專利名稱：磁浮交通疊合式軌道梁及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于鐵路的建筑，特別是關(guān)于磁浮鐵路的軌道梁的結(jié)構(gòu)和其制造方法。
背景技術(shù)：
軌道交通由原先的蒸氣機(jī)車、有軌電車逐漸向內(nèi)燃機(jī)車、電氣機(jī)車發(fā)展，速度也愈來(lái)愈高，以往漫長(zhǎng)的旅程，一下子縮短了許多時(shí)間，好象地球在變小了，城市在相互靠近。但在目前信息化的時(shí)代，人們對(duì)高達(dá)200公里/時(shí)的軌道交通速度仍感不足，于是一種全新概念的軌道交通——磁浮鐵路也從理論研究逐漸登上實(shí)用舞臺(tái)。磁浮鐵路的列車在行進(jìn)時(shí)是懸浮在軌道上空，其間無(wú)機(jī)械摩擦，由設(shè)置在軌道上的直線電動(dòng)機(jī)定子線圈產(chǎn)生的磁力推動(dòng)列車前進(jìn)，時(shí)速可達(dá)500公里以上，為避免與其他陸上交通交叉和安全起見(jiàn)，采用高架鐵路型式，由架空的軌道梁替代在路基上敷設(shè)的軌道，其長(zhǎng)度在25米左右。目前采用較多的是由鋼結(jié)構(gòu)的功能件和預(yù)應(yīng)力混凝土梁通過(guò)預(yù)埋的連接件而成的復(fù)合式軌道梁，由于磁浮列車不僅速度高，而且懸浮的間隙小僅10mm左右，這就對(duì)線路的施工提出了很高的精度要求，已經(jīng)超出一般土木建筑施工所能達(dá)到的范圍，所以該復(fù)合式軌道梁系在梁體混凝土收縮徐變完成后，在工廠中采用特殊的五坐標(biāo)雙銑鏜機(jī)床對(duì)預(yù)埋在混凝土梁體中的連接件的連接面、螺栓孔、定位銷孔進(jìn)行整梁機(jī)加工，而且為了保證機(jī)加工和安裝本身的精度，需要在恒溫的條件下進(jìn)行。為此需要在磁浮鐵路沿線建立設(shè)有恒溫設(shè)備的大型機(jī)加工車間的制梁廠，同時(shí)復(fù)合軌道梁自重大、尺寸長(zhǎng)、又給其運(yùn)輸和吊裝帶來(lái)一系列問(wèn)題，如路橋的加固、構(gòu)件的保護(hù)、運(yùn)輸和吊裝設(shè)備的能力等等。這些都使磁浮鐵路工程造價(jià)大為高于一般鐵路的造價(jià)，嚴(yán)重影響磁浮交通的普及推廣。
2003年11月26日公告的ZL01126832.8號(hào)《高速軌道交通的軌道結(jié)構(gòu)》發(fā)明專利針對(duì)上述復(fù)合式軌道梁存在的問(wèn)題，提出了將眾多小型的由功能區(qū)鋼構(gòu)件和本體鋼筋混凝土板梁通過(guò)連接件連為一體的上層軌面構(gòu)件沿線路縱向用由支撐鋼梁、焊燈、高強(qiáng)螺栓和鋼墊板組成的連接機(jī)構(gòu)架設(shè)在下層承重主梁上的技術(shù)方案，該發(fā)明使原來(lái)整體的軌道結(jié)構(gòu)分下層可按常規(guī)土木工程技術(shù)精度要求現(xiàn)場(chǎng)制作的大型承重主梁和上層需機(jī)械精確加工的小型軌面構(gòu)件，因此大為簡(jiǎn)化了軌道梁的制作工藝，和對(duì)加工設(shè)備、場(chǎng)地以及運(yùn)輸?shù)囊?，不僅可以大量節(jié)省建設(shè)投資，還可以加快施工進(jìn)程，該全鋼連接機(jī)構(gòu)的支撐鋼梁又區(qū)分為不同結(jié)構(gòu)形態(tài)的剛性支撐鋼梁和柔性支撐鋼梁，剛性支承鋼梁與柔性支撐鋼梁相對(duì)于上層的軌面構(gòu)件又有一定的位置排列，這就使整個(gè)軌道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造難度大，而且大大增加了精調(diào)安裝工藝要求和工作量。此外，其承重主梁直壁鋼梁的側(cè)向剛度較小，不得不采用兩條軌道間加支撐橫梁以提高鋼度。因此該軌道結(jié)構(gòu)不適宜在線路全長(zhǎng)上使用，僅適用于跨越中小河道等局部節(jié)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種磁浮交通疊合式軌道梁及其制造方法，解決軌道梁用既便于施工和機(jī)加工，又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利于安裝調(diào)節(jié)可在線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)施的分層結(jié)構(gòu)和制造的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下一種磁浮交通疊合式軌道梁，包含下層預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁和上層帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板，其特征在于在該軌道板與該承重主梁之間精確定位后，該軌道板縱向中部通過(guò)鋼筋混凝土與承重主梁形成剛性連接；底面近其縱向兩端處通過(guò)型鋼連接于該承重主梁上，形成軌道板沿其兩端可縱向位移的支承連接。所說(shuō)縱向是指與線路平行的方向。
