CN110195385B - 一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁 - Google Patents

Abstract

一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，属于磁悬浮交通技术领域，所述轨道梁包括上层钢结构轨道板、下层承重梁以及二者之间的连接机构，所述上层钢结构轨道板截面为类T型结构，上部覆盖有钢结构轨道板顶部滑行板，内部为中空结构，下方两侧部为向内凹陷的弧形，宽度方向上两侧内部设有功能区，其内部设有横向、纵向加劲肋，所述上层钢结构轨道板与下层承重梁之间设有可调整二者相对位移的连接机构。该轨道梁包括上层钢结构轨道板与下层承重梁之间经可调整的连接机构相连，上层钢结构轨道板内部设有横向、纵向加劲肋，实现上层钢结构轨道板与下层承重梁之间施工位置可调整，保证要求的前提下，减少截面积和自重的目的。

Description

一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁

技术领域

本发明属于磁悬浮交通技术领域，特别是涉及一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁。

背景技术

磁悬浮交通是目前世界上最快速的轨道交通方式，具有高速、节能、振动噪声低等优点。我国在引进吸收德国技术的基础上，经自主创新，已建成多条磁浮试验线。目前世界上还没有高速磁浮交通工程，也缺乏与高速系统相匹配的轨道技术，为进一步挖掘其速度优势、开发高速磁浮交通方式，目前我国正在探索高速磁浮交通。其与既有技术相比车速大大提高，对车辆和轨道提出了全新的、难度更高的要求。轨道结构是整个磁浮交通系统最为重要的子系统之一，研制与其速度相匹配的轨道结构尤为必要。

通过研究高速条件下车轨动力相互作用，做结构选型、轨道变形和动力特性等相关必要研究及合理分析，现提出适用于高速磁浮的轨道技术方案，并便于解决轨道梁在应用中的施工建造、大件运输和现场精调定位等关键技术问题。现有复合梁最大的问题是重量太大，无法长途运输，沿线均需配建制梁场。

发明内容

本发明提供了一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，该轨道梁包括上层钢结构轨道板与下层承重梁，二者之间通过可调整的连接机构相连。上层钢结构轨道板内部设有横向、纵向加劲肋，实现了上层钢结构轨道板与下层承重梁之间施工位置可调整，在保证精度要求的前提下，达到了减少截面积和自重的目的。

本发明提供的一种应用于高速磁浮线路的迭合式轨道梁主要由三部分组成：带有功能区的上层钢结构轨道板、下层承重梁和二者之间的连接机构。上层钢结构轨道板以一定模数作为一个系统单元，所用钢材在工厂制作并进行机加工； 下层承重梁采用的预应力混凝土箱梁，可采用简支结构或连续结构；连接机构用于连接上层钢结构轨道板、下层承重梁。

所述上层钢结构轨道板直接承受列车荷载，采用整体式全钢结构，主要由钢结构板面、加劲肋、功能键构成。钢结构轨道板顶部滑行板、两侧边钢结构轨道板侧向导向板、两下边沿的燕尾槽、功能区底板及弧形底板和底部钢结构轨道板底板共同围成钢结构轨道板的外部轮廓。在钢结构轨道板内部，中间沿轨道板通长设置一个中部纵向加劲肋，两边功能区处沿轨道板通长各设置一个边部纵向加劲肋，纵向加劲肋通长设置与钢结构轨道板侧向导向板平行。在垂直纵向加劲肋、方向，均匀排布多排横向加劲肋。中部轨道板主体内，设置两块中部横向加劲肋；两边功能区内各设置一个功能区横向加劲肋，四块加劲肋在同一条直线上分布。

所述钢结构轨道板顶部滑行板覆盖整个轨道板在轨道板的最顶端，两边与板侧向导向板焊接相连，底面与轨道板内部的加劲肋焊接相连。

所述两侧边钢结构轨道板侧向导向板上、中、下分别与钢结构轨道板顶部滑行板、功能区横向加劲肋、功能区底板焊接相连。

所述钢结构轨道板底板在轨道板的最下部，较钢结构轨道板顶部滑行板等长、略窄，并与之平行。其上沿中间每个横向加劲肋处均设置方形抗剪键预留孔洞在两端最外侧横向加劲肋外设置抗拔键预留孔洞。

