CN107905043B - 一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于悬挂式轨道交通领域，并公开了一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，包括两条单轨列车行驶轨道及连接这两条所述单轨列车行驶轨道的上平联，每条所述单轨列车行驶轨道均包括上弦杆、下弦杆、竖杆、腹杆、横联单元、中间平联、混凝土底板、底板型钢和导向板，所述上平联包括多条上平联撑杆和多条上平联斜杆，两条所述上弦杆通过多条所述上平联撑杆连接，相邻两条所述上平联撑杆之间设置两条所述上平联斜杆，每条所述上平联斜杆的两端分别通过节点板固定在对应端的所述上弦杆上。本发明采用三角形腹杆桁架体系，较其他类型桁架构造简单，适应钢桁梁桥设计定型化，便于制造和安装。该组合桁架结构追求桥梁建设造价最小。

Description

一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统

技术领域

本发明属于悬挂式轨道交通领域，更具体地，涉及一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统。

背景技术

悬挂式单轨交通属轨道交通的新型技术，悬挂式轨道交通不仅无技术规范可循，而且可供参考的资料较少，虽然悬挂式轨道交通在国外发达国家已有很长的历史，但仅限日本、德国有运营成功的线路，国外现代的悬挂式单轨采用底板开口的钢轨道梁结构。我国目前悬挂式单轨仅有两条试验线，试验线采用底板开口的小断面钢箱轨道梁。钢箱型梁存在易屈曲、承载力小、变形大、线形控制难等问题是困扰悬挂式单轨发展的瓶颈，而且随着跨径增大钢箱型梁屈曲、变形大等问题尤为突出，提出一种可替代钢箱轨道梁是迫在眉睫的任务。

底板开口的钢箱轨道梁是现代悬挂式轨道交通目前唯一采用的结构型式，桥跨跨径采用≤30m的标准轨道梁，轨道梁跨径小、结构单一化妨碍了悬挂式轨道交通的推广。

常规的钢箱轨道梁结构跨度超过35m后，轨道梁的竖向挠度难以满足《铁路桥涵设计规范》(TB 10002-2017)和《地铁设计规范》(GB50157-2013)中对桥梁结构最大允许挠度的要求。

现有的悬挂式单轨交通运行一段时间后，由于长期的轮轨接触等原因，走行轨面将出现一定程度的损坏，影响悬挂式轨道的平稳运行、列车的爬坡能力、增加能耗，而且按照现有的技术当走形面磨损时，由于采用的是底板开口的小断面钢箱梁，无法局部修补或者替换，需对整个轨道梁进行更换，更换难度大、成本高，研究一种运营阶段能对走形面、导向面可修补的结构型式也是很有必要的。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，具有刚度大、跨越能力大、桁架构造简单、便于设计定型化、制造和安装的优点。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，包括两条单轨列车行驶轨道及连接这两条所述单轨列车行驶轨道的上平联，其特征在于，

每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均包括上弦杆、下弦杆、竖杆、腹杆、横联单元、中间平联、混凝土底板、底板型钢和导向板，其中，所述上弦杆和下弦杆均水平设置并且相互平行，所述竖杆设置有多条并且它们沿线路方向布置，每条所述竖杆的上端连接所述上弦杆而下端连接在所述下弦杆，所述腹杆设置有多条，每条所述腹杆的上端连接所述上弦杆而下端连接所述下弦杆，相邻两竖杆之间设置两条所述腹杆并且这两条所述腹杆呈倒V形设置，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多组横联单元并且这些横联单元沿线路方向布置，每组所述横联单元均包括两条横联并且这两条所述横联交叉设置，每条所述横联的两端分别连接在对应位置处的竖杆上，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多条中间平联并且这些中间平联组沿线路方向布置，每条所述中间平联的两端分别连接在对应位置处的竖杆上，所述混凝土底板沿线路方向通长设置，所述底板型钢和所述下弦杆并排设置并且两者焊接在一起，所述下弦杆、底板型钢共同作为所述混凝土底板的骨架，所述导向板设置在所述混凝土底板上，以用于对列车的行驶进行导向；

所述上平联包括多条上平联撑杆和多条上平联斜杆，两条所述上弦杆通过多条所述上平联撑杆连接，并且每条所述上平联撑杆的两端分别连接一根所述上弦杆，相邻两条所述上平联撑杆之间设置两条所述上平联斜杆，这两条所述上平联斜杆交叉设置，并且每条所述上平联斜杆的两端分别通过节点板固定在对应端的所述上弦杆上。

