高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)。已有普速鐵路橋梁防風(fēng)措施無(wú)法滿(mǎn)足大風(fēng)區(qū)高速鐵路橋梁的防風(fēng)要求。本發(fā)明包含有立柱、彎折立柱和擋風(fēng)板;立柱和彎折立柱上下拼接固定;彎折立柱上部豎直,下部向梁體中心線彎折;彎折立柱上部豎直部分固定于梁體翼緣處,底端固定于箱梁腹板或T梁馬蹄處;縱向相鄰的立柱之間固定有擋風(fēng)板,擋風(fēng)板上設(shè)置有擋風(fēng)板開(kāi)孔。本發(fā)明在滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)及擋風(fēng)結(jié)構(gòu)安全性的前提下,通過(guò)設(shè)置擋風(fēng)結(jié)構(gòu)改變作用到車(chē)體上的橫風(fēng)作用,提高了列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)的臨界風(fēng)速,增加了列車(chē)運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性,減少了運(yùn)營(yíng)故障。
【專(zhuān)利說(shuō)明】高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聞速鐵路防風(fēng)【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種聞速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)新疆鐵路風(fēng)區(qū)風(fēng)速高、風(fēng)期長(zhǎng)、季節(jié)性強(qiáng)、變化速度快,大風(fēng)突如其來(lái),具有較強(qiáng)的破壞性。其中百里風(fēng)區(qū)、三十里風(fēng)區(qū)是我國(guó)乃至世界上鐵路風(fēng)災(zāi)最嚴(yán)重的地區(qū)之一。多年來(lái)已多次發(fā)生列車(chē)被大風(fēng)吹翻的事故,給鐵路的運(yùn)輸生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。
[0003]現(xiàn)有研究多針對(duì)低速車(chē)輛進(jìn)行,關(guān)于中、高速列車(chē)的研究相對(duì)較少。已有普速鐵路橋梁防風(fēng)措施,采用分離式橋式或與T梁擋碴墻側(cè)向連接的擋風(fēng)結(jié)構(gòu)形式。高速鐵路列車(chē)速度快、軸重輕、氣動(dòng)力遠(yuǎn)大于普速鐵路列車(chē)的氣動(dòng)力,橫風(fēng)作用對(duì)列車(chē)氣動(dòng)力的影響更大,現(xiàn)有擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的高度、開(kāi)孔率、擋風(fēng)效果、立柱及連接的安全性均不能滿(mǎn)足高速鐵路的運(yùn)營(yíng)要求。同時(shí)擋風(fēng)結(jié)構(gòu)擋風(fēng)比例需考慮高速鐵路橋梁梁部及下部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度,并結(jié)合構(gòu)造特點(diǎn),需同時(shí)保證列車(chē)、橋梁及擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的靜、動(dòng)力性能均滿(mǎn)足規(guī)范,才能保證列車(chē)運(yùn)營(yíng)的安全性及舒適性。因此需研究適用高速鐵路的橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的是提供一種聞速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),提聞聞速鐵路列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)的臨界風(fēng)速。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
聞速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于:
