CN109235168A - 一种梁-轨一体化结构及具有该结构的中低速磁浮轨道梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种梁‑轨一体化结构，包括F轨(2)以及设于所述F轨(2)与混凝土梁(1)之间的连接装置，所述连接装置包括平行和垂直于所述混凝土梁(1)顶部设置或预埋于所述混凝土梁(1)顶部的第一连接件，以及用于将所述F轨(2)与所述第一连接件固定的第二连接件。本发明还公开了一种具有该梁‑轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁。本发明的梁‑轨一体化结构，大大降低了整个轨道梁结构的高度，F轨承受的车体运动等载荷直接通过梁‑轨一体化结构传递，在曲线超高段梁‑轨一体化结构直接承受由于轨道倾斜造成的横向剪切作用力，不仅提高了轨‑梁间力的传递效率，而且有效避免了载荷作用导致轨‑梁间结构故障。

Description

一种梁-轨一体化结构及具有该结构的中低速磁浮轨道梁

技术领域

本发明属于磁浮轨道交通技术领域，更具体地，涉及一种梁-轨一体化结构及具有该结构的中低速磁浮轨道梁。

背景技术

中低速磁浮交通是在传统铁路技术发展一百多年后，在其基础上优化创新出来的新型轨道交通方式。中低速磁浮交通具有低噪音、低振动、低辐射、低成本、爬坡能力强、转弯半径小等优势，其不仅节约了大量的土地资源，而且为城市交通的发展提供了安全可靠和节能环保的新选择，是城市交通领域新的发展方向。近年来，国内外在中低速磁浮交通理论研究和工程应用中取得了巨大成果，为推动中低速磁浮交通的应用提供了重要技术支撑。

磁浮交通系统是一种新型地面客运交通系统，与传统轮轨交通系统显著的区别是借助悬浮力使车体悬浮于轨道上方，其行走部与轨道不接触。通过直线感应电机产生的推进力在轨道上前行。中低速磁浮轨道交通采用常导电磁铁吸力型悬浮和导向技术，通过车辆悬浮架上的U型电磁铁与F型钢轨之间的电磁吸引力，实现车辆的悬浮和导向。目前中低速磁浮桥梁结构与轨道结构分成两部分，轨道结构铺设于混凝土桥梁的上方，先施工桥梁结构，然后在桥梁上施工轨道结构。

目前中低速磁浮轨道梁包括桥梁结构与轨道结构两部分，如图1和图2所示，F轨2通过扣件安装在钢横梁10上，钢横梁10通过支座与承载台10连接，而承载台10再与混凝土梁1连接，从而形成磁浮轨道梁结构。现有技术的低速磁浮桥梁存在诸多问题：(1)轨道结构高度较大，在桥梁和路基上均增大了结构高度，在隧道内则增加了隧道断面，增加了轨道与梁之间的载荷作用距离，尤其在如图2所示的曲线超高情况下，支座结构除了传递由车辆及轨道本身的重力载荷外，还承担横向的剪切力作用，容易在钢横梁与承载台之间以及F轨与扣件之间产生故障，影响轨道梁结构的安全性和可靠性；(2)轨道结构构造复杂，包含了F轨、钢横梁、扣件、承轨台及其机械连接装置，不但安装难度大，而且造价高；(3)轨道结构二期荷载较大，导致桥梁结构工程量也较大；(4)桥梁结构设计时，一般没有考虑轨道结构提供的刚度和强度，浪费了材料；(5)F轨位于间隔较大的钢横梁支撑上，在车辆荷载作用下，F轨发生连续不断的竖向弯曲变形，造成轨面的短波不平顺。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种梁-轨一体化结构及具有该结构的中低速磁浮轨道梁，其目的在于，取消现有中低速磁浮轨道梁的钢横梁、扣件、承载台以及支座等结构，大大降低了整个轨道梁结构的高度，F轨承受的车体运动等载荷直接通过梁-轨一体化结构传递，此外，在曲线超高段梁-轨一体化结构直接承受由于轨道倾斜造成的横向剪切作用力，不仅提高了轨-梁间力的传递效率，而且有效避免了载荷作用导致轨-梁间结构故障。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种梁-轨一体化结构，包括F轨以及设于所述F轨与混凝土梁之间的连接装置，所述连接装置包括平行和垂直于所述混凝土梁顶部设置或预埋于所述混凝土梁顶部的第一连接件，以及用于将所述F轨与所述第一连接件固定的第二连接件。

