CN113373785B - 一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，包括桥墩、承重梁和梁缝分散装置；对于每个桥墩而言，其包括桥墩本体、设置在该桥墩本体上的固定凸台；固定凸台的左右两侧均设置有台阶；每个台阶均包括竖直面和用于承载承重梁的水平面；承重梁的每一端分别与所对应的台阶的竖直面之间留有伸缩缝；梁缝分散装置包括若干段轨道梁，任意相邻两段轨道梁之间均留有伸缩间隙，任意相邻两段轨道梁均通过弹性连接件连接；梁缝分散装置的每一端分别固定在所对应的台阶的竖直面上，且跨过承重梁和伸缩缝，每段轨道梁分别与承重梁滑动连接。本发明结构简单、安装方便并且具有很高的可靠性，能够有效的实现伸缩缝的分散设置。

Description

一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构

技术领域

本发明属于高速磁悬浮桥梁领域，更具体地，涉及一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构。

背景技术

高速磁悬浮列车是一种通过点磁悬浮方式沿轨道实现“零高度高速飞行”的交通工具，目前已有较为成熟的商业运营线。与其他轨道交通相比，高速磁悬浮的线路轨道具有独特性，它是一种同步直线电机的长定子，在车辆的悬浮导向及其牵引系统中承担着重要作用，它状态的好坏直接影响车辆运行的稳定性、安全性以及舒适性。常导磁悬浮对长定子轨道的平顺性要求极高，有关研究表明，磁悬浮弓型架在通过墩顶时受到间隙变化较大的影响，电磁铁振动很大，主要原因是梁端转角和梁缝间隙，因此减小轨道梁缝间隙变化量对改善常导高速磁浮列车的行驶具有非常重要的作用。

针对上述问题，现有技术参见中国专利“一种适用于高速磁浮交通工程的大位移桥梁伸缩装置”(授权公告号CN 202298456 U，授权公告日2012.07.04)，通过在引桥和主桥桥面设置大位移桥梁伸缩装置，该大位移桥梁伸缩装置包括若干节通过连杆装置依次相连的轨道梁，轨道梁则通过滑动装置设置在主桥桥面，相邻轨道梁之间设置有轨道梁间隙，以用于将伸缩缝分散到多个相邻的轨道梁上。

现有技术理论上具有分散的小缝均匀同步伸缩的特点，从伸缩活动端向另一端发动驱使力，经逐步克服摩擦力最终传到所有分缝，也就是说，它们的同步性是‘理论上’的同歩。另外，对于上述列出的专利而言，伸缩装置是搁置在具有挠曲变形的非平面上的，这样在工作中，现有装置中的铰轴链杆系统就要受到来自变形平面外的弯曲作用，因此铰接装置容易出现机械“抱死”现象而导致暂时性失灵，影响装置工作的可靠性和使用耐久性，这对于磁浮交通而言多少是一个潜在的安全隐患。铰接系统的另一个缺点，当从一端向另一端传递时，会使铰接的公差单方向挤紧，这样两端的伸缩量就不相等，所以系统对铰接的制造精度要求很高。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，能够实现等间距伸缩并提高梁缝分散装置的可靠性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，包括桥墩、承重梁和梁缝分散装置；

其中，所述桥墩有多个；对于每个所述桥墩而言，其包括桥墩本体、设置在该桥墩本体上的固定凸台；所述固定凸台的左右两侧均设置有台阶；每个台阶均包括竖直面和用于承载所述承重梁的水平面；

相邻两个所述桥墩的台阶的竖直面相对设置；所述承重梁位于相邻两个所述桥墩之间且每一端分别搁置在所对应的所述台阶的水平面上，所述承重梁的每一端分别与所对应的所述台阶的竖直面之间留有伸缩缝；

