本实用新型属于土木工程技术领域，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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
本发明的技术问题：针对上述不足，克服现有技术的缺陷，本实用新型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。
本发明的技术方案：
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，也为本实用新型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。
本实用新型实现接触网支柱基础防冻胀之原理：
本实用新型的技术方案，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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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。
本实用新型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：本实用新型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。
附图说明
图1为本实用新型实施例1接触网支柱基础防冻胀系统的结构示意图。
图中：10、管底套筒；11、第一弹簧接头；12、柔性填充体；20、冻拔钢管；21、第二弹簧接头；22、基座；25、刻度尺；30、支柱外套管；40、支柱；50、法兰盘；60、弹簧；61、弹簧套筒；62、连接杆；70、砾石层。
图2为本实用新型实施例1接触网支柱基础防冻胀系统中弹簧连接结构示意图。
图3为本实用新型实施例1接触网支柱基础防冻胀系统中基座结构示意图。
图中：22、环形滚珠座；23、滚珠。
图4为本实用新型实施例3接触网支柱基础防冻胀系统的结构示意图。
图5为本实用新型实施例3接触网支柱基础防冻胀系统中基座结构示意图。
图中：22、基座；23、滚珠。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本实用新型中所述的“内、外”的含义指的是相对于设备本身而言，指向设备内部的方向为内，反之为外，而非对本实用新型的装置机构的特定限定。
本实用新型中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步的说明，参见图1-5。
实施例1：
一种接触网支柱基础防冻胀系统，如图1-3所示，包括管底套筒10、冻拔钢管20、滚动结构、支柱外套管30、支柱40、法兰盘50和砾石层70；
其中，所述管底套筒10，整体为柱体结构，本实施例中为不锈钢材质，分为左右对称的两部分，通过螺栓组件固定相连，管底套筒10底部封闭，顶部设有圆形开孔，在管底套筒10内底部周边安装有第一弹簧接头11，本实施例中，安装在底部周边均匀安装4个第一弹簧接头11；
其中，所述冻拔钢管20，整体为圆筒状结构，本实施例中所述冻拔钢管由两个半圆结构通过螺栓固定连接构成，下端通过管底套筒10顶部的开口插入管底套筒10内，本实施例中冻拔钢管20外径小于管底套筒10顶部开口的内径，在冻拔钢管20位于管底套筒10内部分外侧安装有第二弹簧接头21，第二弹簧接头21安装的位置及数量与第一弹簧接头11相对应；冻拔钢管20上部突出地面线，并在上端刻有刻度，标有刻度尺25；
其中，所述滚动结构，安装在冻拔钢管10内侧，包括基座22以及安装在基座上的滚珠23，本实施例中，所述基座22为环形滚珠座，所述环形滚珠座分上下两层结构，如图2所示，通过螺栓固定，多个滚珠23安装在环形滚珠座内，所述环形滚珠座水平固定安装在冻拔钢管10内侧，在环形滚珠座内安装有橡胶缓冲带；本实施例中，所述基座22从上之下均匀安装有5组；
其中，所述支柱外套管30，安装在冻拔钢管10内，外侧与滚动结构中的滚珠23接触；
其中，所述支柱40，即混凝土桩，浇筑在支柱外套管30内；
其中，所述法兰盘50，安装在支柱40顶部，通过螺纹连接与支柱外套管30相连；
其中，砾石层70，填充在冻拔钢管20与桩孔之间，管底套筒10上部；本实施例中，所述砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成；
