一种磁浮轨道结构
阅读说明：本技术 一种磁浮轨道结构 (Magnetic levitation track structure ) 是由 罗建利 周文 陈兵生 张亚军 方永东 霍震杨 谢程儒 于 2021-09-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种磁浮轨道结构,包括混凝土主体以及钢结构组件；所述钢结构组件包括上层钢板、下层钢板、连接板以及U形钢轨；本发明的钢结构组件采用模块化、通用化设计,对比预制板轨道梁,钢结构组件的安装和调整非常方便,制造工艺也非常简单,节省了制造安装的成本；在某段轨道出现故障时,可实现快速维修和更换；并且本发明采用了U形钢轨,大幅度减少了轨道成本、降低了组装难度、增加了维修性和整体性,磁浮轨道结构由混凝土主体和钢结构组件共同组成,钢结构组件使用大量的型材、板材,大幅度提升了经济性,同时不降低轨道结构的稳定性和安全性。(The invention discloses a magnetic suspension track structure, which comprises a concrete main body and a steel structure assembly; the steel structure component comprises an upper layer steel plate, a lower layer steel plate, a connecting plate and a U-shaped steel rail; the steel structure assembly adopts a modularized and universal design, and compared with a precast slab track beam, the installation and adjustment of the steel structure assembly are very convenient, the manufacturing process is also very simple, and the manufacturing and installation cost is saved; when a certain section of track has a fault, the quick maintenance and replacement can be realized; the U-shaped steel rail is adopted, the rail cost is greatly reduced, the assembly difficulty is reduced, and the maintainability and the integrity are improved.)
技术领域
本发明涉及磁浮轨道领域，具体涉及一种磁浮轨道结构。
背景技术
磁浮交通系统与一般铁路不同的是，通过磁力使得列车悬浮，列车与轨道间没有直接接触，与传统铁路交通比较，消除了轮轨系统间的黏着力限制，因此，磁浮系统是一种节能环保的交通方式。
现有的磁浮轨道结构存在的问题是：1、F型轨制造困难，加工精度要求极高，导致磁浮轨道组装难度高；2、F型钢轨的安装形式为悬臂梁，承受弯矩，长时间运行影响F型钢轨精度；3、轨道梁完全由混凝土制成，成本高，维修困难。
综上所述，急需一种磁浮轨道结构以解决现有技术中F形轨制造困难、磁浮轨道组装难度高以及制造成本高的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种磁浮轨道结构，以解决现有技术中F形轨制造困难、磁浮轨道组装难度高以及制造成本高的问题，具体技术方案如下：
一种磁浮轨道结构，包括混凝土主体以及钢结构组件；所述钢结构组件包括上层钢板、下层钢板、连接板以及U形钢轨；所述上层钢板和下层钢板层叠设置，且上层钢板和下层钢板之间通过连接板连接；所述U形钢轨设置在下层钢板上；下层钢板设置在混凝土主体上。
以上技术方案优选的，所述混凝土主体上设有定位柱；所述钢结构组件上设有与定位柱匹配的定位孔。
以上技术方案优选的，所述钢结构组件包括两组U形钢轨，两组U形钢轨沿磁浮轨道的宽度方向对称可拆卸设置在下层钢板上。
以上技术方案优选的，所述钢结构组件还包括调高垫片和感应板；所述调高垫片设置在上层钢板上，所述感应板可拆卸设置在调高垫片上。
以上技术方案优选的，所述U形钢轨包括腹板以及两组极板；两组极板均通过圆弧部与腹板连接，形成倒U形形状。
