CN109024104A - 一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，属于磁浮交通领域。本专利将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，磁浮列车通过导轨于闭口梁内运行，使磁悬浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件而停运的问题，同时增加了箱型梁的刚度，更有利于运行的平顺性和安全性。

Description

一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通

技术领域

本专利涉及一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，应用于磁浮交通领域。

背景技术

既有磁浮轨道梁主要采用铁路箱型梁的轨道形式，磁浮列车在箱梁的顶部运行。列车运营时会受到冰雪或冰雹等外界条件的影响，无法达到全天候运营的要求。

既有铁路线路在桥上铺设时均增加了护轨，来防止火车顺桥滚出，以免火车向旁偏离撞击桥梁或自桥上坠下造成严重事故。既有磁浮交通均为高架轨道交通但均没有考虑磁浮列车出轨的可能，磁浮列车一旦出轨，将会产生非常严重的后果。

专利号CN103298675A公开了一种真空管运输系统，该系统采用的管道为密闭且连续无限长管道，该结构可看做为无限长的连续梁结构，如图16所示，管道受温度力影响很大，由于管道内抽成真空，管道需要有很好的密闭性能，对材料的质量与加工有着很严格的要求，并不适用于长距离轨道运输。

传统磁浮轨道箱型梁顶部受力结构体系为顶板受力结构体系，磁浮轨道箱型梁腹板受力形式为腹板受到剪力τ₁与压应力σ_c既压剪状态，容易产生“弯扭效应”造成结构的失稳，增加了曲线地段列车运行对闭口梁梁体横向的影响，使闭口梁在特殊情况下产生梁体侧翻等危害。

传统磁浮轨道箱型梁的梁顶板与梁底板距离短，根据梁的受力特性，如图13所示，箱型梁的顶部受到压力F₁，箱型梁的底部受到拉力F₂，箱型梁截面的总体拉力与压力相互平衡，即：

∑F₁＝∑F₂

箱型梁截面的刚度EI与梁的截面高度H的三次方成正比，箱型梁的顶、底面高差越大则箱型梁的截面刚度增大越明显。在不考虑钢筋的影响下，由混凝土的最大抗剪强度公式：

V_c＝0.7f_tbh₀

可知在箱型梁横向尺寸b一定的情况下，箱型梁的有效高度h₀越高，箱型梁的抗剪强度则越大。在不考虑钢筋的影响下，由矩形混凝土的扭转截面系数公式：

W_t＝βh³

式中β与截面尺寸的比值有关，可知在箱型梁横向尺寸b一定的情况下，随着箱型梁的高度h增大，箱型梁的扭转截面系数W_t越大，即箱型梁抗扭能力越强。

针对上述问题，结合磁浮交通的实际情况，专利人经过分析，根据既有理论和实际经验，从改善轨道梁受力原理和轨道梁的作用出发，进行了大量研究，最终提出本专利。

专利内容

本专利所要解决的技术问题是：提供一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，使磁浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件而停运的问题，同时增加了箱型梁的刚度，更有利于运行的平顺性和安全性。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，包括磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板、导轨组成，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱双室闭口梁、磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成磁浮交通。

所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，其特征在于：腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通可以是单个闭口梁组成，或是两个闭口梁拼装而成。

所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，其特征在于：闭口梁为整体预制的混凝土箱体，闭口梁顶板为弧线形。

所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁的平面线形可以是直线线形，或是曲线线形。

所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁内设有轨道梁，轨道梁与箱体可以是同期浇筑，或是预制拼装结构。

所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，其特征在于：轨道梁上方铺设轨道板与导轨。

与现有技术相比，本专利的有益效果是：

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，采用闭口梁的形式，将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，使磁浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服了现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件的影响而停运的问题，更有利于运行的平顺性和安全性。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，将既有的磁浮交通外部行车体系移入闭口梁的内部，磁浮列车脱轨后闭口梁的腹板可以起到铁路中护轨的作用，防止磁浮列车顺桥滚出，以免磁浮列车向旁偏离撞击桥梁或自桥上坠下造成严重事故。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，闭口梁为无负压的简支结构，如图17所示，该体系施工容易，受力简单，不需考虑温度力的影响。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，采用闭口梁以后，由于行车的需要，增大了闭口梁的尺寸，从而大大提高了闭口梁的抗弯、抗剪和抗扭能力。