优选地，所述下弦杆的四周均设置有栓钉，这些栓钉分为多排，并且每排等间距设置，以保证所述下弦杆与所述混凝土底板的牢固结合。

优选地，每条所述腹杆的下端通过节点板连接在所述下弦杆，每条所述腹杆的上端与所述上弦杆焊接。

优选地，交叉设置的所述两条上平联斜杆的交叉点处设置有节点板。

优选地，每条所述中间平联的两端分别通过隔板连接在对应位置处的竖杆上。

优选地，所述上弦杆上还设置有螺栓孔，以便轨道梁系统悬挂到桥梁上。

优选地，所述上弦杆、下弦杆和/或腹杆采用矩形钢管制成。

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：

本发明采用三角形腹杆桁架体系，桁架横断面形式为空间矩形，上下弦杆、腹杆采用矩形空钢管，下弦杆外包混凝土并在其横向设置一定厚度的混凝土底板，底板沿桥跨纵向通长布置，在竖杆位置设置横联，横联下方设置中间平联，并在底板布置先张法预应力钢筋。三角形桁架较其他类型桁架构造简单，适应钢桁梁桥设计定型化，便于制造和安装。该组合桁架结构追求桥梁建设造价最小，也注重将来的维护管理甚至解体时的费用最少，即全寿命设计周期费用低，极大提升工程经济性，技术先进，性价比高，社会及经济效益显著，具有很好的社会经济价值。

附图说明

图1是本发明的立面布置图；

图2是本发明的上平联布置图；

图3是本发明的中底板型钢布置图；

图4是沿图1中Ⅰ-Ⅰ线剖面图；

图5是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线剖面图；

图6是沿图1中Ⅲ-Ⅲ线剖面图；

图7是沿图4中A-A线剖面图；

图8是本发明中混凝土底板连接在腹板上的示意图；

图9是本发明中上下弦杆、腹杆空钢管示意图；

图10是本发明中上下平联工字钢示意图；

图11是本发明中先张预应力钢筋示意图。

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11，一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，包括两条单轨列车行驶轨道及连接这两条所述单轨列车行驶轨道的上平联，每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均包括上弦杆2、下弦杆3、竖杆16、腹杆4、横联单元、上平联、中间平联15、混凝土底板9、底板型钢6和导向板8，其中，所述上弦杆2和下弦杆3均水平设置并且相互平行，所述竖杆16设置有多条并且它们沿线路方向布置，每条所述竖杆16的上端连接所述上弦杆2而下端连接所述下弦杆3，所述腹杆4设置有多条，每条所述腹杆4的上端连接所述上弦杆2而下端连接在所述下弦杆3上，相邻两竖杆16之间设置两条所述腹杆4并且这两条所述腹杆4呈倒V形设置，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多组横联单元并且这些横联单元沿线路方向布置，每组所述横联单元均包括两条横联7并且这两条所述横联7交叉设置，每条所述横联7的两端分别连接在对应位置处的竖杆16上，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多条中间平联15并且这些中间平联15组沿线路方向布置，每条所述中间平联15的两端分别连接在对应位置处的竖杆16上，所述混凝土底板9沿线路方向通长设置，所述底板型钢6和所述下弦杆3并排设置并且两者焊接在一起，所述下弦杆3、底板型钢6共同作为所述混凝土底板9的骨架，所述预应力钢束10平行设置有多条并且每条所述预应力钢束10均穿过所述底板型钢6，所述导向板8设置在所述混凝土底板9上，以用于对列车的行驶进行导向；所述预应力钢束10的两端分别套有硬塑料套管11；

所述上平联包括多条上平联撑杆5和多条上平联斜杆13，两条所述上弦杆2通过多条所述上平联撑杆5连接，并且每条所述上平联撑杆5的两端分别连接一根所述上弦杆2，相邻两条所述上平联撑杆5之间设置两条所述上平联斜杆13，这两条所述上平联斜杆13交叉设置，并且每条所述上平联斜杆13的两端分别通过节点板14固定在对应端的所述上弦杆2上。

进一步，所述下弦杆3的四周均设置有栓钉12，这些栓钉12分为多排，并且每排等间距设置，以保证所述下弦杆3与所述混凝土底板9的牢固结合。

进一步，每条所述腹杆4的下端通过节点板14连接在所述下弦杆3，每条所述腹杆4的上端与所述上弦杆2焊接。

进一步，交叉设置的所述两条上平联斜杆13的交叉点处设置有节点板14。

进一步，每条所述中间平联15的两端分别通过隔板连接在对应位置处的竖杆16上。

进一步，所述上弦杆2上还设置有螺栓孔1，以便轨道梁系统悬挂到桥梁上。

本发明立面布置为三角形腹杆桁架体系，桁架横断面形式为空间矩形，上弦杆2、下弦杆3、腹杆4采用矩形空钢管，下弦杆3外包混凝土并在其横向设置一定厚度的混凝土底板9，混凝土底板9沿桥跨纵向通长布置，在竖杆16位置设置横联7，横联7下方设置中间平联15，混凝土底板9与中间平联15对应位置设置同平联的工字钢，并在混凝土底板9内布置先张法预应力钢筋形成预应力钢束10，上、中平联采用工字钢。

