一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构的制作方法

本发明涉及悬挂式单轨技术领域，特别涉及一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构。

背景技术：

悬挂式单轨桥墩与轨道梁之间的安全有效连接，是悬挂式单轨设计的重要环节。通常来说，悬挂式单轨桥墩与轨道梁之间可通过插销进行连接，插销连接具有结构简单、安装方便的优点。如图1所示，在轨道梁1端部设有加强板2，加强板2上设置有插销孔6，在y型桥墩3上设有吊板4，吊板4上也设有插销孔6，并通过插销5与加强板2相连接。但在实际使用中，插销式连接逐渐显露出各种不足，一是，加强板2与轨道梁1采用焊缝连接，由于处于悬吊结构中，加强板2与轨道梁1的焊缝受拉，受力不均匀，出现了局部应力较大的情况，疲劳问题突出；二是，鉴于国内钢结构加工水平及施工队伍安装水平，在施工中需要对钢结构生产及安装过程中产生的偏差进行补救，而插销连接的可调节范围很小，且调节不便。同时，插销式连接的吊板4一般厚度均超过75mm，而国内目前悬挂式单轨钢结构设计时均参考tb10091-2017《铁路桥梁钢结构设计规范》，此规范规定各种条件下板材的最大厚度不应超过50mm，显然采用插销式时需要突破此规范，给实际设计带来巨大困难。为了解决上述问题，有必要研发一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构，包括在桥墩上设有的吊箱以及在轨道梁上安装有的牛腿，所述吊箱底部设有支座安装座，所述牛腿通过支座安装在所述支座安装座上，所述支座包括上支座板和下支座板，所述上支座板和下支座板之间设有滑动座，所述支座上还安装有纵向限位装置，所述纵向限位装置与所述下支座板之间留有间隙，所述间隙使得所述支座可在间隙范围内进行纵向移动，在支座的纵向位移超过所述间隙时，所述纵向限位装置可对所述支座进行限位。

本发明将桥墩与轨道梁之间通过支座进行连接，轨道梁的牛腿处于受压状态，受力更加合理可靠，支座结构传力更加均匀，克服了插销连接中局部应力较大、疲劳问题突出的不足。本发明的承载力范围广，且结构的安全性、耐用性和行车舒适性均优于插销连接，可适用于直、曲线简支梁及直、曲线大跨连续梁。

更为重要的是，本发明的纵向限位装置与下支座板之间还设有一定的间隙，该间隙允许支座在桥纵向的一定范围内进行自由移动，该自由移动的范围对应轨道梁在温度荷载和车辆荷载作用下的纵向自由变形；且支座纵向位移一旦超过所述间隙时，此时对应制动力作用下轨道梁的纵向位移，纵向限位装置又能对轨道梁进行限位，即在制动力作用下将支座在纵向“锁死”。本发明支座的设计思路就是在制动力作用下，通过对支座进行限位、“锁死”，将悬挂式单轨桥墩进行串联，将制动力传递至车辆前行方向的桥墩，由若干个桥墩同时承受制动力，解决了规范对于悬挂式单轨桥墩墩顶位移的严格限制，使得所有桥墩的墩顶位移均满足规范要求，可减小桥墩墩身截面，大大节约工程造价，减少桥墩的占地空间，以及提高结构的景观效果，对悬挂式单轨结构的推广起到至关重要的作用。

优选的，所述纵向限位装置包括在所述下支座板底部设有的调整座，在所述调整座上设有的若干个螺栓安装座，每个所述螺栓安装座和所述下支座板的侧面之间设有顶推板，所述顶推板与所述下支座板的侧面间隔5mm-20mm，所述顶推板与所述螺栓安装座栓接。顶推板和下支座板始终保持一定的间隙，该间隙使得支座在纵向有一定量的自由移动范围，且一旦支座的纵向位移超出该间隙后，顶推板可顶紧下支座板，实现纵向限位和防落梁功能，同时将制动力传递至下一个桥墩。

优选的，所述纵向限位装置还可对支座的纵向安装位置进行调整，具体的，所述顶推板和螺栓安装座之间还设有多个调节垫片，优选的，所有所述调节垫片为包括有多种不同厚度尺寸的调节垫片。通过调整两侧调节垫片的数量，可及时对纵向安装偏差进行补救，大大提高轨道梁的安装精度。

优选的，所述连接结构还包括能够对所述支座分别进行横向、竖向调节的横向调节装置和竖向调节装置，通过横向调节装置和竖向调节装置可及时对各种横向、竖向安装偏差进行补救，大大提高轨道梁的安装精度。