所述中部横向加劲肋与周边中部纵向加劲肋、边部纵向加劲肋、钢结构轨道板底板、钢结构轨道板顶部滑行板、弧形底板、燕尾槽紧密焊接相连。

所述下层承重梁可采用简支或连续梁结构，采用预应力混凝土箱梁，由上部方形的承重梁主体和下部延申较宽的承重梁底板构成。承重梁主体中部镂空。承重梁底板翼缘上表面设置一定坡度。

所述连接机构采用抗拔螺栓和抗剪键。抗拔螺栓设置在钢结构轨道板两端，置于两边最外侧的中部横向加劲肋外侧。抗剪键设置在钢结构轨道板中间部位的中部横向加劲肋底部。

所述方钢管抗剪键，由方钢管抗剪销和立方底座组成。钢管抗剪销由抗剪销底板和方形筒组成，立方底座是各方形无盖的立方刚盒，其下部有混凝土灌浆管。抗剪销底板尺寸略小于立方底座内径，可在其内部左右移动进行精度调节，方形筒上端留有，用于放置中部横向加劲肋下端的肋板槽孔。

所述十字型钢抗剪键，由十字型抗剪销和立方底座组成。十字型抗剪销由一个抗剪销底板和一个抗剪销主板及两个抗剪销边板组成，抗剪销主板与两个抗剪销边板垂直焊接相连，并共同焊接相连于抗剪销底板上。抗剪销边板与抗剪销主板相接处上下留有凹孔形成焊接加工孔。立方底座是各方形无盖的立方刚盒，其下部有混凝土灌浆管。抗剪销底板尺寸略小于立方底座内径。

本发明的优点与效果：

本发明迭合梁可分开预制，现场组装，方便运输，极大地减少运输成本，减少了单一装配单元自重，方便装配，极大提高了实用性。本发明上层钢结构轨道板与下层承重梁之间采用可调节的连接件，保证上层钢结构轨道板与下层承重梁之间连接位置可调整。本发明在强度、刚度、变形等都满足要求前提下，经实验验证动力性能优越，截面积小，节约成本。

本发明轨道可提供足够的刚度，有效控制震动，减小高速运行的磁浮车辆带来的桥梁变形。该高速磁浮轨道技术方案具有结构合理，传力明确，设计新颖，节省材料，安装精度高，振动变形小，自重轻，便于加工和运输吊装，刚度和延展性好等优点。该轨道技术吸取实际工程经验，合理选型，多角度分析，可提供足够的刚度，有效控制震动，减小高速运行的磁浮车辆带来的桥梁变形。该高速磁浮轨道技术方案具有结构合理，传力明确，设计新颖，节省材料，安装精度高，振动变形小，自重轻、便于加工和运输吊装，刚度和延展性好等优点。

附图说明

图1本发明迭合式轨道梁示意图；

图2本发明迭合式轨道梁正视图；

图3本发明钢结构轨道板内部构造图；

图4本发明钢结构轨道板局部造图；

图5本发明承重梁示意图；

图6本发明方钢管抗剪键示意图；

图7本发明十字型抗剪键示意图。

图中部件：1—上层钢结构轨道板、2—下层承重梁、3—连接机构、4—钢结构轨道板顶部滑行板、5—钢结构轨道板侧向导向板、6—钢结构轨道板底板、7—燕尾槽、8—中部横向加劲肋、9—功能区横向加劲肋、10—中部纵向加劲肋、11—边部纵向加劲肋、12—弧形底板、13—功能区底板、14—抗剪键预留孔洞、15—抗拔键预留孔洞、16—肋板加工孔、17—承重梁主体、18—承重梁底板、19—立方底座、20—方钢管抗剪销、21—十字型抗剪销、22—抗剪销底板、23—方形筒、24—肋板槽孔、25—抗剪销主板、26—抗剪销边板、27—混凝土灌浆管、28—焊接加工孔。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步解释。