包含有立柱、彎折立柱和擋風(fēng)板;
所述立柱和彎折立柱上下拼接固定;彎折立柱上部豎直,下部向梁體中心線彎折;彎折立柱上部豎直部分固定于梁體翼緣處,底端固定于箱梁腹板或T梁馬蹄處;
縱向相鄰的立柱之間固定有擋風(fēng)板,擋風(fēng)板上設(shè)置有擋風(fēng)板開(kāi)孔。
[0006]所述立柱和彎折立柱均為H型鋼。
[0007]所述立柱和彎折立柱的立柱拼接縫位于橋面以上,并設(shè)置有立柱拼接板,立柱拼接板上設(shè)置有立柱連接螺栓將立柱和彎折立柱上下連接固定。
[0008]所述擋風(fēng)板為橫向波紋鋼板;每板高0.5m,長(zhǎng)1.9m,厚3_4mm,波高70mm ;八板上下平行組合總高為4m ;
橋面以上0.5-1.5m范圍內(nèi)開(kāi)孔率為10%,其余范圍內(nèi)開(kāi)孔率為20%。
[0009]所述擋風(fēng)板左右兩端均設(shè)置有卡槽,擋風(fēng)板置于卡槽內(nèi),橋面以上的立柱和彎折立柱,通過(guò)擋風(fēng)板固定螺栓將擋風(fēng)板固定于立柱和彎折立柱。
[0010]所述彎折立柱上部豎直部分通過(guò)預(yù)埋于梁體翼緣中的翼緣預(yù)埋連接螺栓和梁體預(yù)埋套筒固定于梁體翼緣。
[0011]所述彎折立柱底端設(shè)置有彎折立柱鋼鉸,通過(guò)箱梁腹板或T梁馬蹄中預(yù)埋的梁體預(yù)埋耳板固定于箱梁腹板或T梁馬蹄。
[0012]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
I)通過(guò)對(duì)高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的構(gòu)造形式及受力特點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)研究,形成了高速鐵路橋梁防風(fēng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵技術(shù)。
[0013]針對(duì)高速鐵路箱梁、組合T梁特點(diǎn),研發(fā)了與之匹配的擋風(fēng)結(jié)構(gòu)及連接構(gòu)造新形式,解決了結(jié)構(gòu)及連接螺栓的疲勞問(wèn)題,提高了結(jié)構(gòu)整體安全性;研發(fā)了新型擋風(fēng)屏單元板,對(duì)波高、板厚、開(kāi)口率、開(kāi)孔形式等重要參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),使擋風(fēng)結(jié)構(gòu)在風(fēng)場(chǎng)導(dǎo)向、風(fēng)速衰減、材料用量、施工安裝和環(huán)境噪聲控制上達(dá)到最優(yōu)。
[0014]2)首次確定了擋風(fēng)結(jié)構(gòu)設(shè)置的高度、開(kāi)孔率等重要參數(shù)。
[0015]通過(guò)數(shù)值模擬及風(fēng)洞試驗(yàn)手段,系統(tǒng)研究不同擋風(fēng)結(jié)構(gòu)高度下的擋風(fēng)效果,得出最佳擋風(fēng)結(jié)構(gòu)高度為4m,匹配的最佳開(kāi)孔率為20%。設(shè)擋風(fēng)結(jié)構(gòu)后,列車(chē)傾覆側(cè)翻力矩減少為原值的20%。橋上列車(chē)安全運(yùn)行的限速及停輪的臨界風(fēng)速可提高lOm/s。
[0016]3)采用耐侯鋼,降低了養(yǎng)護(hù)維修工作量
擋風(fēng)結(jié)構(gòu)立柱及波形鋼板考慮新疆地區(qū)缺少雨水、蒸發(fā)量大,同時(shí)風(fēng)蝕嚴(yán)重的自然特點(diǎn),采用耐侯鋼。利用耐侯鋼的大氣耐侯性,降低了養(yǎng)護(hù)維修工作量。
[0017]4)根據(jù)外部風(fēng)壓,優(yōu)化擋風(fēng)結(jié)構(gòu)立柱及擋風(fēng)板具體尺寸
擋風(fēng)結(jié)構(gòu)結(jié)合風(fēng)區(qū)的環(huán)境風(fēng)速、橋梁高度、橋位地形、地理系數(shù)及風(fēng)洞試驗(yàn)獲得橫風(fēng)三分力氣動(dòng)參數(shù),優(yōu)化立柱及擋風(fēng)板尺寸。擋風(fēng)結(jié)構(gòu)可分為單側(cè)、雙側(cè)兩種形式,擋風(fēng)立柱橫截面高度分為250mm、200mm、175mm三種類(lèi)型,擋風(fēng)板的厚度分為4mm, 3mm兩種類(lèi)型。在滿(mǎn)足列車(chē)橫風(fēng)運(yùn)營(yíng)安全的同時(shí),保證了擋風(fēng)結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)的合理性、經(jīng)濟(jì)性。