附图说明

图1磁浮整体预制式轨道梁直线段主视图

图2磁浮整体预制式轨道梁直线段示意图

图3磁浮非整体预制式轨道梁直线段主视图

图4磁浮非整体预制式轨道梁直线段示意图

图5磁浮整体预制式轨道梁曲线段示意图

图6磁浮非整体预制式轨道梁曲线段示意图

图7磁浮整体拼装式轨道梁直线段主视图

图8磁浮整体拼装式轨道梁直线段示意图

图9磁浮非整体拼装式轨道梁直线段主视图

图10磁浮非整体拼装式轨道梁直线段示意图

图11磁浮整体拼装式轨道梁曲线段示意图

图12磁浮非整体拼装式轨道梁曲线段示意图

图13现有磁浮轨道箱型梁受力分析图

图14现有磁浮轨道箱型梁横截面简图

图15高架闭口磁浮轨道梁横截面简图

图16真空管道运输系统支座示意图

图17闭口梁支座示意图

本领域技术人员结合以下实施例不难明白图中编号所示的特征，因此不再赘述。

具体实施方式

本专利作用原理说明

以下结合附图13、图14和图15对一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通的作用原理作进一步说明。在此应当指出，通过附图所描述的实施例只是作为示范进行原理说明，不能理解为对本专利的限制。

1)闭口梁为底板受力结构

本专利提供一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，将既有的磁浮交通外部行车体系移入闭口梁的内部，将原有的箱型梁顶部受力结构体系即顶板受力结构体系改为闭口梁内部受力结构体系即底板受力结构体系，原有的箱型梁顶部受力结构体系中箱型梁腹板受力形式为腹板受到剪力τ₁与压应力σ_c既压剪状态，闭口梁内部受力体系中腹板受力形式为腹板受到剪力τ₂与拉应力σ_t既拉剪状态，底板受力结构体系降低了列车荷载相对闭口梁的高度，继而减小了曲线地段列车运行对闭口梁梁体横向的影响，使闭口梁不易在特殊情况下产生梁体侧翻等危害。

2)闭口梁改善了既有磁浮箱型梁的力学性能

从受力与功能上来讲，本专利提供一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通，改变了既有箱型梁受力形式，由顶板受力变为底板受力，大大增加了梁高，由混凝土箱型梁截面的刚度EI与箱型梁的截面高度h的三次方成正比，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁截面刚度远大于既有磁浮轨道梁的截面刚度。在不考虑钢筋的影响下，混凝土的最大抗剪强度V_c＝0.7f_tbh₀，可知在混凝土箱形梁横向尺寸b一定的情况下，混凝土箱形梁的有效高度h₀越高，混凝土箱形梁的抗剪强度越大，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁有效高度远大于既有磁浮轨道梁的有效高度，既本专利的闭口梁最大抗剪强度远大于既有磁浮轨道梁的最大抗剪强度。在不考虑钢筋的影响下，混凝土箱形梁的扭转截面系数W_t＝βh³，可知在混凝土箱形梁横向尺寸b一定的情况下，混凝土箱形梁的高度h越高，混凝土箱形梁的扭转截面系数越大，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁扭转截面系数远大于既有磁浮轨道梁的扭转截面系数，既本专利的闭口梁抗扭能力远大于既有磁浮轨道梁的抗扭能力。

上述详细阐述了一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通对应的作用原理与功能。应当指明的是，此原理对于单线路磁浮轨道梁直线段、双线路磁浮轨道梁直线段、单线路磁浮轨道梁曲线段和双线路磁浮轨道梁曲线段也同样适用，以上作用原理在后面的实施例中就不再赘述。

