CN108951317A - 一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，属于磁浮交通领域。本专利将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，磁浮列车通过导轨于闭口梁内运行，使磁悬浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件而停运的问题，同时增加了箱型梁的刚度，更有利于运行的平顺性和安全性。

Description

一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通

技术领域

本专利涉及一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，应用于磁浮交通领域。

背景技术

既有磁浮轨道梁主要采用铁路箱型梁的轨道形式，磁浮列车在箱梁的顶部运行。列车运营时会受到冰雪或冰雹等外界条件的影响，无法达到全天候运营的要求。

既有铁路线路在桥上铺设时均增加了护轨，来防止火车顺桥滚出，以免火车向旁偏离撞击桥梁或自桥上坠下造成严重事故。既有磁浮交通均为高架轨道交通但均没有考虑磁浮列车出轨的可能，磁浮列车一旦出轨，将会产生非常严重的后果。

专利号CN103298675A公开了一种真空管运输***，该***采用的管道为密闭且连续无限长管道，该结构可看做为无限长的连续梁结构，如图16所示，管道受温度力影响很大，由于管道内抽成真空，管道需要有很好的密闭性能，对材料的质量与加工有着很严格的要求，并不适用于长距离轨道运输。

传统磁浮轨道箱型梁顶部受力结构体系为顶板受力结构体系，磁浮轨道箱型梁腹板受力形式为腹板受到剪力τ₁与压应力σ_c既压剪状态，容易产生“弯扭效应”造成结构的失稳，增加了曲线地段列车运行对闭口梁梁体横向的影响，使闭口梁在特殊情况下产生梁体侧翻等危害。

传统磁浮轨道箱型梁的梁顶板与梁底板距离短，根据梁的受力特性，如图13所示，箱型梁的顶部受到压力F₁，箱型梁的底部受到拉力F₂，箱型梁截面的总体拉力与压力相互平衡，即：

∑F₁＝∑F₂

箱型梁截面的刚度EI与梁的截面高度H的三次方成正比，箱型梁的顶、底面高差越大则箱型梁的截面刚度增大越明显。在不考虑钢筋的影响下，由混凝土的最大抗剪强度公式：

V_c＝0.7f_tbh₀

可知在箱型梁横向尺寸b一定的情况下，箱型梁的有效高度h₀越高，箱型梁的抗剪强度则越大。在不考虑钢筋的影响下，由矩形混凝土的扭转截面系数公式：

W_t＝βh³

式中β与截面尺寸的比值有关，可知在箱型梁横向尺寸b一定的情况下，随着箱型梁的高度h增大，箱型梁的扭转截面系数W_t越大，即箱型梁抗扭能力越强。

针对上述问题，结合磁浮交通的实际情况，专利人经过分析，根据既有理论和实际经验，从改善轨道梁受力原理和轨道梁的作用出发，进行了大量研究，最终提出本专利。

专利内容

本专利所要解决的技术问题是：提供一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，使磁浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件而停运的问题，同时增加了箱型梁的刚度，更有利于运行的平顺性和安全性。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是：

所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，包括磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱单室闭口梁、磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成磁浮交通。

所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱单室闭口梁可以形成高架单线线路，也可以形成高架双线线路。

所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：闭口梁为整体预制的混凝土箱体，闭口梁顶板为弧线形。

所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁的平面线形可以是直线线形，或是曲线线形。

所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁内设有轨道梁，轨道梁与箱体可以是同期浇筑，或是预制拼装结构。

所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：闭口梁内的轨道梁上方铺设轨道板与导轨。

与既有技术相比，本专利的有益效果是：

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，采用闭口梁的形式，将磁浮列车、轨道梁、轨道板、导轨放置于闭口梁内部，使磁浮列车在一个较为封闭的环境下运行，克服了现阶段磁浮列车运营时极易受到冰雪和冰雹等外界条件的影响而停运的问题，更有利于运行的平顺性和安全性。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，将既有的磁浮交通外部行车体系移入闭口梁的内部，磁浮列车脱轨后闭口梁的腹板可以起到铁路中护轨的作用，防止磁浮列车顺桥滚出，以免磁浮列车向旁偏离撞击桥梁或自桥上坠下造成严重事故。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，闭口梁为无负压的简支结构，如图17所示，该体系施工容易，受力简单，不需考虑温度力的影响。

本专利通过设计了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，采用闭口梁以后，由于行车的需要，增大了闭口梁的尺寸，从而大大提高了闭口梁的抗弯、抗剪和抗扭能力。