实施例1

迭合式轨道梁主要由三部分组成：带有功能区的上层钢结构轨道板1、下层承重梁2和二者之间的连接机构3。上层钢结构轨道板1以3.096米或其他模数作为一个系统单元，采用钢材在工厂制作并进行机加工；下层承重梁采用的预应力混凝土箱梁2，可采用简支结构或连续结构。将工厂预制的钢结构轨道板运至现场，与已经施工完成的下层承重梁通过连接机构3连接在一起，构成迭合式轨道梁结构。

上层钢结构轨道板提供功能区的三个功能面和功能区，并直接承受列车荷载，并将列车荷载通过连接机构传递给承重梁。钢结构轨道板采用整体式全钢结构，分为中部轨道板主体和两边功能区梁部分，主要由钢结构板面、加劲肋、功能键构成。其中功能键可以后期安装也可和钢结构板面整体进行机加工，精度高，省去后期安装工序。顶部钢结构轨道板顶部滑行板4、两侧边钢结构轨道板侧向导向板5、两下边沿的燕尾槽7、功能区底板13及弧形底板12和底部钢结构轨道板底板6共同围成钢结构轨道板1的外部轮廓。在钢结构轨道板1内部，中间沿轨道板通长设置一个中部纵向加劲肋10，两边功能区处沿轨道板通长各设置一个边部纵向加劲肋11，中部纵向加劲肋10、边部纵向加劲肋11通长设置与钢结构轨道板侧向导向板5平行。在垂直于纵向加劲肋方向，均匀排布多排横向加劲肋即中部横向加劲肋8、功能区横向加劲肋9。中部轨道板主体内，同一水平线上设置两块中部横向加劲肋8；两边功能区内各设置一个功能区横向加劲肋9，四块加劲肋在同一条直线上。

钢结构轨道板顶部滑行板4覆盖整个轨道板在轨道板的最顶端，两边与板侧向导向板5焊接相连，底面与轨道板内部的加劲肋焊接相连。

两侧边钢结构轨道板侧向导向板5上、中、下分别与钢结构轨道板顶部滑行板4、功能区横向加劲肋9、功能区底板13焊接相连，起到为磁浮车辆导向的作用。

轨道板两边的燕尾槽7通过边部纵向加劲肋11、功能区底板13、弧形底板12焊接固定，用于安装机电设备。

钢结构轨道板底板6在轨道板的最下部。较钢结构轨道板顶部滑行板4等长、略窄，并与之平行。其上沿中间每个横向加劲肋8处均设置方形抗剪键预留孔洞14在两端最外侧横向加劲肋8外设置抗拔键预留孔洞。

中部横向加劲肋8与周边中部纵向加劲肋10、边部纵向加劲肋11、钢结构轨道板底板6、钢结构轨道板顶部滑行板4、弧形底板12、燕尾槽7紧密焊接相连。

功能区横向加劲肋9下边缘部与功能区底板13相接触，形成肋板加工孔16，便于焊接等加工等施工操作。其余各边分别与轨道板侧向导向板5、钢结构轨道板顶部滑行板4、纵向加劲肋11焊接相连。

承重梁2可采用简支或连续梁结构，可以在工厂或现场预制，亦可以在现场现浇。采用预应力混凝土箱梁，由上部方形的承重梁主体17和下部延申较宽的承重梁底板18构成。承重梁主体17中部镂空，可减轻结构自重。承重梁底板18翼缘上表面设置一定坡度，便于排水和垃圾清理。

迭合式轨道梁的连接机构3用于连接承重梁2与钢结构轨道板1，使二者紧密相连、整体受力。连接机构3分为两类，一类是设置在钢结构轨道板1两端的抗拔键，可采用抗拔螺栓，防止承重梁2与钢结构轨道板1在垂向产生相对位移。另一类是设置在钢结构轨道板1中间部位中部横向加劲肋8底部的抗剪键，防止承重梁2与钢结构轨道板1在水平向产生相对位移。

