WO2003023144A1 - Structure de voie pour transport a grande vitesse - Google Patents

Description

高谏轨道交诵的轨 i首结抝

技术领域

本发明与轨道交通有关， 是一种应用于现代高速轨道交通， 特别适用于 磁悬浮高速轨道交通的轨道结构。 术背景

轨道梁横跨在两个支墩之间， 一段接一段地构成整条线路。 由于磁悬浮 列车等现代高速轨道交通系统在高速运行时， 系统对线路结构有异常高的精 度要求， 要求线路在温差、 活动载荷等的作用下的变形和挠度应控制在很小 的范围内。 由温差或活动载荷引起的轨道梁的挠曲或上拱在传统的桥梁中是 不成问题的， 而对现代高速交通的有轨车辆的行驶轨道而言， 特别是磁悬浮 轨道中， 这些温差或活动载荷引起的微小变形会影响列车的高速运行。

通过计算可以知道， 连续梁在结构性能上与其等截面的两根简支梁相 比， 在控制温差或活动载荷引起的变形方面具有优越性。 但由于连续梁结构 的轨道梁一般要通过预制制造再架设的方式施工。 由于自身尺寸和重量的巨 大， 同时由于多跨连续梁属多点支承的外部超静定结构， 在运输及吊装过程 中必须始终保持多点支承的状态， 并且其任一支点的相对变位均要控制在较 小的范围， 才能保证梁本身的安全， 否则在整个施工过程中很容易造成整根 梁的破坏。 因此在线路施工时不仅要在沿线平行修筑高等级的运梁专用道 路， 同时还要配备多点支承的运梁专用台车及同步多点起吊的专用吊装设 备， 给制造、 加工、 运输、 安装和定位带来很大的困难， 大大增加了制作和 施工成本。

在温差作用下， 连续梁在中间墩无论是竖直方向还是水平方向的支座反 力一般要比简支梁的支座反力大许多。 从高架基础的结构来说， 其抵抗竖向 反力的性能较好， 竖直反力的增大对下部基础造价的增加影响不敏感， 而抵 抗水平反力的能力往往较差， 每一次上部结构引起的水平反力的较小增加都 会造成下部基础用材大量增加。 这对软土地基的情况尤其如此。

虽然专利 DE19936756也提出了将若干段简支形式的轨道梁连接成连续 梁的方法。 如图 1 所示。 DE19936756 的方法是将若干段简支梁连成无论在 垂直方向还是水平方向均为完全连续的梁， 即连成一根真正连续的梁。 因此 这样的结构形式无法克服连续梁中间墩水平方向的支座反力过大的缺点， 也 无法达到降低下部结构基础造价的目的。

另外专利 DE19936756在两梁段的连接定位时采用了预埋导向螺钉和齿 状结构的方式。 由于导向螺钉和齿状结构均是在混凝土浇注前预埋定位或浇 注时成形的， 即使采用两相邻梁段同时浇注的方式， 也只能保证相邻梁段之 间相对混凝土构件位置的对齐， 而对于磁悬浮或其他高速轨道交通线路结构 而言， 其空间位置的精确定位指的是轨道各功能面之间相位位置的连续对 齐。 而这些功能面是在轨道梁的混凝土主体部分预制完成后， 再对连续件和 功能面进行后续机加工和精装配后确定的。 对轨道梁原构件尺寸已通过消减 或补装材料的方式进行了校正。 最终完成后轨道梁功能面的尺寸位置与原混 凝土梁段构件的尺寸位置已相去甚远， 因此采用专利 DE19936756 的预埋导 向螺钉的齿状结构的方法， 事实上也不能达到相邻梁段精确定位的目的。 发明内容

本发明要解决的技术问题是要克服上述己有技术的不足， 提供一种适合 高速轨道交通的轨道结构， 更具体地说， 是将多段简支梁连接成多跨的准连 续梁的结构， 以充分利用连续梁具有控制温差及活动荷载等影响因素下变形 较小的优点， 同时克服体积和重量巨大的连续梁在预制、 加工、 运输和安装 中的困难。