本发明可在工厂整跨制作。本发明轨道梁系统立面布置为三角形腹杆桁架体系，桁架横断面形式为空间矩形，上弦杆2、下弦杆3、腹杆4采用矩形钢管，下弦杆3外包混凝土并在其横向设置一定厚度的混凝土底板9，底板沿桥跨纵向通长布置，在竖杆16位置设置横联7，横联7下方设置中间平联15，底板与中间平联15对应位置设置同平联的工字钢，并在底板布置先张法预应力钢筋，上、中平联采用工字钢。主要技术细节及措施如下所述：

(1)钢桁架制造：钢桁架在工厂制作，按图6～图8构造拼装钢桁架，预拼装合格后分节段预制钢桁梁后运到先张预应力台座，可以15～20m为一个拼装节段拼装为整跨。桁架横断面形式为空间矩形，上下弦杆3、腹杆4采用矩形空钢管，下弦杆3外包混凝土并在其横向设置一定厚度的混凝土底板9，下弦杆3与底板间采用栓钉12连接件，底板沿桥跨纵向通长布置，在竖杆16位置设置横联7，横联7下方设置中间平联15，底板与中间平联15对应位置设置同平联的工字钢，并在底板布置先张法预应力钢筋形成预应力钢束10，上、中平联采用工字钢，下弦杆3与混凝土接触面焊接栓钉12，腹板预先焊接悬挂式轨道行车需要的导向钢板。

(2)张拉底部预应力：按图示在先张法台座上布置上预应力钢筋，以钢桁架下弦杆3为支撑骨架，立模、绑扎钢筋；上述拼装好的钢桁架固定在预应力钢筋的台座上，然后浇筑混凝土底板9。

(3)现场吊装：待混凝土底板9养护达到设计强度要求后进行钢结构防护涂装，最后运输钢桁架组合轨道梁系统到现场进行吊装。

这种底板开口的组合箱型预应力轨道梁系统，设计新颖、可行、简单，解决了现有建成的钢箱型梁存在适用跨径小，易屈曲，承载力小,变形大,线形控制难、易腐蚀、耐磨性差等问题,,可广泛40m～50m悬挂式单轨交通桥梁。

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 (7)

1.一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，包括两条单轨列车行驶轨道及连接这两条所述单轨列车行驶轨道的上平联，其特征在于，

每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均包括上弦杆、下弦杆、竖杆、腹杆、横联单元、中间平联、混凝土底板、底板型钢和导向板，其中，所述上弦杆和下弦杆均水平设置并且相互平行，所述竖杆设置有多条并且它们沿线路方向布置，每条所述竖杆的上端连接所述上弦杆而下端连接所述下弦杆，所述腹杆设置有多条，每条所述腹杆的上端连接所述上弦杆而下端连接在所述下弦杆上，相邻两竖杆之间设置两条所述腹杆并且这两条所述腹杆呈倒V形设置，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多组横联单元并且这些横联单元沿线路方向布置，每组所述横联单元均包括两条横联并且这两条所述横联交叉设置，每条所述横联的两端分别连接在对应位置处的竖杆上，两条所述单轨列车行驶轨道之间设置有多条中间平联并且这些中间平联组沿线路方向布置，每条所述中间平联的两端分别连接在对应位置处的竖杆上，所述混凝土底板沿线路方向通长设置，所述底板型钢和所述下弦杆并排设置并且两者焊接在一起，所述下弦杆、底板型钢共同作为所述混凝土底板的骨架，所述导向板设置在所述混凝土底板上，以用于对列车的行驶进行导向；

所述上平联包括多条上平联撑杆和多条上平联斜杆，两条所述上弦杆通过多条所述上平联撑杆连接，并且每条所述上平联撑杆的两端分别连接一根所述上弦杆，相邻两条所述上平联撑杆之间设置两条所述上平联斜杆，这两条所述上平联斜杆交叉设置，并且每条所述上平联斜杆的两端分别通过节点板固定在对应端的所述上弦杆上。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，所述下弦杆的四周均设置有栓钉，这些栓钉分为多排，并且每排等间距设置，以保证所述下弦杆与所述混凝土底板的牢固结合。

3.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，每条所述腹杆的下端通过节点板连接在所述下弦杆，每条所述腹杆的上端与所述上弦杆焊接。

4.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，交叉设置的所述两条上平联斜杆的交叉点处设置有节点板。

5.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，每条所述中间平联的两端分别通过隔板连接在对应位置处的竖杆上。

6.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，所述上弦杆上还设置有螺栓孔，以便轨道梁系统悬挂到桥梁上。

7.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口钢腹板桁架组合轨道梁系统，其特征在于，所述上弦杆、下弦杆和/或腹杆采用矩形钢管制成。

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