附图说明

图1单线路磁浮整体式轨道梁直线段主视图

图2单线路磁浮整体式轨道梁直线段三维示意图

图3双线路磁浮整体式轨道梁直线段主视图

图4双线路磁浮整体式轨道梁直线段三维示意图

图5单线路磁浮整体式轨道梁曲线段三维示意图

图6双线路磁浮整体式轨道梁曲线段三维示意图

图7单线路磁浮非整体式轨道梁直线段主视图

图8单线路磁浮非整体式轨道梁直线段三维示意图

图9双线路磁浮非整体式轨道梁直线段主视图

图10双线路磁浮非整体式轨道梁直线段三维示意图

图11单线路磁浮非整体式轨道梁曲线段三维示意图

图12双线路磁浮非整体式轨道梁曲线段三维示意图

图13既有磁浮轨道箱型梁受力分析图

图14既有磁浮轨道箱型梁剖面图

图15高架闭口磁浮轨道梁剖面图

图16真空管道运输***支座示意图

图17闭口梁支座示意图

本领域技术人员结合以下实施例不难明白图中编号所示的特征，因此不再赘述。

具体实施方式

本专利作用原理说明

以下结合附图13、图14和图15对一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通的作用原理作进一步说明。在此应当指出，通过附图所描述的实施例只是作为示范进行原理说明，不能理解为对本专利的限制。

1)闭口梁为底板受力结构

本专利提供一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，将既有的磁浮交通外部行车体系移入闭口梁的内部，将原有的箱型梁顶部受力结构体系即顶板受力结构体系改为闭口梁内部受力结构体系即底板受力结构体系，原有的箱型梁顶部受力结构体系中箱型梁腹板受力形式为腹板受到剪力τ₁与压应力σ_c既压剪状态，闭口梁内部受力体系中腹板受力形式为腹板受到剪力τ₂与拉应力σ_t既拉剪状态，底板受力结构体系降低了列车荷载相对闭口梁的高度，继而减小了曲线地段列车运行对闭口梁梁体横向的影响，使闭口梁不易在特殊情况下产生梁体侧翻等危害。

2)闭口梁改善了既有磁浮箱型梁的力学性能

从受力与功能上来讲，本专利提供一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，改变了既有箱型梁受力形式，由顶板受力变为底板受力，大大增加了梁高，由混凝土箱型梁截面的刚度EI与箱型梁的截面高度h的三次方成正比，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁截面刚度远大于既有磁浮轨道梁的截面刚度。在不考虑钢筋的影响下，混凝土的最大抗剪强度V_c＝0.7f_tbh₀，可知在混凝土箱形梁横向尺寸b一定的情况下，混凝土箱形梁的有效高度h₀越高，混凝土箱形梁的抗剪强度越大，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁有效高度远大于既有磁浮轨道梁的有效高度，既本专利的闭口梁最大抗剪强度远大于既有磁浮轨道梁的最大抗剪强度。在不考虑钢筋的影响下，混凝土箱形梁的扭转截面系数W_t＝βh³，可知在混凝土箱形梁横向尺寸b一定的情况下，混凝土箱形梁的高度h越高，混凝土箱形梁的扭转截面系数越大，因为h₂>>h₁，所以本专利的闭口梁扭转截面系数远大于既有磁浮轨道梁的扭转截面系数，既本专利的闭口梁抗扭能力远大于既有磁浮轨道梁的抗扭能力。

上述详细阐述了一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通对应的作用原理与功能。应当指明的是，此原理对于单线路磁浮轨道梁直线段、双线路磁浮轨道梁直线段、单线路磁浮轨道梁曲线段和双线路磁浮轨道梁曲线段也同样适用，以上作用原理在后面的实施例中就不再赘述。

结合实例对本专利做进一步说明。

实施例1单线路磁浮整体式轨道梁直线段

结合图1和图2对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁1、直线轨道梁2、支座3、桥墩4、直线轨道板5和直线导轨6配套组成。直线闭口梁1与直线轨道梁2同期预制成型，直线闭口梁1与直线轨道梁2预制完成后通过支座3架设到桥墩4上，直线轨道板5通过现场浇筑的混凝土垫层8铺设于直线轨道梁2之上，直线导轨6通过扣件7与直线轨道板5联结。

实施例2双线路磁浮整体式轨道梁直线段

结合图3和图4对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁9a、直线闭口梁9b、直线轨道梁10a、直线轨道梁10b、支座11a、支座11b、桥墩12、直线轨道板13a、直线轨道板13b、直线导轨14a和直线导轨14b配套组成。直线闭口梁9a与直线轨道梁10a同期预制成型，直线闭口梁9b与直线轨道梁10b同期预制成型，直线闭口梁9a与直线轨道梁10a预制完成后通过支座11a架设到桥墩12上，直线闭口梁9b与直线轨道梁10b预制完成后通过支座11b架设到桥墩12上，直线轨道板13a通过现场浇筑的混凝土垫层16a铺设于直线轨道梁10a之上，直线轨道板13b通过现场浇筑的混凝土垫层16b铺设于直线轨道梁10b之上，直线导轨14a通过扣件15a与直线轨道板13b联结，直线导轨14b通过扣件15b与直线轨道板13b联结。

实施例3单线路磁浮整体式轨道梁曲线

结合图5对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁17、曲线轨道梁18、支座19、桥墩20、曲线轨道板21和曲线导轨22配套组成。曲线闭口梁17与曲线轨道梁18同期预制成型，曲线闭口梁17与曲线轨道梁18预制完成后通过支座19架设到桥墩20上，曲线轨道板21通过现场浇筑的混凝土垫层24铺设于曲线轨道梁18之上，曲线导轨22通过扣件23与曲线轨道板21联结。

