CN106283959B - 中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于中低速磁悬浮交通工程低置线路技术领域，并公开了中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，包括桩基承载结构、钢筋混凝土托梁、钢筋混凝土承轨梁底板、钢筋混凝土梁式结构、承轨梁两侧回填填料、桥梁桥台和端墙，桩基承载结构的顶端均承接钢筋混凝土托梁；钢筋混凝土承轨梁底板的顶端承接钢筋混凝土梁式结构；承轨梁两侧回填填料旁设置有第一排水沟，第一排水沟远离承轨梁两侧回填填料的一侧所述设置有第一排水坡。本发明长期稳定性更好，既满足对承轨梁结构变形和工后沉降的高要求，又满足基床长期稳定性、耐久性和施工质量的可控性的要求，有效实现磁悬浮高架结构与低置线路过渡段F轨的平顺过渡。
Description
技术领域
本发明属于中低速磁悬浮交通工程低置线路技术领域，更具体地，涉及中低速磁浮单线挖方地段承轨梁过渡段结构型式。
背景技术
中低速磁悬浮轨道交通属于一种新型交通方式，国内外的研究成果较少，全世界开通运营的线路更是少数。目前只有2005年3月日本建设开通的中低速磁悬浮铁路商业运行线-东部丘陵线和2014年6月韩国开通的中低速磁悬浮铁路商务运行线。而中国的中低速磁悬浮交通目前只有国防科技大学试验线、青城山试验线、唐山实验线，但没有投入运营的正式线路，且均以高架结构为主，鲜见有关高架结构与低置线路过渡段结构方面的研究与应用。
在轮轨高速铁路中，存在大量的桥路过渡段路基，高速铁路过渡段路基大多采用了梯形结构，梯形范围内采用了水泥级配碎石填筑，并采用了比非过渡段路基更高的压实要求。在已建成的高速铁路运营过程中，桥路过渡段范围，常发生无砟轨道隆起、离缝、冒浆等病害。这种病害的原因，大多是由于过渡段路基仍然是由岩土构成的土工结构物，过渡段路基铺轨后，仍然会发生一定沉降，与桥梁桥台存在一定的工后沉降差(规范允许工后沉降差不大于5mm)，由于高速铁路采用无缝线路钢轨，在规范允许工后沉降差范围内，并不影响正常运营，但会导致无砟轨道隆起、离缝、冒浆等病害，需要及时检修维护。
中低速磁浮交通线的F轨是由一节节的短轨采用接板现场拼接而成，并留有轨间缝，满足磁浮列车平稳运行要求的F轨的平顺性，基本要靠轨下结构物保证。低置线路地段，承轨梁下基础是由岩土构成的土工结构物，受地形、地质条件等因素影响，质量相对不易控制，在荷载及各种自然环境因素作用下易产生不均匀沉降，难免会发生与高架结构桥梁桥台不一致的工后沉降，产生工后沉降差，低置线路与桥梁桥台位置出现了沉降差，必然影响F轨的平顺性，甚至可能导致F轨产生错台、变形等问题，严重时，将影响磁浮车辆的正常运营。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，可避免传统低置线路承轨梁结构的缺陷，施工质量更容易控制，长期稳定性更好，而且其既满足中低速磁悬浮交通工程轨道结构对承轨梁结构变形和工后沉降高的要求，又满足基床长期稳定性、耐久性和施工质量可控性的要求。
为实现上述目的，本发明提供了中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，包括桩基承载结构、钢筋混凝土托梁、钢筋混凝土承轨梁底板、钢筋混凝土梁式结构、承轨梁两侧回填填料、桥梁桥台和端墙，其中，
所述桩基承载结构设置有多根，每根所述桩基承载结构均竖直设置，并且每根所述桩基承载结构的顶端均承接所述钢筋混凝土托梁；
所述钢筋混凝土托梁承接所述钢筋混凝土承轨梁底板；
