CN110820517A - 装配式铁路管梁 - Google Patents

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张清华
李明哲
马燕
笪乐天
韩少辉
程震宇
贾东林
刘欣益
崔闯
卜一之
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Abstract

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及装配式铁路管梁，该装配式高速铁路管梁包括管梁主体，该管梁主体内部为用于架设铁路的列车通道，该管梁主体主要由多个超高性能混凝土的预制段单元依次对接形成；在相邻两个预制段单元对接的部分上，其中一个预制段单元的至少一个对接面设置有剪力键，另一个对接面上设置有用于与剪力键契合的凹槽，使该预制段单元与其他预制段单元相互契合。通过设置上述的装配式铁路管梁，降低了建筑高度，并且管梁结构更轻，便于实现工厂化预制，便于施工。管梁采用装配式结构，将桥梁结构独立成个体，单个节段可在工厂良好的制造条件下获得高质量的桥梁结构预制节段，形成上述的预制段单元。

Description

装配式铁路管梁
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及装配式铁路管梁。
背景技术
目前，我国高速铁路运营密度大、运营里程多、运行速度快，对于安全性和舒适性的要求较高。为保障高速铁路线路的高可靠性、高稳定性和高平顺性的要求，通常采用桥梁结构来建设线路，桥梁占正线总长的比例在60％以上甚至高达94.0％。但目前我国高速铁路桥梁基本为中小跨度预应力混凝土简支箱梁桥或连续箱梁桥，常用简支梁桥的标准跨度为32m。而大量采用中小跨度桥梁条件下，线路平顺性指标对基础不均匀沉降更为敏感；受限于材料和结构特性，材料和结构因素(收缩徐变、温度应力、预应力损失等)以及环境因素(冻融循环和氯离子侵蚀等)均显著影响预应力混凝土梁桥的服役性能，显著降低行车舒适性甚至危及行车安全性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大跨度桥梁的、使用寿命更长的装配式铁路管梁。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是装配式铁路管梁，该装配式高速铁路管梁包括管梁主体，该管梁主体内部为用于架设铁路的列车通道，该管梁主体主要由多个超高性能混凝土的预制段单元依次对接形成；
在相邻两个预制段单元对接的部分上，其中一个预制段单元的至少一个对接面设置有剪力键，另一个对接面上设置有用于与剪力键契合的凹槽，使该预制段单元与其他预制段单元相互契合。
现有高速铁路桥梁中，大部分桥梁结构为传统的预应力混凝土箱梁，其结构类型为简支梁和连续梁，其较高的建筑高度显著增加横向摇摆力作用下结构的横向变形，降低了行车平顺性和舒适性。而对于现存的超高性能混凝土箱梁桥，其混凝土浇筑质量难以控制，各种类型的超高性能混凝土对于施工质量有着严格要求，其良好的受力性能及耐久性能均建立在施工质量达到标准的前提下。同时，超高性能混凝土对于养护条件要求苛刻，一般情况下都需要高温蒸汽养护，需要专门的养护设备，现场蒸汽养护不但质量难以保证而且费时费力，导致施工周期延长，施工成本上升，一旦施工质量不达标准，其性能下降非常严重，同时，较长的施工周期可能导致交通中断，带来较大的经济损失。
通过设置上述的装配式铁路管梁，与传统混凝土箱梁相比，其将线路位置从梁顶移至管梁内部，降低了建筑高度，并且管梁结构更轻，便于实现工厂化预制，便于施工。管梁采用装配式结构，将桥梁结构独立成个体，单个节段可在工厂良好的制造条件下获得高质量的桥梁结构预制节段，形成上述的预制段单元。预制段单元的对接面或管梁主体的截面采用箱型截面，其截面形式可以为口字型截面及其引申截面。
进一步地是，所述剪力件为预制段单元对接面上的梯型凸起，相邻的预制段单元的对接面通过环氧树脂胶粘接并用穿插在预制段单元壁内的预应力钢束连接。
施工时，先利用临时预应力将预制段单元进行固定，然后张拉管梁设计所需的预应力钢束，再解除临时预应力。
进一步地是，所述管梁主体的两侧相互平行的两腹板均设置有沿管梁主体长度方向排列的侧孔。
这里的侧孔可以为矩形和圆的组合形式、矩形和椭圆的组合形式、圆形或带圆倒角的矩形。这里的侧孔不仅美观、减少预制段单元的自重，还提高横风作用下桥梁自身的抗风安全性，使预制段单元或整体管梁拥有较高的抗风能力，使本管梁能更加稳固。