实施例4双线路磁浮整体式轨道梁曲线段

结合图6对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁25a、曲线闭口梁25b、曲线轨道梁26a、曲线轨道梁26b、支座27a、支座27b、桥墩28、曲线轨道板29a、曲线轨道板29b、曲线导轨30a和曲线导轨30b配套组成。曲线闭口梁25a与曲线轨道梁26a同期预制成型，曲线闭口梁25b与曲线轨道梁26b同期预制成型，曲线闭口梁25a与曲线轨道梁26a预制完成后通过支座27a架设到桥墩28上，曲线闭口梁25b与曲线轨道梁26b预制完成后通过支座27b架设到桥墩28上，曲线轨道板29a通过现场浇筑的混凝土垫层32a铺设于曲线轨道梁26a之上，曲线轨道板29b通过现场浇筑的混凝土垫层32b铺设于曲线轨道梁26b之上，曲线导轨30a通过扣件31a与曲线轨道板29a联结，曲线导轨30b通过扣件31b与曲线轨道板29b联结。

实施例5单线路磁浮非整体式轨道梁直线段

结合图7和图8对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁33、直线轨道梁34、支座35、桥墩36、直线轨道板37和直线导轨38配套组成。直线闭口梁33预制完成后通过支座35架设到桥墩36上，直线轨道梁34预制完成后拼装于直线闭口梁33内，直线轨道板37通过现场浇筑的混凝土垫层40铺设于直线轨道梁34之上，直线导轨38通过扣件39与直线轨道板37联结。

实施例6双线路磁浮非整体式轨道梁直线段

结合图9和图10对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于直线线路的直线闭口梁41a、直线闭口梁41b、直线轨道梁42a、直线轨道梁42b、支座43a、支座43b、桥墩44、直线轨道板45a、直线轨道板45b、直线导轨46a和直线导轨46b配套组成。直线闭口梁41a预制完成后通过支座43a架设到桥墩44上，直线闭口梁41b预制完成后通过支座43b架设到桥墩44上，直线轨道梁34a预制完成后拼装于直线闭口梁33a内，直线轨道梁34b预制完成后拼装于直线闭口梁33b内，直线轨道板45a通过现场浇筑的混凝土垫层48a铺设于直线轨道梁42a之上，直线轨道板45b通过现场浇筑的混凝土垫层48b铺设于直线轨道梁42b之上，直线导轨46a通过扣件47a与直线轨道板45b联结，直线导轨46b通过扣件47b与直线轨道板45b联结。

实施例7单线路磁浮非整体式轨道梁曲线

结合图11对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁49、曲线轨道梁50、支座51、桥墩52、曲线轨道板53和曲线导轨54配套组成。曲线闭口梁49预制完成后通过支座51架设到桥墩52上，曲线轨道梁50预制完成后拼装于曲线闭口梁49内，曲线轨道板53通过现场浇筑的混凝土垫层56铺设于曲线轨道梁50之上，曲线导轨54通过扣件55与曲线轨道板53联结。

实施例8双线路磁浮非整体式轨道梁曲线段

结合图12对基于本专利的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通进行示范说明。所述结构由用于曲线线路的曲线闭口梁57a、曲线闭口梁57b、曲线轨道梁58a、曲线轨道梁58b、支座59a、支座59b、桥墩60、曲线轨道板61a、曲线轨道板61b、曲线导轨62a和曲线导轨62b配套组成。曲线闭口梁57a预制完成后通过支座59a架设到桥墩60上，曲线闭口梁57b预制完成后通过支座59b架设到桥墩60上，曲线轨道梁58a预制完成后拼装于曲线闭口梁57a内，曲线轨道梁58b预制完成后拼装于曲线闭口梁58b内，曲线轨道板61a通过现场浇筑的混凝土垫层64a铺设于曲线轨道梁58a之上，曲线轨道板61b通过现场浇筑的混凝土垫层64b铺设于曲线轨道梁58b之上，曲线导轨62a通过扣件63a与曲线轨道板61a联结，曲线导轨62b通过扣件63b与曲线轨道板61b联结。

以上所述的具体实施方法，对本专利的目的、技术方案和有益效果进行了说明。所应强调的是，以上所述仅为本专利的具体实施例而已，并不能用于限制本专利的范围。凡在本专利的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，包括磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱单室闭口梁、磁浮列车、高架桥墩、轨道梁、轨道板和导轨组成磁浮交通。

2.根据权利要求1所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：采用腹板闭孔的单箱单室闭口梁可以形成高架单线线路，也可以形成高架双线线路。

3.根据权利要求1所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：闭口梁为整体预制的混凝土箱体，闭口梁顶板为弧线形。

4.根据权利要求1和权利要求3所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁的平面线形可以是直线线形，或是曲线线形。

5.根据权利要求1、权利要求3和权利要求4所述的闭口梁，其特征在于：闭口梁内设有轨道梁，轨道梁与箱体可以是同期浇筑，或是预制拼装结构。

6.根据权利要求1所述的一种腹板闭孔的单箱单室高架磁浮交通，其特征在于：闭口梁内的轨道梁上方铺设轨道板与导轨。