CN112144325A - 一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，包括从上至下依次连接的公路桥梁箱梁板、过渡构件盖梁和悬挂式轨道梁，过渡构件盖梁在浇筑过程中通过安装预留部和连接部与悬挂式轨道梁连接，预留部包括设于过渡构件盖梁内侧底部的预留底板、内侧壁的预留侧板，以及设于过渡构件盖梁内部的钢筋骨架上的预留侧板对拉钢筋、预留底板抗拔钢筋，连接部包括异形连接耳板，异形连接耳板通过角钢及高强螺栓与预留侧板和预留底板连接，异形连接耳板的底部与悬挂式轨道梁的顶部铰接。与现有技术相比，本发明具有增大桥梁空间利用率、缓解交通压力、施工方便快捷等优点。

Description

一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构

技术领域

本发明涉及悬挂式轨道交通技术领域，尤其是涉及一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构。

背景技术

随着现代社会的发展，人们的生活节奏越来越快，导致地面交通系统的压力越来越大，进而使得地面上可被使用的交通空间逐渐减少。因地下空间开发的投资日益增高，人们迫切需要一些新型的交通系统来缓解交通压力。与高架道路合建的悬挂式轨道交通系统，就是利用悬挂式轨道设置在列车上方的特点，将悬挂式轨道列车与高架道路相结合，利用高架道路的多余桥下空间，来缓解地面的交通压力。

悬挂式单轨在上个世纪就已经在国外开发并投入使用了，因国内起步较晚，目前只有几条试验线路，且没有真正投入到公共交通系统中。另外，目前的悬挂式单轨都是单独的交通系统，需要为其设置单独的桥墩、轨道梁等提供能其正常行走的结构物，占用了一定的地上交通空间。而将悬挂式单轨与公路桥梁结合，既降低了修建悬挂式单轨的造价，又利用了高架桥下的剩余空间，还可以提高悬挂式单轨的安全系数，同时缓解城市交通压力。现有悬挂式单轨和高架等公路桥梁合建的技术方案有多种，各种方案的不同之处主要在于悬挂式单轨与桥梁连接结构和连接方式。常采用的技术方案包括以下几种：

第一种是在箱梁两侧翼缘板内部预埋悬挂式单轨的钢混组合连接部件，这种连接部件主要是中空的钢管，在中空钢管下底面焊接悬挂构件，悬挂构件用于放置悬挂式单轨的直接构件。这种连接方式的传力机理较明显，即列车和轨道的自重通过悬挂构件传递到预先放置在箱梁翼缘板内部的中空钢管上，然后由中空钢管传递到翼缘板。其主要承载力来源是内置中空钢管与翼缘板混凝土的粘结拉力，在传力过程中，为了保证构件之间的连接牢固，还需要一系列额外措施以增大承载能力，例如在中空钢管侧面设置牛腿柱、在其内部设置横隔板等。

第二种是在箱梁两侧翼缘板上预留穿透操作孔，在孔内放置高强螺栓；同时在箱梁两侧的腹板上也预留操作孔，内置固定螺栓杆；通过翼缘板内和腹板内的螺栓共同将L形板固定在箱梁的两侧。之后在L形板的基础上将支撑轨道焊接在上面，从而形成悬挂式轨道。支撑轨道传递到L形板，再通过高强螺栓传递到翼缘板上。其主要承载力的来源是支撑轨道与L形板的焊接力，以及L形板与翼缘板之间高强螺栓的承载力。

第三种则是结合了上述两种方法中的螺栓连接和焊接，通过高强螺栓将上底板固定安装在翼缘板上，然后将两面腹板焊接在上底板之上，为了增大腹板的抗剪性能可采用波形钢板等；之后浇筑混凝土形成悬挂式轨道，最后利用高强螺栓将下底板固定在底面，从而完成悬挂式轨道的制作。这种设计的传力途径主要是混凝土和波形钢板将荷载传递到上底板，上底板通过高强螺栓传递到翼缘板。因此其承载力来源也具有两方面，即波形钢板和混凝土与上底板的焊接力和粘结力，以及高强螺栓的承载力。