所述钢筋混凝土承轨梁底板的顶端承接所述钢筋混凝土梁式结构；
所述桩基承载结构的顶端嵌入所述钢筋混凝土托梁与其刚接，且中跨处桩基承载结构的顶端除嵌入所述钢筋混凝土托梁外尚应嵌入所述钢筋混凝土承轨梁底板与其刚接，所述钢筋混凝土承轨梁底板与所述钢筋混凝土梁式结构一体成型从而共同构成钢筋混凝土承轨梁；
所述钢筋混凝土托梁两侧设置有用于限制所述钢筋混凝土承轨梁底板横向位移的凸型挡台；
所述承轨梁两侧回填填料设置在软弱地层上，并且在所述承轨梁两侧回填填料旁设置有第一排水沟，所述第一排水沟远离所述承轨梁两侧回填填料的一侧设置有第一排水坡；
所述钢筋混凝土承轨梁底板位于所述承轨梁两侧回填填料内；
每根所述桩基承载结构的下端穿过所述软弱地层后伸入持力层内，以在软弱地层产生沉降时，所述桩基承载结构可承受负摩阻力，从而向钢筋钢筋混凝土承轨梁提供稳定的承载力，以防承轨梁两侧回填填料的不均匀沉降降低钢筋混凝土承轨梁的竖向、纵向和横向刚度产生的不利影响；
所述钢筋混凝土承轨梁底板的一端搭接在所述桥梁桥台上，并且两者通过销钉连接释放纵向约束，并限制横向位移；
所述钢筋混凝土承轨梁底板搭接在所述桥梁桥台的一端的两侧分别设置所述端墙，并且每侧的所述端墙分别与对应侧的承轨梁两侧回填填料抵接，以用于挡护所述承轨梁两侧回填填料；
所述端墙旁设置有第二排水沟，所述第二排水沟远离所述端墙的一侧设置有第二排水坡。
优选地，所述桩基承载结构为钻孔灌注桩，钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板刚接或搭接，与桩基承载结构刚接。在承轨梁节间缝的位置钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板采用销钉搭接，其余位置采用刚接。
优选地，所有的这些所述桩基承载结构呈行列排布。
优选地，所述钢筋混凝土承轨梁底板搭接在所述桥梁桥台的一端与所述桥梁桥台之间设置有耐磨滑动层。
优选地，所述销钉包括预埋连接钢筋、沥青麻筋和不锈钢套管，所述预埋连接钢筋位于所述不锈钢套管内并且两者之间固定设置所述沥青麻筋。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
(1)本发明的钢筋混凝土承轨梁底板、钢筋混凝土梁式结构均采用钢筋混凝土现场整体浇筑，二者组成整体钢筋混凝土结构用以直接承担轨道荷载及轨道传递的磁浮列车荷载，再将自重及上部荷载传递给与其刚性连接的桩基承载结构，结构可靠性高。
(2)本发明的桩基承载结构深入持力层内，路基产生一定沉降时，桩基承载结构依然可承受负摩阻力而提供较强的承载力，避免了地基加固质量不易控制造成的不均匀沉降对承轨梁纵向和横向刚度的影响，结构纵横向刚度及结构可靠性更优。
(3)本发明的桩基承载结构控制沉降效果较好，因此可省去路堑基床地基加固和减小路堑基床换填厚度，只需满足基本换填厚度的要求，可节约投资，缩短工期，具有明显的技术和经济优势。
(4))桩基承载结构和钢筋混凝土承轨梁底板设置的钢筋混凝土托梁，可以大大减小桩基承载结构处钢筋混凝土承轨梁底板的应力集中现象；另外，由于钢筋混凝土托梁的横向连接作用，也增加了结构的横向刚度和抵抗不均匀沉降变形的能力，可减少横向桩基的数量，减少投资。
(5)将钢筋混凝土承轨梁底板靠近高架桥梁的一端搭接在桥梁桥台上，通过销钉连接，避免了两者之间因地基处理措施不同造成的沉降错台，确保了磁浮F轨在低置线路与桥梁桥台相连位置不会产生错台，有效实现磁悬浮交通工程高架结构与低置线路过渡段F轨的平顺过渡。
附图说明
图1是本发明的纵断面示意图；
图2是图1中沿Ⅰ-Ⅰ线的剖面图；
