搭接式连续架空梁 |
|||||||
| 申请号 | CN202310905150.6 | 申请日 | 2023-07-22 | 公开(公告)号 | CN117090087A | 公开(公告)日 | 2023-11-21 |
| 申请人 | 房明贤; | 发明人 | 房士杰; 李维平; 房明贤; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种搭接式连续架空梁，属于既有线施工领域。包括主梁和短梁；主梁的一端上部向里缩进，另一端下部向里缩进，形成错层，两端的错层相互对称；短梁的两端上部均向里缩进，形成错层，两端的错层呈轴对称；主梁和短梁的高度相同，主梁和短梁的缩进处的高度均为整体高度的一半；若干主梁首尾错层配合相接形成梁体，短梁将整个梁体的下部缩进端部补全；主梁和短梁缩进处的长度均相同。采用z型连接方式固定连接，连接牢固，在不中断行车的条件下增建下穿式 铁 路桥涵及其它设施时，能对行车铁路有效加固和防护。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种搭接式连续架空梁，其特征在于：包括主梁9和短梁7； |
||||||
| 说明书全文 | 搭接式连续架空梁技术领域[0001] 本发明涉及一种搭接式连续架空梁，属于既有线施工领域。 背景技术[0002] 当前国家铁路网络已基本形成而且路网等级越来越高，随着经济的发展，城市道路、公路、航运交通等迅猛发展，公路、河道穿越铁路的施工项目十分普遍，而穿越跨度也越 来越大，铁路立交已由原来的单孔小桥涵发展为多孔大框架，原来通用的扣轨横抬梁加固 线路法已不能满足列车最低45km/h的要求；D型施工便梁法因架空跨度小无法满足大型桥 涵穿越。现有连续梁的垂直连接强度薄弱急需要解决。在当前安全形势非常突出的情况下， 急需一种既安全、又科学、简便的连续施工便梁来填补这项空白。 发明内容[0003] 根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种搭接式连续架空梁，采用z型连接方式固定连接，连接牢固，在不中断行车的条件下增建下穿式铁路桥 涵及其它设施时，能对行车铁路有效加固和防护。 [0004] 本发明所述的搭接式连续架空梁，包括主梁和短梁； [0005] 主梁的一端上部向里缩进，另一端下部向里缩进，形成错层，两端的错层相互对称； [0006] 短梁的两端上部均向里缩进，形成错层，两端的错层呈轴对称； [0007] 主梁和短梁的高度相同，主梁和短梁的缩进处的高度均为整体高度的一半； [0008] 若干主梁首尾错层配合相接形成梁体，短梁将整个梁体的下部缩进端部补全； [0009] 主梁和短梁缩进处的长度均相同。 [0010] 工作原理及过程： [0011] 工作时，在进行施工时，线路封锁后穿入枕梁，首先定位吊装位置，然后吊装短梁至定位位置，此时短梁的缩进部分朝上。然后在逐一吊装主梁，主梁与对应短梁的一端的缩 进部分朝下，并与短梁缩进部分错层搭接固定，然后依次吊装主梁进行首尾错层搭接固定。 这种错层搭接的方式可以大大的增加连接处的强度。施工中不允许梁体下端有悬空，所以 用短梁进行补全。如果先定位固定主梁再吊装定位短梁，那么短梁就需要插接入主梁的端 部悬空处，操作非常困难，因此先定位短梁再搭接主梁，这样方便搭接固定。 [0012] 主梁包括两同规格腹板，两腹板竖直平行设置，两腹板上下两边分别固定上翼缘板和下翼缘板，两腹板外侧面上垂直固定肋板，便梁的横截面呈中空的工字型，前端梁的上 部缩进区域的下底面固定连接下阶上翼缘板，后端梁的下部缩进区域的上底面固定连接上 阶下翼缘板，腹板端部、腹板缩进区域端部、肋板、上翼缘板、下翼缘板、下阶上翼缘板和上 阶下翼缘板上均设置通孔。相邻主梁通过拼接板连接后再通过螺栓穿过通孔和固定孔来固 定连接。这种板件组成的板及肋板结构强度高，重量轻，成本低，并且是Z形错开连接，由于 错开连接不削弱构件截面，用料经济、构造简单，制造加工方便，连接的刚度大。