虽然上述每一种方案在理论上都有实现的可能性，但上述方案在设计中都没有涉及到盖梁，仅仅是在桥板中设置连接，存在连接构造对桥梁上部结构或者轨道梁的削弱作用。此外，每一种方案还存在各自的缺陷。

第一种连接方式和构造的主要缺陷在于中空钢管放置在翼缘板内部会占据较大空间，这一方面会影响翼缘板内部的配筋从而影响翼缘板的承载力，另一方面中空钢管与翼缘板的粘结力主要是由其侧面的牛腿柱来实现，这就可能造成承载能力不足的问题。此外，这种连接构造的施工也存在一定不便，需要将中空钢管和悬挂构件焊接好放置在翼缘板内同时浇筑，可能会造成混凝土振捣不密实，同时施工过程也不方便。

第二种连接方式的主要缺陷在于穿透的高强螺栓连接L形板，一方面要求翼缘板厚度不能太大，这就与翼缘板需要较高的承载力这一点相矛盾；另一方面螺栓孔的开打会进一步削弱翼缘板的承载力，以及如果没有做好密实工作的话很容易造成螺栓锈蚀影响承载力。此外，要通过高强螺栓连接需要有足够的承载力，这就要求螺栓数量足够多，进而又会造成前述问题的进一步矛盾，因此在实际应用中的可应用范围比较小。

第三种结合的连接方式的主要缺陷在于悬挂轨道不仅有波纹钢板，还有两侧包裹浇筑的混凝土，导致自重较大，对上底板螺栓连接的要求很高，也有可能造成连接处承载力不足的情况。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，本发明改进了悬挂式单轨与高架桥梁的连接结构和连接方式，将连接构造设置在公路桥梁盖梁悬臂段，在不影响原结构的配筋结构上，通过预留钢筋，钢板，使悬挂式单轨轨道梁以更加牢固可靠的形式悬挂在公路桥梁上，同时使施工工序变得简单快速。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，包括从上至下依次连接的公路桥梁箱梁板、过渡构件盖梁和悬挂式轨道梁，所述过渡构件盖梁在浇筑过程中通过安装预留部和连接部与所述悬挂式轨道梁连接，所述预留部包括设于过渡构件盖梁内侧底部的预留底板、内侧壁的预留侧板，以及设于过渡构件盖梁内部的钢筋骨架上的预留侧板对拉钢筋、预留底板抗拔钢筋，所述预留底板抗拔钢筋焊接在预留底板上，所述预留侧板对拉钢筋焊接在内侧壁的预留侧板之间。

所述连接部包括异形连接耳板，所述异形连接耳板通过角钢及高强螺栓与预留侧板和预留底板连接，所述异形连接耳板的底部与所述悬挂式轨道梁的顶部铰接。

所述异形连接耳板的底部与所述悬挂式轨道梁的顶部设有连接开孔，所述悬挂式轨道梁通过连接开孔、销子与过渡构件盖梁实现铰接。

所述异形连接耳板与预留侧板和预留底板之间分别设有空隙，所述空隙中填充微膨胀细石混凝土。所述异形连接耳板的顶部设有用以通过角焊缝围焊与所述预留侧板加强连接的加强抗拉耳板。

在混凝土盖梁的整体浇筑过程中，通过定位放线确定预留侧板对拉钢筋、预留底板抗拔钢筋的位置后，将其分别固定在钢筋骨架及附近纵筋上，并将两个预留侧板对拉钢筋之间留有一定净距。

进一步地，所述预留侧板、所述预留底板在工厂进行预制，所述预留侧板、所述预留底板的一端分别预留高强螺栓螺纹孔，另一端为粗糙钢板面，该粗糙钢板面用以与过渡构件盖梁的内侧连接。

