磁浮交通叠合式轨道梁及其制造方法

摘要

一种磁浮交通叠合式轨道梁，包含下层预应力混凝土承重主梁和上层带有功能区钢构件的钢筋混凝土轨道板，其特征在于：该轨道板中部设置有开孔，底面近其两端处分别预埋设有H型钢；该承重主梁顶部设置有伸入该轨道板开孔中的预留钢筋、对应于该轨道板H型钢处的内部钢筋不切断的预留孔和安装时用混凝土固定于该预留孔处的预埋钢板；在该轨道板于该承重主梁之间精确定位后，以混凝土浇灌于轨道板的开孔中使轨道板中间与承重主梁形成刚性连接，由固定件将该H型钢连接于该预留钢板上形成轨道板沿线路两端可纵向位移的支承连接。本发明解决轨道梁用既便于施工和机加工，又结构简单、利于安装调节可在线路全长范围内实施的分层结构的技术问题。

说明书

技术领域

本发明关于铁路的建筑，特别是关于磁浮铁路的轨道梁的结构和其制造方法。

背景技术：

轨道交通由原先的蒸气机车、有轨电车逐渐向内燃机车、电气机车发展，速度也愈来愈高，以往漫长的旅程，一下子缩短了许多时间，好象地球在变小了，城市在相互靠近。但在目前信息化的时代，人们对高达200公里/时的轨道交通速度仍感不足，于是一种全新概念的轨道交通——磁浮铁路也从理论研究逐渐登上实用舞台。磁浮铁路的列车在行进时是悬浮在轨道上空，其间无机械摩擦，由设置在轨道上的直线电动机定子线圈产生的磁力推动列车前进，时速可达500公里以上，为避免与其他陆上交通交叉和安全起见，采用高架铁路型式，由架空的轨道梁替代在路基上敷设的轨道，其长度在25米左右。目前采用较多的是由钢结构的功能件和预应力混凝土梁通过预埋的连接件而成的复合式轨道梁，由于磁浮列车不仅速度高，而且悬浮的间隙小仅10mm左右，这就对线路的施工提出了很高的精度要求，已经超出一般土木建筑施工所能达到的范围，所以该复合式轨道梁系在梁体混凝土收缩徐变完成后，在工厂中采用特殊的五坐标双铣镗机床对预埋在混凝土梁体中的连接件的连接面、螺栓孔、定位销孔进行整梁机加工，而且为了保证机加工和安装本身的精度，需要在恒温的条件下进行。为此需要在磁浮铁路沿线建立设有恒温设备的大型机加工车间的制梁厂，同时复合轨道梁自重大、尺寸长、又给其运输和吊装带来一系列问题，如路桥的加固、构件的保护、运输和吊装设备的能力等等。这些都使磁浮铁路工程造价大为高于一般铁路的造价，严重影响磁浮交通的普及推广。

2003年11月26日公告的ZL01126832.8号《高速轨道交通的轨道结构》发明专利针对上述复合式轨道梁存在的问题，提出了将众多小型的由功能区钢构件和本体钢筋混凝土板梁通过连接件连为一体的上层轨面构件沿线路纵向用由支撑钢梁、焊灯、高强螺栓和钢垫板组成的连接机构架设在下层承重主梁上的技术方案，该发明使原来整体的轨道结构分下层可按常规土木工程技术精度要求现场制作的大型承重主梁和上层需机械精确加工的小型轨面构件，因此大为简化了轨道梁的制作工艺，和对加工设备、场地以及运输的要求，不仅可以大量节省建设投资，还可以加快施工进程，该全钢连接机构的支撑钢梁又区分为不同结构形态的刚性支撑钢梁和柔性支撑钢梁，刚性支承钢梁与柔性支撑钢梁相对于上层的轨面构件又有一定的位置排列，这就使整个轨道结构复杂、制造难度大，而且大大增加了精调安装工艺要求和工作量。此外，其承重主梁直壁钢梁的侧向刚度较小，不得不采用两条轨道间加支撑横梁以提高钢度。因此该轨道结构不适宜在线路全长上使用，仅适用于跨越中小河道等局部节点。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种磁浮交通叠合式轨道梁及其制造方法，解决轨道梁用既便于施工和机加工，又结构简单、利于安装调节可在线路全长范围内实施的分层结构和制造的技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种磁浮交通叠合式轨道梁，包含下层预应力混凝土承重主梁和上层带有功能区钢构件的钢筋混凝土轨道板，其特征在于：在该轨道板与该承重主梁之间精确定位后，该轨道板纵向中部通过钢筋混凝土与承重主梁形成刚性连接；底面近其纵向两端处通过型钢连接于该承重主梁上，形成轨道板沿其两端可纵向位移的支承连接。所说纵向是指与线路平行的方向。