进一步地，所述第一连接件包括第一钢板、第二钢板以及剪力钉，其中，所述第二钢板对称设于所述混凝土梁顶部并向两侧延伸，所述第一钢板设于所述混凝土梁顶部两侧，与所述第二钢板搭接以形成T型支撑结构，且根据结构受力需要沿所述混凝土梁纵向每隔一定间距设置一块加筋板，所述第一钢板、第二钢板以及加筋板焊接以形成整体结构，并通过焊接在所述第一钢板、第二钢板上的所述剪力钉实现与所述混凝土梁的固定连接。

进一步地，所述F轨与第二钢板之间或所述F轨与所述混凝土梁之间设有调高垫板，所述调高垫板为不同厚度以适应调整轨面高程的需要，从而调整轨道的平顺性。

进一步地，所述剪力钉根据受力需要沿所述第一钢板和第二钢板均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个，且所述竖向钢板和所述横向钢板相匹配。

进一步地，所述第一钢板和第二钢板沿所述混凝土梁纵向连续设置，或者沿所述混凝土梁纵向每隔一定距离分别布置一块所述第一钢板和第二钢板。

进一步地，所述F轨、调高垫板以及第二钢板的端头设有螺栓孔或通孔，所述螺栓孔或通孔的孔径比所述第二连接件的直径稍大，为圆形或长圆形，用于通过所述第二连接件将所述F轨、调高垫板以及第二钢板固定连接。

进一步地，所述混凝土梁的顶部为平面直线型或曲线超高型，且所述第一连接件与所述第二连接件垂直设置。

进一步地，所述混凝土梁为顶部宽度大于底部宽度的翼形结构，以用于对所述F轨提供支撑，且所述第一连接件预埋刚套筒，其预埋于所述混凝土梁的翼形结构上，所述预埋刚套筒露出所述混凝土梁的顶部或与所述混凝土梁的顶部平齐。

进一步地，所述预埋钢套筒根据受力需要沿所述混凝土梁均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个。

进一步地，所述F轨以及调高垫板上设置螺栓孔，所述螺栓孔与所述预埋钢套筒对应，所述F轨和调高垫板通过所述第二连接件拧入所述预埋钢套筒，实现所述F轨与混凝土梁以及所述预埋钢套筒与混凝土梁的固定连接。

进一步地，所述第二连接件为螺栓、销或键。

按照本发明的另一个方面，提供一种具有所述的梁-轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁，所述混凝土梁顶部对称设有所述梁-轨一体化结构。

进一步地，所述混凝土梁的截面为回字型截面、翼型截面、工字型截面、T形截面或梯形截面。

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)本发明的梁-轨一体化结构，取消了现有中低速磁浮轨道梁的钢横梁、扣件、承载台以及支座等结构，大大降低了整个轨道梁结构的高度，F轨承受的车体运动等载荷直接通过梁-轨一体化结构传递，此外，在曲线超高段梁-轨一体化结构直接承受由于轨道倾斜造成的横向剪切作用力，不仅提高了轨-梁间力的传递效率，而且有效避免了载荷作用导致轨-梁间结构故障。

(2)本发明的梁-轨一体化结构，将竖向钢板、横向钢板以及加劲板通过焊接在竖向钢板、横向钢板上的剪力钉实现与混凝土梁的固定连接，形成钢-混凝土组合结构，F轨连续支撑于混凝土梁上，F轨在车辆荷载作用下产生的竖向变形更小，同时F轨锚固螺栓也可以承担更大的水平剪力，轨道平顺性更好。

