一种适用于高速磁浮交通的大跨度桥梁梁端伸缩结构

技术领域

本发明属于磁浮交通领域，特别是涉及一种适用于高速磁浮交通的大跨度桥梁梁端伸缩结构。

背景技术

高速磁浮交通系统作为一种点对点大容量的运输工具，具有速度高、安全舒适、节能环保等多种优势，可以与高铁、民航既竞争又协同，相互促进，填补立体交通体系的运营速度空白，将会对传统交通运输方式发展带来一定的挑战，形成新的市场格局，成为推进交通强国建设的标志性工程。

高速磁浮交通系统通过安装在轨道梁两侧的一定长度的定子与列车上的转子组成直线电机，驱动列车高速运行，对定子间隙有严格的要求。高速磁浮以其速度优势，更适合于远距离的长大干线运输，但受自然条件等因素影响，其难免会采用大跨度桥梁结构跨越大江大河。受温度影响，大跨度桥梁梁端伸缩量大，梁缝值难以满足定子排布间隙要求，需要通过设置特殊伸缩补偿装置减小定子间隙。

轮轨铁路中大跨度桥梁同样面临着桥梁伸缩位移大的问题，往往需要通过设置伸缩调节器来解决，其原理是降低桥梁和轨道间的纵向相互作用，释放桥梁变形引起的轨道位移。高速磁浮定子间隙要求严格，释放定子位移会造成间隙更加难以控制，因此无法采用铁路伸缩调节器结构解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种满足定子排布间隙要求，保证伸缩结构的纵向稳定性和位移一致性的适用于高速磁浮交通的大跨度桥梁梁端伸缩结构。

本发明所采用的技术方案是，一种适用于高速磁浮交通的大跨度桥梁梁端伸缩结构，包括，依序设置的前端轨道梁、若干中间轨道梁和后端轨道梁；所述中间轨道梁的下方均通过活动支座与主桥连接；所述前端轨道梁、中间轨道梁和后端轨道梁之间均通过弹性装置串联连接；所述前端轨道梁的前端通过固定支座与引桥连接，所述后端轨道梁的末端通过固定支座与主桥连接。

所述前端轨道梁、后端轨道梁及中间若干轨道梁长度为定子长度的整倍数。

所述前端轨道梁跨越引桥和主桥之间形成的大梁缝，前端轨道梁一侧固定支座设置于引桥上，前端轨道梁另一侧的纵向活动支座设置于主桥上。

所述中间轨道梁与后端轨道梁置于主桥同一伸缩区范围内，中间轨道梁均采用纵向活动支座与主桥连接；后端轨道梁靠近大梁缝侧采用纵向活动支座与主桥连接，远离大梁缝侧采用固定支座与主桥连接。

所述弹性装置为高弹性、大刚度的橡胶或钢弹簧。

所述弹性装置通过高强度螺栓与轨道梁端部预埋的套筒连接为一体。

本发明的有益效果是，由于在主桥的轨道梁之间安装有弹性装置以及活动支座，因此可保证将大跨度桥梁受温度变化产生的梁端大位移转换为伸缩结构中轨道梁间的若干均匀小位移，从而解决定子间隙超限的问题；同时各轨道梁间具有良好的传力性能，可保证伸缩结构的纵向稳定性和位移一致性。

附图说明

图1是本发明大跨度桥梁梁端伸缩结构示意图；

图2是本发明大跨度桥梁梁端伸缩结构发生位移后（伸长）示意图；

图3是本发明大跨度桥梁梁端伸缩结构发生位移后（缩短）示意图；

图4是本发明大跨度桥梁梁端伸缩结构中弹性装置安装示意图。

图中：

1.桥梁活动支座 2.桥梁固定支座 3.引桥 4.主桥

5. 活动支座 6. 固定支座 7. 前端轨道梁 8. 轨道梁

9. 后端轨道梁 10.弹性装置 11.大梁缝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1至图4所示，本发明一种适用于高速磁浮交通的大跨度桥梁梁端伸缩结构，引桥和主桥分别设置桥梁活动支座1和桥梁固定支座2，桥梁梁端伸缩结构包括，依序设置的前端轨道梁7、若干中间轨道梁8和后端轨道梁9；所述中间轨道梁8的下方均通过活动支座5与主桥4连接；所述前端轨道梁7、中间轨道梁8和后端轨道梁9之间均通过弹性装置10串联连接，轨道梁间梁缝纵向变化范围应满足定子间隙要求；所述前端轨道梁7的前端通过固定支座6与引桥3连接，所述后端轨道梁9的末端通过固定支座6与主桥4连接。