本申请的连 接方式优于传统的平端连接，本申请增加了缩进部分短翼缘板，即上阶下翼缘板和下阶上 翼缘板的固定连接，大大增加了主梁连接处的连接强度。 [0013] 短梁包括两同规格腹板，两腹板竖直平行设置，两腹板上下两边分别固定上翼缘板和下翼缘板，两腹板外侧面上垂直固定肋板，便梁的横截面呈中空的工字型，左右两端的 上部缩进区域的下底面均固定连接下阶上翼缘板，腹板端部、腹板缩进区域端部、肋板、上 翼缘板、下翼缘板、下阶上翼缘板上均设置通孔。相邻主梁和短梁通过拼接板连接后再通过 螺栓穿过通孔和固定孔来固定连接。这种连接方式板件组成的板及肋板结构强度高，重量 轻，成本低，并且是Z形错开连接，由于错开连接不削弱构件截面，用料经济、构造简单，制造 加工方便，连接的刚度大。本申请的连接方式优于传统的平端连接，本申请增加了缩进部分 的短翼缘板，即上阶下翼缘板和下阶上翼缘板的固定连接，大大增加了短梁与主梁连接处 的连接强度。 [0014] 腹板上对应位置的肋板、上阶肋板、下阶肋板在同一平面内，两腹板之间设置隔板，隔板5与对应的肋板、上阶肋板、下阶肋板在同一平面内，隔板与两腹板内壁焊接固定。 隔板起到固定连接的作用，隔板与对应的肋板在同一平面内，这样肋板受拉力时，只有隔板 承受拉力，腹板不受力，可以有效避免腹板变形；同时还由于腹板不受力，腹板的厚度就可 以相对较薄，有利于降低整体重量。 [0015] 两腹板端部及缩进区域的端部的通孔位置对应，并且呈阵列状，相互对应的通孔之间设置支撑管，支撑管与通孔同心，并且支撑管的内径与通孔直径一致。因为主梁和短梁 内部是空心的，主梁与主梁、主梁与短梁在进行首尾搭接固定时将螺栓穿过通孔并拧紧，连 接钢管可以避免将支撑腹板压变形，避免影响端部连接处的强度。 [0016] 包括拼接板，拼接板上分布两组固定孔，固定孔的位置和尺寸与腹板两端及缩进区域端部的通孔的位置和尺寸配合，拼接板的高度不大于支撑腹板的高度，每组固定孔分 别对应拼接后的腹板端部相邻的两组通孔。主梁首尾搭接或者主梁与短梁搭接时，通过接 缝处两侧的拼接板贴合后并用螺栓依次穿过拼接板的固定孔和腹板的通孔后拧紧，从而将 主梁与主梁、主梁与短梁固定连接。 [0017] 短梁除形状和长度外，其他结构和尺寸与主梁相同。 [0018] 主梁和短梁的端部及缩进区域的端部均通过端板封堵。 [0019] 本发明与现有技术相比所具有的有益效果是： [0020] 本发明所述的搭接式连续架空梁： [0021] 1、由于是装配式结构，成模块式，可根据不同的工程特点合理设置，适用于各种线路、框架及地质情况； [0022] 2、当采用翼缘板联结枕梁时，枕梁呈吊挂装态，枕梁间距可调，可根据需要选择合适位置纵梁连接，架空线路时对道床的挠动小，不破坏既有线路几何尺寸，安全性能好； [0023] 当采用肋板联结枕梁时，枕梁两端通过牛腿和连接板与纵梁呈隅接状态，枕梁间距固定为60cm，安全性能好； [0024] 3、结构简单，中空的工字型结构使得其重量较轻，架设拼组和施工方便，组装和拆除简便； [0025] 4、搭接式连续架空梁跨度大，适合大型框架桥的穿越铁路；单节梁体小而轻，在接触网下架设不需大型吊装设备； [0026] 5、汽车、拖车均可运输，备料方便，吊装及运输成本低； [0027] 6、不仅适用于铁路正线、站线的铁路架空，同时也适用于咽喉区岔线的铁路架空； [0028] 7、腹板的受力方向与支撑腹板所在平面重合，腹板纵向受力，因此支撑腹板无需很厚即可承受较大压力，大大降低了纵梁整体重量； [0030] 图1是本发明组合状态下的结构示意图； [0031] 图2是图1所示实施例的俯视图； [0032] 图3是主梁立面结构示意图； [0033] 图4是短梁立面结构示意图； [0034] 图5是图4所示实施例A‑A截面示意图； [0035] 图6是图4所示实施例B‑B截面示意图； [0036] 图7是图4所示实施例C‑C截面示意图； [0037] 图8是采用侧挂式枕梁架空线路横剖面示意图； [0038] 图9是采用吊挂式枕梁架空线路横剖面示意图； [0039] 图10是本发明实施例中拼接板的结构示意图。 [0040] 图中：1、腹板；2、端板；3、上翼缘板；4、下阶上翼缘板；5、下翼缘板；6、上阶下翼缘板；7、短梁；8、肋板；9、主梁；10、支撑管；11、通孔；12、隔板；13、侧挂式枕梁；14、钢轨；15、吊挂式枕梁；16、固定孔。 具体实施方式[0041] 在本发明中，除非另有明确的规定和定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。应当理解，术语“中心”、“横向”、 “纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“两侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或是位置关系，仅是为了便于描述本专利 和简化描述，而不是指示或暗示所示的装置或部件必须具有特定的方位、以特定的方位构 造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。 [0042] 在本发明中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”“固定”“配合固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机 械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个 元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。 [0043] 下面将参照本发明实施用例的附图，在下文中更加充分地描述本发明。但是，本发明可以多种不同的形式出现，而不应该被解释为限于这里所阐述的实施用例，通过实施用 例，本发明变得更加完整；相反，以示例性方式提供的这些实施用例使得本公开将本发明的 范围传达给本技术领域技术人员。此外，附图仅仅是示意性的并且未按比例绘制，相同的数 字始终表示相同或者类似的元件或者部件。 [0044] 下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述： [0045] 如图1‑图10所示，本发明所述的搭接式连续架空梁，包括主梁9和短梁7； [0046] 主梁9的一端上部向里缩进，另一端下部向里缩进，形成错层，两端的错层呈中心对称； [0047] 短梁7的两端上部均向里缩进，形成错层，两端的错层呈轴对称； [0048] 主梁9和短梁7的高度相同，主梁9和短梁7的缩进处的高度均为整体高度的一半； [0049] 若干主梁9首尾错层配合相接形成纵梁，短梁7将整个梁体的下部缩进端部补全； [0050] 主梁9和短梁7缩进处的长度相同。 [0051] 工作原理及过程： [0052] 工作时，在进行施工时，线路封锁后穿入枕梁，首先定位吊装位置，然后吊装短梁7至定位位置，此时短梁7的缩进部分朝上。然后在逐一吊装主梁9，主梁9与对应短梁7的一端 的缩进部分朝下，并与短梁7缩进部分错层搭接固定，然后依次吊装主梁9进行首尾错层搭 接固定。这种错层搭接的方式可以大大的增加连接处的强度。施工中不允许梁体下端有悬 空，所以用短梁7进行补全。如果先定位固定主梁9再吊装定位短梁7，那么短梁7就需要插接 入主梁9的端部悬空处，操作非常困难，因此先定位短梁7再搭接主梁9，这样方便搭接固定。 [0053] 主梁9包括两同规格腹板1，两腹板1竖直平行设置，两腹板1上下两边分别固定上翼缘板3和下翼缘板5，两腹板1外侧面上垂直固定肋板8，便梁的横截面呈中空的工字型，右 端的上部缩进区域的下底面固定连接下阶上翼缘板4，左端的下部缩进区域的上底面固定 连接上阶下翼缘板6，腹板1端部、腹板1缩进区域端部、肋板8、上翼缘板3、下翼缘板5、下阶 上翼缘板4和上阶下翼缘板6上均设置通孔11。相邻主梁9通过螺栓穿过通孔11来固定连接。 这种板件组成的板及肋板8结构强度高，重量轻，成本低，并且是错层连接，由于杠杆的原理 连接处不易发生弯折和变形。此外相较于传统的平端连接，本申请增加了上阶下翼缘板6和 下阶上翼缘板4的固定连接，大大增加了主梁9连接处的连接强度。 [0054] 短梁7包括两同规格腹板1，两腹板1竖直平行设置，两腹板1上下两边分别固定上翼缘板3和下翼缘板5，两腹板1外侧面上垂直固定肋板8，便梁的横截面呈中空的工字型，左 右两端的上部缩进区域的下底面均固定连接下阶上翼缘板4，腹板1端部、腹板1缩进区域端 部、肋板8、上翼缘板3、下翼缘板5、下阶上翼缘板4上均设置通孔11。相邻短梁7和主梁9通过 螺栓穿过通孔11来固定连接。这种板件组成的板及肋板8结构强度高，重量轻，成本低，并且 是错层连接，由于杠杆的原理连接处不易发生弯折和变形。此外相较于传统的平端连接，本 申请增加了上阶下翼缘板6和下阶上翼缘板4的固定连接，大大增加了主梁9连接处的连接 强度。 [0055] 腹板1上对应位置的肋板8、上阶肋板8、下阶肋板8在同一平面内，两腹板1之间设置隔板12，隔板12与对应的肋板8、上阶肋板8、下阶肋板8在同一平面内，隔板12与两腹板1 内壁焊接固定。隔板12起到固定连接的作用，隔板12与对应的肋板8在同一平面内，这样肋 板8受拉力时，只有隔板12承受拉力，腹板1不受力，可以有效避免腹板1变形；同时还由于腹 板1不受力，腹板1的厚度就可以相对较薄，有利于降低整体重量。 [0056] 两腹板1端部及缩进区域的端部的通孔11位置对应，并且呈阵列状，相互对应的通孔11之间设置支撑管10，支撑管10与通孔11同心，并且支撑管10的内径与通孔11直径一致。 因为主梁9和短梁7内部是空心的，主梁9与主梁9、主梁9与短梁7在进行首尾搭接固定时将 螺栓穿过通孔11并拧紧，连接钢管可以避免将支撑腹板1压变形，避免影响端部连接处的强 度。 [0057] 包括拼接板，拼接板上分布两组固定孔16，固定孔16的位置和尺寸与腹板1两端及缩进区域端部的通孔11的位置和尺寸配合，拼接板的高度不大于支撑腹板1的高度，每组固 定孔16分别对应拼接后的腹板1端部相邻的两组通孔11。主梁9首尾搭接或者主梁9与短梁7 搭接时，通过接缝处两侧的拼接板贴合后并用螺栓依次穿过拼接板的固定孔16和腹板1的 通孔11后拧紧，从而将主梁9与主梁9、主梁9与短梁7固定连接。 [0058] 短梁7除形状和长度外，其他结构和尺寸与主梁9相同。 [0059] 主梁9和短梁7的端部及缩进区域的端部均通过端板2封堵。这样就可以将主梁9和短梁7内部遮挡，同时还可以起到支撑腹板1的作用。 [0060] 枕梁与纵梁有两种连接方式，一种是枕梁两端分别与纵梁下翼缘板5联结，枕梁间距可调(即枕梁根据需要与下翼缘板5上对应的通孔11连接)，采用4.94m枕梁；另一种是侧 挂式联结，即枕梁与肋板8固定连接，梁顶与轨顶的高度变小，采用3.96m长枕梁，两种连接 方式是基于铁路不同的线间距和限界要求，可以满足各种限界的要求。 [0061] 作为一种优选方案，主梁91固定模数11.4米，短梁72固定模数6米，进行组合时梁体的长度根据施工需要来确定，以11.4米的模数递增； [0062] 在纵梁下设挖孔桩支点支撑纵梁，支点数量通过计算结合线路具体条件确定。采用有限元MIDAS Civil软件，对梁进行单元模拟，设定各种荷载进行加载计算；或者采用桥 梁结构科研分析软件BANSYS，对车—桥耦合进行振动分析，以此来确定挖孔桩的位置和数 量； [0063] 下翼缘板55上的螺栓孔是以10cm的模数设置，再就是枕梁垂直于纵梁方向的螺栓孔是以8cm的模数设置，使枕梁的受力跨度可调。 [0064] 采用搭接式连续架空梁增建铁路桥涵的方法，包括如下步骤： [0065] 1)支点桩及抗移桩施工；确定加固线路的范围是根据轨底至框架底的高度及稳定边坡的坡度确定。纵梁支点采用支点桩，支点数量通过计算，结合线路具体条件确定好支点 位置，通过挖(钻)孔并浇筑钢筋混凝土形成支点桩和抗移桩。在多条轨道线路平行或交错 的情况下，可根据轨道线路之间的距离确定支点桩的数量，支点桩的平面设置要根据框架 桥的宽度和需要加固线路的长度，综合纵梁的跨度和横抬梁组的受力情况而确定。支点桩 的桩径和长度要根据地质状况和框架的高度确定。 [0066] 确定加固线路的范围，线路架空长度首先满足国铁集团工电部相关规定，不应小于轨底至框构底板底面高度的2倍+框构桥全长+5m。稳定边坡依据地质资料确定，当地基承 载力在120Kpa以上时，按1:1设定，地基承载力在120Kpa以下、80Kpa以上时，按1:1.5设定， 地基承载力在80Kpa以下时，按1:2设定。桩距，在12m‑16m之间调整，原则是既要考虑横抬梁 的承受能力，也要考虑经济因素，以确保安全为主。桩径一般不小于125cm，当桩暴露高度在 12m以上时，要经检算确定。桩长，一般情况以框架底至桩底不小于3米，当基底土质承载力 差时，要经检算确定。桩顶标高，无横抬梁组的桩顶自轨底以下55cm，有横抬梁的桩顶自横 抬梁底下20cm。桩护壁可用现浇钢筋混凝土护壁，也可用钢筋混凝土管沉井；桩身采用C20 级以上混凝土浇筑。在铁路架空固定装置中待建纵梁的下方，以及平行于纵梁一侧的用于 固定横抬梁组位置，通过计算确定好支点，挖孔并浇筑钢筋混凝土形成支点桩和挡帽桩。 [0067] 2)穿设枕梁；在线路封锁点内完成，首先将砼枕空中道砟扒出，然后在轨道下穿入枕梁，穿入枕梁时,其中有一根轨道下需垫入绝缘胶垫,防止轨道电路短路,影响信号和行 车；一个天窗点内的穿枕工作量完成后，按枕梁的位置拉线对齐，安装钢轨14扣件，在枕梁 与钢轨14接触处设置20mm厚的氯丁绝缘胶垫；最后将枕梁和轨枕下用道砟打实后方可开通 线路。 [0068] 纵梁下吊挂枕梁时，枕梁长4940mm，每砼空穿一根，采用Φ22高强螺栓与纵梁相联结。 [0069] 采用侧挂枕梁时，枕梁长3960mm或3570mm，枕梁两端采用M18精制螺栓，通过牛腿和连接板与纵梁隅接。 [0071] 4)纵梁与枕梁联结；用高强螺栓固定连接枕梁与纵梁；制式枕梁将线路荷载传递到纵梁，当枕梁两端分别与左右两片纵梁下翼板采用强度不低于S10.9级高强度螺栓联结； 高强螺栓为Φ22螺栓，材质40B，螺栓孔为Φ24。当枕梁两端与纵梁为隅接时，采用强度不低 于S10.9级的精制螺栓联结；精制螺栓为M18型，螺栓孔为Φ23。 [0072] 5)安装扣件；通过扣件把轨道与枕梁固定为一体，控制线路方向，在扣件与钢轨14接触处垫上尼龙绝缘角。 [0073] 6)穿入横抬梁组；将横抬梁组下穿纵梁并固定在支点桩及抗移桩顶部，完成线路架空固定，横抬梁组由大型工字钢组成，设在支点桩顶部和框架顶，将横抬梁组与冠状支点 桩通过预埋钢轨14固定连接。横抬梁根据支点跨距、线路状况，经过力学检算而确定采用不 同型号的型钢和数量及长度。安装横抬梁组时，线路全部由工便梁控制之后，利用列车间隔 时间将横抬梁组位置的道床和路基挖通，有列车通过时，提前用短枕木搭设临时支点，支撑 轨道，确保列车平稳通过；当框架桥顶进至接近横抬梁组端头后，并在框构顶处设置支点和 滑车。 [0074] 7)开挖路基，同时框构顶进。 [0075] 8)当框架桥前端抵达第一排支点桩边时，框架桥承受横抬梁组的荷载，所有横抬梁都搭在框架上，在横抬梁下设置万向滑车或滚杆，然后将支点桩上垫板撤掉，将支点桩卸 载，并拆除第一排支点桩。 [0076] 9)继续挖土顶进，框架桥前端抵达第二排支点桩边时，重复步骤8)的过程，直至框架桥就位。 [0077] 可以参照上述详细说明对本装置进行这些或其它改变。尽管上述详细说明描述了本发明的特定的实施方式并描述了预期的最佳模式，不管在本文中上面的描述是如何详 细，本系统可通过多种方式实施。尽管基于本地的支持装置的详细内容在其实施细节上可 能有相当大的变化，但仍然被包含在本文公开的装置内。如上文所述，在描述本装置的特定 特征或方面时使用的特定技术术语并不意味着该术语在本文中被重新定义以被限定为与 术语相关联的特定的特性、特征或系统的方面。在一般情况下，在下面的权利要求中使用的 术语不应该理解为限制本系统为说明书中所披露的具体实施方式，除非上面的详细说明部 分明确定义了这些术语。因此，本系统的实际范围不仅包括披露的实施方式，而且包括权利 要求覆盖的实施或实现本装置的所有等同方式。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