(3)本发明的梁-轨一体化结构，F轨通过预埋在桥梁中的钢结构伸臂直接与桥梁结构连为一体，形成钢-混凝土组合结构，桥梁与轨道连为一体，组合受力，结构受力性能更好。

(4)本发明的梁-轨一体化结构，F轨与混凝土梁连接的一侧根据载荷需求设计为较大尺寸结构，其宽度和厚度均与常规F轨的一侧相比有所增加，以保证结构的安全性和有效性。

(5)本发明的梁-轨一体化结构，混凝土梁上梁设计为宽度较大的翼缘结构以对F轨提供支撑，因此不需要设置第一钢板和第二钢板，进一步简化了轨-轨连接结构。

(6)本发明具有梁-轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁，与现有技术相比，取消了钢横梁、扣件、承载台以及支座等构件，使结构构造更加简单，有效降低了从轨面至桥面的结构高度，施工工序更少，无需在桥梁顶板预留承轨台钢筋，施工工艺更简单，同时也使得工程造价更低。

附图说明

图1为现有技术中的中低速磁浮平面直线段桥梁与轨道布置横截面图；

图2为现有技术中的中低速磁浮曲线超高段桥梁与轨道布置横截面图；

图3为本发明实施例一平面直线段梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图；

图4为本发明实施例一曲线超高段梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图；

图5为图3中的A区域局部大样图；

图6为图5中沿2-2断面处的剖面示意图；

图7为图5中沿3-3断面处的剖面示意图；

图8为本发明实施例二平面直线段梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图；

图9为本发明实施例二曲线超高段梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图；

图10为图8中的B区域局部大样图；

图11为图10中沿2-2断面处的剖面示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-混凝土梁、2-F轨、3-螺栓、4-预埋钢套筒、5-调高垫板、6-第一钢板、7-第二钢板、8-剪力钉、9-加筋板、10-承载台、11-钢横梁。

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。

针对现有技术中低速磁浮轨道梁结构存在的一系列问题，本发明提供一种具有梁-轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁，其在混凝土梁的顶部对称设置梁-轨一体化结构。该梁-轨一体化结构包括F轨及连接装置，其中，连接装置可以多种多样，比如通过设置平行于混凝土梁顶部及垂直于混凝土梁顶部的双向构件、或者在混凝土梁顶部预埋结构件，在F轨一侧设置相匹配的构件、或者其他类连接结构。F轨通过连接装置与混凝土梁实现连接，从而形成梁-一体化的中低速磁浮轨道梁。通过这种梁-轨一体化结构，取消了现有中低速磁浮轨道梁的钢横梁、扣件、承载台以及支座等结构，大大降低了整个轨道梁结构的高度，F轨承受的车体运动等载荷直接通过梁-轨一体化结构传递，此外，在曲线超高段梁-轨一体化结构直接承受由于轨道倾斜造成的横向剪切作用力，不仅提高了轨-梁间力的传递效率，而且有效避免了载荷作用导致轨-梁间结构故障。另外，与现有技术相比，取消了钢横梁、扣件、承载台以及支座等构件，使结构构造更加简单，有效降低了从轨面至桥面的结构高度，施工工序更少，无需在桥梁顶板预留承轨台钢筋，施工工艺更简单，同时也使得工程造价更低。

具体而言，本发明提供两种常见实施例以说明本发明的技术方案。图3和图4为本发明实施例一的梁-轨一体桥梁结构横截面图；图5为图3中的A区域局部大样图。结合图3～图5可知，梁-轨一体桥梁结构包括：F轨2和连接装置，其中，连接装置包括螺栓3、第一钢板6、第二钢板7、剪力钉8以及加筋板9。混凝土梁1顶部对称设置第二钢板7，伸出一定长度，同时混凝土梁1顶部两侧对称设置第一钢板6，其上部紧贴第二钢板7，第二钢板7和第一钢板6形成的T形焊接结构部位设置加筋板9，加筋板9根据结构受力需要沿桥梁纵向每隔一定间距布置一块。F轨2、调高垫板5以及第二钢板7的端头段上设有螺栓孔，通过螺栓3将F轨2、调高垫板5以及第二钢板7固定连接。第一钢板6、第二钢板7以及加筋板9焊接形成整体后，通过焊接在第一钢板6、第二钢板7上的剪力钉8实现与混凝土梁1的固定连接，从而形成钢-混凝土组合结构。