首位所述前端轨道梁7跨越引桥3和主桥4之间形成的大梁缝11，前端轨道梁7一侧固定支座6设置于引桥3上，前端轨道梁7另一侧的纵向活动支座5设置于主桥上。末位所述中间轨道梁8与后端轨道梁9置于主桥4同一伸缩区范围内，中间轨道梁8均采用纵向活动支座5与主桥4连接；后端轨道梁9靠近大梁缝11侧采用纵向活动支座5与主桥4连接，远离大梁缝11侧采用固定支座6与主桥4连接。中间轨道梁8数量根据主桥4伸缩区长度、定子间隙要求等因素综合确定。

所述前端轨道梁7、后端轨道梁9及中间若干轨道梁8长度为定子长度的整倍数，且长度宜根据主桥4伸缩区长度、后端轨道梁9固定支座6与主桥4固定支座间距离及定子间隙要求等因素综合确定。

所述弹性装置10为高弹性、大刚度的橡胶或钢弹簧，弹性刚度根据主桥4伸缩区长度、定子间隙要求及结构受力等因素综合确定。弹性装置能够实现两端轨道梁固定支座6位移均匀分散至各轨道梁间，避免定子间隙超限，同时能够将列车纵向作用力传递至两端固定支座6。弹性装置10通过高强度螺栓与轨道梁端部预埋的套筒进行连接，安装方便。

如图2和图3所示，当引桥3、主桥4受温度影响产生伸长或收缩变形后，梁端伸缩结构两端固定支座6随引桥3、主桥4产生相同位移，两固定支座6间位移增大或缩短，其余活动支座5在主桥4上沿纵向自由滑动，弹性装置10将两固定支座6间位移变化均匀分散至各轨道梁间，从而防止定子间隙超限。

实施例：

以主桥温度跨度200m为例，设计梁缝200mm，梁体受外界影响最大温度变化幅度取±20℃，则主桥梁端受温度影响最大伸缩量为±40mm，梁缝变化范围160mm~240mm，无法满足主桥与引桥梁缝位置定子间隙90~100mm要求，需要设置梁端伸缩结构。

本例中，梁端伸缩结构各轨道梁间采用钢弹簧纵向连接，通过高强度螺栓与轨道梁端部预埋的套筒进行安装，钢弹簧刚度取值应综合考虑中间轨道梁数量、主桥和引桥结构受力要求及轨道梁要求等综合确定。钢弹簧刚度越大，伸缩结构传递给主桥和引桥的温度力越大，对基础结构受力越不利。实际工程中，轨道梁纵向活动支座并非完全活动，仍有一定的摩阻力存在，钢弹簧刚度过小，则会造成中间轨道梁间变形不一致，同时在列车制（启）动作用下产生较大位移。

本例中，前端轨道梁、后端轨道梁及中间若干轨道梁长度取为3.096m（定子长度的3倍），轨道梁间标准梁缝95mm，则梁端伸缩结构轨道梁间梁缝允许变化范围为±5mm，由此得到中间轨道梁数量至少为7孔。

本例中，中间轨道梁数量取为7孔，轨道梁间钢弹簧纵向刚度取为15kN/mm，则在温度作用下伸缩结构传递给主桥和引桥的作用力最大为75kN，该力作为附加力对桥梁结构进行检算。

同时，根据相关规定，列车制动和启动引起的轨道梁梁缝宽度变化应小于10mm。参考相关规范，高速磁浮列车制（启）动荷载取为5.0kN/m，计算得到中间轨道梁梁缝最大变化为8.26mm，满足要求。

值得指出的是，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此领域的技术人士能够了解本发明内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。