[發明專利]用于高速磁懸浮大跨度斜拉橋加勁梁的鋼混組合式桁架梁

在審

• 申請號: 202110079042.9
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112900233A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 徐利平;李映;吳定俊;李奇;張叢;劉健
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: E01D12/00
• 分類號: E01D12/00;E01D6/00;E01D11/04;E01D2/04
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

本發明涉及一種用于高速磁懸浮大跨度斜拉橋加勁梁的鋼混組合式桁架梁，包括自下而上依次設置的下弦桿、成對的中間桁架(5)和成對的上弦桿(6)，所述下弦桿采用鋼混組合梁并水平設置，包括鋼制箱梁(2)以及設于鋼制箱梁(2)頂部的混凝土橋面板(3)，所述混凝土橋面板(3)上設置成對的高速磁浮交通軌道梁(4)，所述中間桁架(5)沿縱橋向豎直設置，成對的中間桁架(5)沿橫橋向分布，所述上弦桿(6)采用箱型鋼結構并水平設置。與現有技術相比，本發明保證了大跨度斜拉橋的整體剛度，減小了跨中軌道梁折角值，同時局部剛度也得到提高，對位于輔助墩處的軌道梁的平順性也起到了有利作用，從而滿足高速磁浮系統運行的需要。

技術領域

本發明屬于橋梁領域，具體涉及一種用于高速磁懸浮大跨度斜拉橋加勁梁的鋼混組合式桁架梁。

背景技術

在大跨度橋梁結構中，出于行車安全性、舒適性及美觀等方面的要求，大橋加勁梁應具有必要的剛度來滿足使用要求。

公路用混凝土斜拉橋的撓跨比不應大于1/500，鋼梁、鋼混組合梁和混合梁斜拉橋不應大于1/400，常用的加勁梁斷面布置形式如圖1、2所示。圖1為蘇通長江公路大橋的斷面布置圖，可看到，主跨1088m的蘇通長江公路大橋加勁梁采用扁平鋼箱梁，主梁寬度為41m，吊索間梁寬35.4m，箱梁中間位置處梁高4m，頂、底板采用U形加勁肋加勁，腹板采用平板加勁，箱梁采用實腹式橫隔板，間距4m，除了在近塔處和輔助墩處梁段采用實腹式縱隔板外，其他部位采用桁架式縱隔板，底部還設有檢查車軌道和導流板。圖2為椒江二橋的斷面布置圖，可看到，椒江二橋的加勁梁采用半封閉流線形扁平鋼箱組合梁，全寬34.72m(不含風嘴)，中心線處高度為3.5m，分離式雙箱共4道腹板，組合梁混凝土橋面板厚260mm、埂腋處加高為400mm；底板寬3.88+3.65+3.65+3.88m、板厚16～30mm；底板U形加勁肋厚8mm，下口寬400mm，高260mm，間距800mm；邊腹板厚30mm、中腹板厚16～20mm；橫隔板間距為標準節段為4.5m、邊跨節段為3m，板厚12～36mm。

大鐵路的貨運列車荷載大、振動大，橋梁剛度要求嚴；高速鐵路的荷載輕但車速高，列車過橋時，車橋都將產生較大振動，對橋梁剛度要求也嚴；城市軌道交通荷載小、過橋速度低，對橋梁剛度要求可以有較大的放松。對大跨度橋梁加勁梁形式以桁架為主，圖3、4為幾座已建鐵路斜拉橋所采用的加勁梁斷面布置形式。圖3是國內已建成通車的武漢天興洲長江大橋加勁梁橫斷面圖，可看到該加勁梁采用三片主桁結構，主桁間距15m，總桁寬30m，桁高15.2m，節間長度14m，主桁采用焊接整體節點結構形式，主桁上、下弦桿采用箱形斷面，桿件內寬1300mm，下弦桿截面尺寸為1300mm×1740mm，鐵路橋面采用縱橫梁體系，道砟橋面，鐵路縱梁為工形截面，主梁中部公路橋面是正交異性橋面板，下設U形縱向加勁肋，每半幅橋(15m寬)設四道縱梁，主桁下弦設交叉型下平聯，桿件采用焊接工形構件，截面高550mm，鐵路橫梁作為下平聯橫撐。圖4是連接丹麥和瑞典的厄勒海峽橋加勁梁，該加勁梁為連續結合鋼桁梁，其上層為平均厚度30cm并有橫向預應力的混凝土公路橋面板，上層為公路4車道，下層為雙線鐵路，主桁上、下弦桿采用箱形斷面，鐵路橋面采用扁平鋼箱梁結構，頂、底板設縱向U形加勁肋，桁架斜桿的傾角均約為30°和60°，其目的是與斜拉索的傾角相對應，斜桿、弦桿和鐵路橋面均采用S420(EN10113)級鋼，鋼板厚度為9～50mm。

在高速磁浮交通中，由于磁浮列車與軌道梁之間耦合工作的特點，橋上軌道梁是否平順是影響列車安全行駛的關鍵，磁浮間隙過大或過小都會導致減弱或失去磁浮力，如圖5、6所示，其中，圖5中出現了一些構件，如滑行支承軌101、導向和制動軌102、長定子鐵芯和線圈103和支撐梁104，圖6中出現了一些構件和角度，如軌道梁頂面105、軌道梁折角106、懸浮電磁鐵107和定子面108，懸浮電磁鐵107和軌道梁之間存在磁浮間隙，懸浮電磁鐵107與軌道梁之間存在電磁力，力的方向為從懸浮電磁鐵107朝向軌道梁，并垂直于兩者的表面，其中描述軌道梁平順性的重要指標是軌道梁折角。