一种铁路桥下挡砟和截水装置

技术领域

本发明涉及铁路桥梁技术，特别涉及一种铁路桥下挡砟和截水装置。

背景技术

近年来，随着我国的铁路和公路的飞速发展，公路和铁路的交叉已呈不可避免之势。在我国铁路中，桥梁所占比例较大，新建公路工程下穿既有铁路桥梁，将成为新建公路与既有铁路交叉的常态。

根据相关规定，在公路或城市道路下穿铁路的工程中，为确保桥下车辆安全，需要对铁路桥的泄水孔进行封堵。并在铁路桥上增加挡砟网，防止铁路道砟的掉落影响桥下行车安全。既有铁路桥梁的栏杆往往比较老旧，而且在设计铁路栏杆时，也没有考虑挡砟网荷载，本身结构较为薄弱，给工程实施带来困难。同时，封堵铁路桥的泄水孔增加了铁路桥梁的排水难度，施工周期长，对铁路运营造成严重影响。上述方法对铁路桥梁结构产生一定的不利影响，并较长时间影响铁路正常运营。

因此，目前需要开发出一种技术，其可以有效的解决下穿道路处铁路桥排水和增加挡砟网的问题，保障铁路桥下公路车辆的行车安全。同时，该技术具有对铁路桥梁结构影响小、使用寿命长、容易维修、施工周期短等优点，可以进行广泛的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种铁路桥下挡砟和截水装置，作为铁路桥梁的附属结构，可以应用于新建公路工程下穿既有铁路桥梁处，有效地解决下穿公路段铁路桥梁排水和增设挡砟网的问题，代替了改造铁路桥梁本身结构的方式。同时，本发明一种铁路桥下挡砟和截水装置具有使用寿命长、容易维修、施工周期短等优点，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产应用意义。

本发明所采用的技术方案是：一种铁路桥下挡砟和截水装置，所述挡砟和截水装置设置在公路工程下穿铁路桥梁处，包括设置在所述铁路桥梁横桥向两侧的装置本体，所述装置本体包括：

两组管柱结构，所述两组管柱结构分别固定连接在下穿道路U槽的两侧墙上；

托盘结构，所述托盘结构包括托盘和排水结构，所述托盘沿所述铁路桥梁顺桥向延伸，所述托盘的两端分别固定连接在所述两组管柱结构上；所述排水结构将所述铁路桥梁上的水排至下穿道路的横向两侧；

三角桁架，所述三角桁架沿所述铁路桥梁顺桥向延伸，所述三角桁架固定连接在所述托盘上；以及，

挡砟网结构，所述挡砟网结构沿所述铁路桥梁顺桥向延伸，所述挡砟网结构固定连接在所述三角桁架上。

进一步地，每组管柱结构均包括：

沿下穿道路线路方向间隔布置的两个立杆，所述立杆的顶端与所述托盘固定连接、底端与所述下穿道路U槽的侧墙固定连接；以及

设置在所述两个立杆之间、沿竖向方向间隔布置的多个横杆。

进一步地，每个所述立杆由多段立杆单体组成，相邻两个所述立杆单体之间采用法兰相互连接。

进一步地，每个所述立杆的底端设置有底盘，所述底盘上固定连接有锚固钢筋，所述立杆通过所述锚固钢筋与所述下穿道路U槽的侧墙固定连接。

进一步地，所述托盘的底面由沿铁路桥梁顺桥向间隔布置的多个支撑横梁和固定连接在所述支撑横梁底面的第一挡砟网组成。

进一步地，所述排水结构包括：

排水横管，所述排水横管沿所述铁路桥梁顺桥向延伸，并且，所述排水横管的两端分别位于下穿道路的横向两侧；以及，

排水竖管，所述排水竖管的顶端位于所述铁路桥梁的泄水孔下方、底端与所述排水横管相连通。

进一步地，所述三角桁架包括：

沿所述铁路桥梁顺桥向延伸的三个弦杆，所述三个弦杆中的其中一个弦杆用于连接所述挡砟网结构，为顶部弦杆，所述三个弦杆中的其余两个弦杆用于连接所述托盘，为底部弦杆；

沿所述铁路桥梁顺桥向间隔布置的多个三角形支撑架，每个所述三角形支撑架均包括两个竖向腹杆和一个横向底杆，所述竖向腹杆连接所述顶部弦杆和所述底部弦杆，所述横向底杆连接两个所述底部弦杆；以及，

