CN107988858B - 一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于悬挂式单轨交通技术领域，并公开了一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，包括混凝土顶板和两条单轨列车行驶轨道；每条单轨列车行驶轨道分别设置在所述混凝土顶板的底面，每条单轨列车行驶轨道均包括上翼板、波形钢腹板、底板、混凝土内衬和先张法预应力钢筋，上翼板通过栓钉固定安装在混凝土顶板的底面上，上翼板和底板之间设置混凝土内衬，混凝土内衬通过栓钉分别与波形钢腹板和所述底板连接，混凝土内衬内部还布置多条所述先张法预应力钢筋。本发明充分利用混凝土抗压和钢结构抗拉性能，组合箱型轨道梁既能满足悬挂式轨道交通的功能使用的要求，又能满足结构受力的要求，兼顾了结构安全和功能使用两方面。

Description

一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁系统

技术领域

本发明属于悬挂式单轨交通技术领域，更具体地，涉及一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁系统。

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，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，轨道梁结构单一化妨碍了悬挂式轨道的推广。

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，需对整个轨道梁进行更换，更换难度大、维护成本高，解决今后轨道梁的维护问题是运营阶段首先考虑的问题。提出一种成熟可靠、易修补的耐磨材料也是很有必要的。

传统的波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥是用波形钢腹板取代了预应力混凝土箱梁的混凝土腹板而做成的箱梁桥，简称为波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥。波形钢腹板与混凝土顶、底板采用相应的连接件进行连接。传统的波形钢腹板底板在正弯矩区混凝土容易开裂,底板与腹板多采用开孔钢板连接件容易脱落等问题，在悬挂式单轨系统采用波形钢腹板箱型组合轨道梁，必须解决传统的波形钢腹板预应力混凝土箱梁桥存在的问题，并且还需解决波形钢腹板波浪形作为导向面的问题。

综上所述，悬挂式单轨交通系统虽在国外已有百年历史，但是国内外可供参考的研究资料非常少，目前国内试验线均采用底板开口的小断面钢箱轨道梁，国内尚未对悬挂式单轨交通系统进行系统性的研究，还存在一些亟待解决的问题。

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组合箱型标准轨道梁系统，其安全实用、技术先进、经济合理，能满足悬挂式单轨轨道梁的受力、变形、刚度、行车安全和舒适性的要求。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，包括混凝土顶板和两条单轨列车行驶轨道，其中，

所述混凝土顶板沿线路方向延伸；

每条所述单轨列车行驶轨道分别设置在所述混凝土顶板的底面上，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，并且每条所述单轨列车行驶轨道均包括上翼板、波形钢腹板、底板、混凝土内衬和先张法预应力钢筋，其中，所述上翼板通过栓钉固定安装在所述混凝土顶板的底面上，所述波形钢腹板的上端焊接在所述上翼板的底面上而且下端焊接在所述底板上，所述上翼板和所述底板之间设置所述混凝土内衬，所述波形钢腹板位于所述混凝土内衬的外侧，并且所述混凝土内衬通过栓钉分别与所述波形钢腹板和所述底板连接，所述混凝土内衬内部还布置多条所述先张法预应力钢筋。

优选地，每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板底面上的底板纵向加劲肋。

优选地，两条所述单轨列车行驶轨道之间有多组横隔加劲结构并且它们间隔设置，每组所述横隔加劲结构均包括横隔板上翼缘、横隔板和横隔板加劲肋，所述上翼缘安装在所述顶板的底面，所述横隔板安装在所述上翼缘的底面并且所述横隔板与两条所述混凝土内衬均接触，所述横隔板加劲肋安装在所述横隔板的侧面。

优选地，每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板底面上的轨道梁加劲板。

优选地，两条所述单轨列车行驶轨道之间有多条横隔梁并且它们间隔设置。

优选地，所述顶板上设置有螺栓孔，以便标准轨道梁悬挂在桥墩下方。

优选地，所述底板由钢板制成。

优选地，所述混凝土顶板内还设置有多块闭口型压型钢板。

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)本发明充分利用混凝土抗压和钢结构抗拉性能，组合箱型轨道梁既能满足悬挂式轨道交通的功能使用的要求，又能满足结构受力的要求，兼顾了结构安全和功能使用两方面。

(2)本发明的底板采用钢板替代传统的波形钢腹板组合轨道梁的混凝土底板，底板采用钢板既能参与受拉区受力，又可做为底板上混凝土的浇筑模板，而且还免除了传统的波形钢腹板需设置剪力件连接底板与腹板。

