高速铁路桥梁挡风结构的制作方法

文档序号:2293963阅读:207来源:国知局
高速铁路桥梁挡风结构的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高速铁路桥梁挡风结构。已有普速铁路桥梁防风措施无法满足大风区高速铁路桥梁的防风要求。本发明包含有立柱、弯折立柱和挡风板;立柱和弯折立柱上下拼接固定;弯折立柱上部竖直,下部向梁体中心线弯折;弯折立柱上部竖直部分固定于梁体翼缘处,底端固定于箱梁腹板或T梁马蹄处;纵向相邻的立柱之间固定有挡风板,挡风板上设置有挡风板开孔。本发明在满足桥梁结构及挡风结构安全性的前提下,通过设置挡风结构改变作用到车体上的横风作用,提高了列车安全运营的临界风速,增加了列车运营的稳定性,减少了运营故障。
【专利说明】高速铁路桥梁挡风结构

【技术领域】
[0001]本发明属于闻速铁路防风【技术领域】,具体涉及一种闻速铁路桥梁挡风结构。

【背景技术】
[0002]我国新疆铁路风区风速高、风期长、季节性强、变化速度快,大风突如其来,具有较强的破坏性。其中百里风区、三十里风区是我国乃至世界上铁路风灾最严重的地区之一。多年来已多次发生列车被大风吹翻的事故,给铁路的运输生产带来了巨大的经济损失和严重的社会影响。
[0003]现有研究多针对低速车辆进行,关于中、高速列车的研究相对较少。已有普速铁路桥梁防风措施,采用分离式桥式或与T梁挡碴墙侧向连接的挡风结构形式。高速铁路列车速度快、轴重轻、气动力远大于普速铁路列车的气动力,横风作用对列车气动力的影响更大,现有挡风结构的高度、开孔率、挡风效果、立柱及连接的安全性均不能满足高速铁路的运营要求。同时挡风结构挡风比例需考虑高速铁路桥梁梁部及下部结构强度、刚度,并结合构造特点,需同时保证列车、桥梁及挡风结构的静、动力性能均满足规范,才能保证列车运营的安全性及舒适性。因此需研究适用高速铁路的桥梁挡风结构。


【发明内容】

[0004]本发明的目的是提供一种闻速铁路桥梁挡风结构,提闻闻速铁路列车安全运营的临界风速。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
闻速铁路桥梁挡风结构,其特征在于:
包含有立柱、弯折立柱和挡风板;
所述立柱和弯折立柱上下拼接固定;弯折立柱上部竖直,下部向梁体中心线弯折;弯折立柱上部竖直部分固定于梁体翼缘处,底端固定于箱梁腹板或T梁马蹄处;
纵向相邻的立柱之间固定有挡风板,挡风板上设置有挡风板开孔。
[0006]所述立柱和弯折立柱均为H型钢。
[0007]所述立柱和弯折立柱的立柱拼接缝位于桥面以上,并设置有立柱拼接板,立柱拼接板上设置有立柱连接螺栓将立柱和弯折立柱上下连接固定。
[0008]所述挡风板为横向波纹钢板;每板高0.5m,长1.9m,厚3_4mm,波高70mm ;八板上下平行组合总高为4m ;
桥面以上0.5-1.5m范围内开孔率为10%,其余范围内开孔率为20%。
[0009]所述挡风板左右两端均设置有卡槽,挡风板置于卡槽内,桥面以上的立柱和弯折立柱,通过挡风板固定螺栓将挡风板固定于立柱和弯折立柱。
[0010]所述弯折立柱上部竖直部分通过预埋于梁体翼缘中的翼缘预埋连接螺栓和梁体预埋套筒固定于梁体翼缘。
[0011]所述弯折立柱底端设置有弯折立柱钢铰,通过箱梁腹板或T梁马蹄中预埋的梁体预埋耳板固定于箱梁腹板或T梁马蹄。
[0012]本发明具有以下优点:
I)通过对高速铁路桥梁挡风结构的构造形式及受力特点进行系统研究,形成了高速铁路桥梁防风结构的关键技术。
[0013]针对高速铁路箱梁、组合T梁特点,研发了与之匹配的挡风结构及连接构造新形式,解决了结构及连接螺栓的疲劳问题,提高了结构整体安全性;研发了新型挡风屏单元板,对波高、板厚、开口率、开孔形式等重要参数进行了优化设计,使挡风结构在风场导向、风速衰减、材料用量、施工安装和环境噪声控制上达到最优。
[0014]2)首次确定了挡风结构设置的高度、开孔率等重要参数。
[0015]通过数值模拟及风洞试验手段,系统研究不同挡风结构高度下的挡风效果,得出最佳挡风结构高度为4m,匹配的最佳开孔率为20%。设挡风结构后,列车倾覆侧翻力矩减少为原值的20%。桥上列车安全运行的限速及停轮的临界风速可提高lOm/s。
[0016]3)采用耐侯钢,降低了养护维修工作量
挡风结构立柱及波形钢板考虑新疆地区缺少雨水、蒸发量大,同时风蚀严重的自然特点,采用耐侯钢。利用耐侯钢的大气耐侯性,降低了养护维修工作量。
[0017]4)根据外部风压,优化挡风结构立柱及挡风板具体尺寸
挡风结构结合风区的环境风速、桥梁高度、桥位地形、地理系数及风洞试验获得横风三分力气动参数,优化立柱及挡风板尺寸。挡风结构可分为单侧、双侧两种形式,挡风立柱横截面高度分为250mm、200mm、175mm三种类型,挡风板的厚度分为4mm, 3mm两种类型。在满足列车横风运营安全的同时,保证了挡风结构整体设计的合理性、经济性。
[0018]5)适用性强,能与高速铁路常用跨度箱梁、T梁、特殊跨度箱形连续梁等桥梁配套使用,养护维修方便、耐久性好
挡风结构采用与梁直接连接的方式,利用梁体作为挡风结构的基础,能与高速铁路标准箱梁、组合T梁及其它特殊结构配套使用;能适应不同桥高、立交、泄洪的布置要求,同时节省工程投资便于养护。
[0019]6)立柱、挡风板连接均采用双螺母及带有回型销的防松方式,保证了连接的可靠性
板与立柱及板与板的连接均采用设置双螺母及带有回型销的防松方式。提高了连接方式的可靠性。挡风屏螺栓孔,结合现场实际情况,考虑采用椭圆形螺栓孔,以便于现场安装,同时均增设垫片满足可靠传力需要。