多个斜向腹杆，所述斜向腹杆设置在所述三角桁架的两侧面上，并与所述弦杆呈一角度布置；每个所述斜向腹杆的一端连接在所述顶部弦杆上、另一端连接在所述底部弦杆上，并且，所述斜向腹杆与所述弦杆的连接点为所述三角形支撑架与所述弦杆的连接点。

进一步地，每个所述弦杆的两端面设置有封口板。

进一步地，所述挡砟网结构包括：

沿所述铁路桥梁顺桥向间隔布置的多个立柱，每个所述立柱的底端与所述三角桁架固定连接；以及，

设置在相邻两个所述立柱之间的第二挡砟网。

进一步地，采用抱箍连接所述立柱与所述第二挡砟网。

本发明的有益效果是：本发明创造性的提出了一种新型铁路桥下挡砟和截水装置。与现有技术相比较，没有对既有桥梁进行改造，不影响既有桥梁本身结构，有效地解决下穿公路段铁路桥梁排水和增加挡砟网的问题。同时该结构全部由标准钢构件组成，可以标准化制造，方便施工。该结构施工周期短，对铁路正常运营影响较小，有利于广泛地推广应用，具有重大的生产实践意义和经济价值。

附图说明

图1：本发明铁路桥下挡砟和截水装置的立面结构示意图；

图2：本发明铁路桥下挡砟和截水装置的断面结构示意图；

图3：本发明的挡砟网结构立面结构示意图；

图4：本发明的三角桁架立面结构示意图；

图5：本发明的托盘结构断面结构示意图；

图6：本发明的管柱结构立面结构示意图；

图7：本发明铁路桥下挡砟和截水装置与铁路桥梁关系图。

附图标注：

Ⅰ——下穿道路U槽；

1——托盘；2——立杆；

3——横杆；4——法兰；

5——底盘；6——锚固钢筋；

7——第一挡砟网；8——排水横管；

9——排水竖管；10——顶部弦杆；

11——底部弦杆；12——竖向腹杆；

13——横向底杆；14——斜向腹杆；

15——封口板；16——立柱；

17——第二挡砟网；18——抱箍；

19——支撑横梁。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如附图1至图7所示，一种铁路桥下挡砟和截水装置，挡砟和截水装置主要是应用于铁路桥梁的横桥向两侧、下穿道路穿越既有铁路桥梁的桥孔处，包括设置在铁路桥梁横桥向两侧的装置本体，装置本体主要由挡砟网结构、三角桁架、托盘结构、管柱结构四部分组成。

(一)挡砟网结构

挡砟网结构沿铁路桥梁顺桥向延伸，挡砟网结构通过焊接的方式与三角桁架进行连接。挡砟网结构由3种类型的构件组成：立柱16、第二挡砟网17和抱箍18。立柱16沿铁路桥梁顺桥向间隔布置多个，每个立柱16的底端与三角桁架焊接连接；相邻两个立柱16之间设置第二挡砟网17，并且，通过抱箍18连接立柱16与第二挡砟网17。