进一步地，所述预留底板抗拉钢筋的顶部设有一定长度的弯钩；优选地，弯钩留置长度至少为钢筋骨架的钢筋直径的十倍。

进一步地，所述异形连接耳板厚度超出所述加强抗拉耳板的厚度至少16mm。

进一步地，所述预留底板抗拔钢筋留置在表面的钢筋一端超出钢筋骨架一定距离。优选地，预留底版抗拔钢筋留置在表面的钢筋一端超出钢筋骨架的距离不得小于7倍钢筋直径。

本发明提供的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，相较于现有技术至少包括如下有益效果：

1)本发明悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接构造，相比于传统共轨合建桥梁，本发明通过将盖梁悬臂段与悬挂式轨道连接，可以更高效地利用桥下空间，增大了桥梁空间利用率，在不拓宽道路的前提下，即解决了私家车道路拥堵，也解决了大量不开车的居民的出行需求，缓解了交通压力，且方便进行单轨交通的站点设计，可应用的电力驱动的悬挂式单轨列车也为保护环境做出极大贡献；

2)本发明在布设预留部分的时候，避开了原本盖梁的悬臂端的受力钢筋，而是在过渡构件盖梁的下半部分进行钢筋配置，即将预留侧板对拉钢筋、预留底版抗拔钢筋设置于过渡构件盖梁截面中下部，避开了桥和轨道梁的关键部分，因此不会对原有结构造成很大的影响，在不影响原有的内部结构的前提下，能够使钢构件连接处能够与过渡构件盖梁的混凝土共同协调作用，充分保证了过渡构件盖梁的悬臂段局部的整体性，解决了桥梁上部结构或轨道梁的削弱问题；

3)本发明悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，采用高强螺栓与角钢实现异形连接耳板与各预留板的连接，剪力通过螺栓均匀传递至预留侧板处，并设置预留底板，加强抗拉耳板的使用可增强异形连接耳板的抗拉性能，传力路径简单明了，受力性能可靠有保障；

4)本发明悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，预留部分，异形连接耳板与预留部分的连接构造，以及悬挂式轨道梁与异形连接耳板之间的连接关系明确，施工过程中，可以先将钢板钢筋在浇筑混凝土之前预留在模板内部，待混凝土达到一定的强度后，再进行连接等后续工作，施工过程方便简单快捷；

5)本发明设置的预留钢筋不仅包括两侧的预留侧板对拉钢筋，还包括设于底部的预留底板抗拔钢筋，多道防线可防止承载力不足；

6)本发明悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，可以确保其作用机理与悬挂式单轨单独设置墩柱形式相同，保证两端的铰接性能，使悬挂式轨道梁与桥梁上部结构的相互影响降低。

附图说明

图1为实施例中与高架道路合建的悬挂式轨道交通系统的整体效果示意图；

图2为实施例中悬挂式单轨与公路桥梁盖梁连接处的构造示意图；

图3为图2的1-1剖面示意图；

图4为图2的2-2剖面示意图；

图中标号所示：

1、加强抗拉耳板，2、预留侧板对拉钢筋，3、高强螺栓，4、预留侧板，5、预留底板抗拔钢筋，6、微膨胀细石混凝土填缝层，7、异形连接耳板，8、预留底板，9、连接开孔，10、角钢，A、公路桥梁箱梁板，B、过渡构件盖梁，C、悬挂式轨道梁，D、连接部分，E、预留部分。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

实施例

如图1～图4所示，本发明涉及一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，用于将公路桥梁盖梁和悬挂式单轨进行稳固连接的同时，增大桥梁空间利用率，缓解交通压力。该结构主要包括预留部分E、连接部分D。公路桥梁箱梁板A用于承担上部的车辆车道荷载桥梁上部结构，属于现有技术，不再赘述。过渡构件盖梁B设于公路桥梁箱梁板A的底部，用于将车辆车道的荷载传递至桥墩处，同时也用于承担悬挂式轨道梁C的自重。悬挂式轨道梁C设于过渡构件盖梁B的底部。

过渡构件盖梁B采用混凝土浇筑成型，即成型后为混凝土盖梁。预留部分E、连接部分D通过在混凝土盖梁的浇筑过程中进行安装实现将过渡构件盖梁B与悬挂式轨道梁C的稳固连接。预留部分E包括预留侧板4、预留底板8、预留侧板对拉钢筋2和预留底板抗拔钢筋5。连接部分D包括异形连接耳板7、角钢10、高强螺栓3。