其中，所述管底套筒10内的第一弹簧接头11与冻拔钢管20下端的第二弹簧接头21之间安装有弹簧连接组件，其中，本实施例中，所述弹簧连接组件包括弹簧60、弹簧外部安装的弹簧套筒61、以及在弹簧两端安装的连接杆62，连接杆62一端伸入弹簧套筒61内，另一端与相应的弹簧接头相连，其中，连接杆62与弹簧套筒61的连接处安装有橡胶密封圈；
其中，在弹簧连接组件四周、管底套筒10内填充有柔性填充体12；本实施例中，所述柔性填充体12由环氧树脂和砂砾石颗粒混合制备而成，其中环氧树脂与砂砾石颗粒的比例为6：4（质量之比）；具体组分为：取环氧树脂30份、砂砾石颗粒20份、顺丁橡胶8份、石墨粉5份和异氰酸酯6份。
本实施例中所述接触网支柱基础防冻胀系统的制备工艺，其步骤如下：
（1）开挖桩孔：在季节性冻土地区开挖桩孔，具体深度根据施工需求和当地的冻土层情形设定，对桩孔底部进行平整处理后铺设防水土工布，在防水土工布上铺设砂砾石并进行平整处理；
（2）滚动结构组装：环形滚珠座分上下两层结构，先将多个滚珠23安装在环形滚珠座的下层，在环形滚珠座分上下两层合起之前，在上层或下层内粘贴橡胶缓冲带，然后将上下两层合起，通过螺栓固定相连，本步骤中准备五组滚动结构；
（3）冻拔钢管20安装：组装冻拔钢管20，并在冻拔钢管20内侧安装滚动结构，在冻拔钢管20下部焊接第二弹簧接头21；
（4）管底套筒10安装：管底套筒10包括左右对称的两部分构成，在管底套筒10周边内侧焊接第一弹簧接头11，然后组装弹簧连接组件，将弹簧连接组件两端分别连接在冻拔钢管的20下部的第二弹簧接头21和管底套筒10底部的第一弹簧接头11之后，然后将管底套筒10两部分通过螺栓组件固定相连；
（5）柔性填充体12制备：称取环氧树脂30份、砂砾石颗粒20份、顺丁橡胶8份、石墨粉5份和异氰酸酯6份（以上均为质量份数）放入容器中，混合均匀，室温下静置2后，制备得到柔性填充体12，并将柔性填充体12注射入管底套筒10内，本实施例中通过冻拔钢管20和管底套筒10之间的空隙注入；
（6）放置冻拔钢管20和管底套筒10：经过步骤（4）和（5），冻拔钢管20和管底套筒10已经组装在一起，将组装在一起的冻拔钢管20和管底套筒10放置在步骤（1）开挖的桩孔内；
（7）砾石层70制备：制备砾石层70，砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成并将砾石层10填充在冻拔钢管20四周以及管底套筒10上部，将冻拔钢管20四周与桩孔之间的空隙填满；
（8）支柱外套管30组装：组装支柱外套管30，本实施例中支柱外套管30为筒形中空管，由两部分组成，通过焊接组装而成，组装完成后将支柱外套管30放置在冻拔钢管20内；
（9）支柱40制备：将钢筋笼放入支柱外套管30内，在支柱外套30钢管内灌注混凝土，制备得到混凝土桩；
（10）待支柱40成型之后，在支柱40顶部安装法兰盘50，即可制备得到所述接触网支柱基础防冻胀系统。
使用时，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30外部的冻拔钢管20上，冻拔钢管20受力向上滑动，通过内侧的滚动结构在支柱外套管30外部相对滑动，从而避免了支柱外套管30受到冻拔力的影响；同时，在冻拔钢管20和管底套筒10之间安装有弹簧连接组件，在弹簧60的作用力下对于冻拔钢管20向上的滑动具有一定的牵制作用，可通过弹簧60受力抵消一部分冻拔力，因此保护支柱40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60的保护可使得冻拔钢管20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。
实施例2：
一种接触网支柱基础防冻胀系统，包括管底套筒10、冻拔钢管20、滚动结构、支柱外套管30、支柱40、法兰盘50和砾石层70；
其中，所述管底套筒10，整体为柱体结构，本实施例中为不锈钢材质，分为左右对称的两部分，通过焊接固定相连，管底套筒10底部封闭，顶部设有圆形开孔，在管底套筒10内底部周边安装有第一弹簧接头11，本实施例中，安装在底部周边均匀安装4个第一弹簧接头11；
其中，所述冻拔钢管20，整体为圆筒状结构，本实施例中所述冻拔钢管由两个半圆结构通过螺栓固定连接构成，下端通过管底套筒10顶部的开口插入管底套筒10内，本实施例中冻拔钢管20外径小于管底套筒10顶部开口的内径，在冻拔钢管20位于管底套筒10内部分外侧安装有第二弹簧接头21，第二弹簧接头21安装的位置及数量与第一弹簧接头11相对应；冻拔钢管20上部突出地面线，并在上端刻有刻度，标有刻度尺25；
