專利名稱：高速軌道交通的軌道結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明與軌道交通有關，是一種應用于現代高速軌道交通，特別適用于磁懸浮高速軌道交通的軌道結構。
背景技術：
軌道梁橫跨在兩個支墩之間，一段接一段地構成整條線路。由于磁懸浮列車等現代高速軌道交通系統(tǒng)在高速運行時，系統(tǒng)對線路結構有異常高的精度要求，要求線路在溫差、活動載荷等的作用下的變形和撓度應控制在很小的范圍內。由溫差或活動載荷引起的軌道梁的撓曲或上拱在傳統(tǒng)的橋梁中是不成問題的，而對現代高速交通的有軌車輛的行駛軌道而言，特別是磁懸浮軌道中，這些溫差或活動載荷引起的微小變形會影響列車的高速運行。
通過計算可以知道，連續(xù)梁在結構性能上與其等截面的兩根簡支梁相比，在控制溫差或活動載荷引起的變形方面具有優(yōu)越性。但由于連續(xù)梁結構的軌道梁一般要通過預制制造再架設的方式施工。由于自身尺寸和重量的巨大，同時由于多跨連續(xù)梁屬多點支承的外部超靜定結構，在運輸及吊裝過程中必須始終保持多點支承的狀態(tài)，并且其任一支點的相對變位均要控制在較小的范圍，才能保證梁本身的安全，否則在整個施工過程中很容易造成整根梁的破壞。因此在線路施工時不僅要在沿線平行修筑高等級的運梁專用道路，同時還要配備多點支承的運梁專用臺車及同步多點起吊的專用吊裝設備，給制造、加工、運輸、安裝和定位帶來很大的困難，大大增加了制作和施工成本。
在溫差作用下，連續(xù)梁在中間墩無論是豎直方向還是水平方向的支座反力一般要比簡支梁的支座反力大許多。從高架基礎的結構來說，其抵抗豎向反力的性能較好，豎直反力的增大對下部基礎造價的增加影響不敏感，而抵抗水平反力的能力往往較差，每一次上部結構引起的水平反力的較小增加都會造成下部基礎用材大量增加。這對軟土地基的情況尤其如此。
雖然專利DE19936756也提出了將若干段簡支形式的軌道梁連接成連續(xù)梁的方法。如圖1所示。DE19936756的方法是將若干段簡支梁連成無論在垂直方向還是水平方向均為完全連續(xù)的梁，即連成一根真正連續(xù)的梁。因此這樣的結構形式無法克服連續(xù)梁中間墩水平方向的支座反力過大的缺點，也無法達到降低下部結構基礎造價的目的。
另外專利DE19936756在兩梁段的連接定位時采用了預埋導向螺釘和齒狀結構的方式。由于導向螺釘和齒狀結構均是在混凝土澆注前預埋定位或澆注時成形的，即使采用兩相鄰梁段同時澆注的方式，也只能保證相鄰梁段之間相對混凝土構件位置的對齊，而對于磁懸浮或其他高速軌道交通線路結構而言，其空間位置的精確定位指的是軌道各功能面之間相位位置的連續(xù)對齊。而這些功能面是在軌道梁的混凝土主體部分預制完成后，再對連續(xù)件和功能面進行后續(xù)機加工和精裝配后確定的。對軌道梁原構件尺寸已通過消減或補裝材料的方式進行了校正。最終完成后軌道梁功能面的尺寸位置與原混凝土梁段構件的尺寸位置已相去甚遠，因此采用專利DE19936756的預埋導向螺釘的齒狀結構的方法，事實上也不能達到相鄰梁段精確定位的目的。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是要克服上述已有技術的不足，提供一種適合高速軌道交通的軌道結構，更具體地說，是將多段簡支梁連接成多跨的準連續(xù)梁的結構，以充分利用連續(xù)梁具有控制溫差及活動荷載等影響因素下變形較小的優(yōu)點，同時克服體積和重量巨大的連續(xù)梁在預制、加工、運輸和安裝中的困難。
本發(fā)明的構思是軌道梁的介于各支墩之間的各梁段均預先按簡支梁的形式預制、加工、運輸、安裝、精確定位，然后再將每兩跨(或多跨)在豎向平面(即繞Y軸方向)連成彎曲剛度盡可能大，接近連續(xù)梁的結構形式，而在水平方向(即繞Z軸方向)，連接成彎曲剛度盡可能小，接近于鉸接的一段接一段的兩跨或多跨簡支梁結構形式的準連續(xù)梁。