[0018]5)適用性強(qiáng),能與高速鐵路常用跨度箱梁、T梁、特殊跨度箱形連續(xù)梁等橋梁配套使用,養(yǎng)護(hù)維修方便、耐久性好
擋風(fēng)結(jié)構(gòu)采用與梁直接連接的方式,利用梁體作為擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ),能與高速鐵路標(biāo)準(zhǔn)箱梁、組合T梁及其它特殊結(jié)構(gòu)配套使用;能適應(yīng)不同橋高、立交、泄洪的布置要求,同時(shí)節(jié)省工程投資便于養(yǎng)護(hù)。
[0019]6)立柱、擋風(fēng)板連接均采用雙螺母及帶有回型銷(xiāo)的防松方式,保證了連接的可靠性
板與立柱及板與板的連接均采用設(shè)置雙螺母及帶有回型銷(xiāo)的防松方式。提高了連接方式的可靠性。擋風(fēng)屏螺栓孔,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,考慮采用橢圓形螺栓孔,以便于現(xiàn)場(chǎng)安裝,同時(shí)均增設(shè)墊片滿(mǎn)足可靠傳力需要。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為箱梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為T(mén)梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3為擋風(fēng)板主視圖。
[0023]圖4為擋風(fēng)板側(cè)視圖。
[0024]圖5為立柱A大樣示意圖。
[0025]圖6為立柱B大樣示意圖。
[0026]圖7為立柱C大樣示意圖。
[0027]圖8為翼緣處預(yù)埋件示意圖。
[0028]圖9為箱梁腹板處預(yù)埋件示意圖。
[0029]圖10為T(mén)梁馬蹄處預(yù)埋件示意圖。
[0030]圖11為立柱拼接連接側(cè)視圖。
[0031]圖12為立柱拼接連接主視圖。
[0032]圖中,1-立柱,2-彎折立柱,3-立柱拼接縫,4-接觸網(wǎng)立柱,5-擋風(fēng)板,6_擋風(fēng)板開(kāi)孔,7-卡槽,8-擋風(fēng)板固定螺栓,9-立柱拼接板,10-翼緣預(yù)埋連接螺栓,11-彎折立柱鋼鉸,12-梁體預(yù)埋套筒,13-梁體預(yù)埋耳板,14-立柱連接螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
[0034]本發(fā)明提出了一種全新的橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu)形式,在滿(mǎn)足橋梁結(jié)構(gòu)及擋風(fēng)結(jié)構(gòu)安全性的前提下,通過(guò)設(shè)置擋風(fēng)結(jié)構(gòu)改變作用到車(chē)體上的橫風(fēng)作用,提高了列車(chē)安全運(yùn)營(yíng)的臨界風(fēng)速,增加了列車(chē)運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定性,減少了運(yùn)營(yíng)故障,從而為列車(chē)安全在風(fēng)區(qū)橋梁上通過(guò)提供了有利的保障。
[0035]所涉及的一種高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),適用于箱梁和組合T梁的橋梁結(jié)構(gòu),安裝于橋梁梁部迎風(fēng)側(cè),包含有立柱1、彎折立柱2和擋風(fēng)板5。
[0036]所述立柱I和彎折立柱2均為H型鋼(截面形式分為H250X250X9X 14截面,H200 X 200X8X12截面,H175 X 175 X 7.5 X 11截面三種),縱向間距2.0m,上下拼接固定,