所述梁缝分散装置包括若干段轨道梁，各所述轨道梁沿所述承重梁的纵向依次直线布置，任意相邻两段所述轨道梁之间均留有伸缩间隙，任意相邻两段所述轨道梁均通过弹性连接件连接；所述梁缝分散装置的每一端分别固定在所对应的所述台阶的竖直面上，且跨过所述承重梁和所述伸缩缝；每段所述轨道梁分别与所述承重梁滑动连接，并且各所述轨道梁的上表面均与所述梁缝分散装置每一端所对应的所述固定凸台的顶端平齐。

优选地，任意相邻两段所述轨道梁之间的伸缩间隙的间距均相同。

优选地，所述弹性连接件包括两根竖杆和一根水平连杆，所述轨道梁具有两端开口的中空腔体，每段所述轨道梁的中空腔体的两端分别设置一所述竖杆；位于不同轨道梁内且彼此相邻的两根所述竖杆之间通过所述水平连杆相连。

优选地，所述水平连杆的每一端分别连接于所对应的所述竖杆，并且连接点为所述竖杆位于中空腔体部分的中点。

优选地，各所述轨道梁的中空腔体的上部为上板，其下部为下板，所述轨道梁的上板上留有竖直贯穿孔；所述竖杆插装在所述轨道梁的竖直贯穿孔内，并且所述竖杆的下端固定在所述轨道梁的下板上。

优选地，所述竖杆的上端位于所述上板的竖直贯穿孔内，并且所述竖直贯穿孔作为所述竖杆的上端的移动通道，所述上板的竖直贯穿孔的上部设置有封堵块(33)。

优选地，所述封堵块采用的材料是自密实混凝土。

优选地，所述承重梁的一端通过固定支座设置在所对应的所述台阶的水平面上，其另一端则通过活动支座设置在所对应的另一所述台阶的水平面上。

优选地，所述轨道梁与所述承重梁均通过滑动支座实现滑动连接。

优选地，每段轨道梁分别通过两个及以上的所述滑动支座与所述承重梁实现滑动连接。

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)本发明通过梁缝分散结构的两端固定于桥墩的台阶的竖直面，有效降低承重梁的梁端转角、梁体挠曲变形以及受到电磁力作用时‘跳动’的影响，而且相邻两个轨道梁之间通过弹性伸缩件连接，能够实现同步且等伸缩量的变化，从而可以保证梁缝分散装置工作的稳定性和可靠性。

(2)本发明通过弹性连接件，即竖杆和水平连杆，有效实现了相邻两段轨道梁之间弹性连接，以满足相邻两段轨道梁之间伸缩缝隙的变形伸缩要求，而且轨道梁上留有便于安装竖杆的竖直贯穿孔，并通过水泥封堵块进行密封，其结构简单，降低了弹性连接件的制造及安装的难度。

(3)本发明梁缝分散装置所包含的若干段轨道梁，各轨道梁分别通过滑动支座设置在承重梁上，有效地降低了承重梁的伸缩变化对梁缝分散装置的影响，进一步提高了梁缝分散装置工作的稳定性。

附图说明

图1是本发明的纵断面示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖面示意图；

图3是图1中沿B-B线的剖面示意图；

图4是图3中沿C-C线的剖面示意图；

图5a为本发明的梁缝分散结构锁定温度的状态示意图；

图5b为本发明的梁缝分散结构高于锁定温度的状态示意图；

图5c为本发明的梁缝分散结构低于锁定温度的状态示意图。

附图中各部分的标号说明如下：1-桥墩，11-桥墩本体，12-固定凸台，2-承重梁，3-梁缝分散装置，31-轨道梁，32-弹性连接件，321-竖杆，322-水平连杆，33-封堵块，4-活动支座，5-固定支座，6-滑动支座，7-伸缩缝，8-伸缩间隙。