结合实例对本专利做进一步说明。

实施例1磁浮整体预制式轨道梁直线段

结合图1和图2对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁1、直线轨道梁2a、直线轨道梁2b、支座3、桥墩4、直线轨道板5a、直线轨道板5b、直线导轨6a和直线导轨6b配套组成。直线闭口梁1、直线轨道梁2a与直线轨道梁2b同期预制成型，直线闭口梁1、直线轨道梁2a与直线轨道梁2b预制完成后通过支座3架设到桥墩4上，直线轨道板5a通过现场浇筑的混凝土垫层8a铺设于直线轨道梁2a之上，直线轨道板5b通过现场浇筑的混凝土垫层8b铺设于直线轨道梁2b之上，直线导轨6a通过扣件7a与直线轨道板5a联结，直线导轨6b通过扣件7b与直线轨道板5b联结。

实施例2磁浮非整体预制式轨道梁直线段

结合图3和图4对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁9a、直线闭口梁9b、直线轨道梁10a、直线轨道梁10b、支座11a、支座11b、桥墩12、直线轨道板13a、直线轨道板13b、直线导轨14a和直线导轨14b配套组成。直线闭口梁9a与直线轨道梁10a同期预制成型，直线闭口梁9b与直线轨道梁10b同期预制成型，直线闭口梁9a与直线轨道梁10a预制完成后通过支座11a架设到桥墩12上，直线闭口梁9b与直线轨道梁10b预制完成后通过支座11b架设到桥墩12上，直线闭口梁9a与直线闭口梁9b通过湿接缝16进行联结，直线轨道板13a通过现场浇筑的混凝土垫层17a铺设于直线轨道梁10a之上，直线轨道板13b通过现场浇筑的混凝土垫层17b铺设于直线轨道梁10b之上，直线导轨14a通过扣件15a与直线轨道板13b联结，直线导轨14b通过扣件15b与直线轨道板13b联结。

实施例3磁浮整体预制式轨道梁曲线段

结合图5对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁18、曲线轨道梁19a、曲线轨道梁19b、支座20、桥墩21、曲线轨道板22a、曲线轨道板22b、曲线导轨23a和曲线导轨23b配套组成。曲线闭口梁18与曲线轨道梁19a、曲线轨道梁19b同期预制成型，曲线闭口梁18a与曲线轨道梁19a预制完成后通过支座20架设到桥墩21上，曲线闭口梁18b与曲线轨道梁19b预制完成后通过支座20架设到桥墩21上，曲线轨道板22a通过现场浇筑的混凝土垫层25a铺设于曲线轨道梁19a之上，曲线轨道板22b通过现场浇筑的混凝土垫层25b铺设于曲线轨道梁19b之上，曲线导轨23a通过扣件24a与曲线轨道板22a联结，曲线导轨23b通过扣件24b与曲线轨道板22b联结。

实施例4磁浮非整体预制式轨道梁曲线段

结合图6对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁26a、曲线闭口梁26b、曲线轨道梁27a、曲线轨道梁27b、支座28a、支座28b、桥墩29、曲线轨道板30a、曲线轨道板30b、曲线导轨31a和曲线导轨31b配套组成。曲线闭口梁26a与曲线轨道梁27a同期预制成型，曲线闭口梁26b与曲线轨道梁27b同期预制成型，曲线闭口梁26a与曲线轨道梁27a预制完成后通过支座28a架设到桥墩29上，曲线闭口梁26b与曲线轨道梁27b预制完成后通过支座28b架设到桥墩29上，曲线闭口梁26a与曲线闭口梁26b通过湿接缝33进行联结，曲线轨道板30a通过现场浇筑的混凝土垫层34a铺设于曲线轨道梁27a之上，曲线轨道板30b通过现场浇筑的混凝土垫层34b铺设于曲线轨道梁27b之上，曲线导轨31a通过扣件32a与曲线轨道板30a联结，曲线导轨31b通过扣件32b与曲线轨道板30b联结。

实施例5磁浮整体拼装式轨道梁直线段

结合图7和图8对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁35、直线轨道梁36a、直线轨道梁36b、支座37、桥墩38、直线轨道板39a、直线轨道板39b、直线导轨40a和直线导轨40b配套组成。直线闭口梁35预制完成后通过支座37架设到桥墩38上，直线轨道梁36a预制完成后拼装于直线闭口梁35内，直线轨道梁36b预制完成后拼装于直线闭口梁35内，直线轨道板39a通过现场浇筑的混凝土垫层42a铺设于直线轨道梁36a之上，直线轨道板39b通过现场浇筑的混凝土垫层42b铺设于直线轨道梁36b之上，直线导轨40a通过扣件41a与直线轨道板39a联结，直线导轨40b通过扣件41b与直线轨道板39b联结。