浇筑及各部分安装完成后，预留侧板对拉钢筋2、预留底板抗拔钢筋5固定在过渡构件盖梁B内部的钢筋骨架上，其中，过渡构件盖梁B内部的底部的钢筋骨架上设有预留底板8，预留底板抗拔钢筋5焊接在预留底板8上。过渡构件盖梁B内部的两侧壁上设有预留侧板4，预留侧板对拉钢筋2焊接在两侧的预留侧板4之间。预留底板抗拉钢筋5的顶部设置一定长度的弯钩，以保证预留底板8的抗拔能力。异形连接耳板7通过角钢10以及高强螺栓3与预留侧板4和预留底板8进行连接，保证异形连接耳板7与混凝土盖梁B之间的连接可靠。异形连接耳板7为凹字形结构，异形连接耳板7与过渡构件盖梁B的内部梁底、侧壁之间分别设有空隙，空隙中可以设置微膨胀细石混凝土填缝层6，用于保证钢构件不出现集中应力的情况。悬挂式轨道梁C的顶部和异形连接耳板7的底部连接处设有连接开孔9，通过销子进行连接，可以有效降低悬挂式轨道C梁端部次弯矩的大小，更好的实现悬挂式轨道梁C与支座(公路桥梁箱梁板A、过渡构件盖梁B)的铰接。

在混凝土盖梁的整体浇筑过程中，通过定位放线确定出预留侧板对拉钢筋2、预留底版抗拔钢筋5的位置，然后将其分别固定在钢筋骨架(过渡构件盖梁B原本配置的纵筋以及箍筋形成的整体钢筋笼)以及附近纵筋上，并且保证两个预留侧板对拉钢筋2之间留有一定净距，充分发挥混凝土与钢筋的粘结力。同时，需要保证留置在表面的钢筋一端超出钢筋骨架一定距离，便于后续焊接钢板。另外，预留底板抗拉钢筋5要设置一定长度的弯钩，防止底板抗拉钢筋发生锚固破坏。预留底板抗拉钢筋5在底部作为主要承载作用，可充分发挥混凝土锚固作用。

异形连接耳板7与预留部分E的连接构造以及悬挂式轨道梁C与异形连接耳板7之间的连接构成后置部分，即预留部分为在混凝土浇筑的时候就留在外部的部分，后置部分为混凝土浇筑完成达到强度后，再通过后期连接的方式安装的部分。按照上述设计，预留部分和后置部分关系明确，施工过程中，可先将钢板钢筋在浇筑混凝土之前预留在模板内部，待混凝土达到一定的强度后，再进行连接等后续工作，施工过程方便简单快捷。

预留侧板4、预留底板8在工厂进行预制，两种板的一端分别预留高强螺栓螺纹孔，另一端保证钢板面粗糙，粗糙面用于与过渡构件盖梁B的内侧连接，便于充分发挥与混凝土的粘结力。在安装过渡构件盖梁B模板之前，预制一个凹孔用于放置钢板，预留侧板4、预留底板8分别焊接在两端的预留侧板对拉钢筋2、预留底板抗拔钢筋5，然后安装过渡构件盖梁B模板，最后经过统一浇筑完成预制部分的制作。

异形连接耳板7在过渡构件盖梁B达到相应龄期后，拆除模板，对预留钢板进行清理后，即可通过角钢10以及高强螺栓3与预留侧板4和预留底板8进行连接，同时异形连接耳板7的顶部，通过与尺寸较小的加强抗拉耳板1采取角焊缝围焊与预留侧板4加强连接。保证异形连接耳板7与过渡构件盖梁B之间的连接可靠。

微膨胀细石混凝土填缝层6在异形连接耳板7安装完毕后设置在异形连接耳板7与过渡构件盖梁B侧边以及底边之间的空隙，确保悬挂式轨道梁的支座稳定性，同时保证钢构件不出现应力集中的情况。

在本实施例中，作为优选方案，为了保证预留侧板对拉钢筋2、预留底版抗拔钢筋5充分发挥粘结作用，两个预留侧板对拉钢筋2之间的间距设定为对拉钢筋直径的7倍。且预留底版抗拔钢筋5留置在表面的钢筋一端超出钢筋骨架的距离不得小于7倍钢筋直径。