立柱拼接縫3位于橋面以上,設(shè)置有立柱拼接板9,立柱拼接板9上設(shè)置有立柱連接螺栓14將立柱I和彎折立柱2上下連接固定。彎折立柱2上部豎直,下部向梁體中心線彎折。彎折立柱2上部豎直部分通過(guò)預(yù)埋于梁體翼緣中的翼緣預(yù)埋連接螺栓10和梁體預(yù)埋套筒12固定于梁體翼緣上部豎直部分固定于梁體翼緣處。底端設(shè)置有彎折立柱鋼鉸11,通過(guò)箱梁腹板或T梁馬蹄中預(yù)埋的梁體預(yù)埋耳板13固定于箱梁腹板或T梁馬蹄??缌嚎p處立柱為適應(yīng)溫度變化引起的伸縮,翼緣寬度需根據(jù)需要適當(dāng)加寬。
[0037]縱向相鄰的立柱I之間固定有擋風(fēng)板5。所述擋風(fēng)板5為橫向波紋鋼板;為便于安裝及制造,豎向分為8塊單元板,每板高0.5m,長(zhǎng)1.9m,厚3_4mm,波高70mm ;八板上下平行組合總高為4m。擋風(fēng)板5上設(shè)置有擋風(fēng)板開(kāi)孔6,均為圓端形孔,橋面以上0.5-1.5m范圍內(nèi)開(kāi)孔率為10%,其余范圍內(nèi)開(kāi)孔率為20%。組合開(kāi)孔率不但保證了結(jié)構(gòu)的整體開(kāi)孔率小于20%,同時(shí),對(duì)于對(duì)列車(chē)減風(fēng)效果最顯著的下側(cè)減少開(kāi)孔,可進(jìn)一步提高減風(fēng)效果。擋風(fēng)板5左右兩端均設(shè)置有卡槽7,橋面以上的立柱I和彎折立柱2置于卡槽7內(nèi),通過(guò)擋風(fēng)板固定螺栓8將擋風(fēng)板5固定于立柱I和彎折立柱2。
[0038]施工順序一般安排為,在梁廠綁扎鋼筋時(shí)埋設(shè)擋風(fēng)結(jié)構(gòu)預(yù)埋件一澆筑箱梁梁體一實(shí)測(cè)預(yù)埋件位置,并應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求一架設(shè)梁體一在工點(diǎn)附件的鋼構(gòu)件加工場(chǎng)集中預(yù)制立柱1、彎折立柱2、擋風(fēng)板5等擋風(fēng)結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件一運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)一拼裝立柱安裝工裝一安裝彎折立柱2 —安裝立柱I并用立柱拼接板9連接立柱I和彎折立柱2 —按從下到上順序依次安裝擋風(fēng)板5含卡槽一安裝擋風(fēng)板5間的螺栓。
[0039]立柱1、彎折立柱2和擋風(fēng)板5及連接螺栓等均在工廠制作焊接而成,制作完成后,在工廠進(jìn)行試拼,精度滿(mǎn)足要求后,運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)。
[0040]對(duì)擋風(fēng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢查、調(diào)整后,先初擰高強(qiáng)螺栓,初擰完畢的高強(qiáng)度螺栓用敲擊法檢查,并在螺栓、螺母、墊圈及構(gòu)件上劃直線標(biāo)記,便于檢查終擰時(shí)有無(wú)漏擰以及墊圈或螺栓是否轉(zhuǎn)動(dòng)。終擰采用扭矩法,使用前扭矩扳手必須標(biāo)定,其扭矩誤差不得大于使用扭矩值的±5%。高強(qiáng)度螺栓的初抒和終抒應(yīng)在同一工作日內(nèi)完成。
[0041]預(yù)埋件及附加錨固鋼筋及鋼板,在安裝過(guò)程中若與波紋管有相碰,可適當(dāng)移動(dòng)鋼筋或彎折,并應(yīng)保證最小保護(hù)層的要求。
[0042]該擋風(fēng)板5采用帶孔波形鋼板,擋風(fēng)板5不但可以改變一部分來(lái)流風(fēng)通過(guò)擋風(fēng)板后的風(fēng)向,也可以使來(lái)流風(fēng)通過(guò)擋風(fēng)板以后形成板后空氣紊流,能最大限度地?fù)p失來(lái)流風(fēng)的動(dòng)能,降低來(lái)流風(fēng)的風(fēng)速,從而達(dá)到擋風(fēng)的目的。
[0043]通過(guò)流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算和風(fēng)洞試驗(yàn)驗(yàn)證,橋梁上設(shè)置高3.5-4.0m、透風(fēng)率為20%的擋風(fēng)屏后,列車(chē)所受的風(fēng)力作用約為無(wú)擋風(fēng)屏?xí)r的20%。由此可見(jiàn)設(shè)置擋風(fēng)屏后對(duì)提高列車(chē)運(yùn)行安全效果是顯著的。