优选地，F轨2与第二钢板7之间设置调高垫板5，调高垫板5可以做成不同的厚度以适应调整轨面高程的需要，调整轨道平顺性。

进一步地，图6为图5中沿2-2断面处的剖面示意图，图7为图5中沿3-3断面处的剖面示意图；结合图5～图7，螺栓3根据受力需要沿第二钢板7均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个。剪力钉8根据受力需要沿第一钢板6和第二钢板7均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个。另外，图1的现有技术中F轨2位于间隔较大的钢横梁11上，在车辆荷载作用下，F轨2发生连续不断的竖向弯曲变形，容易造成轨面的短波不平顺，而本发明的F轨2连续支撑于混凝土梁1上，F轨2在车辆荷载作用下产生的竖向变形更小，同时F轨2锚固螺栓也可以承担更大的水平剪力，轨道平顺性更好。

优选地，螺栓孔可以是圆形也可以是长圆形。螺栓孔孔径比螺栓直径稍大，可进行F轨距的调整。

优选地，第一钢板6和第二钢板7可以是沿混凝土梁1纵向连续的，也可以是沿混凝土梁1纵向每隔一定距离布置一块第一钢板6和第二钢板7。

优选地，混凝土梁1的截面并不限于附图中的截面形式，也可以是工字型截面、T形截面、梯形截面等其它截面。

优选地，在图3中，中低速磁浮轨道的平面直线段，混凝土梁1的梁顶为水平面，则第一钢板6竖直设置，第二钢板7水平设置，加筋板9与第一钢板6和第二钢板7垂直设置；而图4为本发明实施例一的曲线超高段梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图，如图4所示，混凝土梁1的梁顶为斜面，斜面可以向左侧设置也可向右侧设置，第一钢板6第二钢板7通过剪力钉8始终与混凝土梁1斜面表面紧密贴合，第一钢板6第二钢板7实现完全匹配，并且始终与加筋板9焊接成整体。

图8和图9为本发明实施例二的梁-轨一体化结构桥梁结构横截面图，图10为图8中的B区域局部大样图。结合图8～图10，实施例二的梁-轨一体化结构桥梁结构包括：F轨2及连接装置，其中，连接装置包括螺栓3及预埋钢套筒4。混凝土梁1上梁设计为宽度较大的翼缘结构，考虑到混凝土梁1本身翼缘结构提供支撑，因此不需要设置第一钢板6和第二钢板7，F轨2与混凝土梁1上梁之间设置调高垫板5，混凝土梁1内设置预埋钢套筒4，在混凝土梁1浇注施工期间即预埋，预埋钢套筒4露出混凝土梁1的顶部或者与混凝土梁1的顶部平齐。此外，为了保证F轨2与混凝土梁1之间作用力的有效传递，F轨2采用特殊设计，如图10所示，F轨2与混凝土梁1连接的一侧根据载荷需求设计为较大尺寸结构，其宽度和厚度均与常规F轨的一侧相比有所增加，以保证结构的安全性和有效性。F轨2以及调高垫板5上设置螺栓孔，与设置于混凝土梁1内的预埋钢套筒4对应，F轨2和调高垫板5通过螺栓3拧入预埋钢套筒4使F轨2与混凝土梁1以及预埋钢套筒4与混凝土梁1固定连接，连为一体，形成梁-轨一体化结构桥梁结构。相比于图2为现有技术中的中低速磁浮桥梁与轨道布置，同样取消了承轨台10、钢横梁11以及其他的轨排扣件及支座，使结构构造更加简单，降低了安装难度和结构的工程量。F轨2通过预埋在桥梁中的钢结构伸臂直接与桥梁结构连为一体，形成钢-混凝土组合结构，桥梁与轨道连为一体，组合受力，结构受力性能更好；