实施例6磁浮非整体拼装式轨道梁直线段

结合图9和图10对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁43a、直线闭口梁43b、直线轨道梁44a、直线轨道梁44b、支座45a、支座45b、桥墩46、直线轨道板47a、直线轨道板47b、直线导轨48a和直线导轨48b配套组成。直线闭口梁43a预制完成后通过支座45a架设到桥墩46上，直线闭口梁43b预制完成后通过支座45b架设到桥墩46上，直线闭口梁43a与直线闭口梁43b通过湿接缝50进行联结，直线轨道梁36a预制完成后拼装于直线闭口梁35a内，直线轨道梁36b预制完成后拼装于直线闭口梁35b内，直线轨道板47a通过现场浇筑的混凝土垫层51a铺设于直线轨道梁44a之上，直线轨道板47b通过现场浇筑的混凝土垫层51b铺设于直线轨道梁44b之上，直线导轨48a通过扣件49a与直线轨道板47b联结，直线导轨48b通过扣件49b与直线轨道板47b联结。

实施例7磁浮整体拼装式轨道梁曲线段

结合图11对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁52、曲线轨道梁53a、曲线轨道梁53b、支座54、桥墩55、曲线轨道板56a、曲线轨道板56b、曲线导轨57a和曲线导轨57b配套组成。曲线闭口梁52预制完成后通过支座54架设到桥墩55上，曲线轨道梁53a预制完成后拼装于曲线闭口梁52上内，曲线轨道梁53b预制完成后拼装于曲线闭口梁52内，曲线轨道板56a通过现场浇筑的混凝土垫层59a铺设于曲线轨道梁53a之上，曲线轨道板56b通过现场浇筑的混凝土垫层59b铺设于曲线轨道梁53b之上，曲线导轨57a通过扣件58a与曲线轨道板56a联结，曲线导轨57b通过扣件58b与曲线轨道板56b联结。

实施例8磁浮非整体拼装式轨道梁曲线段

结合图6对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁60a、曲线闭口梁60b、曲线轨道梁61a、曲线轨道梁61b、支座62a、支座62b、桥墩63、曲线轨道板64a、曲线轨道板64b、曲线导轨65a和曲线导轨65b配套组成。曲线闭口梁60a预制完成后通过支座62a架设到桥墩63上，曲线闭口梁60b预制完成后通过支座62b架设到桥墩63上，曲线闭口梁60a与曲线闭口梁60b通过湿接缝67进行联结，曲线轨道梁61a预制完成后拼装于曲线闭口梁60a上，曲线轨道梁61b预制完成后拼装于曲线闭口梁60b上，曲线轨道板64a通过现场浇筑的混凝土垫层68a铺设于曲线轨道梁61a之上，曲线轨道板64b通过现场浇筑的混凝土垫层68b铺设于曲线轨道梁61b之上，曲线导轨65a通过扣件66a与曲线轨道板64_a联结，曲线导轨65b通过扣件66b与曲线轨道板64b联结。

以上所述的具体实施方法，对本专利的目的、技术方案和有益效果进行了说明。所应强调的是，以上所述仅为本专利的具体实施例而已，并不能用于限制本专利的范围。凡在本专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮轨道交通，包括磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板、导轨组成，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱双室闭口梁、磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成磁浮交通。

2.根据权利要求1所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮轨道交通，其特征在于：腹板闭孔的单箱双室高架磁浮轨道交通可以是单个闭口梁组成，或是两个闭口梁拼装而成。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮轨道交通，其特征在于：闭口梁为整体预制的混凝土箱体，闭口梁顶板为弧线形。

4.根据权利要求1、权利要求2和权利要求3所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁的平面线形可以是直线线形，或是曲线线形。

5.根据权利要求1、权利要求3和权利要求4所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁内设有轨道梁，轨道梁与箱体可以是同期浇筑，或是预制拼装结构。

6.根据权利要求1所述的一种腹板闭孔的单箱双室高架磁浮轨道交通，其特征在于：轨道梁上铺设轨道板与导轨。