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。

如图1～图5所示，一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，包括桥墩1、承重梁2和梁缝分散装置3。桥墩1设置有多个且依次相邻设置，各桥墩1均包括桥墩本体11以及设置在桥墩本体11上的固定凸台12，该固定凸台12的两侧均具有台阶，该台阶均包含竖直面和用于承载承重梁2的水平面，固定凸台12左右两侧的台阶的水平面位于同一高度，这样的设置有利于保证设置在其上的每个承重梁2的上端面都处于同一水平位置，进而保证设置在承重梁2上的梁缝分散装置3处于同一水平高度，从而提高行车轨道的平顺度，以保证行车的安全性。

任意相邻两个桥墩1的台阶的竖直面相对设置，以便于固定设置梁缝分散装置3，为其提供稳定牢固的支撑。该桥墩1具有较大的支撑强度以及横向抗拉能力，以避免承重梁2和梁缝分散装置3对桥墩1的影响。

承重梁2的每一端分别搁置在所对应的桥墩1的台阶的水平面上，并且承重梁2的每一端分别与所对应桥墩1的台阶的竖直面之间均留有伸缩缝7，从而使得各轨道梁31的两端的伸缩缝7均可以收缩或者伸长；并且任意相邻两段所述轨道梁31之间的伸缩间隙8的间距均相同，以使伸缩间隙均匀伸缩。进一步地，承重梁2的一端通过固定支座5设置在所对应的所述台阶的水平面上，其另一端则通过活动支座4设置在所对应的另一所述台阶的水平面上，这样的设置有利于减小承重梁2与桥墩1之间的摩擦，从而避免因摩擦过大，承重梁2在变形过程中会对桥墩1产生影响，进而影响行车安全。

梁缝分散装置3包括若干段轨道梁31，各轨道梁31沿承重梁2的纵向依次直线布置，任意相邻两段轨道梁31之间均留有伸缩间隙8，以便于在承重梁2发生形变时能够适应这种伸缩形变；任意相邻两段轨道梁31均通过弹性连接件32连接；弹性连接件32包括两根竖杆321和一根水平连杆322，该弹性连接件32结构简单，并且便于安装；所述轨道梁31的内部具有两端开口的中空腔体，该中空腔体沿轨道梁31的纵向贯通布置，每段轨道梁31的中空腔体的两端分别设置一竖杆321；位于不同轨道梁31内且彼此相邻的两根竖杆321之间通过水平连杆322相连，从而形成该弹性连接件；水平连杆每一端连接所对应竖杆的位置为该竖杆321位于轨道梁31的中空腔体部分的中点，这样能够使得竖杆321位于中空腔体的部分受力均匀，从而避免因不均匀的受力而意外折断。此外，水平连杆322是在竖杆321插入轨道梁31的安装孔并固定在盲孔内后，采用现浇的方式完成的，为了避免混凝土振捣，采用自密实混凝土。

进一步地，轨道梁31的中空腔体的上部为上板，其下部为下板，轨道梁31的上板上留有竖直贯穿孔；竖杆321插装在轨道梁31的竖直贯穿孔内，并且竖杆321的下端固定在轨道梁31的下板上，以便于在竖杆321受到水平连杆322的作用力后，其一端可以自由伸缩，以此来适应伸缩间隙8的变化。竖杆321的上端位于上板的竖直贯穿孔内，并且竖直贯穿孔作为竖杆321的上端的移动通道，上板的竖直贯穿孔的上部设置有封堵块33，一方面对竖杆321进行限位，防止其从竖直贯穿孔中滑出，另一方面避免因异物进入竖直贯穿孔进而堵塞竖杆321的移动通道，并且防止外界环境对竖杆321的腐蚀作用。该封堵块33采用的材料是自密实混凝土，以实现更好的密封效果。

