床結構的基面上面可以放置不同型式的軌枕和扣件進行使用，滿足不同的減振需求，圖1給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置短軌枕的示意圖，圖2給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置長軌枕的示意圖，圖3給出了在組合式彈性道床結構的基面上面放置梯形軌枕的示意圖。

圖4為馬蹄形隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖，圖5為矩形形隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖，圖6為盾構隧道中鋪設組合式彈性道床結構的縱斷面示意圖，圖7為組合式彈性道床結構的基面上面放置短軌枕的平面示意圖。

圖8為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(短軌枕)，圖9為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(長軌枕)，圖10為組合式彈性道床結構的拼裝示意圖(梯形軌枕)。

綜上所述，本發(fā)明實施例提出的組合式彈性道床結構具有環(huán)保、低成本、施工快速、耐久性和延展性好等特點，適合全線普遍使用，同時在振動要求特別嚴格的地段配合其他減振措施，不僅可以滿足環(huán)境振動要求、降低軌道減振投資，而且確保了整條線路的軌道剛度和平順性，避免鋼軌異常波磨的產生。

對于同標號的混凝土，摻入橡膠粉后通常會降低強度，為了確保安全性需要通過提高基準混凝土標號、橡膠顆粒預處理或加入添加劑等方法來提高橡膠混凝土強度，但這幾種方法都會提高橡膠混凝土的造價。而內置梁采用普通混凝土制成，可以在不改變混凝土標號的前提下提高其強度，利用內置梁預埋剪力鉸完成整體道床的拼裝，可以保證整體道床的穩(wěn)定性，從而確保運營安全。

本領域普通技術人員可以理解：附圖只是一個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領域普通技術人員可以理解：實施例中的裝置中的部件可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的部件可以合并為一個部件，也可以進一步拆分成多個子部件。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。