一种中低速磁浮交通组合u形梁结构
技术领域
1.本发明涉及桥梁工程，特别涉及一种中低速磁浮交通组合u形梁结构。
背景技术：
2.磁浮轨道交通具有爬坡能力强、转弯半径小、无磨耗、噪音低等特点，近年来取得了较快的发展，被越来越多的应用于城市轨道交通以及景区旅游轨道交通中，但磁浮列车对梁体刚度要求高，对梁体变形、轨道及承轨梁制造、安装精度要求严格。
3.磁浮桥梁的结构形式应当与磁浮车辆的运行方式相适应，桥梁结构设计与磁浮轨道交通自身特点相匹配，磁浮桥梁应在环保性、景观性、力学性能、施工的便捷性上也较传统轮轨的有更高的要求，因此，桥梁结构的设计及材料选用应当兼顾降噪、节能，桥梁的外形应当简洁、整齐，梁体应有较好的刚度及较小的变形，梁型的选择应当便于运输、架设施工。
4.u形梁作为一种新型梁型，由于景观效果好、建筑高度低，截面利用率高，近年来逐渐应用于轮轨系统为主的城市轨道交通系统中，但传统的 u形梁具有以下特点：截面形状及构造细节对力学性能影响大；开口薄壁截面，梁体刚度尤其抗扭刚度较弱，荷载作用下，竖向变形大；梁体预应力布置空间受限，钢束多布置在截面底板，预应力作用下梁体的残余徐变变形大。传统u形梁的特点限制了其适用范围也增加了其设计难度。
5.磁浮车辆通常需要“抱轨”运行，同时为了满足磁浮车辆对梁体刚度及变形的要求，磁浮桥梁目前常用的结构形式有如下“轨道梁”以及“大箱梁”两类。
6.一、轨道梁
7.参照图1，磁浮轨道梁a通常为顶宽1～2m的小箱梁，梁上设置承轨台，承轨台上布置轨枕，安放轨道结构；轨道梁两侧预埋供电轨预埋件，安装供电轨；双线两个轨道梁a之间可以利用箱体下部空间布置横梁b，横梁上预埋预埋件，设置疏散平台。主要存在如下问题：
8.1、由于磁浮车辆常常要“抱轨”运行，轨道梁a横向宽度受到车辆限界控制，为了提高轨道梁截面抗弯刚度，同时便于双线轨道梁下部设置横向连接横梁b，轨道梁a梁高通常较高，梁体高度较高且电缆、供电轨外挂于梁体，桥梁景观效果较差；
9.2、轨道梁a梁体较窄，轨道梁a上预留承轨台钢筋，难以通过运架设备梁上运架施工，曲线地段需要曲梁曲做，并常常要扭转，轨道梁a 通常采用地面道路运输、履带吊架设，在地面道路条件较差的情况，施工困难较大。轨道梁a架设精度要求高，梁体架设精度直接影响供电轨、轨排的安装；
10.3、供电轨裸露于梁体外侧，无防护措施，安全隐患较大。梁体较窄、梁上无维修养护作业平台，运营期间的维修、养护作业条件较差；
11.4、轨道梁a为闭口截面，梁体截面温度的不均匀变化，极易引起梁体的竖向变形，对磁浮列车的安全运营为不利。
12.二、大箱梁
13.参照图2，大箱梁梁部结构分为上下两层，下层为大箱梁c，上层为承轨梁d，下层大
箱梁c为磁浮桥梁的主要承重结构，上部承轨梁d顺桥向设置断缝，仅起到传递竖向荷载作用。主要存在如下问题：
14.1、由于磁浮车辆对梁体刚度要求大，下层大箱梁c梁体高度较大，再叠加承轨梁d，梁体景观效果较差；
15.2、梁体体量大，工程经济性差；梁体较重，道路运输比较困难，需要大型梁上运架设备，梁体运架施工荷载对桥梁结构设计比较控制；
16.3、该梁型对线间距变化较大地段适应能力较差，由于磁浮线路在设置道岔位置处及“岛式”车站前后，线间距均需要拉开，必须改变箱室构造以适应线路的变化，不利于桥梁制造、架设的标准化及工厂化。
17.4、整孔箱梁为封闭截面，截面上极易产生不均的非线性温度变化，该变化会导致梁体的竖向变形，不利于磁浮列车的安全运行。
18.综上，目前磁浮轨道交通中常用的梁型一般都存在结构高度大、景观效果差，运架施工制约因素多、截面非线性温度变化影响大等缺陷外，还存在运营维护困难、对变线间距的适应能力差等方面的问题。
技术实现要素：
19.本发明所要解决的技术问题是提供一种中低速磁浮交通组合u形梁结构，在满足磁浮列车刚度、变形等要求的前提下，以有效降低桥梁高度，改善桥梁景观，便于运输架设施工，方便运营养护，改善温度不利影响。
20.本发明要解决其技术问题所采取的技术方案如下：
21.本发明的一种中低速磁浮交通组合u形梁结构，其特征是：由u形梁和承轨梁形成组合结构，承轨梁沿线路方向连续延伸；所述u形梁的断面呈u形，具有u形梁底板和两侧u形梁腹板，所述承轨梁具有承轨梁顶板和两侧承轨梁腹板，两侧承轨梁腹板的下端与u形梁底板固定连接形成整体；所述两侧承轨梁腹板的外壁上布置供电轨，承轨梁顶板上固定安装承轨台，承轨台上固定安装轨道结构，在两侧u形梁腹板的内壁上固定安装电缆支架。
