一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁结构及存放运输方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域。更具体地说，本发明涉及一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁结构及存放运输方法。

背景技术

城市轨道交通有两种敷设方式：地下线路和高架线路。其中高架线路比地下线路的建设成本和运营成本都低，国内外多数大中型城市的市郊轨道交通线路均在向高架线路规划。在高架线路的梁型选择上，U型节段梁兼具装配式桥梁的高质量、高效率、节能环保等优势，又具有安全美观、降噪性高、断面利用率高等特点，是一种理想的城市轨道交通梁型。U型节段梁技术的发展和应用在国际上处在正在快速推进的阶段。

传统的U型节段梁呈下承式开口薄壁的形状，由底板、腹板和翼缘板共同组成U字型的横断面，常见U型节段梁断面如图1所示。

传统的断面形式1的翼缘板宽度较小，顶口内宽低于底板外宽，不能满足双层存放的需求；断面2、3加宽了翼缘板的宽度，经过特殊支撑设计，通常能满足双层存放的需求，但随着存放层数的增多，一方面高度较高，稳定性较差，另一方面下层梁体腹板外侧和底板承受较大的拉应力，一般不能三层及以上的存放。因此，对于U型节段梁预制场而言，为达到额定存梁能力，需租用大面积的土地存放预制完成的节段梁，由此增加了预制场建设的成本投入。

U型节段梁存放期满后，需通过平板挂车运输至施工现场进行架设。受制于当前U型节段梁断面的特点，采用双层存放运输的方式会面临城市道路净空受限的问题，因此仅能单榀运输。由此造成U型节段梁的运输效率较低，且由于车次的增加且车型较大、运输速度慢，降低了城市道路原本的通行能力。

发明内容

本发明的目的是从全寿命周期成本最优角度考虑，提出一种梁型受力合理、功能全面，且兼具建设高效的U型节段梁，解决U型节段梁预制场占地面积大、运输低效、加剧城市道路拥堵、预制场建设及运输成本高等问题。

本发明解决此技术问题所采用的技术方案是：一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁结构，包括跨中节段；所述跨中节段由第一底板、第一腹板和第一翼板构成；所述第一底板的两侧连接有向外侧倾斜的第一腹板，第一翼板位于第一腹板顶面并向外侧延伸，第一翼板上下表面均为水平面。

优选的是，所述第一底板底面为水平面，第一底板顶面带有双向或单向横坡；第一底板内含若干水平布置的预应力管道；第一底板端面中部设有剪力键；

第一腹板内壁上间隔设置了预埋槽道，线缆支架通过T形螺栓与预埋槽道连接，用于支撑信号通信电缆；第一腹板中含若干预应力管道；第一腹板端面间隔布置了若干剪力键；

第一翼板与第一腹板交界处安装了钢结构的拓宽平台；第一翼板上表面外侧布置护栏，护栏通过预埋件与混凝土梁体连接；第一翼板中含若干预应力管道；第一翼板端面间隔布置了若干剪力键。

优选的是，所述拓宽平台由固定在预埋槽道上的支架，以及布置在支架上方的纵向槽钢，以及布置在纵向槽钢顶面的钢板构成；

钢板与第一翼板混凝土顺接。

优选的是，第一翼板外侧竖面间隔设置了多功能杆，用于放置机电设施；多功能杆通过预埋件与第一翼板外侧竖面连接；

第一翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆从线缆支架上穿至多功能杆的内部空间。

优选的是，还包括墩顶节段；墩顶节段由第二底板、第二腹板和第二翼板构成；所述第二底板的两侧连接有向外侧倾斜的第二腹板，第二翼板位于第二腹板顶面并向外侧延伸，第二翼板上下表面均为水平面。

优选的是，所述第二底板底面为水平面，第二底板顶面带有双向或单向横坡；第二底板端面设置若干后张锚具；

第二腹板内壁上间隔设置了预埋槽道，线缆支架通过T形螺栓与预埋槽道连接，用于支撑信号通信电缆；第二腹板中含若干预应力管道；第二腹板端面设置若干后张锚具；

第二翼板与第二腹板交界处安装了钢结构的拓宽平台；第二翼板上表面外侧布置护栏，护栏通过预埋件与混凝土梁体连接；第二翼板外侧竖面间隔设置了多功能杆，用于放置机电设施；多功能杆通过预埋件与第二翼板外侧竖面连接；第二翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆从线缆支架上穿至多功能杆的内部空间；第二翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆从线缆支架上穿至多功能杆的内部空间；第二翼板中含若干预应力管道；第二翼板端面设置若干后张锚具。