本发明的构思是： 轨道梁的介于各支墩之间的各梁段均预先按简支梁的 形式预制、 加工、 运输、 安装、 精确定位， 然后再将每两跨 （或多跨） 在竖 向平面 （即绕 Y轴方向） 连成弯曲刚度尽可能大， 接近连续梁的结构形式， 而在水平方向 （即绕 Z轴方向）， 连接成弯曲刚度尽可能小， 接近于铰接的 一段接一段的两跨或多跨简支梁结构形式的准连续梁。

本发明的技术解决方案如下：

一种高速轨道交通的轨道结构， 包括二根或两根以上梁段， 其特点在于 所说的梁段的连接端的梁顶和梁底的横向中间部位均预埋设有钢质预埋件及 为保证该预埋件与梁段混凝土可靠结合的若干锚钉， 将两梁段的连接端靠近 放置后， 用多个螺栓穿过连接件的螺孔和预埋件的螺孔拧紧形成准连续梁； 所说的梁段可为实心梁段或空心梁段 （含空腔 3 );

所说的预埋件为凹形钢板；

所说的凹形预埋件还设有施加预应力的轧丝斜锚；

所说的设有轧丝斜锚的凹形预埋件还设有水平锚筋；

还利用后张预应力筋将位于梁段的连接端梁顶预埋的凹形预埋件压紧， 使预埋件与梁段结合得更紧密牢固；

所说梁段为钢筋混凝土梁；

所说的梁段为预应力混凝土梁；

所说的连接件与预埋件的连接也可采用悍接方式连接；

如果所说梁段为钢结构梁段的话， 其连接机构将更为简化， 可直接采用 螺栓或悍接方式将连接件与二根钢结构梁段的上顶板或二根钢结构梁段的下 底板分别连接在一起；

上下连接件分别置于钢梁腹腔内上顶板、 下底板的内侧连接；

所说的连接件可以具有多种形状， 如板式 （连接钢板）、 块式、 柱式或 管式。 附图 i兑明

图 1是已有技术的两段梁组成的两跨式梁示意图。

图 2是本发明实施例 1两段混凝土梁段连成轨道梁的结构示意图。

图 3是用后张预应力筋压紧预埋件的示意图。

图 4是图 2的俯视图。 图 5是图 4中连接部分局部放大示意图。

图 6是图 4AA剖视示意图。

图 7是图 4BB剖视示意图。

图 8是本发明实施例 2两段钢梁段连成轨道梁的结构示意图。

图 9是图 8的 CC剖视示意图。

图 10是连接钢板置于钢梁腹腔内的位置示意图。

图中：

1、 2—梁段 3—空腔

4一轧丝斜锚 5—预应力筋

6—预埋钢质连接件 （预埋件) 7—竖向锚钉

8—连接钢板 9—螺栓

10—水平锚筋 11、 12—钢结构梁段

13—焊接处 14一上顶板

15—下底板 16—焊接处 实施例

图 2 是本发明实施例 1——两段混凝土梁段连成的轨道梁的结构示意 图， 是一种水平铰接、 竖向平面内接近连续的两跨轨道梁结构， 并请参阅图 3至图 7， 本实施例由混凝土梁段 1和 2组成， 梁段为含有空腔 3的空腹梁、 梁段 1和 2都配制了预应力筋 5, 两梁段 1和 2的连接结构由凹形的预埋钢 质连接件 （简称预埋件） 6、 与预埋件 6牢固连接的竖向锚钉 7、 连接钢板 8 和螺栓 9构成。 本实施例中， 为了保证预埋件 6与梁段 1、 2的可靠传力连 接， 不仅设计了竖向锚钉 7， 还设计了水平锚筋 10， 而且还特地设计了可斜 向施加预压力的轧丝斜锚 4， 以抗抵梁段之间的水平力和可能存在的上翘力。 如图 4、 图 5和图 7所示， 以上结构可确保预埋件 6与混凝土梁段 1、 2的 可靠连接与传力。

为了进一步确保预埋件 6与混凝土梁段 1或 2间连接和传力， 还可将梁 段 1和 2的连接端的后张应力筋 5的锚固点上移， 压住预埋件 6， 如图 3所 示， 相当于向预埋件 6施加了一定的预压力。