进一步地是，所述侧孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。这样形成前述的侧孔，是为了保持局部的强度、刚度以及稳定性，相比于在其他区域开整个孔，整体强度与刚度会损失过大。
进一步地是，所述管梁主体的顶端设置有沿管梁主体长度方向排列的上孔。
进一步地是，所述上孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。
进一步地是，所述预制段单元的底板下侧设置有沿底板宽度方向延伸的鱼腹式加劲横梁，该鱼腹式加劲横梁的下侧向下拱起形成曲面；所述鱼腹式加劲横梁沿管梁主体长度方向排列。
通过设置上述的鱼腹式加劲横梁，这样设计的目的是因为管梁底板中间位置较为薄弱，受力过大，会发生较大的弯矩与下挠，进行加劲以提高底板的局部刚度，另外底板两侧与中间相比，刚度较大，为减轻自重及美观效果，因此采用本鱼腹式加劲横梁，能很好的达到重量轻、加强强度效果好的要求。
进一步地是，所述鱼腹式加劲横梁与预制段管梁为一体式结构。
进一步地是，所述预制段单元的顶板与腹板之间通过相切曲线进行过渡，过渡部分形成圆滑的曲面。进一步地是，所述预制段单元的内侧设置有连贯的连接在腹板内侧和顶板内侧的顶腹板加劲肋。
采用加劲横肋进行加固，该加劲横肋即可作为预应力筋锚固块，又可作为高铁接触网的支撑装置，不用再多余建设接触网支柱。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来辅助对本发明的理解，附图中所提供的内容及其在本发明中有关的说明可用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为用于说明本装配式铁路管梁示意图；
图2为用于说明图1中A处局部的一个预制段单元上斜视示意图；
图3为用于说明图1中A处局部的一个预制段单元下斜视示意图；
图4为用于说明本预制节段结构的截面示意图；
图5为用于说明本预制节段结构的侧视示意图；
图6为用于说明两个本预制节段结构的使用预应力钢束连接后的示意图；
图中标记：1-腹板、2-底板、3-鱼腹式加劲横梁、4-剪力键、5-顶腹板加劲肋、6-顶板、61-顶板横梁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
关于本发明中术语和单位。本发明的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1-6，装配式铁路管梁，该装配式高速铁路管梁包括管梁主体，该管梁主体内部为用于架设铁路的列车通道，该管梁主体主要由多个超高性能混凝土的预制段单元依次对接形成；
在相邻两个预制段单元对接的部分上，其中一个预制段单元的至少一个对接面设置有剪力键4，另一个对接面上设置有用于与剪力键4契合的凹槽，使该预制段单元与其他预制段单元相互契合。
超高性能混凝土(Ultra-high-performance Concrete,UHPC)，的运用可实现了桥梁的大跨度，针对这样的大跨度的桥梁，在此基础上，为了更高安全性、施工效率，采用本装配式铁路管梁结合超高性能混凝土特性，可以制备可靠性高、耐久性高的管梁的预制段单元，实现本装配式铁路管梁。
本装配式铁路管梁与传统混凝土箱梁相比，其将线路位置从梁顶移至管梁内部，降低了建筑高度，并且管梁结构更轻，便于实现工厂化预制，便于施工。管梁采用装配式结构，将桥梁结构独立成个体，单个节段可在工厂良好的制造条件下获得高质量的桥梁结构预制节段，形成上述的预制段单元。预制段单元的对接面或管梁主体的截面采用箱型截面，其截面形式可以为口字型截面及其引申截面。
这里的预制段单元为实现工厂化预制、装配化施工，每节段结构形式、尺寸均为一致。
所述剪力件为预制段单元对接面上的梯型凸起，相邻的预制段单元的对接面通过环氧树脂胶粘接，并用预应力钢束连接。所述管梁主体的两侧相互平行的两腹板1均设置有沿管梁主体长度方向排列的侧孔。
这里的侧孔可以为矩形和圆的组合形式、矩形和椭圆的组合形式、圆形或带圆倒角的矩形。所述侧孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。这样形成前述的侧孔。腹板1作为梁体受力结构的同时，可作为列车声屏障装置。
所述管梁主体的顶端设置有沿管梁主体长度方向排列的上孔。所述上孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。同样的，这里的上孔也可以为矩形和圆的组合形式、矩形和椭圆的组合形式、圆形或带圆倒角的矩形。