最好是在所述軌道板縱向中部設(shè)置有開(kāi)孔，所述承重主梁頂部設(shè)置有伸入該軌道板開(kāi)孔中的預(yù)留鋼筋，混凝土澆灌于該軌道板的開(kāi)孔中。
所述型鋼最好是H型鋼。
所述型鋼可以是預(yù)埋在軌道板中的。
進(jìn)一步地，該承重主梁頂部對(duì)應(yīng)于該軌道板型鋼處設(shè)有內(nèi)部鋼筋不切斷的預(yù)留孔和安裝時(shí)用混凝土固定于該預(yù)留孔處的預(yù)埋鋼板，安裝時(shí)型鋼用因定件連接于該預(yù)埋鋼板上。
進(jìn)一步地，該預(yù)埋鋼板帶有剪力釘。
該預(yù)埋鋼板也可以帶有微調(diào)螺栓，用于調(diào)節(jié)型鋼的安裝高度。
每個(gè)承重主梁上可以沿線路方向裝多個(gè)軌道板。
所述軌道板的開(kāi)孔個(gè)數(shù)可以為若干個(gè)，橫向排列，所說(shuō)橫向是指與線路垂直的方向。
該型鋼和預(yù)埋鋼板可以設(shè)置成分別與線路方向垂直，該型鋼下部端面用螺母連接固定于預(yù)埋鋼板的預(yù)埋螺釘上，形成由型鋼腹板可彎曲變形的支承連接。
該型鋼也可以設(shè)置成與線路方向平行，該型鋼用螺釘通過(guò)彈性扣件與預(yù)埋鋼板形成可縱向位移的支承連接。
根據(jù)需要，該軌道板底面近其縱向兩端處設(shè)置有與線路方向垂直的橫坡，該型鋼設(shè)于該橫坡上。
與上述軌道梁相應(yīng)，本發(fā)明還提供了該軌道梁的制造方法，主要包括以下步驟制造帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板，在該軌道板的縱向中部預(yù)留有開(kāi)孔，底面近其縱向兩端處設(shè)置型鋼；制造預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁，在其頂部對(duì)應(yīng)軌道板開(kāi)口的位置預(yù)留用于伸入該開(kāi)口中的鋼筋；將軌道板疊合于承重主梁之上，承重主梁的預(yù)留鋼筋伸入到軌道板的確開(kāi)口中，將軌道板與承重主梁之間進(jìn)行精確定位，然后以混凝土澆灌于該軌道板的開(kāi)口中，使軌道板中間與承重主梁之間形成剛性連接；將所述型鋼連接于承重主梁上，形成軌道板沿其兩端可縱向位移的支承連接。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.大型的預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁可以現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制，不僅可以減少制梁廠的占地面積，而且也省去了許多運(yùn)輸?shù)跹b工作。
2.軌道板尺寸遠(yuǎn)小于承重主梁，既降低了機(jī)加工的難度和對(duì)加工設(shè)備的要求，也減少了場(chǎng)地占用面積和機(jī)加工車間的規(guī)模；而且軌道板可以作為標(biāo)準(zhǔn)件實(shí)行批量化生產(chǎn)，不僅可以保證機(jī)架工的精度，又能進(jìn)一步促進(jìn)生產(chǎn)成本的下降。
3.軌道板的重量輕，承重主梁的自重也大為降低，從而降低了現(xiàn)場(chǎng)吊裝的難度和對(duì)設(shè)備能力的要求。
4.軌道板和承重主梁的結(jié)構(gòu)和它們的連接方式簡(jiǎn)單，操作調(diào)整方便，而梁與梁之間的關(guān)系可通過(guò)支座進(jìn)行精調(diào)，因此更適宜于線路全線采用。
5.承重主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混土結(jié)構(gòu)，完全能滿足其側(cè)向剛度要求，不必另設(shè)側(cè)梁輔助結(jié)構(gòu)。
6.能大幅度地降低磁浮鐵路軌線建設(shè)成本，利于將磁浮技術(shù)在長(zhǎng)大干線上使用。


