CN109056432B - 一种刚度可调的轨道梁结构及磁悬浮轨道试验线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刚度可调的轨道梁结构及磁悬浮轨道试验线，包括空心箱体，所述空心箱体设于桥墩上，所述空心箱体上方连接有轨枕，所述轨枕上连接有轨道，所述空心箱体包含上层构件和下层构件，所述下层构件可拆卸地连接于所述上层构件下方，所述空心箱体的高度可调，所述空心箱体为钢质构件。采用本装置加工精度高，便于控制安装，有利于提高刚度试验的精确性，并且无需按照试验次数准备轨道梁数量，有效重复利用，减少浪费，节能环保，试验效率高，根据试验需要和要求，能够逐级降低刚度，方便地确定不同车型在不同运行速度下的最优刚度限值，有效降低施工成本和运营成本，对我国磁悬浮铁路的推广和发展具有重大意义。

Description

一种刚度可调的轨道梁结构及磁悬浮轨道试验线
技术领域
本发明涉及磁悬浮轨道梁技术领域，特别涉及一种刚度可调的轨道梁结构及磁悬浮轨道试验线。
背景技术
磁浮轨道梁结构是磁浮交通的主要承载结构，轨道梁刚度大时，乘坐舒适度好，但造价高；刚度小时，乘坐舒适度差，但可减小造价，由于轨道梁结构造价约占总系统造价的60％～80％，所以轨道梁的刚度不仅直接影响到车辆运行的平稳性与乘客的乘坐舒适性，还决定了磁浮线路的绝大部分造价，因此合理的刚度设计值是保证工程经济及运营稳定的关键。目前国内已经有多条中低速磁浮线路投入运营，如长沙磁浮机场线、北京S1线等，也初步形成了一些标准和规范。但对于轨道梁的刚度限值，国内中低速磁浮规范多沿用德国高速磁浮规范限值，较为严格(国内规范为不低于1/4600，日本为不低于1/1500，德国为不低于1/4000)，且根据现有一些实测挠度也说明这个值较为保守，使得现有磁浮轨道梁的造价偏高，直接影响了磁浮交通的推广应用，造成成本浪费。
现有关于磁浮轨道梁刚度的研究多为采用车桥耦合振动软件模型进行分析，后辅助进行试验线的实测数据采集验证，但车桥耦合振动分析中的悬浮控制模块模型与实际存在失真，理论尚不完善，建模因人而异因此结论差别较大，故其准确性有待进一步验证，并且由于试验线的设计工作量繁重，一些试验线在设计时也仅考虑了在局部地段设置两-三种不同刚度和不同结构形式的轨道梁，且轨道梁刚度差异性不大，测试值不够灵活、充分，因此其验证效果不佳，难以确定适合我国磁悬浮车型的轨道梁的最优刚度限值。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的刚度试验线的轨道刚度值的设置不够灵活、充分，验证效果不佳，难以确定适合我国磁悬浮车型的轨道梁的最优刚度限值等上述不足，提供一种刚度可调的轨道梁结构及磁悬浮轨道试验线。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种刚度可调的轨道梁结构，包括空心箱体，所述空心箱体设于桥墩上，所述空心箱体上方连接有轨枕，所述轨枕上连接有轨道，所述空心箱体包含上层构件和下层构件，所述下层构件可拆卸地连接于所述上层构件下方，所述空心箱体的高度可调，所述空心箱体为钢质构件。
采用本发明所述的一种刚度可调的轨道梁结构，所述空心箱体均为钢质构件，空心箱体的刚度可以根据以下公式计算：K＝EI，其中K为抗弯刚度，E为所述空心箱体钢材的弹性模量，I＝I上+A上×S上 2，I为空心箱体的整体惯性距，I上为所述上层构件绕自身中性轴的惯性距，A上为所述上层构件自身截面面积，S上为所述上层构件距空心箱体中心线的距离，因此通过调节上层构件和/或下层构件的高度或厚度，或调节上层构件和下层构件之间的间距，实现所述空心箱体的整体高度(即上层构件上表面和下层构件下表面之间高度差)可调，从而使所述空心箱体的刚度发生变化，为了确定实际所需的最优刚度限值，在试验中，可以逐渐降低所述空心箱体的高度使得所述空心箱体的刚度降低，经过多次试验，能够获得不同车型在不同运行速度等条件下的最优刚度限值，由于所述空心箱体为钢质构件，加工精度高，便于控制安装精度，便于调节刚度，有利于提高刚度试验结果的精确性，并且无需按照试验次数准备轨道梁数量，有效重复利用，调节梯度灵活可变，减少浪费，节能环保，试验效率高，根据试验需要和要求，能够逐级降低刚度，方便地确定不同车型在不同运行速度下的最优刚度限值，有效降低施工成本和运营成本，对我国磁悬浮铁路的推广和发展具有重大意义。
优选的，所述轨枕可拆卸地连接于所述上层构件上。
进一步优选的，所述轨枕与上层构件通过螺栓连接。
便于根据试验需求进行现场调整，有利于后续回收利用。
优选的，所述上层构件包括顶板和两个腹板一，所述下层构件包括底板和两个腹板二，每个所述腹板一与一个所述腹板二对齐，所述腹板一和腹板二分别与若干个连接板通过螺栓连接，所述腹板一与对应的腹板二之间具有间隙，所述间隙的大小通过改变所述连接板与对应所述腹板一和腹板二所连接的位置来进行调节。