【专利附图】

【附图说明】
[0020]图1为箱梁挡风结构示意图。
[0021]图2为T梁挡风结构示意图。
[0022]图3为挡风板主视图。
[0023]图4为挡风板侧视图。
[0024]图5为立柱A大样示意图。
[0025]图6为立柱B大样示意图。
[0026]图7为立柱C大样示意图。
[0027]图8为翼缘处预埋件示意图。
[0028]图9为箱梁腹板处预埋件示意图。
[0029]图10为T梁马蹄处预埋件示意图。
[0030]图11为立柱拼接连接侧视图。
[0031]图12为立柱拼接连接主视图。
[0032]图中,1-立柱,2-弯折立柱,3-立柱拼接缝,4-接触网立柱,5-挡风板,6_挡风板开孔,7-卡槽,8-挡风板固定螺栓,9-立柱拼接板,10-翼缘预埋连接螺栓,11-弯折立柱钢铰,12-梁体预埋套筒,13-梁体预埋耳板,14-立柱连接螺栓。

【具体实施方式】
[0033]下面结合【具体实施方式】对本发明进行详细的说明。
[0034]本发明提出了一种全新的桥梁挡风结构形式,在满足桥梁结构及挡风结构安全性的前提下,通过设置挡风结构改变作用到车体上的横风作用,提高了列车安全运营的临界风速,增加了列车运营的稳定性,减少了运营故障,从而为列车安全在风区桥梁上通过提供了有利的保障。
[0035]所涉及的一种高速铁路桥梁挡风结构,适用于箱梁和组合T梁的桥梁结构,安装于桥梁梁部迎风侧,包含有立柱1、弯折立柱2和挡风板5。
[0036]所述立柱I和弯折立柱2均为H型钢(截面形式分为H250X250X9X 14截面,H200 X 200X8X12截面,H175 X 175 X 7.5 X 11截面三种),纵向间距2.0m,上下拼接固定,
立柱拼接缝3位于桥面以上,设置有立柱拼接板9,立柱拼接板9上设置有立柱连接螺栓14将立柱I和弯折立柱2上下连接固定。弯折立柱2上部竖直,下部向梁体中心线弯折。弯折立柱2上部竖直部分通过预埋于梁体翼缘中的翼缘预埋连接螺栓10和梁体预埋套筒12固定于梁体翼缘上部竖直部分固定于梁体翼缘处。底端设置有弯折立柱钢铰11,通过箱梁腹板或T梁马蹄中预埋的梁体预埋耳板13固定于箱梁腹板或T梁马蹄。跨梁缝处立柱为适应温度变化引起的伸缩,翼缘宽度需根据需要适当加宽。
[0037]纵向相邻的立柱I之间固定有挡风板5。所述挡风板5为横向波纹钢板;为便于安装及制造,竖向分为8块单元板,每板高0.5m,长1.9m,厚3_4mm,波高70mm ;八板上下平行组合总高为4m。挡风板5上设置有挡风板开孔6,均为圆端形孔,桥面以上0.5-1.5m范围内开孔率为10%,其余范围内开孔率为20%。组合开孔率不但保证了结构的整体开孔率小于20%,同时,对于对列车减风效果最显著的下侧减少开孔,可进一步提高减风效果。挡风板5左右两端均设置有卡槽7,桥面以上的立柱I和弯折立柱2置于卡槽7内,通过挡风板固定螺栓8将挡风板5固定于立柱I和弯折立柱2。
[0038]施工顺序一般安排为,在梁厂绑扎钢筋时埋设挡风结构预埋件一浇筑箱梁梁体一实测预埋件位置,并应满足设计要求一架设梁体一在工点附件的钢构件加工场集中预制立柱1、弯折立柱2、挡风板5等挡风结构的各个部件一运输到现场一拼装立柱安装工装一安装弯折立柱2 —安装立柱I并用立柱拼接板9连接立柱I和弯折立柱2 —按从下到上顺序依次安装挡风板5含卡槽一安装挡风板5间的螺栓。
[0039]立柱1、弯折立柱2和挡风板5及连接螺栓等均在工厂制作焊接而成,制作完成后,在工厂进行试拼,精度满足要求后,运至现场。
[0040]对挡风结构进行检查、调整后,先初拧高强螺栓,初拧完毕的高强度螺栓用敲击法检查,并在螺栓、螺母、垫圈及构件上划直线标记,便于检查终拧时有无漏拧以及垫圈或螺栓是否转动。终拧采用扭矩法,使用前扭矩扳手必须标定,其扭矩误差不得大于使用扭矩值的±5%。高强度螺栓的初抒和终抒应在同一工作日内完成。
[0041]预埋件及附加锚固钢筋及钢板,在安装过程中若与波纹管有相碰,可适当移动钢筋或弯折,并应保证最小保护层的要求。