其中，所述滚动结构，安装在冻拔钢管10内侧，包括基座22以及安装在基座上的滚珠23，本实施例中，所述基座22为环形滚珠座，所述环形滚珠座分上下两层结构，多个滚珠23安装在环形滚珠座内，通过螺栓组件固定，所述环形滚珠座水平固定安装在冻拔钢管10内侧；本实施例中，所述基座22从上之下均匀安装有5组；
其中，所述支柱外套管30，安装在冻拔钢管10内，外侧与滚动结构中的滚珠23接触；
其中，所述支柱40，即混凝土桩，浇筑在支柱外套管30内；
其中，所述法兰盘50，安装在支柱40顶部，通过螺纹连接与支柱外套管30相连；
其中，砾石层70，填充在冻拔钢管20与桩孔之间，管底套筒10上部；本实施例中，所述砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成；
其中，所述管底套筒10内的第一弹簧接头11与冻拔钢管20下端的第二弹簧接头21之间安装有弹簧60；
其中，在弹簧60四周、管底套筒10内填充有柔性填充体12；本实施例中，所述柔性填充体12由环氧树脂和砂砾石颗粒混合制备而成，其中环氧树脂与砂砾石颗粒的比例为6：4（质量之比）；具体组分为：取环氧树脂30份、砂砾石颗粒20份、顺丁橡胶8份、石墨粉5份和异氰酸酯6份。
本实施例中所述接触网支柱基础防冻胀系统的制备工艺，其步骤如下：
（1）开挖桩孔：在季节性冻土地区开挖桩孔，具体深度根据施工需求和当地的冻土层情形设定，对桩孔底部进行平整处理后铺设防水土工布，在防水土工布上铺设砂砾石并进行平整处理；
（2）滚动结构组装：环形滚珠座分上下两层结构，先将多个滚珠23安装在环形滚珠座的下层，在环形滚珠座分上下两层合起之前，在上层或下层内粘贴橡胶缓冲带，然后将上下两层合起，通过螺栓固定相连，本步骤中准备五组滚动结构；
（3）冻拔钢管20安装：组装冻拔钢管20，并在冻拔钢管20内侧安装滚动结构，在冻拔钢管20下部焊接第二弹簧接头21；
（4）管底套筒10安装：管底套筒10包括左右对称的两部分构成，在管底套筒10周边内侧焊接第一弹簧接头11，将弹簧60两端分别连接第一弹簧接头11和第二弹簧接头之后，将管底套筒10两部分通过焊接固定相连；
（5）柔性填充体12制备：称取环氧树脂30份、砂砾石颗粒20份、顺丁橡胶8份、石墨粉5份和异氰酸酯6份（以上均为质量份数）放入容器中，混合均匀，室温下静置2后，制备得到柔性填充体12，并将柔性填充体12注射入管底套筒10内，本实施例中通过冻拔钢管20和管底套筒10之间的空隙注入；
（6）放置冻拔钢管20和管底套筒10：经过步骤（4）和（5），冻拔钢管20和管底套筒10已经组装在一起，将组装在一起的冻拔钢管20和管底套筒10放置在步骤（1）开挖的桩孔内；
（7）砾石层70制备：制备砾石层70，砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成并将砾石层10填充在冻拔钢管20四周以及管底套筒10上部，将冻拔钢管20四周与桩孔之间的空隙填满；
（8）支柱外套管30组装：组装支柱外套管30，本实施例中支柱外套管30为筒形中空管，由两部分组成，通过焊接组装而成，组装完成后将支柱外套管30放置在冻拔钢管20内；
（9）支柱40制备：将钢筋笼放入支柱外套管30内，在支柱外套30钢管内灌注混凝土，制备得到混凝土桩；
（10）待支柱40成型之后，在支柱40顶部安装法兰盘50，即可制备得到所述接触网支柱基础防冻胀系统。
实施例3：
一种接触网支柱基础防冻胀系统，如图4和图5所示，包括管底套筒10、冻拔钢管20、滚动结构、支柱外套管30、支柱40、法兰盘50和砾石层70；
其中，所述管底套筒10，整体为柱体结构，本实施例中为不锈钢材质，分为左右对称的两部分，通过螺栓组件固定相连，管底套筒10底部封闭，顶部设有圆形开孔，在管底套筒10内底部周边安装有第一弹簧接头11，本实施例中，安装在底部周边均匀安装6个第一弹簧接头11；
其中，所述冻拔钢管20，整体为圆筒状结构，本实施例中所述冻拔钢管由两个半圆结构通过螺栓固定连接构成，下端通过管底套筒10顶部的开口插入管底套筒10内，本实施例中冻拔钢管20外径小于管底套筒10顶部开口的内径，在冻拔钢管20位于管底套筒10内部分外侧安装有第二弹簧接头21，第二弹簧接头21安装的位置及数量与第一弹簧接头11相对应；冻拔钢管20上部突出地面线，并在上端刻有刻度，标有刻度尺25；
其中，所述滚动结构，安装在冻拔钢管10内侧，本实施例中，所述滚动结构的基座为垂直设置，如图5所示，由左右两部分对称结构组装而成，所述基座22以一定间隔均匀安装在冻拔钢管内侧，本实施例中为设置6组；其中，在基座22上设有容纳滚珠23的独立的滚珠座结构，本实施例中所述滚珠座为球形空间结构，其直径大于滚珠23直径，每个滚珠座结构内安装一个滚珠22，本实施例中，在独立的滚珠座结构设置5组；在滚珠座内侧安装橡胶缓冲带，在滚珠座内添加有润滑油；