采用上述设置方式，将所述上层构件与下层构件上下拼接，所述腹板一与所述腹板二上均设有若干排安装孔，所述腹板一和腹板二均与若干个连接板通过螺栓连接来实现上下对接，组成空心箱体，所述腹板一与对应的腹板二之间具有间隙，通过调整所述间隙的距离来调整空心箱体的刚度，操作简单方便，难度小，有利于环保节能。
进一步优选的，每个所述连接板的上下两端均设有若干排螺孔。
所述腹板一和腹板二上均也设有螺孔，通过调整所述腹板一和/或腹板二上的螺孔与每个所述连接板上的螺孔之间的连接位置来调整箱体的高度，所有所述连接板为钢板，螺孔位置加工精度高，便于精确控制高度。
优选的，所述上层构件与下层构件的形状、尺寸和材质均相同。
便于工厂加工，有利于试验效果精确。
进一步优选的，所述顶板和两个腹板一焊接连接，所述底板和两个腹板二焊接连接。
优选的，所述上层构件和下层构件内均设有加劲肋。
优选的，所述空心箱体沿纵桥向的两个端部上还有若干个加劲板，每个所述加劲板的底面连接于所述底板上，每个所述加劲板的一个侧面连接于所述腹板二上。
优选的，所述空心箱体与桥墩之间设有支座。
一种磁悬浮轨道试验线，包含桥墩、支座、若干个主梁、轨枕和轨道，其中至少一个所述主梁的结构为如上述任一所述的刚度可调的轨道梁结构。
采用本发明所述的一种磁悬浮轨道试验线，在试验时，试验线通常有好几公里，若全部采用高度可调的轨道梁结构，由于全部为钢质构件，造价较高，试验成本较大，每次试验时调整周期较长，试验效率较低，难度较大，不便于对比，因此其中至少一跨采用如上述任一所述的轨道梁结构，能够有效降低生产加工成本，方便现场调节高度，有效提高试验效率，降低现场试验的工作难度，缩短试验周期，节能环保，减少浪费，提高试验精度。
优选的，所述轨道梁结构的空心箱体下的所述支座为可调高支座。
进一步优选的，所述可调高支座为液压调高支座或螺旋调高支座。
由于其他跨主梁的高度位置不变，而所述空心箱体的自身高度发生改变，采用可调高支座能够使高度改变后的空心箱体的位置与其他主梁平齐，即所有所述轨道梁的上表面齐平，以便保证轨道水平，有效保证试验的顺利进行，便于控制调整精度，保证整体线路的高度，有效提高试验的精确度，保证刚度限值的最优性，以便降低实际施工造价。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的一种刚度可调的轨道梁结构，加工精度高，便于控制安装精度，便于调节刚度，有利于提高刚度试验结果的精确性，并且无需按照试验次数准备轨道梁数量，有效重复利用，调节梯度灵活可变，减少浪费，节能环保，试验效率高，根据试验需要和要求，能够逐级降低刚度，方便地确定不同车型在不同运行速度下的最优刚度限值，有效降低施工成本和运营成本，对我国磁悬浮铁路的推广和发展具有重大意义。
2、采用本发明所述的一种刚度可调的轨道梁结构，操作简单方便，难度小，有利于环保节能，便于工厂加工，有利于试验效果精确。
3、采用本发明所述的一种磁悬浮轨道试验线，能够有效降低生产加工成本，方便现场调节高度，有效提高试验效率，降低现场试验的工作难度，缩短试验周期，节能环保，减少浪费，提高试验精度。
4、采用本发明所述的一种磁悬浮轨道试验线，有效保证试验的顺利进行，便于控制调整精度，保证整体线路的高度，有效提高试验的精确度，保证刚度限值的最优性，以便降低实际施工造价。
附图说明：
图1为本发明所述的一种刚度可调的轨道梁结构的结构示意图；
图2为图1中的跨中断面图；
图3为图1中的支点断面图；
图4为图1调整后的轨道梁结构的结构示意图；
图5为本发明所述的一种磁悬浮轨道试验线的结构示意图。
图中标记：1-轨枕，2-上层构件，21-顶板，22-腹板一，3-下层构件，31-底板，32-腹板二，4-连接板，5-加劲肋，6-加劲板，7-桥墩，8-支座，9-间隙。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-3所示，本发明所述的一种刚度可调的轨道梁结构，包括空心箱体，所述空心箱体的高度可调，所述空心箱体设于桥墩7上，所述空心箱体与桥墩7之间设有支座8，所述空心箱体上方连接有轨枕1，所述轨枕1和空心箱体均为钢质构件，所述空心箱体包含上层构件2和下层构件3，所述上层构件2与下层构件3的形状、尺寸和材质均相同，所述上层构件2和下层构件3内均设有加劲肋5，所述上层构件2包括顶板21和两个腹板一22，所述下层构件3包括底板31和两个腹板二32，所述顶板21和两个腹板一22焊接连接，所述底板31和两个腹板二32焊接连接，所述轨枕1可拆卸地连接于所述上层构件2上，所有所述轨枕1与顶板21通过螺栓连接，便于根据试验需求进行现场调整，有利于后续回收利用，所述轨枕1上连接有轨道，所述下层构件3可拆卸地连接于所述上层构件2下方，所述腹板一22与所述腹板二32上均设有若干排安装孔，每个所述连接板4的上下两端均设有若干排螺孔，每个所述腹板一22与一个所述腹板二32对齐，同侧的所述腹板一22和腹板二32分别与若干个连接板4通过螺栓连接，所述腹板一22与对应的腹板二32之间具有间隙9，所述间隙9的大小通过改变所述连接板4与对应所述腹板一22和腹板二32所连接的位置来进行调节，所述空心箱体沿纵桥向的两个端部上还有若干个加劲板6，每个所述加劲板6的底面焊接连接于所述底板31上，每个所述加劲板6的一个侧面焊接连接于所述腹板二32上。