所说的预埋件 6设置在梁段 1和 2的连接端的梁顶和梁底， 所说的连接 钢板 8共两块， 也分别置于梁的连接端的梁顶和梁底的中间位置， 并依靠预 埋件 6和连接钢板 8相应的螺孔， 利用螺栓 9将两梁段 1和 2连接在一起， 这样做到了两快连接钢板 8在高度方向的间距尽可能大， 而在水平方向处于 梁段的中间位置， 这一结构可以保证连接节点水平方向的弯曲刚度远小于竖 向平面弯曲刚度， 前者不到后者的 5%， 较理想地实现了： 将两段 （或多段) 梁， 在竖向平面内连接成近似连续的， 而水平面内各段之间的连接， 仍保持 近似铰接的设计思想， 即在竖向平面内各梁段已连成了两跨或多跨连续梁， 水平面内仍保持为一段接一段的简支梁。 计算及实测结构表明本发明的结构 与一根完全连续的多跨连续梁相比， 在控制上下温差及活动载荷引起的变形 的性能上， 两者是非常接近的。

在连接钢板 8与钢板制成的预埋件 6的连接方式上， 可采用焊接连接方 式 （焊线 12)， 也可采用螺栓 9连接方式。 螺栓连接又可分为精制螺栓连接 和高强螺栓连接方式两种。 若采用高强螺栓连接的方式， 连接钢板 8与凹形 预埋钢板 6的两贴面之间应采用喷沙等工艺按钢结构高强螺栓连接摩擦面的 要求进行处理。

由于两段相邻梁段之间， 尤其是两段弯梁之间的两块预埋钢板 6可能不 完全在一个平面内， 存在一定的扭转翘曲。 造成连接钢板 8与它们连接时的 不密贴， 影响传力效果， 对此情况， 在施工时可采用火焰在连接钢板 8中间 作稍稍的矫正 （扭转）， 使连接钢板 8与梁段的预埋钢板 6之间均能密贴， 即采用使连接钢板 8的扭转变形去顺应两相邻梁段的空间定位， 确保不因梁 段之间的连接而引起原来已精确定位的梁移位。

梁顶面与底面由于受日照和气温等影响存在着温差， 该温差会造成各梁 段的反拱变形。 正常情况下， 因为梁顶面的温度要高于梁底面， 因此大多数 情况下， 温差引起的梁的反拱是向上的， 这与列车的活动载荷引起的挠度变 形正好相反， 如果两者数量相等， 方向相反， 即可互相抵消， 这当然是最理 想的情形， 列车在该状态下高速通过线路时其舒适度达到最佳值。但事实上， 由于挠度是由梁本身的刚度控制的。 温差则是随着时间、 季节和气候而变化 的， 两者之间在数值上往往有一定的差别。 由于本发明的连接构造可以在某 一选定的温差或梁段变形状态下将连接钢板 8锁紧， 因此可起到微调以上变 形差的作用， 使各因素引起的变形差控制在较小的幅度内， 达到列车最佳舒 适度的目的。

尽管在梁的设计中已采用了其它措施， 但对于混凝土梁而言， 随着时间 的推移， 因混凝土收缩徐变引起的梁的挠度的增加难以完全避免。 当列车在 运行若干年后， 如果收缩、 徐变等引起的侥度变形过大， 影响行车要求时， 采用本发明的方法和构造， 可将梁段间的连接松开， 在温差引起的梁反拱较 大时再将连接钢板 8锁紧， 也可将梁通过外力反拱到一定值后再锁紧连接钢 板 8， 采用这一方法可达到消除收缩徐变引起的挠度的目的， 确保高速列车 运行的轨道结构在整个使用寿命中持续地保持系统运行要求的尺寸公差要 求。

图 8是本发明实施例 2——两段钢结构梁段 11、 12连成轨道梁的结构 示意图， 其结构更加简化， 只需将连接钢板 8直接用螺栓 9或焊接方式连在 钢结构梁段 11和 12的上顶板 14和下底板 15即可， 请参见图 9， 可以省略 混凝土梁段 1和 2连接时的预埋件 6及相应的锚固件， 如竖向锚钉 7、 水平 锚筋 10、 轧丝斜锚 4。