立柱16在挡砟网结构中起到固定支撑的作用；第二挡砟网17防止铁路桥上铁路路基的道砟飞溅掉落；抱箍18连接了立柱16和第二挡砟网17，使三部分形成一个整体。

(2)三角桁架

三角桁架沿铁路桥梁顺桥向延伸，三角桁架通过螺栓连接方式与托盘结构中的托盘1进行连接。三角桁架由4种类型的构件组成：弦杆、三角形支撑架、斜向腹杆14和封口板15。弦杆设置有三个，三个弦杆均沿铁路桥梁顺桥向延伸；三个弦杆中的其中一个弦杆用于连接挡砟网结构，设该弦杆为顶部弦杆10，三个弦杆中的其余两个弦杆用于连接托盘1，设该两弦杆为底部弦杆11。三角形支撑架沿铁路桥梁顺桥向间隔布置多个，每个三角形支撑架均包括两个竖向腹杆12和一个横向底杆13，竖向腹杆12连接顶部弦杆10和底部弦杆11，横向底杆13连接两个底部弦杆11。斜向腹杆14设置有多个，均设置在三角桁架的两侧面上，并与弦杆呈一角度布置；每个斜向腹杆14的一端连接在顶部弦杆10上、另一端连接在底部弦杆11上，并且，斜向腹杆14与弦杆的连接点为三角形支撑架与弦杆的连接点。封口板15设置在每个弦杆的端面。

弦杆起到承担挡砟结构荷载、并将荷载传递到钢托盘结构的作用；竖向腹杆12和斜向腹杆14将顶部弦杆10承担的荷载传递到底部弦杆11；封口板15是将弦杆的端口封住，防止进水腐蚀钢管。竖向腹杆12、横向底杆13、斜向腹杆14、封口板15均通过焊接的方式与弦杆进行连接。

(3)托盘结构

托盘结构由2种类型的构件组成：托盘1和排水结构。托盘1沿铁路桥梁顺桥向延伸，托盘1的两端分别通过焊接的方式固定连接在两组管柱结构上；托盘1的底面由沿铁路桥梁顺桥向间隔布置的多个支撑横梁19和固定连接在支撑横梁19底面的第一挡砟网7组成，其中，所述支撑横梁19可为工字钢。排水结构用于将铁路桥梁上的水排至下穿道路的横向两侧，包括排水横管8和排水竖管9，排水横管8沿铁路桥梁顺桥向延伸，并且，排水横管8的两端分别位于下穿道路的横向两侧；排水竖管9的顶端位于铁路桥梁的泄水孔下方、底端与排水横管8相连通。

托盘1承担了上部三角桁架、排水竖管9、排水横管8三部分荷载，并将荷载传递给管柱结构；第一挡砟网7防止铁路桥上铁路路基的道砟飞溅掉落；排水竖管9将铁路桥上的积水排到排水横管8；排水横管8将排至其内的积水排到下穿道路两侧。第一挡砟网7、排水横管8和排水竖管9均通过螺栓的方式与托盘1进行连接。

(4)管柱结构

管柱结构设置有两组，分别固定连接在下穿道路U槽Ⅰ的两侧墙上。每组管柱结构由4种类型的构件组成：立杆2、横杆3、底盘5和锚固钢筋6。立杆2沿下穿道路线路方向间隔布置两个，每个立杆2可由多段立杆单体组成，相邻立杆单体之间采用法兰4相互连接；立杆2的顶端通过焊接的方式与托盘1进行连接，立杆2的底端设置有底盘5，底盘5上固定连接有锚固钢筋6，立杆2的底端通过锚固钢筋6与下穿道路U槽Ⅰ的侧墙固定连接。横杆3设置在两个立杆2之间，并且，横杆3沿竖向方向间隔布置多个。

立杆2将托盘结构传递下来的荷载传递到基础上，并为整个装置本体提供支撑作用；横杆3将两个并列的立杆2连接成一个整体；法兰4用于连接两段立杆单体；锚固钢筋6主要是增加立杆2和基础的连接强度。

本发明中，挡砟网结构、三角桁架、托盘结构、管柱结构中的各个部件均采用标准钢构件制作而成，其中，第一挡砟网7和第二挡砟网17均为镂空钢板。

设计时，首先通过下穿道路宽度确定本发明装置本体的跨度；其次，根据跨度确定三角桁架的跨度及尺寸；然后，确定其余杆件的尺寸，并在工厂进行切割制造；最后，由管柱结构、托盘结构、三角桁架、挡砟网结构的顺序进行组装施工。

本发明可以在不改造既有铁路桥的前提下，利用铁路桥两侧空间，有效地解决了下穿公路段铁路桥梁排水和增加挡砟网的问题。同时本方案为永久性结构，主要由型钢和无缝钢管构成，具有易维修、施工周期短、造价低等优势。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。