22.所述u形梁底板、u形梁腹板内布置随u形梁预制进行张拉的u形梁预应力钢绞线或钢束；所述承轨梁腹板、承轨梁顶板内布设待梁体二期恒载施工完毕后张拉的承轨梁后张预应力钢束。
23.本发明的有益效果主要体现在如下方面，
24.一、u形梁与承轨梁组成组合承重结构，承轨梁结构高度小，截面利用率高，桥梁外观简洁，桥梁景观效果好；
25.二、u形梁腹板为同心圆，腹板底为大倒角，有效改善u形梁腹板受力；
26.三、承轨梁与u形梁整体受力，桥梁整体结构刚度大、桥梁力学性能好；
27.四、充分利用开口截面优势，日照作用下，截面温度变化均匀，梁体竖向变形小，有利于磁浮行车；
28.五、u梁可兼做承轨梁施工平台，桥梁施工方便、承轨梁精度易于控制。可广泛用于中低速磁浮交通领域。
29.六、梁体钢束布置空间大，布置在承轨梁的钢束可二次张拉，便于控制预应力及收缩徐变变形。
附图说明
30.本说明书包括如下五幅附图：
31.图1是现有轨道梁的结构示意图；
32.图2是现有大箱梁的结构示意图；
33.图3是本发明一种中低速磁浮交通组合u形梁结构的标准双线截面布置示意图；
34.图4是本发明一种中低速磁浮交通组合u形梁结构的标准单线截面布置示意图；
35.图5是本发明一种中低速磁浮交通组合u形梁结构的截面构造示意图。
36.图中示出构件和对应的标记：轨道梁a、横梁b、大箱梁c、承轨梁 d、u形梁底板11、u形梁腹板12、u形梁翼缘板13、电缆支架14、承轨梁腹板15、承轨梁顶板16、承轨台17、轨道结构18、供电轨19、u 形梁预应力钢绞线或钢束21、承轨梁后张预应力钢束22。
具体实施方式
37.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
38.参照图4，本发明的一种中低速磁浮交通组合u形梁结构由的u形梁和承轨梁形成组合结构，承轨梁沿线路方向连续延伸，不设断缝。所述 u形梁的断面呈u形，具有u形梁底板11和两侧u形梁腹板12，所述承轨梁具有承轨梁顶板16和两侧承轨梁腹板15，两侧承轨梁腹板15的下端与u形梁底板11固定连接形成整体，u形梁和承轨梁均不设断缝，形成组合结构共同参与结构受力。承轨梁参与结构整体受力，有效提高了梁体截面刚度。承轨梁构造仅需满足供电轨安装要求及车辆限界即可，可以采用限界容许的最小高度，桥梁景观效果越好。该组合u形梁结构，承轨梁结构高度低，u形梁又为开口薄壁结构，在日照作用下，梁体截面温度变化比较均匀，温度变形多为轴向变形，对磁浮行车影响较小。
39.参照图3和图4，所述u形梁腹板12的内外表面采用同心圆构造， u形梁腹板12底部与u形梁底板11采用大倒角相接。所述两侧承轨梁腹板15的外壁上布置供电轨19，承轨梁顶板16上固定安装承轨台17，承轨台17上固定安装轨道结构18，承轨梁高度可按限界要求的最小高度设置。在两侧u形梁腹板12的内壁上固定安装电缆支架14，在电缆支架 14上安放强电电缆、弱电电缆。由于电缆、供电轨19等均布置在u形梁内部，桥梁外观简洁、景观效果好。
40.如图5所述，所述u形梁底板11、u形梁腹板12内布置随u形梁预制进行张拉的u形梁预应力钢绞线或钢束21。所述承轨梁腹板15、承轨梁顶板16内布设待梁体二期恒载施工完毕后张拉的承轨梁后张预应力钢束22。在预应力钢束布置上，承轨梁增加梁体预应力钢束的布置空间，梁体钢束可以根据结构受力及变形控制的需要分期实施。u形梁内布设先张法或后张法u形梁预应力钢绞线或钢束21，先期实施。承轨梁内布设轨梁后张预应力钢束22，待承轨梁施工完毕后再行张拉，使梁体上下缘应力差及梁体应力水平处于一个合理的范围内，从而能有效控制梁体应预应力及徐变效应导致梁体竖向变形。
41.参照图4，所述两侧u形梁腹板12的上端设置与之连接为一体的u 形梁翼缘板13。u形梁翼缘板13上可布置设备(摄像头、信号灯等)并兼做疏散或检修平台。
42.桥梁施工方面，u形梁采用梁场集中预制，可利用已架好的u形梁作为运输通道，梁上运输、架设，亦可利用地面道路运输、履带吊架设，施工方式灵活、适应性强，u形梁上部的承轨梁可以待u形梁架设就位后，利用u形梁作为施工平台二次浇注，施工精度易于控制。
43.本技术人成功将本发明运用于湖南凤凰磁浮文化旅游项目的设计中，可有效提升中低速磁浮桥梁的力学性能及景观效果，成功减少温度作用及梁体徐变变形对磁浮列车行车的不利影响，成功解决了景区磁浮桥梁建设施工及后期运营养护难度大的问题。
44.以上所述只是用图解说明本发明一种中低速磁浮交通组合u形梁结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。