优选的是，位于第二翼板处的拓宽平台的钢板与第二翼板混凝土顺接。

优选的是，墩顶节段通过支座与桥墩连接。

本发明还提供了一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁结构的存放和运输方法，存放方法具体为：墩顶节段和跨中节段均还未安装拓宽平台、护栏和多功能杆，将若干墩顶节段/跨中节段通过半刚性支垫摞放，墩顶节段/跨中节段的上层节段自重通过半刚性支垫传递至下层节段的第一翼板/第二翼板上方，传递至最下层后，最下层的墩顶节段/跨中节段通过半刚性支垫传递至混凝土台座上；对于每一层节段，其支垫均位于同一竖向中心线上。

节段运输方法具体为：将两榀节段叠放后，放置在钢台座上，通过固定绳索锚固于平板挂车上。

本发明至少包括以下有益效果：本发明提出的一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁，采用外倾腹板+水平翼板的结构形式，兼顾受力合理、功能全面，还可实现多层叠放，提高存放及运输效率。解决U型节段梁预制场占地面积大、运输低效、加剧城市道路拥堵、预制场建设及运输成本高等问题。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是常见U型节段梁断面的三种情况；

图2是本发明U型节段梁典型立面布置图；

图3是本发明桥梁跨中节段断面布置图；

图4是本发明桥梁墩顶节段断面布置图；

图5是本发明节段多层存放主视图；

图6是本发明节段多层存放侧视图；

图7是本发明节段多层运输示意图。

附图标记说明：1跨中节段，2墩顶节段，3支座，4桥墩，5预埋槽道，6护栏，7多功能杆，8剪力键，9信号通信电缆，10电力电缆，11预应力管道，12轨道，13后浇轨道梁，14线缆支架，15拓宽平台，16后张锚具，17半刚性支垫，18混凝土台座，19固定绳索，20平板挂车。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细、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部分的实施例，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。

以下结合附图及实施对本发明作进一步的详细说明，其具体实施过程如下：

如图2～4所示，本发明提出一种建设高效的城市轨道交通U型节段梁，按梁型分，主要由跨中节段1和墩顶节段2两种类型的节段组成。该结构的典型立面如图2所示。跨中节段1和墩顶节段2均在预制场采用短线匹配法进行预制，运输至现场后，通过架桥机吊装并张拉预应力钢束，形成整跨桥梁上部结构。

所述跨中节段1由第一底板、第一腹板和第一翼板构成；所述第一底板的两侧连接有向外侧倾斜的第一腹板，第一翼板位于第一腹板顶面并向外侧延伸，第一翼板上下表面均为水平面。第一底板是直接承受单线或双线地铁列车荷载的构件，荷载通过轨道12及后浇轨道梁13传递至U型节段梁第一底板。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述第一底板底面为水平面，第一底板顶面带有双向或单向横坡，便于排水；第一底板内含若干水平布置的预应力管道11，用于安装时穿第一底板预应力钢绞线；第一底板端面中部设有剪力键8，起到拼装时第一底板定位作用；

第一腹板内壁上间隔设置了预埋槽道5，线缆支架14通过T形螺栓与预埋槽道5连接，用于支撑信号通信电缆9，利用第一腹板与第一底板倒角的空间布置电力电缆10；第一腹板中含若干预应力管道11，用于安装时穿第一腹板预应力钢绞线；第一腹板端面间隔布置了若干剪力键8，是节段间传递剪力的主要构造；

第一翼板上表面承载疏散通道，为实现节段的轻量化设计，以及充分利用列车界限空间与第一翼板的间隙空间，在第一翼板与第一腹板交界处安装了钢结构的拓宽平台15，用于拓宽第一翼板上表面宽度，以保证疏散通道具有足够的宽度，且便于行人从列车下到疏散平台上；第一翼板上表面外侧布置护栏6，护栏6通过预埋件与混凝土梁体连接，起到保护行人防止坠落的作用；第一翼板中含若干预应力管道11，用于安装时穿第一翼板预应力钢绞线；第一翼板端面间隔布置了若干剪力键8，起到第一翼板定位的作用。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述拓宽平台15由固定在预埋槽道5上的支架，以及布置在支架上方的纵向槽钢，以及布置在纵向槽钢顶面的不锈钢花纹钢板构成；