最好是在所述轨道板纵向中部设置有开孔，所述承重主梁顶部设置有伸入该轨道板开孔中的预留钢筋，混凝土浇灌于该轨道板的开孔中。

所述型钢最好是H型钢。

所述型钢可以是预埋在轨道板中的。

进一步地，该承重主梁顶部对应于该轨道板型钢处设有内部钢筋不切断的预留孔和安装时用混凝土固定于该预留孔处的预埋钢板，安装时型钢用因定件连接于该预埋钢板上。

进一步地，该预埋钢板带有剪力钉。

该预埋钢板也可以带有微调螺栓，用于调节型钢的安装高度。

每个承重主梁上可以沿线路方向装多个轨道板。

所述轨道板的开孔个数可以为若干个，横向排列，所说横向是指与线路垂直的方向。

该型钢和预埋钢板可以设置成分别与线路方向垂直，该型钢下部端面用螺母连接固定于预埋钢板的预埋螺钉上，形成由型钢腹板可弯曲变形的支承连接。

该型钢也可以设置成与线路方向平行，该型钢用螺钉通过弹性扣件与预埋钢板形成可纵向位移的支承连接。

根据需要，该轨道板底面近其纵向两端处设置有与线路方向垂直的横坡，该型钢设于该横坡上。

与上述轨道梁相应，本发明还提供了该轨道梁的制造方法，主要包括以下步骤：制造带有功能区钢构件的钢筋混凝土轨道板，在该轨道板的纵向中部预留有开孔，底面近其纵向两端处设置型钢；制造预应力混凝土承重主梁，在其顶部对应轨道板开口的位置预留用于伸入该开口中的钢筋；将轨道板叠合于承重主梁之上，承重主梁的预留钢筋伸入到轨道板的确开口中，将轨道板与承重主梁之间进行精确定位，然后以混凝土浇灌于该轨道板的开口中，使轨道板中间与承重主梁之间形成刚性连接；将所述型钢连接于承重主梁上，形成轨道板沿其两端可纵向位移的支承连接。

本发明具有如下优点：

1.大型的预应力混凝土承重主梁可以现场预制，不仅可以减少制梁厂的占地面积，而且也省去了许多运输吊装工作。

2.轨道板尺寸远小于承重主梁，既降低了机加工的难度和对加工设备的要求，也减少了场地占用面积和机加工车间的规模；而且轨道板可以作为标准件实行批量化生产，不仅可以保证机架工的精度，又能进一步促进生产成本的下降。