图3是图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面图；
图4是本发明中钢筋混凝土承轨梁底板搭接在桥梁桥台上的平面示意图；
图5是本发明中桩基托梁与钢筋混凝土承轨梁底板刚接连接示意图；
图6是本发明中桩基托梁与钢筋混凝土承轨梁底板搭接连接示意图。
图7是本发明中销钉的横截面示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图7，中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，包括桩基承载结构3、钢筋混凝土托梁90、钢筋混凝土承轨梁底板2、钢筋混凝土梁式结构1、承轨梁两侧回填填料4、桥梁桥台12和端墙13，其中，
所述桩基承载结构3设置有多根，每根所述桩基承载结构3均竖直设置，并且每根所述桩基承载结构3的顶端均承接所述钢筋混凝土托梁90；
所述钢筋混凝土托梁90承接所述钢筋混凝土承轨梁底板2；
所述钢筋混凝土承轨梁底板2的顶端承接所述钢筋混凝土梁式结构1；
所述桩基承载结构3的顶端嵌入所述钢筋混凝土托梁90与其刚接，且中跨处桩基承载结构3的顶端除嵌入所述钢筋混凝土托梁90外尚应嵌入所述钢筋混凝土承轨梁底板2与其刚接，所述钢筋混凝土承轨梁底板2与所述钢筋混凝土梁式结构1一体浇筑成型从而共同构成钢筋混凝土承轨梁9；
所述钢筋混凝土托梁90上设置有用于限制所述钢筋混凝土承轨梁底板2横向位移的凸型挡台91；
所述承轨梁两侧回填填料4设置在软弱地层5上，并且在所述承轨梁两侧回填填料4旁设置有第一排水沟7，所述第一排水沟7远离所述承轨梁两侧回填填料4的一侧设置有第一排水坡8；
所述钢筋混凝土承轨梁底板2位于所述承轨梁两侧回填填料4内；
每根所述桩基承载结构3的下端穿过所述软弱地层5后伸入持力层6内，以在软弱地层5产生沉降时，所述桩基承载结构3可承受负摩阻力，从而向钢筋钢筋混凝土承轨梁9提供稳定的承载力，以防承轨梁两侧回填填料4的不均匀沉降降低钢筋混凝土承轨梁9的竖向、纵向和横向刚度产生的不利影响；
所述钢筋混凝土承轨梁底板2的一端搭接在所述桥梁桥台12上，并且两者通过销钉15连接释放纵向约束，并限制横向位移；
所述钢筋混凝土承轨梁底板2搭接在所述桥梁桥台12的一端的两侧分别设置所述端墙13，并且每侧的所述端墙13分别与对应侧的承轨梁两侧回填填料4抵接，以用于挡护所述承轨梁两侧回填填料4；
所述端墙13旁设置有第二排水沟17，所述第二排水沟17远离所述端墙13的一侧设置有第二排水坡18。
进一步，所述桩基承载结构3为钻孔灌注桩，钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板刚接或搭接，与桩基承载结构刚接。在承轨梁节间缝的位置钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板采用销钉搭接，其余位置采用刚接。
所有的这些所述桩基承载结构3呈行列排布。
所述承轨梁两侧回填填料4的高度与所述钢筋混凝土承轨梁底板2的高度相等，所有的这些所述桩基承载结构3呈行列排布，所述梯形填筑体14采用水泥级配碎石制成，所述钢筋混凝土承轨梁底板2搭接在所述桥梁桥台12的一端与所述桥梁桥台12之间设置有耐磨滑动层16。
所述销钉15包括预埋连接钢筋15.1、沥青麻筋15.2和不锈钢套管15.3，所述预埋连接钢筋15.1位于所述不锈钢套管15.3内并且两者之间设置所述沥青麻筋15.2。