试验过程中，需要逐级降低所述空心箱体的刚度时，逐级减少所述间隙9的高度，即，如图4所示，即使所述上层构件2与下层构件3之间的距离靠近，从而降低所述空心箱体的高度，进而降低所述空心箱体的刚度，然后再次进行试验，本结构加工精度高，便于控制安装精度，有利于提高刚度试验结果的精确性，并且无需按照试验次数准备轨道梁数量，有效重复利用，调节梯度灵活可变，减少浪费，节能环保，试验效率高，根据试验需要和要求，能够逐级降低刚度，方便地确定不同车型在不同运行速度下的最优刚度限值，有效降低施工成本和运营成本，对我国磁悬浮铁路的推广和发展具有重大意义。
实施例2
如图5所述，本发明所述的一种磁悬浮轨道试验线，包含桥墩7、支座8、若干个主梁、轨枕1和轨道，其中一个所述主梁的结构为如实施例1所述的轨道梁结构，该所述轨道梁结构的空心箱体下的所述支座8为可调高支座，如液压调高支座或螺旋调高支座，使所述空心箱体的位置升高或降低，以便补偿所述空心箱体高度变化引起的差值。
在试验中，若所述轨道梁的自身高度降低后，调高所述支座8的高度，能够保证所述轨道的高度保持一致，只设置一跨高度可调的空心箱体，有效降低试验造价，减轻试验中的工作强度，保证试验精度和效果，提高试验效率。
实际试验中，也可以设置多跨(如2-3跨)空心箱体构成的主梁，每跨的空心箱体的高度不同，通过所述可调高支座使所有所述主梁的上表面齐平，以便保证轨道水平，一次试验中同时试验多种刚度，有利于减少试验次数，降低成本，同时便于对比试验指标，以便确定更加合理的最优刚度限制。
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 (10)

1.一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，包括空心箱体，所述空心箱体设于桥墩(7)上，所述空心箱体上方连接有轨枕(1)，所述轨枕(1)上连接有轨道，所述空心箱体包含上层构件(2)和下层构件(3)，所述下层构件(3)可拆卸地连接于所述上层构件(2)下方，所述空心箱体的高度可调，所述空心箱体为钢质构件，所述上层构件(2)和下层构件(3)的形状、尺寸和材质均相同。
2.根据权利要求1所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述轨枕(1)可拆卸地连接于所述上层构件(2)上。
3.根据权利要求2所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述轨枕(1)与上层构件(2)通过螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述上层构件(2)包括顶板(21)和两个腹板一(22)，所述下层构件(3)包括底板(31)和两个腹板二(32)，每个所述腹板一(22)与一个所述腹板二(32)对齐，所述腹板一(22)和腹板二(32)分别与若干个连接板(4)通过螺栓连接，所述腹板一(22)与对应的腹板二(32)之间具有间隙(9)，所述间隙(9)的大小通过改变所述连接板(4)与对应所述腹板一(22)和腹板二(32)所连接的位置来进行调节。
5.根据权利要求4所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，每个所述连接板(4)的上下两端均设有若干排螺孔。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述上层构件(2)和下层构件(3)内均设有加劲肋(5)。
7.根据权利要求4-5任一所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述空心箱体沿纵桥向的两个端部上还有若干个加劲板(6)，每个所述加劲板(6)的底面连接于所述底板(31)上，每个所述加劲板(6)的一个侧面连接于所述腹板二(32)上。
8.根据权利要求1-5任一所述的一种刚度可调的轨道梁结构，其特征在于，所述空心箱体与桥墩(7)之间设有支座(8)。
9.一种磁悬浮轨道试验线，其特征在于，包含桥墩(7)、支座(8)、若干个主梁、轨枕(1)和轨道，其中至少一个所述主梁的结构为如权利要求1-8任一所述的刚度可调的轨道梁结构。
10.根据权利要求9所述的一种磁悬浮轨道试验线，其特征在于，所述轨道梁结构的空心箱体下的所述支座(8)为可调高支座。
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