进一步地，图11为图10中沿2-2断面处的剖面示意图，结合图10，螺栓3以及预埋钢套筒4根据受力需要沿混凝土梁1上梁均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个。

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，并不用于限制本发明，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 (13)

1.一种梁-轨一体化结构，其特征在于，包括F轨(2)以及设于所述F轨(2)与混凝土梁(1)之间的连接装置，所述连接装置包括平行和垂直于所述混凝土梁(1)顶部设置或预埋于所述混凝土梁(1)顶部的第一连接件，以及用于将所述F轨(2)与所述第一连接件固定的第二连接件。

2.根据权利要求1所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述第一连接件包括第一钢板(6)、第二钢板(7)以及剪力钉(8)，其中，所述第二钢板(7)对称设于所述混凝土梁(1)顶部并向两侧延伸，所述第一钢板(6)设于所述混凝土梁(1)顶部两侧，与所述第二钢板(7)搭接以形成T型支撑结构，且根据结构受力需要沿所述混凝土梁(1)纵向每隔一定间距设置一块加筋板(9)，所述第一钢板(6)、第二钢板(7)以及加筋板(9)焊接以形成整体结构，并通过焊接在所述第一钢板(6)、第二钢板(7)上的所述剪力钉(8)实现与所述混凝土梁(1)的固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述F轨(2)与第二钢板(7)之间或所述F轨(2)与所述混凝土梁(1)之间设有调高垫板(5)，所述调高垫板(5)为不同厚度以适应调整轨面高程的需要，从而调整轨道的平顺性。

4.根据权利要求2或3所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述剪力钉(8)根据受力需要沿所述第一钢板(6)和第二钢板(7)均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个，且所述竖向钢板(6)和所述横向钢板(7)相匹配。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述第一钢板(6)和第二钢板(7)沿所述混凝土梁(1)纵向连续设置，或者沿所述混凝土梁(1)纵向每隔一定距离分别布置一块所述第一钢板(6)和第二钢板(7)。

6.根据权利要求1所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述F轨(2)、调高垫板(5)以及第二钢板(7)的端头设有螺栓孔或通孔，所述螺栓孔或通孔的孔径比所述第二连接件的直径稍大，为圆形或长圆形，用于通过所述第二连接件将所述F轨(2)、调高垫板(5)以及第二钢板(7)固定连接。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述混凝土梁(1)的顶部为平面直线型或曲线超高型，且所述第一连接件与所述第二连接件垂直设置。

8.根据权利要求1所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述混凝土梁(1)为顶部宽度大于底部宽度的翼形结构，以用于对所述F轨(2)提供支撑，且所述第一连接件预埋刚套筒(4)，其预埋于所述混凝土梁(1)的翼形结构上，所述预埋刚套筒(4)露出所述混凝土梁(1)的顶部或与所述混凝土梁(1)的顶部平齐。

9.根据权利要求8所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述预埋钢套筒(4)根据受力需要沿所述混凝土梁(1)均匀布置或每间隔一定距离集中布置若干个。

10.根据权利要求8所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述F轨(2)以及调高垫板(5)上设置螺栓孔，所述螺栓孔与所述预埋钢套筒(4)对应，所述F轨(2)和调高垫板(5)通过所述第二连接件拧入所述预埋钢套筒(4)，实现所述F轨(2)与混凝土梁(1)以及所述预埋钢套筒(4)与混凝土梁(1)的固定连接。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的一种梁-轨一体化结构，其特征在于，所述第二连接件为螺栓、销或键。

12.一种具有如权利要求1-11中任一项所述的梁-轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁，其特征在于，所述混凝土梁(1)顶部对称设有所述梁-轨一体化结构。

13.根据权利要求12所述的一种具有梁-轨一体化结构的中低速磁浮轨道梁，其特征在于，所述混凝土梁(1)的截面为回字型截面、翼型截面、工字型截面、T形截面或梯形截面。