该结构型式可有效解决中低速磁悬浮交通工程低置线路对路基工后沉降要求严格、采取传统的路堑挖除换填厚度大导致的工程庞大、投资大、工期长，以及回填填料施工质量不易控制、基床长期稳定性和耐久性差的问题，从而提高低置线路承轨梁结构的可靠度，降低工程风险。
本发明钢筋混凝土承轨梁9主体结构均采用钢筋混凝土现场整体浇筑，钢筋混凝土承轨梁9梁式结构用以直接承担轨道荷载及轨道传递的磁浮列车荷载，再将自重及上部荷载传递给与其刚性连接的桩基承载结构3，结构可靠性高。桩基承载结构3采用钢筋混凝土钻孔灌注桩制作，横向及纵向由多排钢筋混凝土钻孔灌注桩组成，纵横向刚度大；且桩基深入可靠持力层8，路堤发生一定沉降与钢筋混凝土承轨梁9之间产生脱空时，桩基承载结构3依然可承受负摩阻力而提供较强的承载力，具有较强的纵向、竖向和横向稳定性。
桩基承载结构和钢筋混凝土承轨梁底板2设置的钢筋混凝土托梁90，可以大大减小桩基承载结构处钢筋混凝土承轨梁底板2的应力集中现象；另外，由于钢筋混凝土托梁90的横向连接作用，也增加了结构的横向刚度和抵抗不均匀沉降变形的能力，可减少横向桩基的数量，减少投资。
钢筋混凝土承轨梁9的钢筋混凝土承轨梁底板2一端搭接在桥梁桥台12上，二者通过销钉15连接，销钉15纵向可释放温度应力，实现承轨梁在纵向的伸缩，横向限制承轨梁的位移，提高结构的横向稳定性。承轨梁的一端与桥梁桥台12搭接，使低置线路承轨梁与桥梁桥台12搭接位置沉降一致，避免了桥梁桥台12与低置线路承轨梁结构间产生错台沉降；低置线路钢筋混凝土承轨梁底板2另一端埋置于稳定的低置线路结构中，其沉降与低置线路结构一致，由于低置线路结构经地基处理及填筑压实后沉降值处于可控范围内，因此，承轨梁两端之间的沉降位于桥梁桥台12与低置线路结构之间，接近线性变化，从而实现了高架桥梁结构与低置线路结构间的沉降过渡，也避免了错台，有效保证了过渡段范围F轨的平顺性。
耐磨滑动层16设置在钢筋混凝土承轨梁底板2与桥梁桥台12之间，通过耐磨滑动层16的作用，可一定程度上释放了承轨梁在差异沉降、温度等荷载作用下可能出现的转动约束，并对磁浮列车传递至桥梁桥台12的动应力起缓冲作用，也避免了承轨梁与桥梁桥台12间的磨损以及应力集中造成结构的局部承压破坏。
本发明具体的制作步骤如下：
(1)施工高架桥梁结构桥台，浇筑桥梁台身混凝土，施工桥台，回填桥台基础基坑；桥台混凝土浇筑前应作好销钉的定位及埋设工作；
(2)开挖路堑边坡至设计路基面标高处，根据设计要求进行必要的基床换填；地基处理完成后，按过渡段设计要求填筑台后低置线路承轨梁下土工基础，台后承轨梁下土工基础与桥台锥体同步填筑施工。填筑时根据各部位填料类型及压实度要求，过渡段范围与非过渡段区同步分层填筑，下一层填筑检测符合要求后再填筑上一层，直至钢筋混凝土承轨梁底板底面标高处；
(3)在钢筋混凝土承轨梁底板底面标高处于路基横断面、纵断面方向施工钻孔灌注桩，即桩基承载结构3，钻孔桩施工应采用对已填筑路基扰动小的施工工艺；在钻孔灌注桩达到要求强度后，按规范要求截除桩头，绑扎钢筋混凝土承轨梁底板及与桩的连接钢筋；
(4)在钢筋混凝土承轨梁与桥台搭接处于桥台上铺设高强耐磨滑动层，根据设计节长对钢筋混凝土托梁90、凸型挡台91、钢筋混凝土承轨梁底板2和钢筋混凝土梁式结构1分节立模，各部件混凝土达到设计强度后分别拆除模板，一次浇筑成型，浇筑前做好各类预埋件如销钉、轨枕台座连接钢筋、导流轨支座预埋件等的定位与安装；
(5)在钢筋混凝土承轨梁与桥台搭接处于桥台上铺设高强耐磨滑动层，根据设计节长对钢筋混凝土承轨梁底板2和钢筋混凝土梁式结构1分节立模，各部件混凝土达到设计强度后分别拆除模板，一次浇筑成型，浇筑前做好各类预埋件如销钉、轨枕台座连接钢筋、导流轨支座预埋件等的定位与安装；