在本实施例中，作为优选方案，加强抗拉耳板1的厚度比异形连接耳板7厚度至少小16mm，可保障角焊缝尺寸达到要求，即8mm的焊缝尺寸。

在本实施例中，作为优选方案，预留底板抗拔钢筋5的弯钩留置长度大于所使用的钢筋直径的十倍，保障锚固长度。

在本实施例中，作为优选方案，微膨胀细石混凝土填缝层6选择比过渡构件盖梁B高一标号的微膨胀细石混凝土，保障填缝层混凝土充满整个缝隙，并且改善异形连接耳板7在反复荷载作用下削弱截面的疲劳应力。

在本实施例中，作为优选方案，异形连接耳板7的两侧宽度符合本领域钢结构设计规范要求的宽厚比限制，防止钢板发生局部受压失稳。

在本实施例中，作为优选方案，预留侧板4埋置在混凝土中的厚度大于留在混凝土表面的厚度，用于防止混凝土局部受压而出现裂缝。

本发明悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接构造，相比于传统共轨合建桥梁，增大了桥梁空间利用率，在不拓宽道路的前提下，既解决了私家车道路拥堵，也解决了大量不开车的居民的出行需求，缓解了交通压力。在布设预留部分的时候，避开了原本盖梁的悬臂端的受力钢筋，因此不会对原有结构造成很大的影响，在不影响原有的内部结构的前提下，能够使钢构件连接处能够与过渡构件盖梁的混凝土共同协调作用，充分保证了过渡构件盖梁的悬臂段局部的整体性，解决了桥梁上部结构或轨道梁的削弱问题。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，包括从上至下依次连接的公路桥梁箱梁板、过渡构件盖梁和悬挂式轨道梁，所述过渡构件盖梁在浇筑过程中通过安装预留部和连接部与所述悬挂式轨道梁连接，所述预留部包括设于过渡构件盖梁内侧底部的预留底板、内侧壁的预留侧板，以及设于过渡构件盖梁内部的钢筋骨架上的预留侧板对拉钢筋、预留底板抗拔钢筋，所述预留底板抗拔钢筋焊接在预留底板上，所述预留侧板对拉钢筋焊接在内侧壁的预留侧板之间，所述连接部包括异形连接耳板，所述异形连接耳板通过角钢及高强螺栓与预留侧板和预留底板连接，所述异形连接耳板的底部与所述悬挂式轨道梁的顶部铰接。

2.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述异形连接耳板的底部与所述悬挂式轨道梁的顶部设有连接开孔，所述悬挂式轨道梁通过连接开孔、销子与过渡构件盖梁实现铰接。

3.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述异形连接耳板与预留侧板和预留底板之间分别设有空隙，所述空隙中填充微膨胀细石混凝土。

4.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述预留底板抗拉钢筋的顶部设有一定长度的弯钩。

5.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述异形连接耳板的顶部设有用以通过角焊缝围焊与所述预留侧板加强连接的加强抗拉耳板。

6.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，在混凝土盖梁的整体浇筑过程中，通过定位放线确定预留侧板对拉钢筋、预留底板抗拔钢筋的位置后，将其分别固定在钢筋骨架及附近纵筋上，并将两个预留侧板对拉钢筋之间留有一定净距。

7.根据权利要求1所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述预留侧板、所述预留底板在工厂进行预制，所述预留侧板、所述预留底板的一端分别预留高强螺栓螺纹孔，另一端为粗糙钢板面，该粗糙钢板面用以与过渡构件盖梁的内侧连接。

8.根据权利要求4所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述预留底板抗拔钢筋的弯钩留置长度至少为钢筋骨架的钢筋直径的十倍。

9.根据权利要求5所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述异形连接耳板厚度超出所述加强抗拉耳板的厚度至少16mm。

10.根据权利要求6所述的悬挂式单轨和公路桥梁盖梁的连接结构，其特征在于，所述预留底板抗拔钢筋留置在表面的钢筋一端超出钢筋骨架一定距离。

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