不锈钢花纹钢板与第一翼板混凝土顺接，优选的是采用不锈钢花纹钢板，其材质和表面凸起构造增加了使用寿命和安全性。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：第一翼板外侧竖面间隔设置了多功能杆7，用于放置信号灯、无线电、WIFI、避雷针等机电设施；多功能杆7通过预埋件与第一翼板外侧竖面连接；

第一翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆9从线缆支架14上穿至多功能杆7的内部空间。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括墩顶节段2；墩顶节段2由第二底板、第二腹板和第二翼板构成；所述第二底板的两侧连接有向外侧倾斜的第二腹板，第二翼板位于第二腹板顶面并向外侧延伸，第二翼板上下表面均为水平面。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述第二底板底面为水平面，第二底板顶面带有双向或单向横坡，便于排水；第二底板端面设置若干后张锚具16；

第二腹板内壁上间隔设置了预埋槽道5，线缆支架14通过T形螺栓与预埋槽道5连接，用于支撑信号通信电缆9，利用第二腹板与第二底板倒角的空间布置电力电缆10；第二腹板中含若干预应力管道11，用于安装时穿第二腹板预应力钢绞线；第二腹板端面设置若干后张锚具16；

第二翼板上表面承载疏散通道，为实现节段的轻量化设计，以及充分利用列车界限空间与第二翼板的间隙空间，在第二翼板与第二腹板交界处安装了钢结构的拓宽平台15，用于拓宽第二翼板上表面宽度，以保证疏散通道具有足够的宽度，且便于行人从列车下到疏散平台上；第二翼板上表面外侧布置护栏6，护栏6通过预埋件与混凝土梁体连接，起到保护行人防止坠落的作用；第二翼板外侧竖面间隔设置了多功能杆7，用于放置信号灯、无线电、WIFI、避雷针等机电设施；多功能杆7通过预埋件与第二翼板外侧竖面连接；第二翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆9从线缆支架14上穿至多功能杆7的内部空间；第二翼板内部预埋了弧线PE管，用于将信号通信电缆9从线缆支架14上穿至多功能杆7的内部空间；第二翼板中含若干预应力管道11，用于安装时穿第二翼板预应力钢绞线；第二翼板端面设置若干后张锚具16，后张锚具16用于预应力钢绞线的锚固。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：位于第二翼板处的拓宽平台15的钢板与第二翼板混凝土顺接，优选的是采用不锈钢花纹钢板，其材质和表面凸起构造增加了使用寿命和安全性。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：墩顶节段2通过支座3与桥墩4连接。

另一个实施例中，如图5～6所示，一种建设高效的城市轨道12交通U型节段梁结构的存放运输方法，存放方法具体为：墩顶节段2和跨中节段1均还未安装拓宽平台15、护栏6和多功能杆7，将若干墩顶节段2/跨中节段1通过半刚性支垫17摞放，墩顶节段2/跨中节段1的上层节段自重通过半刚性支垫17传递至下层节段的第一翼板/第二翼板上方，传递至最下层后，最下层的墩顶节段2/跨中节段1通过半刚性支垫17传递至混凝土台座18上；对于每一层节段，其支垫均位于同一竖向中心线上，竖向荷载直接传递至基础上，各层梁体受力差异较小。节段堆存时，上下层高空间重叠，进一步压缩了空间，增加了多层存放时的整体稳定性。由于节段外形的特殊设计，可以实现多达5层的节段存放，节段多层存放如图5所示。

如图7所示，节段运输方法具体为：单次可实现2榀节段同时运输。运输时，将两榀节段(节段为墩顶节段2或跨中节段1)叠放后，放置在钢台座上，通过固定绳索19锚固于平板挂车20上；节段多层运输如图6所示。由于竖向空间的重合，可避免城市道路环境下2层运输时超出净高要求。单次2榀运输直接实现了运输效率翻倍，一定程度上减缓了城市道路交通拥堵的现状。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。