其中，所述支柱外套管30，安装在冻拔钢管10内，外侧与滚动结构中的滚珠23接触；
其中，所述支柱40，即混凝土桩，浇筑在支柱外套管30内；
其中，所述法兰盘50，安装在支柱40顶部，通过螺纹连接与支柱外套管30相连；
其中，砾石层70，填充在冻拔钢管20与桩孔之间，管底套筒10上部；本实施例中，所述砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成；
其中，所述管底套筒10内的第一弹簧接头11与冻拔钢管20下端的第二弹簧接头21之间安装有弹簧连接组件，其中，本实施例中，所述弹簧连接组件包括弹簧60、弹簧外部安装的弹簧套筒61、以及在弹簧两端安装的连接杆62，连接杆62一端伸入弹簧套筒61内，另一端与相应的弹簧接头相连，其中，连接杆62与弹簧套筒61的连接处安装有橡胶密封圈；
其中，在弹簧连接组件四周、管底套筒10内填充有柔性填充体12；本实施例中，所述柔性填充体12由环氧树脂和砂砾石颗粒混合制备而成，其中环氧树脂与砂砾石颗粒的比例为6：4（质量之比）；具体组分为：环氧树脂42份、砂砾石颗粒28份、顺丁橡胶11份、石墨粉8份和异氰酸酯11份。
本实施例中所述接触网支柱基础防冻胀系统的制备工艺，其步骤如下：
（1）开挖桩孔：在季节性冻土地区开挖桩孔，具体深度根据施工需求和当地的冻土层情形设定，对桩孔底部进行平整处理后铺设防水土工布，在防水土工布上铺设砂砾石并进行平整处理；
（2）滚动结构组装：本实施例中基座由左右对称的两个结构（正对附图左侧为左、右侧为右）构成，安装时采用盖合固定安装方式，将滚珠23放置在其中一个结构的半球形空间内，然后将两个对称结构合起，通过螺栓固定相连；
（3）冻拔钢管20安装：组装冻拔钢管20，并在冻拔钢管20内侧安装滚动结构，在冻拔钢管20下部焊接第二弹簧接头21；
（4）管底套筒10安装：管底套筒10包括左右对称的两部分构成，在管底套筒10周边内侧焊接第一弹簧接头11，然后组装弹簧连接组件，将弹簧连接组件两端分别连接在冻拔钢管的20下部的第二弹簧接头21和管底套筒10底部的第一弹簧接头11之后，然后将管底套筒10两部分通过螺栓组件固定相连；
（5）柔性填充体12制备：称取环氧树脂42份、砂砾石颗粒28份、顺丁橡胶11份、石墨粉8份和异氰酸酯11份（以上均为质量份数）放入容器中，混合均匀，室温下静置2后，制备得到柔性填充体12，并将柔性填充体12注射入管底套筒10内，本实施例中通过冻拔钢管20和管底套筒10之间的空隙注入；
（6）放置冻拔钢管20和管底套筒10：经过步骤（4）和（5），冻拔钢管20和管底套筒10已经组装在一起，将组装在一起的冻拔钢管20和管底套筒10放置在步骤（1）开挖的桩孔内；
（7）砾石层70制备：制备砾石层70，砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成并将砾石层10填充在冻拔钢管20四周以及管底套筒10上部，将冻拔钢管20四周与桩孔之间的空隙填满；
（8）支柱外套管30组装：组装支柱外套管30，本实施例中支柱外套管30为筒形中空管，由两部分组成，通过焊接组装而成，组装完成后将支柱外套管30放置在冻拔钢管20内；
（9）支柱40制备：将钢筋笼放入支柱外套管30内，在支柱外套30钢管内灌注混凝土，制备得到混凝土桩；
（10）待支柱40成型之后，在支柱40顶部安装法兰盘50，即可制备得到所述接触网支柱基础防冻胀系统。
实施例4：
一种接触网支柱基础防冻胀系统，包括管底套筒10、冻拔钢管20、滚动结构、支柱外套管30、支柱40、法兰盘50和砾石层70，其具体结构及连接方式同实施例3，区别在于：
所述滚动结构安装在冻拔钢管10内侧，所述滚动结构包括基座22和滚珠，所述基座22为容纳一颗滚珠23的独立滚珠座，散布安装在冻拔钢管10内侧，本实施例中整体呈现为螺旋形，安装方式为可拆卸式连接方式，具体为在冻拔钢管10内侧焊接水平插槽，基座22底部水平插入到插槽内。
其中，基座分为对称的两个部分，安装时先将滚珠23放置在其中一个结构内，然后将两个对称结构合起，焊接固定，在基座22内安装有橡胶缓冲带；在冻拔钢管10内侧焊接固定相应的水平插槽，基座22底部水平插入到插槽内。
实施例5：
一种接触网支柱基础防冻胀系统，包括管底套筒10、冻拔钢管20、滚动结构、支柱外套管30、支柱40、法兰盘50和砾石层70，同实施例1，区别在于：