针对迭合式轨道梁本发明提供了两种高精度可调式抗剪键，分别为方钢管抗剪键和十字型钢抗剪键。既可满足安装时精调需要，又可以在调节完成后与支承梁锁定固结在一起。

抗剪键放置在混凝土承重梁的部分经机加工后预埋，预埋件封口处略口径小于内壁口径，便于压浆之用。无论是方钢管抗剪键或十字型钢抗剪键的底部形状也小于预埋件口径，方便调节水平位移及竖向高度。待调整完毕后从预埋件预留的灌浆管中灌浆。所述抗剪键可在预埋时完成定位，即一级精度调节；同时在施工时，上下部连接可调节，以适应混凝土浇筑的不可控误差并实现高精度，满足线路在使用运行阶段因沉降和变形累积时实现二级可调。

方钢管抗剪键，由钢管抗剪销20和立方底座19组成。钢管抗剪销20由抗剪销底板22和方形筒23组成，立方底座19是各方形无盖的立方刚盒，其下部垂直设有混凝土灌浆管27。抗剪销底板22尺寸略小于立方底座19内径，可在其内部左右移动进行精度调节，方形筒23上端留有肋板槽孔24，用于放置中部横向加劲肋8下端。立方底座19下端按照相应位置，预埋浇筑于承重梁2顶面。其下部有混凝土灌浆管27朝向承重梁2外侧，并暴露管口。钢管抗剪销20插入钢结构轨道板底板6的抗剪键预留孔洞14，使中部横向加劲肋8下端卡入钢管抗剪销20的肋板槽孔24。钢管抗剪销20的下端放入相应位置处的立方底座19内，微调平面内位置后，从立方底座19的混凝土灌浆管27处灌入混凝土，填充整个立方底座19和钢管抗剪销20的间隙。待混凝土硬化，抗剪销便可使承重梁2与钢结构轨道板1共同工作，抵抗侧向位移。

十字型钢抗剪键，由十字型抗剪销21和立方底座19组成。十字型抗剪销21由一个抗剪销底板22和一个抗剪销主板25及两个抗剪销边板26组成，抗剪销主板25与两个抗剪销边板26垂直焊接相连，并共同焊接相连于抗剪销底板22上。抗剪销边板26与抗剪销主板25相接处上下留有凹孔形成焊接加工孔28，便于焊接操作。立方底座19是各方形无盖的立方刚盒，其下部垂直设有混凝土灌浆管27。抗剪销底板22尺寸略小于立方底座19内径，可在其内部左右移动进行精度调节。立方底座19下端按照相应位置，预埋浇筑于承重梁2顶面。其下部有混凝土灌浆管27朝向承重梁2外侧，并暴露管口。十字型抗剪销21插入钢结构轨道板底板6的抗剪键预留孔洞14，使 中部横向加劲肋8下端与抗剪销主板25上端对齐后焊接相连。十字型抗剪销21的下端放入相应位置处的立方底座19内，微调平面内位置后，从立方底座19的混凝土灌浆管27处灌入混凝土，填充整个立方底座19和十字型抗剪销21的间隙。待混凝土硬化，抗剪销便可使承重梁2与钢结构轨道板1共同工作，抵抗侧向位移。

承重梁2与钢结构轨道板1可在工厂内组装完成，然后统一运输至现场，再吊装、安装定位；也可将承重梁2与钢结构轨道板1分开运输至现场，分别吊装，待承重梁初定位完成后，在轨道旁搭建临时脚手架，将钢结构轨道板1吊装至承重梁上，再对两者进行连接、安装，精确定位。

承重梁2和钢结构轨道板1通过抗拔键、抗剪键相连，待钢轨道板与承重梁定位完毕后，在预留的灌浆孔中注浆，将其固结，使其整体受力。

Claims (4)