(6)施工低置线路桥梁桥台12相接处两侧端墙13，端墙13采用混凝土整体浇筑施工，等端墙13混凝土达到设计强度后拆除模板，然后按设计要求施工低置线路级配碎石顶面的回填层、封闭层、相关附属构筑物，按设计施工桥梁桥台12锥体顶面封闭层等，施工边坡防护、排水工程等。
(7)进行低置线路及高架结构轨排铺设及相关附属工程的安装与施工，施工完毕后即可。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，包括桩基承载结构、钢筋混凝土托梁、钢筋混凝土承轨梁底板、钢筋混凝土梁式结构、承轨梁两侧回填填料、桥梁桥台和端墙，其中，
所述桩基承载结构设置有多根，每根所述桩基承载结构均竖直设置，并且每根所述桩基承载结构的顶端均承接所述钢筋混凝土托梁；
所述钢筋混凝土托梁承接所述钢筋混凝土承轨梁底板；
所述钢筋混凝土承轨梁底板的顶端承接所述钢筋混凝土梁式结构；
所述桩基承载结构的顶端嵌入所述钢筋混凝土托梁与其刚接，所述钢筋混凝土托梁与所述钢筋混凝土承轨梁底板刚接或搭接，所述钢筋混凝土承轨梁底板与所述钢筋混凝土梁式结构一体成型从而共同构成钢筋混凝土承轨梁；
所述钢筋混凝土托梁两侧设置有用于限制所述钢筋混凝土承轨梁底板横向位移的凸型挡台；
所述承轨梁两侧回填填料设置在软弱地层上，并且在所述承轨梁两侧回填填料旁设置有第一排水沟，所述第一排水沟远离所述承轨梁两侧回填填料的一侧设置有第一排水坡；
所述钢筋混凝土承轨梁底板位于所述承轨梁两侧回填填料内；
每根所述桩基承载结构的下端穿过所述软弱地层后伸入持力层内，以在软弱地层产生沉降时，所述桩基承载结构可承受负摩阻力，从而向钢筋钢筋混凝土承轨梁提供稳定的承载力，以防承轨梁两侧回填填料的不均匀沉降降低钢筋混凝土承轨梁的竖向、纵向和横向刚度产生的不利影响；
所述钢筋混凝土承轨梁底板的一端搭接在所述桥梁桥台上，并且两者通过销钉连接释放纵向约束，并限制横向位移；
所述钢筋混凝土承轨梁底板搭接在所述桥梁桥台的一端的两侧分别设置所述端墙，并且每侧的所述端墙分别与对应侧的承轨梁两侧回填填料抵接，以用于挡护所述承轨梁两侧回填填料；
所述端墙旁设置有第二排水沟，所述第二排水沟远离所述端墙的一侧设置有第二排水坡。
2.根据权利要求1所述的中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，所述桩基承载结构为钻孔灌注桩，钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板刚接或搭接，与桩基承载结构刚接。
3.根据权利要求1所述的中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，在承轨梁节间缝的位置钢筋混凝土托梁与钢筋混凝土承轨梁底板采用销钉搭接，其余位置刚接。
4.根据权利要求1所述的中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，所有的这些所述桩基承载结构呈行列排布。
5.根据权利要求1所述的中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，所述钢筋混凝土承轨梁底板搭接在所述桥梁桥台的一端与所述桥梁桥台之间设置有耐磨滑动层。
6.根据权利要求1所述的中低速磁浮单线挖方地段桩基托梁式承轨梁过渡段结构，其特征在于，所述销钉包括预埋连接钢筋、沥青麻筋和不锈钢套管，所述预埋连接钢筋位于所述不锈钢套管内并且两者之间固定设置所述沥青麻筋。
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