本發(fā)明的技術解決方案如下一種高速軌道交通的軌道結構，包括二根或兩根以上梁段，其特點在于所說的梁段的連接端的梁頂和梁底的橫向中間部位均預埋設有鋼質預埋件及為保證該預埋件與梁段混凝土可靠結合的若干錨釘，將兩梁段的連接端靠近放置后，用多個螺栓穿過連接件的螺孔和預埋件的螺孔擰緊形成準連續(xù)梁；所說的梁段可為實心梁段或空心梁段(含空腔3)；所說的預埋件為凹形鋼板；所說的凹形預埋件還設有施加預應力的軋絲斜錨；所說的設有軋絲斜錨的凹形預埋件還設有水平錨筋；還利用后張預應力筋將位于梁段的連接端梁頂預埋的凹形預埋件壓緊，使預埋件與梁段結合得更緊密牢固；所說梁段為鋼筋混凝土梁；所說的梁段為預應力混凝土梁；所說的連接件與預埋件的連接也可采用焊接方式連接；如果所說梁段為鋼結構梁段的話，其連接機構將更為簡化，可直接采用螺栓或焊接方式將連接件與二根鋼結構梁段的上頂板或二根鋼結構梁段的下底板分別連接在一起；上下連接件分別置于鋼梁腹腔內上頂板、下底板的內側連接；所說的連接件可以具有多種形狀，如板式(連接鋼板)、塊式、柱式或管式。
綜上所述，本發(fā)明具有下列進步的技術效果1.由于采用各梁段均預先按簡支梁的形式進行預制、加工、運輸、安裝和精確定位，然后再用連接機構將兩跨或多跨梁段連接成準連續(xù)梁的方式，因而克服了多跨連續(xù)梁的制造、運輸和安裝的重大技術難題，為現代高速軌道交通特別是磁懸浮軌道的建設可大大節(jié)約成本。
2.本發(fā)明的梁段的連接機構即預埋件設置在梁段的連接端的梁頂和梁底，而連接鋼板分別設置在梁段連接段的梁頂和梁底的中間位置，使得兩連接鋼板在高度方向的間距盡可能大，而在水平方向處于梁段連接端的中間位置，因而可保證連接節(jié)點水平方向的彎曲剛度遠小于豎向平面的彎曲剛度，換句話說，在豎向平面內各梁段已連接成了兩跨或多跨的準連續(xù)梁，而水平面各梁段仍保持為一段接一段的簡支梁。
3.本發(fā)明連接機構相對地較簡易，而且為日后的維修提供了方便條件。


圖1是已有技術的兩段梁組成的兩跨式梁示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例1兩段混凝土梁段連成軌道梁的結構示意圖。
圖3是用后張預應力筋壓緊預埋件的示意圖。
圖4是圖2的俯視圖。
圖5是圖4中連接部分局部放大示意圖。
圖6是圖4AA剖視示意圖。
圖7是圖4BB剖視示意圖。
圖8是本發(fā)明實施例2兩段鋼梁段連成軌道梁的結構示意圖。
圖9是圖8的CC剖視示意圖。
圖10是連接鋼板置于鋼梁腹腔內的位置示意圖。
圖中1、2-梁段 3-空腔4-軋絲斜錨 5-預應力筋6-預埋鋼質連接件(預埋件) 7-豎向錨釘8-連接鋼板 9-螺栓
10-水平錨筋11、12-鋼結構梁段13-焊接處 14-上頂板15-下底板 16-焊接處具體實施方式
圖2是本發(fā)明實施例1-兩段混凝土梁段連成的軌道梁的結構示意圖，是一種水平鉸接、豎向平面內接近連續(xù)的兩跨軌道梁結構，并請參閱圖3至圖7，本實施例由混凝土梁段1和2組成，梁段為含有空腔3的空腹梁、梁段1和2都配制了預應力筋5，兩梁段1和2的連接結構由凹形的預埋鋼質連接件(簡稱預埋件)6、與預埋件6牢固連接的豎向錨釘7、連接鋼板8和螺栓9構成。本實施例中，為了保證預埋件6與梁段1、2的可靠傳力連接，不僅設計了豎向錨釘7，還設計了水平錨筋10，而且還特地設計了可斜向施加預壓力的軋絲斜錨4，以抗抵梁段之間的水平力和可能存在的上翹力。如圖4、圖5和圖7所示，以上結構可確保預埋件6與混凝土梁段1、2的可靠連接與傳力。
為了進一步確保預埋件6與混凝土梁段1或2間連接和傳力，還可將梁段1和2的連接端的后張應力筋5的錨固點上移，壓住預埋件6，如圖3所示，相當于向預埋件6施加了一定的預壓力。
所說的預埋件6設置在梁段1和2的連接端的梁頂和梁底，所說的連接鋼板8共兩塊，也分別置于梁的連接端的梁頂和梁底的中間位置，并依靠預埋件6和連接鋼板8相應的螺孔，利用螺栓9將兩梁段1和2連接在一起，這樣做到了兩快連接鋼板8在高度方向的間距盡可能大，而在水平方向處于梁段的中間位置，這一結構可以保證連接節(jié)點水平方向的彎曲剛度遠小于豎向平面彎曲剛度，前者不到后者的5％，較理想地實現了將兩段(或多段)梁，在豎向平面內連接成近似連續(xù)的，而水平面內各段之間的連接，仍保持近似鉸接的設計思想，即在豎向平面內各梁段已連成了兩跨或多跨連續(xù)梁，水平面內仍保持為一段接一段的簡支梁。計算及實測結構表明本發(fā)明的結構與一根完全連續(xù)的多跨連續(xù)梁相比，在控制上下溫差及活動載荷引起的變形的性能上，兩者是非常接近的。