1.一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，其特征在于，所述轨道梁包括上层钢结构轨道板（1）、下层承重梁（2）以及二者之间的连接机构（3），所述上层钢结构轨道板（1）截面为类T型结构，上部覆盖有钢结构轨道板顶部滑行板（4），内部为中空结构，下方两侧部为向内凹陷的弧形，宽度方向上两侧内部设有功能区，其内部设有横向、纵向加劲肋，所述下层承重梁（2）为预应力混凝土箱梁，所述上层钢结构轨道板（1）与下层承重梁（2）之间设有可调整二者相对位移的连接机构（3），所述上层钢结构轨道板（1）以一定模数作为一个系统单元，所用钢材在工厂制作并进行机加工；

所述上层钢结构轨道板（1）为顶部铺设有钢结构轨道板顶部滑行板（4），钢结构轨道板顶部滑行板（4）两侧边垂直向下设有钢结构轨道板侧向导向板（5），所述钢结构轨道板侧向导向板（5）下端从外向内依次对称连接功能区底板（13）、燕尾槽（7）、弧形底板（12），所述弧形底板（12）下方与钢结构轨道板底板（6）相连；

所述钢结构轨道板（1）内部纵向中间位置设有中部纵向加劲肋（10），两边设有边部纵向加劲肋（11），所述中部纵向加劲肋（10）、边部纵向加劲肋（11）通长设置与钢结构轨道板侧向导向板（5）平行，所述边部纵向加劲肋（11）与钢结构轨道板侧向导向板（5）之间形成功能区，所述钢结构轨道板（1）内部横向均匀排布横向加劲肋，所述横向加劲肋与纵向加劲肋垂直交叉设置，其形状与钢结构轨道板（1）的内部结构相匹配；

所述边部纵向加劲肋（11）设置在燕尾槽（7）的中心位置上；所述横向加劲肋包括中部横向加劲肋（8）、功能区横向加劲肋（9）；中部轨道板主体内，设置两块中部横向加劲肋（8）；两边功能区内各设置一个功能区横向加劲肋（9），四块加劲肋在同一条直线上分布；

所述钢结构轨道板底板（6）上沿中间每个中部横向加劲肋（8）处均开设有方形抗剪键预留孔洞（14），在两端最外侧中部横向加劲肋（8）外设置抗拔键预留孔洞（15）；

所述连接机构（3）采用抗拔螺栓和抗剪键，所述钢结构轨道板（1）与下层承重梁（2）前后两端经抗拔螺栓固定相连，钢结构轨道板（1）底部中部横向加劲肋（8）下方经抗剪键与下层承重梁（2）相连；

所述抗剪键为方钢管抗剪键，包括方钢管抗剪销（20）和立方底座（19），方钢管抗剪销（20）底部连接有抗剪销底板（22），所述方钢管抗剪销（20）与抗剪销底板（22）一体置于立方底座（19）内，所述抗剪销底板（22）尺寸小于立方底座（19）内径，可在其内部移动，所述方钢管抗剪销（20）的方形筒（23）上端制有与中部横向加劲肋（8）相匹配的肋板槽孔（24），所述立方底座（19）下部设有混凝土灌浆管（27）。

2.根据权利要求1所述的一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，其特征在于，所述下层承重梁（2）由上部方形的承重梁主体（17）和下部承重梁底板（18）构成，所述承重梁主体（17）中部镂空，承重梁底板（18）翼缘上表面设置一定坡度。

3.根据权利要求1所述的一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，其特征在于，所述抗剪键为十字型钢抗剪键，包括十字型抗剪销（21）、立方底座（19），所述十字型抗剪销（21）为抗剪销主板（25）与抗剪销边板（26）相互垂直焊接形成十字型，其底部焊接有抗剪销底板（22），所述抗剪销底板（22）置于立方底座（19）内，抗剪销底板（22）尺寸小于立方底座（19）内径，所述立方底座（19）下部设有混凝土灌浆管（27）。

4.根据权利要求3所述的一种用于磁悬浮线路的迭合式轨道梁，其特征在于，所述抗剪销边板（26）与抗剪销主板（25）相接处上下留有凹孔形成焊接加工孔（28）。