优选的，所述横向调节装置包括在所述下支座板底部设有的调整座，在所述调整座上设有的若干个螺栓安装座，每个所述螺栓安装座和所述下支座板的侧面之间设有若干个调节垫片和顶推板，所述顶推板顶紧所述下支座板，所述螺栓安装座、调节垫片和顶推板上均设有螺栓孔，并通过调整螺栓进行连接，所述调整螺栓的一端固定在所述顶推板上，所述调整螺栓的另一端通过锁紧螺母进行锁紧。

在支座安装过程中，只需取出需要移动方向的调节垫片，将其调整到另一侧，即可实现横向的调整，而顶推板始终顶紧支座下座板，实现支座限位，实现防落梁功能。采用调节垫片的形式进行横向的调整，不仅结构简单，调整方便，且调整后支座的水平受力可靠。

优选的，所述下支座板上设有矩形凹槽，所述矩形凹槽的形状与所述顶推板相适配，且所述矩形凹槽和顶推板之间还安装有不锈钢板一和四氟滑条。顶推板通过矩形凹槽半嵌入到下支座板中，可以防止支座在使用过程中调节垫片反跳。

优选的，所述竖向调节装置包括在所述上支座板顶部设有的若干个预置钢板，通过调整预置钢板的数量，可以调节轨道梁的竖向安装位置。

优选的，所述预置钢板为包括有多种不同厚度尺寸的预制钢板，便于调整至准确的安装位置。

优选的，所述上支座板的周向还设有向下凸起的限位块，限位块起到了防落梁的作用。

优选的，所述限位块与所述上支座板为一体成型结构或拼装组合结构。

优选的，所述滑动座和上支座板之间设有平面滑板，所述滑动座和下支座板之间均设有球面滑板，从而实现支座的转动和滑动。

优选的，所述牛腿与轨道梁焊接连接，所述支座安装座与所述桥墩可拆卸式连接。

本发明还公开了一种悬挂式单轨墩梁构造，包括桥墩、轨道梁以及位于二者之间的一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构。本发明将桥墩与轨道梁之间通过支座进行连接，轨道梁的牛腿处于受压状态，受力更加合理可靠，支座结构传力更加均匀，克服了插销连接中局部应力较大、疲劳问题突出的不足。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明将桥墩与轨道梁之间通过支座进行连接，轨道梁的牛腿处于受压状态，受力更加合理可靠，支座结构传力更加均匀，克服了插销连接中局部应力较大、疲劳问题突出的不足，且本发明中支座还具有三向可调的优点，调节方便，可及时对各种安装偏差进行补救，大大提高了轨道梁的安装精度。本发明的承载力范围广，且结构的安全性、耐用性和行车舒适性均优于插销连接，可适用于直、曲线简支梁及直、曲线大跨连续梁。

更为重要的是，当纵向限位装置对支座的纵向位置调整完毕后，本发明的纵向限位装置与下支座板之间还设有一定的间隙，该间隙允许支座在桥纵向的一定范围内进行自由移动，该自由移动的范围对应轨道梁在温度荷载和车辆荷载作用下的纵向自由变形；且支座纵向位移一旦超过所述间隙时，此时对应制动力作用下轨道梁的纵向位移，纵向限位装置又能对轨道梁进行限位，即在制动力作用下将支座在纵向“锁死”。本发明支座的设计思路就是在制动力作用下，通过对支座进行限位、“锁死”，将悬挂式单轨桥墩进行串联，将制动力传递至车辆前行方向的桥墩，由若干个桥墩同时承受制动力，解决了规范对于悬挂式单轨桥墩墩顶位移的严格限制，使得所有桥墩的墩顶位移均满足规范要求，可减小桥墩墩身截面，大大节约工程造价，减少桥墩的占地空间，以及提高结构的景观效果，对悬挂式单轨结构的推广起到至关重要的作用。

附图说明：

图1是背景技术所述的插销连接的结构示意图。

图1中标记：1-轨道梁，2-加强板，3-桥墩，4-吊板，5-插销，6-插销孔。

图2是仅考虑固定支座所在墩承受制动力时的悬挂式单轨的变形示意图。

图3是将制动力传递至车辆前行方向的其他桥墩时的悬挂式单轨的变形示意图。

图4是本发明所述的一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构的结构示意图。

图5是本发明所述的支座在横桥向的截面图。

图6是本发明所述的支座在纵桥向的截面图。

图7是本发明所述的横向调节装置的局部放大图。

图8是本发明所述的纵向限位装置的局部放大图。

图2-图8中标记：1-桥墩，2-轨道梁，3-吊箱，4-支座安装座，5-牛腿，6-支座，7-上支座板，8-下支座板，9-滑动座，10-平面滑板，11-球面滑板，12-调整座，13-螺栓安装座，14-调节垫片，15-顶推板，16-调整螺栓，17-锁紧螺母，18-不锈钢板一，19-四氟滑条，20-矩形凹槽，21-预置钢板，22-限位块，23-聚乙烯滑板，24-不锈钢板二，25-不锈钢板三，26-固定支座，27-纵向活动支座。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