圖1為本發(fā)明的立面示意圖。
圖2為本發(fā)明的平面示意圖。
圖3為圖1中A-A剖視示意圖。
圖4為圖1中的B-B剖視示意圖。
圖5為預(yù)埋鋼板的微調(diào)螺栓結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為設(shè)置有橫坡結(jié)構(gòu)的軌道板結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為承重主梁結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為H型鋼的又一種支承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9～圖10為彈性扣件截面及平面圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明如圖1和圖2所示，它包含下層的預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁2和位于上層帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板1。該軌道板1兩側(cè)的功能區(qū)預(yù)埋有滑行板13(參見(jiàn)圖3和圖4)、側(cè)面導(dǎo)向板11及定子固定件12等鋼構(gòu)件，其中部設(shè)置有若干個(gè)開(kāi)孔4，該開(kāi)孔4可以是如圖所示2個(gè)，按橫向排列，或者是一個(gè)橫向的整體孔；或者是更多的橫向排列的單體孔；其底面近兩端處分別設(shè)置有垂直于軌道梁方向(即縱向)的H型鋼3，該H型鋼3通過(guò)其頂面上的預(yù)埋剪力釘31與軌道板1固定連接。該滑行板13、側(cè)面導(dǎo)向板11及定子固定件12也可以焊接成一體后，通過(guò)預(yù)埋的連接件與軌道板1相連。
預(yù)應(yīng)力混凝土的承重主梁2頂面對(duì)應(yīng)軌道1中部的開(kāi)孔4處，設(shè)置有向上突起的預(yù)埋鋼筋9(參見(jiàn)圖7)，而對(duì)應(yīng)于軌道板1的H型鋼3處設(shè)置有預(yù)留孔7，該預(yù)留孔7內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼筋不切斷。在該預(yù)留孔7處設(shè)置有用預(yù)埋螺栓5與H型鋼3連接的預(yù)埋鋼板6，該預(yù)埋鋼板6通過(guò)其底面上的剪力釘31和預(yù)埋螺栓5在預(yù)留孔7內(nèi)灌注混凝土漿料實(shí)現(xiàn)與承重主梁2的固定連接。由于位于兩側(cè)的預(yù)埋鋼板6主要用于調(diào)節(jié)軌道板1豎向的位置，除可用墊片調(diào)節(jié)外，也可以用圖5所示的微調(diào)螺栓8進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)符合要求后，可將螺栓頂部與H形鋼3底部點(diǎn)焊，由于減少鋼板設(shè)置和二次灌漿，因此施工時(shí)間大大減少，同時(shí)不需要墊片調(diào)整，施工效率明顯提高，費(fèi)用支出亦不增加。
將機(jī)加工的軌道板1其開(kāi)孔4插在預(yù)留鋼筋9處，經(jīng)精確定位后，向開(kāi)孔4內(nèi)灌澆混凝土漿料，使它們實(shí)現(xiàn)剛性的固定連接，而軌道板1兩端則通過(guò)H型鋼3支承在承重主梁2頂面的預(yù)埋鋼板6上，由于該H型鋼3的腹板薄，具有一定的彈性變形能力，因此軌道板1與承重主梁2之間因溫度差產(chǎn)生的相對(duì)變形所導(dǎo)致的溫度應(yīng)力，可以通過(guò)H型鋼3腹板的彈性變形得到釋放，而在軌道梁橫向(Y)和豎向(Z)軌道板1與承重主梁2之間的相對(duì)變形則受到嚴(yán)格的限制。
為平衡列車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力，軌道梁需要具有一定的橫向傾斜，本發(fā)明對(duì)在敷設(shè)于線路轉(zhuǎn)彎處的軌道板1’底面設(shè)置有橫坡14(參見(jiàn)圖6)，該H型鋼3則位于該橫坡14上。