[0044]我國(guó)的新疆、內(nèi)蒙及沿海等地均有大風(fēng)天氣,大風(fēng)給當(dāng)?shù)罔F路公路的運(yùn)輸安全、生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重威脅和重大經(jīng)濟(jì)損失。如果將該新型鐵路橋梁擋風(fēng)屏應(yīng)用于這些風(fēng)區(qū)鐵路、公路橋梁,不但會(huì)極大地節(jié)省工程本身的投資,而且能大大減少大風(fēng)天氣下的鐵路、公路停運(yùn)時(shí)間,減少災(zāi)害天氣產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí),作為一項(xiàng)安全防護(hù)工程,其防止翻車(chē)、脫軌等重大事故,方便旅客出行,保證人身安全,提高鐵路信譽(yù)和安全感所產(chǎn)生的積極的社會(huì)影響無(wú)法用經(jīng)濟(jì)來(lái)衡量。
[0045]本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)閱讀本發(fā)明說(shuō)明書(shū)而對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換,均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.聞速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 包含有立柱(1 ?、彎折立柱(2)和擋風(fēng)板(5); 所述立柱(1)和彎折立柱(2)上下拼接固定;彎折立柱(2)上部豎直,下部向梁體中心線彎折;彎折立柱(2)上部豎直部分固定于梁體翼緣處,底端固定于箱梁腹板或I梁馬蹄處; 縱向相鄰的立柱(1)之間固定有擋風(fēng)板(5),擋風(fēng)板(5)上設(shè)置有擋風(fēng)板開(kāi)孔“)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述立柱(1)和彎折立柱(2)均為!I型鋼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述立柱(1)和彎折立柱(2)的立柱拼接縫(3)位于橋面以上,并設(shè)置有立柱拼接板(9),立柱拼接板(9)上設(shè)置有立柱連接螺栓(14)將立柱(1)和彎折立柱(2)上下連接固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述擋風(fēng)板(5)為橫向波紋鋼板;每板高0.5111,長(zhǎng)1.9111,厚3-4111111,波高70111111 ;八板上下平行組合總高為細(xì); 橋面以上0.5-1.5111范圍內(nèi)開(kāi)孔率為10%,其余范圍內(nèi)開(kāi)孔率為20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述擋風(fēng)板(5)左右兩端均設(shè)置有卡槽(7),擋風(fēng)板(5)置于卡槽(7)內(nèi),橋面以上的立柱(1)和彎折立柱(2),通過(guò)擋風(fēng)板固定螺栓(8)將擋風(fēng)板(5)固定于立柱(1)和彎折立柱⑵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述彎折立柱(2)上部豎直部分通過(guò)預(yù)埋于梁體翼緣中的翼緣預(yù)埋連接螺栓(10)和梁體預(yù)埋套筒(12)固定于梁體翼緣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高速鐵路橋梁擋風(fēng)結(jié)構(gòu),其特征在于: 所述彎折立柱(2)底端設(shè)置有彎折立柱鋼鉸(11),通過(guò)箱梁腹板或I梁馬蹄中預(yù)埋的梁體預(yù)埋耳板(13)固定于箱梁腹板或I梁馬蹄。
【文檔編號(hào)】E01D19/10GK104389263SQ201410700906
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】趙會(huì)東, 何濤, 徐永利, 吳少海, 張鵬, 俞萍, 王昌鵬 申請(qǐng)人:中鐵第一勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司