(3)在波形钢腹板内侧和底板上设置混凝土内衬,本发明在波纹钢腹板内侧和底板上设置混凝土内衬,既可保证车辆导向面和行走面的平整性,增强导向面和行走面的耐磨性，又可防止波形钢腹板的屈曲。混凝土耐磨性能好、可修补性强，降低了运营维护费用。

(4)本发明可在工厂制作，现场拼装后吊装。波形钢腹板承担了大部分剪力，混凝土顶板和底板钢板承担大部分弯矩，各材料内的应力近似均布图形，底板混凝土配置的先张预应力钢筋既可防止底板混凝土裂缝，又能抵抗部分跨中弯矩，减小结构的变形。该组合轨道梁材料各尽其能，充分发挥其效率。

(5)底板采用钢板替代传统的波形钢腹板组合轨道梁的混凝土底板，底板采用的钢板既能参与受拉区受力，又可做为底板上混凝土的浇筑模板。

(6)波纹钢腹板内侧和底板上设置混凝土内衬,既可保证车辆导向面和行走面的平整性,增强导向面和行走面的耐磨性，又可防止波形钢腹板的屈曲。混凝土耐磨性能好、可修补性强。

(7)混凝土顶板底部设置闭口型的压型钢板，方便了混凝土顶板的浇筑，施工便捷。

附图说明

图1是本发明的立面布置图；

图2是沿图1中Ⅰ-Ⅰ线的半剖示意图；

图3是沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的半剖示意图；

图4是沿图1中A-A线的剖面图；

图5是沿图1中B-B线的剖面图；

图6是本发明中闭口压型钢板的示意图；

图7是本发明中波形钢腹板的示意图。

图中：1-混凝土顶板；2-闭口型压型钢板；3-波形钢腹板；4-横隔板；5-混凝土内衬；6-轨道梁加劲板；7-底板；8-螺栓孔；9-横隔梁；10-横隔板加劲肋；11-横隔板上翼缘；12-栓钉；13-先张法预应力钢筋；14-底板纵向加劲肋；15-上翼板。

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6，一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，包括混凝土顶板1和两条单轨列车行驶轨道，其中，

所述混凝土顶板1沿线路方向延伸；

每条所述单轨列车行驶轨道分别设置在所述混凝土顶板1的底面上，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，并且每条所述单轨列车行驶轨道均包括上翼板15、波形钢腹板3、底板7、混凝土内衬5和先张法预应力钢筋13，其中，所述上翼板15通过栓钉固定安装在所述混凝土顶板1的底面上，所述波形钢腹板3的上端焊接在所述上翼板15的底面上而且下端焊接在所述底板7上，所述上翼板15和所述底板7之间设置所述混凝土内衬5，所述波形钢腹板3位于所述混凝土内衬5的外侧，所述混凝土内衬5通过栓钉分别与所述波形钢腹板3和所述底板7连接，所述混凝土内衬5内部还布置多条所述先张法预应力钢筋13。

进一步，每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板7底面上的底板纵向加劲肋14。

进一步，两条所述单轨列车行驶轨道之间有多组横隔加劲结构并且它们间隔设置，每组所述横隔加劲结构均包括横隔板上翼缘11、横隔板4和横隔板加劲肋10，所述横隔板上翼缘11安装在所述顶板的底面，所述横隔板4安装在所述上翼缘的底面并且所述横隔板4与两条所述混凝土内衬5均接触，所述横隔板加劲肋10安装在所述横隔板4的侧面。

进一步，每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板7底面上的轨道梁加劲板6。

进一步，两条所述单轨列车行驶轨道之间有多条横隔梁9并且它们间隔设置。

进一步，所述顶板上设置有螺栓孔8，以便标准轨道梁悬挂在桥墩下方。

进一步，所述底板7由钢板制成。

进一步，所述混凝土顶板1内还设置有多块闭口型压型钢板2。

本发明采用一种悬挂式底板7开口组合箱型标准轨道梁，对悬挂式底板7开口组合箱型标准轨道梁提出具体可行的方案,具体的技术措施如下：

①本发明采用的底板7开口组合箱型标准轨道梁由混凝土顶板1、波形钢腹板3、钢板底板7、先张法预应力钢筋13、横隔板4、混凝土内衬5、压型钢板组成。波形钢腹板3纵向刚度很小，几乎不抵抗轴向力，承担了大部分剪力，顶板混凝土和底板7钢板承担大部分弯矩，跨中顶板混凝土抗压，底板7钢板抗拉，各材料内的应力近似均布图形，波形钢腹板3内侧和底板7上设置混凝土内衬，混凝土内衬既可作为导向面和行走面，又可防止波形钢腹板3的屈曲。