請(qǐng)參閱圖8～圖10所示，本發(fā)明可以將H型鋼3沿線路縱向設(shè)置在軌道板1兩端附近，此時(shí)H型鋼3下緣由鐵路軌線常用的彈性扣件10扣緊在預(yù)埋鋼板6上，該扣件10允許H型鋼3在線路縱向產(chǎn)生一定的位移，以釋放溫度應(yīng)力，而沿線路橫、豎方向的位移受到嚴(yán)格限制。當(dāng)H型鋼3縱向設(shè)置時(shí)，通常在軌道板1每端與線路平行對(duì)稱地設(shè)置兩塊短的H型鋼3；但也可以在每端中間設(shè)置一個(gè)較長(zhǎng)的H型鋼3，此時(shí)承重主梁2上的預(yù)埋鋼板6也應(yīng)相應(yīng)地沿縱向設(shè)置在承重主梁2上。
上述實(shí)施例中本發(fā)明優(yōu)選使用了H型鋼作支承鋼梁，但也可以采用槽鋼、方鋼等型鋼來(lái)作支承鋼梁，或者如DE197354811C號(hào)德國(guó)發(fā)明專利中所述的板狀鋼構(gòu)件，它們多能滿足本發(fā)明的支承鋼梁的需要。因此，這些在支承鋼梁形狀上的改變均處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種磁浮交通疊合式軌道梁，包含下層頂預(yù)應(yīng)力混凝土承量主梁和上層帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板，其特征在于在該軌道板與該承重主梁之間精確定位后，該軌道板縱向中部通過(guò)鋼筋混凝土與承重主梁形成剛性連接；底面近其縱向兩端處通過(guò)型鋼連接于該承重主梁上，形成軌道板沿其兩端可縱向位移的支承連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特在于所述型鋼是H型鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于；所述軌道板縱向中部設(shè)置有開(kāi)孔，所述承重主梁頂部設(shè)置有伸入該軌道板開(kāi)孔中的預(yù)留鋼筋，混凝土澆灌于該軌道板的開(kāi)孔中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于所述型鋼是H型鋼。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于所述H型鋼是預(yù)埋在軌道板中的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該承重主梁頂部對(duì)應(yīng)于該軌道板H型鋼處設(shè)有內(nèi)部鋼筋不切斷的預(yù)留孔和安裝時(shí)用混凝土固定于該預(yù)留孔處的預(yù)埋鋼板，安裝時(shí)用固定件將H型鋼連接于該預(yù)埋鋼板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該預(yù)埋鋼板帶有剪力釘。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該預(yù)埋鋼帶有用于調(diào)節(jié)H型鋼安裝高度的微調(diào)螺栓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于；每個(gè)承重主梁上沿線路方向安裝有多個(gè)軌道板。
10.根據(jù)權(quán)利要求3～8之一所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于所述軌道板的開(kāi)孔個(gè)數(shù)為若干個(gè)，橫向排列。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該軌道板底面近其縱向兩端處設(shè)置有與線路方向垂直的橫坡，該型鋼設(shè)于該橫坡上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該型鋼與線路方向垂直，該型鋼下部端面用螺母連接固定于承重主梁的預(yù)埋螺釘上，形成由型鋼腹板可彎曲變形地支承連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于；該軌道板底面近其縱向兩端處設(shè)置有與線路方向垂直的橫坡，該型鋼設(shè)于該橫坡上。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～8之一所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于；該型鋼與線路方向平行，該型鋼用螺釘通過(guò)彈性扣件與承重主梁的預(yù)埋鋼板形成可縱向位移的支承連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的磁浮交通疊合式軌道梁，其特征在于該軌道板底面近其縱向兩端處設(shè)置有與線路方向垂直的橫坡，該型鋼設(shè)于該橫坡上。