悬挂式单轨交通系统为一种轻型轨道交通系统，目前在国内还没有运营线建成，其桥墩一般为钢结构桥墩，钢筋混凝土桥墩较为少见，其高度比其他类型的桥梁在轨面高度一致的情况下高6m以上(车辆悬吊于梁体之下)，因此桥墩整体相对较高，一般在市区内正常情况下桥墩高度在14m～17m，因该种制式对景观、投资及占地等均要求相对较为严格，因此一般桥墩截面也较小，正常情况下，国内现有车在3辆编组时，30m跨的简支结构其桥墩截面尺寸应小于1m×1m，此时，在纵向荷载作用下桥墩墩顶纵向的弹性水平位移δ已无法满足国内目前已经制定的标准的要求。

悬挂式单轨在《悬挂式单轨交通设计标准》(2018年8月)未颁布之前，桥墩一般是采用强度控制设计，其原则主要有两条，一是按照《铁路桥梁钢结构设计规范》要求，保证结构的强度、稳定性及疲劳性能等，对桥墩的变形不控制，但须保证结构各部件能够正常使用；二是利用车桥耦合动力分析，保证行车舒适度要求。这样考虑的原因是，悬挂式单轨结构与常规铁路桥梁有本质差异，我们认为悬挂式单轨转向架内置于桥梁轨道梁箱体之内，不会出现因墩顶位移过大而产生的脱轨现象，因此只要结构安全，车辆就安全，同时，不能因为结构刚度不足，导致乘客舒适度满足不了要求。此时，按平均墩高15m，梁跨30m(悬挂式单轨简支梁梁跨一般最大到30m，30m以上时梁刚急剧增加，较为浪费，也影响景观和增加了施工难度等)，3辆车编组的情况计算，桥墩的截面尺寸约为0.9m×0.9m，即可满足以上要求。

但是，现在国内已经正式颁布的悬挂式单轨设计标准有四川省地方标准《悬挂式单轨交通设计标准》，其他包括例如轨道交通协会编写的悬挂式单轨交通设计标准等均在征求意见阶段，无论哪一个标准都规定在纵向力作用下桥墩墩顶纵向的弹性水平位移δ应满足：(其中，l为跨距)。在这样的墩顶顺桥向位移限制下，桥墩的截面尺寸在墩高15m时，在与以上述相同情况下，钢墩的尺寸变化为2.3m×0.9m，截面尺寸要比原来按强度控制设计时大2倍以上，此时，仅桥墩墩柱的工程量就增加了180％以上，且墩高越大，截面尺寸越大。而悬挂式单轨全线为高架桥梁，每公里最少有34个桥墩，实际远多于该值，因为悬挂式单轨目前直线梁可以做到30m跨，但是曲线梁最大跨一般只有25m，悬挂式单轨不同于其他交通制式，其最大优点是曲线可灵活布置，因此，其线路走向一般以适应地形要求为准，曲线占比较大，一般50％以上。

设计标准的出台给悬挂式单轨这一新生的交通制式的推广带来了致命影响，经测算，采用此标准进行设计的桥梁比原先规范未颁布前采用强度控制设计的桥梁，工程造价每公里约增加1300万人民币(未包含基础增加的费用)，同时，给景观带来了致命影响。

如图2所示，悬挂式单轨按照常规铁路、公路、市政或其他类型的轨道交通桥梁简支梁设计方法进行设计，在简支梁的一端设置固定支座26，在简支梁的另一端设置纵向活动支座27，纵向活动支座27的活动量必须大于纵向力产生的位移量，保证纵向活动支座27在纵向力作用下能自由变形，制动力等纵向力绝大部分传递至固定支座26所在桥墩1，纵向活动支座27所在桥墩1因纵向活动支座的摩擦系数较小，仅分配到极少的纵向力，设计时往往偏于安全地将纵向力考虑为仅固定支座26所在桥墩1承受。此时，在制动力等纵向力作用下，不考虑纵向活动支座27抵抗水平力作用，同时，对桥墩1采用强度设计控制，计算得出固定支座26所在的桥墩1墩顶纵向水平位移为δ1，此时δ1值一般远大于不满足规范要求。

为了解决上述问题，本发明提出了一种方案，如图3所示，主要思路是悬挂式单轨梁体在温度荷载作用下能自由变形，且曲线梁在车辆荷载作用下能纵向自由变形(这两种荷载作用频率较高，如限制则对纵向活动支座27耐久性产生影响)，在制动力作用下对轨道梁2纵向活动进行约束，将纵向活动支座27“锁死”，将悬挂式单轨桥墩1在纵向力过大时进行串联，将制动力传递至车辆前行方向的桥墩1，使得所有桥墩1的制动力均在合理范围内，此时，计算得到的墩顶位移δ2＝δ1/n(n为传递制动力等纵向力的桥墩的个数)，满足墩顶位移这一相对悬挂式单轨来说过于严格的要求。因此，在此设计思路下，纵向活动支座27还要同时具有一定的纵向自由活动位移量以及纵向制动功能。为此，本发明专门设计了一种新型的纵向活动支座，即下述的支座6，而纵向自由活动位移量以及纵向制动功能则是通过纵向限位装置实现的。