梁缝分散装置3的每一端分别固定在所对应的台阶的竖直面上，且跨过承重梁2和伸缩缝7；每段轨道梁31分别与承重梁2滑动连接，并且各轨道梁31的上表面均与梁缝分散装置3每一端所对应的固定凸台12的顶端平齐，以便于提高列车轨道的平顺性，保证磁悬浮列车的通行安全。进一步地，各轨道梁31与承重梁2均通过至少两个滑动支座6实现滑动连接，以便于轨道梁31可沿着承重梁2的纵向移动，从而避免轨道梁和承重梁之间产生较大的摩擦，进一步减小承重梁的形变对轨道梁的影响。滑动支座6的摩擦系数尽量选用较小的型号，这样就能减小轨道梁31与承重梁2之间的摩擦力，进而减小承重梁2的位移对轨道梁31的影响，从而保证了相邻轨道梁31之间的同步伸缩。

换一句话说，梁缝分散装置3的两端分别固定于相邻两个桥墩，会减小其对承重梁2的压力，从而避免承重梁2的梁端转角以及梁体挠曲变形对梁缝分散装置3的影响。轨道梁31通过滑动支座6连接承重梁2，避免承重梁2的伸缩移动对轨道梁31的影响，并且相邻两个轨道梁31之间通过弹性连接件32连接，从而能够使得相邻两个轨道梁31之间的伸缩量尽量相同，并且实现同步驱动分缝。而承重梁2的一端通过固定支座5设置在一个桥墩1的台阶平面上，其另外一端则通过滑动支座6设置在另一个桥墩1的台阶平面上，从而能够减小承重梁2与桥墩1的台阶平面之间的摩擦，使得承重梁2能够在台阶平面上滑动伸缩。

磁悬浮列车的车体上装有超导磁体，而线圈则固定于轨道。当磁悬浮列车通过轨道梁31时，由于电磁感应，在线圈内部产生电流。轨道内的线圈产生磁场极性，并且与列车上的电磁体极性始终保持相同，这样在线圈和电磁体之间就会一直存在排斥力，从而能够使磁悬浮列车悬浮起来。由于梁缝分散装置3的两端固定在桥墩1上，所以能够避免因电磁力作用而产生的震动或跳跃，从而进一步提高磁悬浮列车的行车安全。

梁缝伸缩装置3的工作过程如下：

(1)当体系的温度为锁定温度时，相邻两个轨道梁31之间留有一定宽度的伸缩间隙8，水平连杆322对竖杆321既无挤压，也无拉动。

(2)当体系的温度高于锁定温度时，相邻两个轨道梁31之间的伸缩间隙8减小，水平连杆322横向挤压竖杆321，竖杆321向远离伸缩间隙8的方向弯曲，从而使得竖杆321发生挠曲变形以适应伸缩间隙8减小。

(3)当体系的温度低于锁定温度时，相邻两个轨道梁31之间的伸缩间隙8增大，水平连杆322横向拉动竖杆321，竖杆321向靠近伸缩间隙8的方向弯曲，从而使得竖杆321发生挠曲变形，以适应伸缩间隙8增大。

通过本发明提出的技术手段，其结构简单、可靠性高、耐久性好，对于实现速度目标600km/h及以上的高速磁浮铁路来说非常具有实际意义。其将伸缩缝7通过梁缝分散装置3分散至多段轨道梁31之间，能够实现同步且等距离的伸缩；较小的轨道梁31依次连接，并且其两端固定在桥墩1上，从而能够避免承重梁2的梁端转角产生的梁缝变形的影响，同时提高列车轨面的平顺度，从而提高列车行车安全性和平稳性。

应理解，以上为本实施例的不同特征的许多不同的实施例或例子。以上描述的构件与安排的特定例子，以简化说明实施例。当然，这些仅仅是例子而不是用以限制具体的实施方式，举例来说，元件尺寸并不限于所揭露的范围或数值，而可依制程条件和/或装置所需的性质而定。再者，在说明中，第一特征形成在第二特征的上方或之上，这可能包含第一特征与第二特征以直接接触的方式形成的实施例，这也可能包含额外特征可能形成在插入第一特征与第二特征的实施例，这使得第一特征与第二特征可能没有直接接触，为了简单与清楚说明，可依不同比例任意绘制各种特征。再者，在此可能会使用空间相对用语，例如“底下”、“下方”、“较低”、“上方”、“较高”等等，以方便说明如附图所绘示的一元件或一特征与另一(另一些)元件或特征的关系。