[0042]该挡风板5采用带孔波形钢板,挡风板5不但可以改变一部分来流风通过挡风板后的风向,也可以使来流风通过挡风板以后形成板后空气紊流,能最大限度地损失来流风的动能,降低来流风的风速,从而达到挡风的目的。
[0043]通过流场数值模拟计算和风洞试验验证,桥梁上设置高3.5-4.0m、透风率为20%的挡风屏后,列车所受的风力作用约为无挡风屏时的20%。由此可见设置挡风屏后对提高列车运行安全效果是显著的。
[0044]我国的新疆、内蒙及沿海等地均有大风天气,大风给当地铁路公路的运输安全、生命财产造成严重威胁和重大经济损失。如果将该新型铁路桥梁挡风屏应用于这些风区铁路、公路桥梁,不但会极大地节省工程本身的投资,而且能大大减少大风天气下的铁路、公路停运时间,减少灾害天气产生的经济损失。同时,作为一项安全防护工程,其防止翻车、脱轨等重大事故,方便旅客出行,保证人身安全,提高铁路信誉和安全感所产生的积极的社会影响无法用经济来衡量。
[0045]本发明的内容不限于实施例所列举,本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换,均为本发明的权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.闻速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 包含有立柱(1 ?、弯折立柱(2)和挡风板(5); 所述立柱(1)和弯折立柱(2)上下拼接固定;弯折立柱(2)上部竖直,下部向梁体中心线弯折;弯折立柱(2)上部竖直部分固定于梁体翼缘处,底端固定于箱梁腹板或I梁马蹄处; 纵向相邻的立柱(1)之间固定有挡风板(5),挡风板(5)上设置有挡风板开孔“)。
2.根据权利要求1所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述立柱(1)和弯折立柱(2)均为!I型钢。
3.根据权利要求2所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述立柱(1)和弯折立柱(2)的立柱拼接缝(3)位于桥面以上,并设置有立柱拼接板(9),立柱拼接板(9)上设置有立柱连接螺栓(14)将立柱(1)和弯折立柱(2)上下连接固定。
4.根据权利要求3所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述挡风板(5)为横向波纹钢板;每板高0.5111,长1.9111,厚3-4111111,波高70111111 ;八板上下平行组合总高为細; 桥面以上0.5-1.5111范围内开孔率为10%,其余范围内开孔率为20%。
5.根据权利要求4所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述挡风板(5)左右两端均设置有卡槽(7),挡风板(5)置于卡槽(7)内,桥面以上的立柱(1)和弯折立柱(2),通过挡风板固定螺栓(8)将挡风板(5)固定于立柱(1)和弯折立柱⑵。
6.根据权利要求5所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述弯折立柱(2)上部竖直部分通过预埋于梁体翼缘中的翼缘预埋连接螺栓(10)和梁体预埋套筒(12)固定于梁体翼缘。
7.根据权利要求6所述的高速铁路桥梁挡风结构,其特征在于: 所述弯折立柱(2)底端设置有弯折立柱钢铰(11),通过箱梁腹板或I梁马蹄中预埋的梁体预埋耳板(13)固定于箱梁腹板或I梁马蹄。
【文档编号】E01D19/10GK104389263SQ201410700906
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】赵会东, 何涛, 徐永利, 吴少海, 张鹏, 俞萍, 王昌鹏 申请人:中铁第一勘察设计院集团有限公司
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1