所述预制段单元的顶板6与腹板1之间通过相切曲线进行过渡，过渡部分形成圆滑的曲面。在顶板6上，为了对顶板开孔后较窄的部分强度进行强化，可以对较窄的部分设置顶板横梁61，以提升顶板的强度。
所述预制段单元的底板2下侧设置有沿底板2宽度方向延伸的鱼腹式加劲横梁3，该鱼腹式加劲横梁3的下侧向下拱起形成曲面；所述鱼腹式加劲横梁3沿管梁主体长度方向排列。鱼腹式加劲横梁3与预制段单元为一体式结构。
所述预制段单元的内侧设置有连贯的连接在腹板1内侧和顶板6内侧的顶腹板加劲肋5。采用顶腹板加劲肋5进行加固，该顶腹板加劲肋5即可作为预应力筋锚固块，又可作为高铁接触网的支撑装置，不用再多余建设接触网支柱。
所述装配式铁路管梁，本管梁采用装配式结构，便于工厂化制造、装配化施工。线路布置于管梁内部，建筑高度较低，抗倾覆性强，且预应力筋用量少可避免体外预应力筋。管梁抗扭刚度高、横隔板面积小，与传统预应力混凝土箱梁相比，全***气动性能和行车安全性显著改善。内部设置加劲横肋，可作为预应力筋锚固块，又可作为高铁接触网的支撑装置。桥梁造型美观，可衍生成人行景观桥、公路桥等，可与自然环境和谐融为一体。梁体侧面孔洞，可满足桥梁内部采光，并可欣赏桥梁四周美景，桥面可合理设置泄水孔，快速排出桥面雨、雪水等。
以上对本发明的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。基于本发明的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.装配式铁路管梁，其特征在于，该装配式铁路管梁包括管梁主体，该管梁主体内部为用于架设铁路的列车通道，该管梁主体主要由多个超高性能混凝土的预制段单元依次对接形成；
在相邻两个预制段单元对接的部分上，其中一个预制段单元的至少一个对接面设置有剪力键，另一个对接面上设置有用于与剪力键契合的凹槽，使该预制段单元与其他预制段单元相互契合。
2.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述剪力件为预制段单元对接面上的梯型凸起，相邻的预制段单元的对接面通过环氧树脂胶粘接并用穿插在预制段单元壁内的预应力钢束连接。
3.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述管梁主体的两侧相互平行的两腹板均设置有沿管梁主体长度方向排列的侧孔。
4.如权利要求3所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述侧孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。
5.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述管梁主体的顶端设置有沿管梁主体长度方向排列的上孔。
6.如权利要求5所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述上孔由相邻的两个预制段单元的内凹边沿对接形成。
7.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述预制段单元的底板下侧设置有沿底板宽度方向延伸的鱼腹式加劲横梁，该鱼腹式加劲横梁的下侧向下拱起形成曲面；所述鱼腹式加劲横梁沿管梁主体长度方向排列。
8.如权利要求7所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述鱼腹式加劲横梁与预制段单元为一体式结构。
9.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述预制段单元的顶板与腹板之间通过相切曲线进行过渡，过渡部分形成圆滑的曲面。
10.如权利要求1所述的装配式铁路管梁，其特征在于，所述预制段单元的内侧设置有连贯的连接在腹板内侧和顶板内侧的顶腹板加劲肋。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111535182A (zh) * 2020-03-31 2020-08-14 中国建筑第六工程局有限公司 一种管状桥梁主梁架设方法
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