②底板7混凝土配置的先张预应力钢筋13既可防止底板7混凝土裂缝，又能抵抗部分跨中弯矩，减小结构的变形。

③顶板下设置了闭口型压型钢板2方便了顶板钢筋混凝土的浇筑。

通过以上措施解决了悬挂式钢箱型梁存在易屈曲，承载力小,变形大,线形控制难、耐磨性差等问题，底板7开口组合箱型标准轨道梁刚度大，结构安全可靠，而且施工方便、满足使用功能要求。

波形钢腹板3在工厂制造，预拼装合格后，在工厂台座上张拉预应力和浇灌波形钢腹板3和底板7上的混凝土，检验合格后，分节段运输到工地钢梁拼装现场。在工地现场焊接各段钢梁，形成整跨单箱波形钢腹板3钢梁；然后铺设箱梁上部的闭口型压型钢板2，绑扎压型钢板上方的顶板钢筋，浇筑顶板混凝土，待混凝土强度和弹模达到28天相应值的90％以上时。运输钢箱组合轨道梁到现场进行安装。这种底板7开口的组合箱型预应力轨道梁，具有设计新颖、可行、简单，充分发挥钢材和混凝土的材料各自的潜能，解决了现有建成的钢箱型梁存在易屈曲，承载力小,变形大,线形控制难、耐磨性差等问题,又对传统的波形钢腹板3组合箱型组合轨道梁底板7进行了改进，提高了轨道梁的刚度,可应用于悬挂式单轨交通桥梁。

本标准轨道梁在工厂整跨制作，主要技术细节及措施如下所述：

(1)混凝土顶板、底板7、波形钢腹板3：在检验合格的波形钢腹板3、底板7与混凝土内衬5接触面焊接栓钉12；波形钢腹板3与上翼板15采用焊接，底板7与波形钢腹板3间采用焊接；底板7底部设置底板纵向加劲肋14。

(2)横隔板4：横隔板4每间隔一段距离均匀布置，横隔板4上设置横隔板加劲肋10和横隔板上翼缘11。

(3)拼装箱型截面：波形钢腹板3、横隔板上翼缘11、底板7、横隔板4、轨道梁加劲板6等通过上述构造连接组合为开口的箱型截面。

(4)张拉预应力：按图示在先张法台座上布置上预应力钢筋13；上述拼装好的开口组合钢箱梁固定在预应力钢筋13的台座上，然后浇筑混凝土内衬5。

(5)浇筑混凝土顶板1：铺设箱梁上部的闭口型压型钢板2，绑扎压型钢板上方的桥面板钢筋(或采用钢纤维混凝土)，浇注桥面板混凝土(或钢纤维混凝土)，待混凝土强度和弹模达到28天相应值的90％以上时完成组合箱型轨道梁的工厂化制作过程。

(6)运输到工地：运输钢箱组合轨道梁到现场进行安装。

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组合箱型标准轨道梁，其特征在于，包括混凝土顶板和两条单轨列车行驶轨道，其中，

所述混凝土顶板沿线路方向延伸；

每条所述单轨列车行驶轨道分别设置在所述混凝土顶板的底面上，以用于悬挂列车，每条所述单轨列车行驶轨道均沿线路方向延伸，并且每条所述单轨列车行驶轨道均包括上翼板、波形钢腹板、底板、混凝土内衬和先张法预应力钢筋，其中，所述上翼板通过栓钉固定安装在所述混凝土顶板的底面上，所述波形钢腹板的上端焊接在所述上翼板的底面上而且下端焊接在所述底板上，所述上翼板和所述底板之间设置所述混凝土内衬，所述波形钢腹板位于所述混凝土内衬的外侧，并且所述混凝土内衬通过栓钉分别与所述波形钢腹板和所述底板连接，所述混凝土内衬内部还布置多条所述先张法预应力钢筋；

每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板底面上的底板纵向加劲肋；

两条所述单轨列车行驶轨道之间有多组横隔加劲结构并且它们间隔设置，每组所述横隔加劲结构均包括横隔板上翼缘、横隔板和横隔板加劲肋。

2.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，所述上翼缘安装在所述顶板的底面，所述横隔板安装在所述上翼缘的底面并且所述横隔板与两条所述混凝土内衬均接触，所述横隔板加劲肋安装在所述横隔板的侧面。

3.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，每条所述单轨列车行驶轨道还包括设置在所述底板底面上的轨道梁加劲板。

4.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，两条所述单轨列车行驶轨道之间有多条横隔梁并且它们间隔设置。

5.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，所述顶板上设置有螺栓孔，以便标准轨道梁悬挂在桥墩下方。

6.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，所述底板由钢板制成。

7.根据权利要求1所述的一种悬挂式底板开口组合箱型标准轨道梁，其特征在于，所述混凝土顶板内还设置有多块闭口型压型钢板。

Images