16.一種用于權(quán)利要求1所述的磁浮交通疊合式軌道梁的制造方法，包括以下步驟制造帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板，在該軌道板的縱向中部預(yù)留有開(kāi)孔，底面近其縱向兩端處設(shè)置型鋼；制造預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁，在其頂部對(duì)應(yīng)軌道板開(kāi)口的位置預(yù)留用于伸入該開(kāi)口中的鋼筋；將軌道板疊合于承重主梁之上，承重主梁的預(yù)留鋼筋伸入到軌道板的開(kāi)口中，將軌道板與承重主梁之間進(jìn)行精確定位，然后以混凝土澆灌于該軌道板的開(kāi)口中，使軌道板中間與承重主梁之間形成剛性連接；將所述型鋼連接于承重主梁上，形成軌道板沿其兩端可縱向位移的支承連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于在制造軌道板時(shí)將所述型鋼預(yù)埋在軌道板中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于制造承重主梁時(shí)在該承重主梁頂部對(duì)應(yīng)于該軌道板型鋼處設(shè)置內(nèi)部鋼筋不切斷的預(yù)留孔，安裝時(shí)先用混凝土將預(yù)埋鋼板固定于該預(yù)留孔處，然后用固定件將型鋼連接于該預(yù)埋鋼板上。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于；用在預(yù)埋鋼板上設(shè)置的剪力釘和預(yù)埋螺栓實(shí)現(xiàn)與承重主梁的固定連接。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于用預(yù)埋鋼板上設(shè)置的微調(diào)螺栓調(diào)節(jié)型鋼的安裝高度。
21.根據(jù)權(quán)利要求16～20所述的方法，其特征在于將與型鋼連接的橫坡沿線路垂直方向設(shè)置在該軌道板底面近其縱向的兩端處。
22.根據(jù)權(quán)利要求16～20所述的方法，其特征在于該型鋼沿與線路方向垂直的方向設(shè)置，用螺母將該型鋼下部端面連接固定于承重主梁的預(yù)埋螺釘上。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于將與型鋼連接的橫坡沿線路垂直方向設(shè)置在該軌道板底面近其縱向的兩端處。
24.根據(jù)權(quán)利要求16～20所述的方法，其特征在于該型鋼沿與線路方向平行的方向設(shè)置，用螺釘通過(guò)彈性扣件將該型鋼與承重主梁的預(yù)埋鋼板連接。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于將與型鋼連接的橫坡沿線路垂直方向設(shè)置在該軌道板底面近其縱向的兩端處。
全文摘要
一種磁浮交通疊合式軌道梁，包含下層預(yù)應(yīng)力混凝土承重主梁和上層帶有功能區(qū)鋼構(gòu)件的鋼筋混凝土軌道板，其特征在于該軌道板中部設(shè)置有開(kāi)孔，底面近其兩端處分別預(yù)埋設(shè)有H型鋼；該承重主梁頂部設(shè)置有伸入該軌道板開(kāi)孔中的預(yù)留鋼筋、對(duì)應(yīng)于該軌道板H型鋼處的內(nèi)部鋼筋不切斷的預(yù)留孔和安裝時(shí)用混凝土固定于該預(yù)留孔處的預(yù)埋鋼板；在該軌道板于該承重主梁之間精確定位后，以混凝土澆灌于軌道板的開(kāi)孔中使軌道板中間與承重主梁形成剛性連接，由固定件將該H型鋼連接于該預(yù)留鋼板上形成軌道板沿線路兩端可縱向位移的支承連接。本發(fā)明解決軌道梁用既便于施工和機(jī)加工，又結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、利于安裝調(diào)節(jié)可在線路全長(zhǎng)范圍內(nèi)實(shí)施的分層結(jié)構(gòu)的技術(shù)問(wèn)題。
文檔編號(hào)E01B25/30GK1699692SQ200510027248
公開(kāi)日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月29日
發(fā)明者曾國(guó)鋒, 葉豐, 曹雪峰, 萬(wàn)建軍, 李文沛, 朱志偉, 施丹, 陳定祥 申請(qǐng)人:上海磁浮交通工程技術(shù)研究中心, 上海邁祥工程技術(shù)咨詢有限公司