这些空间上相对的用语除了涵盖在附图中所绘示的方向，也欲涵盖装置在使用或操作中不同的方向。设备可能以不同方式定位(例如旋转90度或在其他方位上)，而在此所使用的空间上相对的描述同样也可以有相对应的解释。

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 (9)

1.一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，包括桥墩(1)、承重梁(2)和梁缝分散装置(3)；

其中，所述桥墩(1)有多个；

对于每个所述桥墩(1)而言，其包括桥墩本体(11)、设置在该桥墩本体(11)上的固定凸台(12)；所述固定凸台(12)的左右两侧均设置有台阶；每个台阶均包括竖直面和用于承载所述承重梁(2)的水平面；

相邻两个所述桥墩(1)的台阶的竖直面相对设置；所述承重梁(2)位于相邻两个所述桥墩(1)之间且每一端分别搁置在所对应的所述台阶的水平面上，所述承重梁(2)的每一端分别与所对应的所述台阶的竖直面之间留有伸缩缝(7)；所述梁缝分散装置(3)包括若干段轨道梁(31)，各所述轨道梁(31)沿所述承重梁(2)的纵向依次直线布置，任意相邻两段所述轨道梁(31)之间均留有伸缩间隙(8)，任意相邻两段所述轨道梁(31)均通过弹性连接件(32)连接；所述弹性连接件(32)包括两根竖杆(321)和一根水平连杆(322)，所述轨道梁(31)具有两端开口的中空腔体，每段所述轨道梁(31)的中空腔体的两端分别设置一所述竖杆(321)；位于不同轨道梁(31)内且彼此相邻的两根所述竖杆(321)之间通过所述水平连杆(322)相连；

所述梁缝分散装置(3)的每一端分别固定在所对应的所述台阶的竖直面上，且跨过所述承重梁(2)和所述伸缩缝(7)；每段所述轨道梁(31)分别与所述承重梁(2)滑动连接，并且各所述轨道梁(31)的上表面均与所述梁缝分散装置(3)每一端所对应的所述固定凸台(12)的顶端平齐。

2.根据权利要求1所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，任意相邻两段所述轨道梁(31)之间的伸缩间隙(8)的间距均相同。

3.根据权利要求1所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，所述水平连杆(322)的每一端分别连接于所对应的所述竖杆(321)，并且连接点为所述竖杆(321)位于中空腔体部分的中点。

4.所述权利要求1所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，各所述轨道梁(31)的中空腔体的上部为上板，其下部为下板，所述轨道梁(31)的上板上留有竖直贯穿孔；所述竖杆(321)插装在所述轨道梁(31)的竖直贯穿孔内，并且所述竖杆(321)的下端固定在所述轨道梁(31)的下板上。

5.根据权利要求4所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，所述竖杆(321)的上端位于所述上板的竖直贯穿孔内，并且所述竖直贯穿孔作为所述竖杆(321)的上端的移动通道，所述上板的竖直贯穿孔的上部设置有封堵块(33)。

6.根据权利要求5所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，所述封堵块(33)采用的材料是自密实混凝土。

7.根据权利要求1所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，所述承重梁(2)的一端通过固定支座(5)设置在所对应的所述台阶的水平面上，其另一端则通过活动支座(4)设置在所对应的另一所述台阶的水平面上。

8.根据权利要求1所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，所述轨道梁(31)与所述承重梁(2)均通过滑动支座(6)实现滑动连接。

9.根据权利要求8所述的一种大跨度高速磁浮桥梁的梁缝分散结构，其特征在于，每段轨道梁(31)分别通过两个及以上的所述滑动支座(6)与所述承重梁(2)实现滑动连接。

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