其中，所述管底套筒10，整体为柱体结构，本实施例中为不锈钢材质，分为上盖和底座结构，两个结构通过焊接固定相连，管底套筒10底座底部封闭，上盖中心设有圆形开孔，在管底套筒10内底部周边安装有第一弹簧接头11，本实施例中，安装在底部周边均匀安装6个第一弹簧接头11；
其中，在弹簧连接组件四周、管底套筒10内填充有柔性填充体12；本实施例中，所述柔性填充体12由环氧树脂和砂砾石颗粒混合制备而成，其中环氧树脂与砂砾石颗粒的比例为6：4（质量之比）；具体组分为：环氧树脂36份、砂砾石颗粒24份、顺丁橡胶6份、石墨粉7份和异氰酸酯8份。
本实施例中所述接触网支柱基础防冻胀系统的制备工艺，其步骤如下：
（1）开挖桩孔：在季节性冻土地区开挖桩孔，具体深度根据施工需求和当地的冻土层情形设定，对桩孔底部进行平整处理后铺设防水土工布，在防水土工布上铺设砂砾石并进行平整处理；
（2）滚动结构组装：环形滚珠座分上下两层结构，先将多个滚珠23安装在环形滚珠座的下层，在环形滚珠座分上下两层合起之前，在上层或下层内粘贴橡胶缓冲带，然后将上下两层合起，通过螺栓固定相连，本步骤中准备五组滚动结构；
（3）冻拔钢管20安装：组装冻拔钢管20，并在冻拔钢管20内侧安装滚动结构，在冻拔钢管20下部焊接第二弹簧接头21；
（4）管底套筒10安装：在管底套筒10底座底部周边内侧焊接第一弹簧接头11，然后组装弹簧连接组件，将弹簧连接组件两端分别连接在冻拔钢管的20下部的第二弹簧接头21和管底套筒10底座底部的第一弹簧接头11之后，将管底套筒10上盖从冻拔钢管的20顶部向下套接，然后将管底套筒10的底座和上盖通过焊接固定；
（5）柔性填充体12制备：称取环氧树脂36份、砂砾石颗粒24份、顺丁橡胶6份、石墨粉7份和异氰酸酯8份（以上均为质量份数）放入容器中，混合均匀，室温下静置2后，制备得到柔性填充体12，并将柔性填充体12注射入管底套筒10内，本实施例中通过冻拔钢管20和管底套筒10之间的空隙注入；
（6）放置冻拔钢管20和管底套筒10：经过步骤（4）和（5），冻拔钢管20和管底套筒10已经组装在一起，将组装在一起的冻拔钢管20和管底套筒10放置在步骤（1）开挖的桩孔内；
（7）砾石层70制备：制备砾石层70，砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1（质量之比）配置而成并将砾石层10填充在冻拔钢管20四周以及管底套筒10上部，将冻拔钢管20四周与桩孔之间的空隙填满；
（8）支柱外套管30组装：组装支柱外套管30，本实施例中支柱外套管30为筒形中空管，由两部分组成，通过焊接组装而成，组装完成后将支柱外套管30放置在冻拔钢管20内；
（9）支柱40制备：将钢筋笼放入支柱外套管30内，在支柱外套30钢管内灌注混凝土，制备得到混凝土桩；
（10）待支柱40成型之后，在支柱40顶部安装法兰盘50，即可制备得到所述接触网支柱基础防冻胀系统。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
技术特征：
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，其特征在于：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。
4.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：所述基座为滚珠座，散布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。
5.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，连接杆与弹簧套筒连接处进行密封处理。
6.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：所述砾石层由砾石、中砂和细砂按照5：3：1配置而成。
7.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：在弹簧四周、管底套筒内填充有柔性填充体。
8.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。
技术总结
本实用新型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。
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
受保护的技术使用者：兰州交通大学
技术研发日：.12.21
技术公布日：.02.04