为方便安装和不影响机车运行的空间， 也可将上下连接钢板 8置于钢梁 腹腔 3的上顶板 14、 下底板 15的内侧， 如图 10所示。

综上所述， 本发明具有下列进步的技术效果：

1 . 由于采用各梁段均预先按简支梁的形式进行预制、 加工、 运输、 安 装和精确定位， 然后再用连接机构将两跨或多跨梁段连接成准连续梁的方 式， 因而克服了多跨连续梁的制造、 运输和安装的重大技术难题， 为现代高 速轨道交通特别是磁悬浮轨道的建设可大大节约成本。 2. 本发明的梁段的连接机构即预埋件设置在梁段的连接端的梁顶和梁 底， 而连接钢板分别设置在梁段连接段的梁顶和梁底的中间位置， 使得两连 接钢板在高度方向的间距尽可能大， 而在水平方向处于梁段连接端的中间位 置， 因而可保证连接节点水平方向的弯曲刚度远小于竖向平面的弯曲刚度， 换句话说， 在竖向平面内各梁段已连接成了两跨或多跨的准连续梁， 而水平 面各梁段仍保持为一段接一段的简支梁。

3. 本发明连接机构相对地较简易， 而且为日后的维修提供了方便条件。 以上仅是本发明最佳实施例的举例， 仅对两跨梁段的连接作了说明， 应 用本发明的结构推广至多跨梁段的连接是显而易见的， 不应理解为对本发明 的限制， 举凡应用本发明思想及其结构而进行的简单变换， 均应属本发明的 保护范围。

Claims

权利要求书

1. 一种高速轨道交通的轨道结构， 包括二根或二根以上梁段（1 )、 (2), 其特征在于所说的梁段 （1 )、 (2) 的连接端的梁顶和梁底的横向中间部位均 预埋设有钢质预埋件 （6) 及为保证该预埋件 （6) 与梁段混凝土可靠结合的 若干锚钉 （7)， 将两梁段 （1 )、 （2) 的连接端靠近放置后， 用多个螺栓 （9) 穿过连接件 （8) 的螺孔和预埋件 （6) 的螺孔拧紧形成准连续梁。

2. 根据权利要求 1所述的轨道结构， 其特征在于所说的梁段 （1 )、 (2) 可为实心梁段或空心梁段。

3. 根据权利要求 1所述的轨道结构， 其特征在于所说的预埋件 （6) 为 凹形钢板。

4. 根据权利要求 3所述的轨道结构， 其特征在于所说的凹形预埋件（6) 还设有施加预应力的轧丝斜锚 （4)。

5. 根据权利要求 4所述的轨道结构， 其特征在于所说的设有轧丝斜锚

(4) 的凹形预埋件 （6) 还设有水平锚筋 （10)。

6. 根据权利要求 5 所述的轨道结构， 其特征在于还利用后张预应力筋

(5 ) 将位于梁段 （1 )、 (2) 的连接端梁顶的预埋的凹形预埋件 （6) 压紧， 使预埋件 （6) 与梁段 （1 )、 （2) 结合得更紧密牢固。

7. 根据权利要求 1或 2或 3或 4或 5或 6所述的轨道结构， 其特征在 于所说梁段为钢筋混凝土梁。

8. 根据权利要求 1或 2或 3或 4或 5或 6所述的轨道结构， 其特征在 于所说的梁段为预应力混凝土梁。

9. 根据权利要求 1所述的轨道结构， 其特征在于所说的连接件 （8) 与 预埋件 （6) 的连接也可采用焊接方式连接。

10. —种高速轨道交通的轨道结构， 包括二根或二根以上钢结构梁段， 其特征在于可直接采用螺栓或焊接方式用连接件 （8) 将梁段的上顶板 （14) 或下底板 （15 ) 分别连接在一起。

11. 根据权利要求 10所述的轨道结构， 其特征在于上下连接件 （8) 分 别置于钢梁腹腔 （3 ) 内上顶板 （14)、 下底板 （15) 的内侧连接。

12. 根据权利要求 1或 9或 10或 11所述的轨道结构， 其特征在于所说 的连接件 （8) 可具有多种形状， 如板式 （连接钢板）、 块式、 柱式、 管式。