下面重点阐述一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构，如图4所示，包括桥墩1和轨道梁2，所述桥墩1上设有吊箱3，所述吊箱3底部设有支座安装座4，所述轨道梁2的顶部安装有牛腿5，所述牛腿5通过支座6安装在所述支座安装座4上。所述牛腿5与轨道梁2焊接连接，所述支座安装座4与所述桥墩1通过螺栓可拆卸式连接。

如图5-图6所示，所述支座6包括上支座板7和下支座板8，所述上支座板7和下支座板8之间设有滑动座9，所述滑动座9和上支座板7之间设有平面滑板10和不锈钢板三25，所述滑动座9和下支座板8之间均设有球面滑板11。所述上支座板7的周向还设有向下凸起的限位块22，所述限位块22与所述上支座板7为一体成型结构，起到防落梁作用。进一步的，所述支座6上还设有横向调节装置、纵向限位装置和竖向调节装置，所述横向调节装置、纵向限位装置和竖向调节装置分别对所述支座6的横向、纵向、竖向安装位置进行调整，且所述纵向限位装置与所述下支座板8之间留有间隙，所述间隙使得所述支座6可在间隙范围内进行纵向移动，当所述支座6的纵向位移超过所述间隙时，所述纵向限位装置可对所述支座6进行限位。

如图7所示，所述横向调节装置包括在所述下支座板8底部设有的调整座12，所述下支座板8与调整座12之间设有聚乙烯滑板23和不锈钢板二24。在所述调整座12上沿着桥横向设有两个螺栓安装座13，所述螺栓安装座13与所述调整座12为一体成型结构件。每个所述螺栓安装座13和所述下支座板8的侧面之间设有若干个调节垫片14和顶推板15，所述顶推板15顶紧所述下支座板8，所述调节垫片14包括有多种厚度尺寸，所述螺栓安装座13、调节垫片14和顶推板15上均设有螺栓孔，并通过调整螺栓16进行连接，所述调整螺栓16的一端固定在所述顶推板15上，所述调整螺栓16的另一端通过锁紧螺母17进行锁紧。所述下支座板8上还设有矩形凹槽20，所述矩形凹槽20的形状与所述顶推板15相适配，顶推板15半嵌入到所述下支座板8中，且所述矩形凹槽20和顶推板15之间还安装有不锈钢板一18和四氟滑条19。

如图8所示，所述纵向限位装置包括在所述下支座板8底部设有的调整座12，在所述调整座12上沿着桥纵向设有两个螺栓安装座13，所述螺栓安装座13与所述调整座12为一体成型结构件。每个所述螺栓安装座13和所述下支座板8的侧面之间设有若干个调节垫片14和顶推板15，所述调节垫片14包括有多种厚度尺寸，所述顶推板15与所述下支座板8的侧面间隔d＝5mm-20mm，所述螺栓安装座13、调节垫片14和顶推板15上均设有螺栓孔，并通过调整螺栓16进行连接，所述调整螺栓16的一端固定在所述顶推板15上，所述调整螺栓16的另一端通过锁紧螺母17进行锁紧。

在支座安装过程中，对横向和纵向安装位置进行调整时，只需取出需要移动方向的调节垫片，将其调整到另一侧，即可实现横向/纵向的调整。采用调节垫片的形式进行横向/纵向的调整，不仅结构简单，调整方便，且调整后支座的水平受力可靠。

所述竖向调节装置包括在所述上支座板7顶部设有的若干个预置钢板21，所述预置钢板21可包括多种不同的厚度尺寸，通过调整所述预置钢板21的数量来对轨道梁的竖向安装位置进行调整。

本实施例还公开了一种悬挂式单轨墩梁构造，包括桥墩1、轨道梁2以及位于二者之间的一种新型的悬挂式单轨桥墩与轨道梁的连接结构。

采用本发明所述的支座结构进行悬挂式单轨桥墩和轨道梁的连接，不仅结构简单、合理、可靠，且球面受力，传力均匀，承载力范围广(500n-2500n)，可适用于直、曲线简支梁及直、曲线大跨连续梁，活载作用时，支座变形极小，能可靠的保证车辆运行的平顺性，更重要的是支座具有三向可调的功能，纵桥可调位移为±20mm，横桥可调位移为±15mm，竖向调高量为-30～+40mm。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。