3.轨道板的重量轻，承重主梁的自重也大为降低，从而降低了现场吊装的难度和对设备能力的要求。

4.轨道板和承重主梁的结构和它们的连接方式简单，操作调整方便，而梁与梁之间的关系可通过支座进行精调，因此更适宜于线路全线采用。

5.承重主梁采用预应力钢筋混土结构，完全能满足其侧向刚度要求，不必另设侧梁辅助结构。

6.能大幅度地降低磁浮铁路轨线建设成本，利于将磁浮技术在长大干线上使用。

附图说明：

图1为本发明的立面示意图。

图2为本发明的平面示意图。

图3为图1中A-A剖视示意图。

图4为图1中的B-B剖视示意图。

图5为预埋钢板的微调螺栓结构示意图。

图6为设置有横坡结构的轨道板结构示意图。

图7为承重主梁结构示意图。

图8为H型钢的又一种支承结构示意图。

图9～图10为弹性扣件截面及平面图。

具体实施方式：

本发明如图1和图2所示，它包含下层的预应力混凝土承重主梁2和位于上层带有功能区钢构件的钢筋混凝土轨道板1。该轨道板1两侧的功能区预埋有滑行板13(参见图3和图4)、侧面导向板11及定子固定件12等钢构件，其中部设置有若干个开孔4，该开孔4可以是如图所示2个，按横向排列，或者是一个横向的整体孔；或者是更多的横向排列的单体孔；其底面近两端处分别设置有垂直于轨道梁方向(即纵向)的H型钢3，该H型钢3通过其顶面上的预埋剪力钉31与轨道板1固定连接。该滑行板13、侧面导向板11及定子固定件12也可以焊接成一体后，通过预埋的连接件与轨道板1相连。

预应力混凝土的承重主梁2顶面对应轨道1中部的开孔4处，设置有向上突起的预埋钢筋9(参见图7)，而对应于轨道板1的H型钢3处设置有预留孔7，该预留孔7内的预应力钢筋不切断。在该预留孔7处设置有用预埋螺栓5与H型钢3连接的预埋钢板6，该预埋钢板6通过其底面上的剪力钉31和预埋螺栓5在预留孔7内灌注混凝土浆料实现与承重主梁2的固定连接。由于位于两侧的预埋钢板6主要用于调节轨道板1竖向的位置，除可用垫片调节外，也可以用图5所示的微调螺栓8进行微调，当符合要求后，可将螺栓顶部与H形钢3底部点焊，由于减少钢板设置和二次灌浆，因此施工时间大大减少，同时不需要垫片调整，施工效率明显提高，费用支出亦不增加。

将机加工的轨道板1其开孔4插在预留钢筋9处，经精确定位后，向开孔4内灌浇混凝土浆料，使它们实现刚性的固定连接，而轨道板1两端则通过H型钢3支承在承重主梁2顶面的预埋钢板6上，由于该H型钢3的腹板薄，具有一定的弹性变形能力，因此轨道板1与承重主梁2之间因温度差产生的相对变形所导致的温度应力，可以通过H型钢3腹板的弹性变形得到释放，而在轨道梁横向(Y)和竖向(Z)轨道板1与承重主梁2之间的相对变形则受到严格的限制。

为平衡列车转弯时的离心力，轨道梁需要具有一定的横向倾斜，本发明对在敷设于线路转弯处的轨道板1’底面设置有横坡14(参见图6)，该H型钢3则位于该横坡14上。

请参阅图8～图10所示，本发明可以将H型钢3沿线路纵向设置在轨道板1两端附近，此时H型钢3下缘由铁路轨线常用的弹性扣件10扣紧在预埋钢板6上，该扣件10允许H型钢3在线路纵向产生一定的位移，以释放温度应力，而沿线路横、竖方向的位移受到严格限制。当H型钢3纵向设置时，通常在轨道板1每端与线路平行对称地设置两块短的H型钢3；但也可以在每端中间设置一个较长的H型钢3，此时承重主梁2上的预埋钢板6也应相应地沿纵向设置在承重主梁2上。

上述实施例中本发明优选使用了H型钢作支承钢梁，但也可以采用槽钢、方钢等型钢来作支承钢梁，或者如DE197354811C号德国发明专利中所述的板状钢构件，它们多能满足本发明的支承钢梁的需要。因此，这些在支承钢梁形状上的改变均处于本发明的保护范围之内。