在連接鋼板8與鋼板制成的預埋件6的連接方式上，可采用焊接連接方式(焊線12)，也可采用螺栓9連接方式。螺栓連接又可分為精制螺栓連接和高強螺栓連接方式兩種。若采用高強螺栓連接的方式，連接鋼板8與凹形預埋鋼板6的兩貼面之間應采用噴沙等工藝按鋼結構高強螺栓連接摩擦面的要求進行處理。
由于兩段相鄰梁段之間，尤其是兩段彎梁之間的兩塊預埋鋼板6可能不完全在一個平面內，存在一定的扭轉翹曲。造成連接鋼板8與它們連接時的不密貼，影響傳力效果，對此情況，在施工時可采用火焰在連接鋼板8中間作稍稍的矯正(扭轉)，使連接鋼板8與梁段的預埋鋼板6之間均能密貼，即采用使連接鋼板8的扭轉變形去順應兩相鄰梁段的空間定位，確保不因梁段之間的連接而引起原來已精確定位的梁移位。
梁頂面與底面由于受日照和氣溫等影響存在著溫差，該溫差會造成各梁段的反拱變形。正常情況下，因為梁頂面的溫度要高于梁底面，因此大多數情況下，溫差引起的梁的反拱是向上的，這與列車的活動載荷引起的撓度變形正好相反，如果兩者數量相等，方向相反，即可互相抵消，這當然是最理想的情形，列車在該狀態(tài)下高速通過線路時其舒適度達到最佳值。但事實上，由于撓度是由梁本身的剛度控制的。溫差則是隨著時間、季節(jié)和氣候而變化的，兩者之間在數值上往往有一定的差別。由于本發(fā)明的連接構造可以在某一選定的溫差或梁段變形狀態(tài)下將連接鋼板8鎖緊，因此可起到微調以上變形差的作用，使各因素引起的變形差控制在較小的幅度內，達到列車最佳舒適度的目的。
盡管在梁的設計中已采用了其它措施，但對于混凝土梁而言，隨著時間的推移，因混凝土收縮徐變引起的梁的撓度的增加難以完全避免。當列車在運行若干年后，如果收縮、徐變等引起的撓度變形過大，影響行車要求時，采用本發(fā)明的方法和構造，可將梁段間的連接松開，在溫差引起的梁反拱較大時再將連接鋼板8鎖緊，也可將梁通過外力反拱到一定值后再鎖緊連接鋼板8，采用這一方法可達到消除收縮徐變引起的撓度的目的，確保高速列車運行的軌道結構在整個使用壽命中持續(xù)地保持系統(tǒng)運行要求的尺寸公差要求。
圖8是本發(fā)明實施例2-兩段鋼結構梁段11、12連成軌道梁的結構示意圖，其結構更加簡化，只需將連接鋼板8直接用螺栓9或焊接方式連在鋼結構梁段11和12的上頂板14和下底板15即可，請參見圖9，可以省略混凝土梁段1和2連接時的預埋件6及相應的錨固件，如豎向錨釘7、水平錨筋10、軋絲斜錨4。
為方便安裝和不影響機車運行的空間，也可將上下連接鋼板8置于鋼梁腹腔3的上頂板14、下底板15的內側，如圖10所示。
以上僅是本發(fā)明最佳實施例的舉例，僅對兩跨梁段的連接作了說明，應用本發(fā)明的結構推廣至多跨梁段的連接是顯而易見的，不應理解為對本發(fā)明的限制，舉凡應用本發(fā)明思想及其結構而進行的簡單變換，均應屬本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種高速軌道交通的軌道結構，包括二根或二根以上鋼結構梁段，其特征在于可直接采用螺栓或焊接方式用連接件(8)將梁段的上頂板(14)或下底板(15)分別連接在一起。
2.根據權利要求1所述的軌道結構，其特征在于上下連接件(8)分別置于鋼梁腹腔(3)內上頂板(14)、下底板(15)的內側連接。
3.根據權利要求1或2所述的軌道結構，其特征在于所說的連接件(8)可具有多種形狀，如板式(連接鋼板)、塊式、柱式、管式。
全文摘要
一種高速軌道交通的軌道結構，包括二根或二根以上鋼結構梁段，其特點是可直接采用螺栓或焊接方式用連接件將梁段的上頂板或下底板分別連接在一起。
文檔編號E01B25/00GK1515744SQ0312429
公開日2004年7月28日 申請日期2001年9月7日 優(yōu)先權日2001年9月7日
發(fā)明者吳祥明, 吳忠 申請人:上海磁懸浮交通發(fā)展有限公司