以上技术方案优选的，所述圆弧部包括第一圆弧部和第二圆弧部；所述第一圆弧部和第二圆弧部的一端连接，第一圆弧部的另一端连接极板，第二圆弧部的另一端连接腹板；所述第一圆弧部的半径R1为4-6mm；所述第二圆弧部的半径R2为14-16mm。
以上技术方案优选的，所述腹板的厚度H1为36-48mm。
以上技术方案优选的，所述极板的厚度H2为26-28mm。
以上技术方案优选的，所述极板与水平面的夹角θ为83-89°，夹角θ位于U形钢轨的内侧。
以上技术方案优选的，所述H1为36mm；所述H2为26mm；所述夹角θ为83°。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明的磁浮轨道结构包括混凝土主体以及钢结构组件；所述钢结构组件包括上层钢板、下层钢板、连接板以及U形钢轨；本发明的钢结构组件采用模块化、通用化设计，对比预制板轨道梁，钢结构组件的安装和调整非常方便，制造工艺也非常简单，节省了制造安装的成本；在某段轨道出现故障时，可实现快速维修和更换；并且本发明采用了U形钢轨，大幅度减少了轨道成本、降低了组装难度、增加了维修性和整体性，磁浮轨道结构由混凝土主体和钢结构组件共同组成，钢结构组件使用大量的型材、板材，大幅度提升了经济性，同时不降低轨道结构的稳定性和安全性。
(2)本发明的混凝土主体上设有定位柱；所述钢结构组件上设有与定位柱匹配的定位孔，通过定位孔和定位柱配合，便于快速组装，同时保证结构稳定。
(3)本发明的两组U形钢轨对称可拆卸设置在下层钢板上，可拆卸设置便于U形钢轨的快速装配和拆卸，可拆卸设置的方式如螺栓连接，由于上层钢板和下层钢板之间设有连接板，能为螺栓预留出工作空间。
(4)本发明的钢结构组件还包括调高垫片和感应板；感应板可拆卸连接在调高垫片上，便于快速组装和更换。
(5)本发明相邻的两组钢结构组件之间通过连接件连接，能保证结构稳定性。
(6)本发明的U形钢轨包括腹板以及两组极板；两组极板均通过圆弧部与腹板连接，形成倒U形，圆弧部便于U形钢轨的加工制造，能降低加工难度。
(7)本发明的圆弧部包括第一圆弧部和第二圆弧部，所述第一圆弧部的半径R1为4-6mm；所述第二圆弧部的半径R2为14-16mm，便于加工制造。
(8)本发明腹板的厚度H1为36-48mm，所述极板的厚度H2为26-28mm，所述极板与水平面的夹角θ为83-89°，通过优化U形钢轨，能显著提高导向力和悬浮力。
(9)本发明的钢结构组件采用模块化和通用化设计，可以实现工地现场组装，无需在出厂时组装好后整体运输和安装，大大降低了起吊、运输和安装的难度，现场安装可调，能避免出现轨面严重的短波不平顺问题。
(10)本发明的钢结构组件取代预制板，能大大节省成本。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1是本实施例1的磁浮轨道结构的剖面示意图；
图2是图1中磁浮轨道结构的结构示意图；
图3是图1中的U形钢轨的结构示意图；
其中，1、混凝土主体；1.1、定位柱；2、钢结构组件；2.1、上层钢板；2.2、下层钢板；2.3、连接板；2.4、U形钢轨；2.41、腹板；2.42、极板；2.5、感应板；2.6、安装台。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
一种磁浮轨道结构，包括混凝土主体1以及钢结构组件2，如图1-3所示，具体如下：
如图2所示，所述混凝土主体1沿磁浮轨道长度方向开设通槽，便于降低成本，且混凝土主体1的顶面沿磁浮轨道的长度方向等间距设有多组定位柱1.1，定位柱1.1用于钢结构组件2的定位安装。
如图2所示，所述钢结构组件2的数量有多组，且多组钢结构组件2沿磁浮轨道的长度方向设置在混凝土主体1的顶面上；
如图1所示，所述钢结构组件2包括上层钢板2.1、下层钢板2.2、连接板2.3、两组U形钢轨2.4、两组调高垫片、两组感应板2.5以及安装台2.6；所述上层钢板2.1和下层钢板2.2沿竖向层叠设置，且上层钢板2.1和下层钢板2.2之间通过多组连接板2.3连接(优选连接板2.3上下两端焊接上层钢板2.1和下层钢板2.2)。
如图1所示，所述安装台2.6设置在混凝土主体1的顶面上，下层钢板2.2设置在安装台2.6上；所述安装台2.6、上层钢板2.1以及下层钢板2.2沿竖向均设有贯通的定位孔，混凝土主体1顶面上的定位柱1.1贯通安装台2.6、上层钢板2.1以及下层钢板2.2的定位孔，从而实现钢结构组件2定位安装在混凝土主体1的顶面上。
优选的，如图2所示，沿磁浮轨道长度方向，相邻的两组钢结构组件2之间通过连接件连接(未标示连接件)，具体是相邻的两组上层钢板2.1之间以及相邻的两组下层钢板2.2之间均通过连接件连接，此处连接件参考现有结构，如连接接头。
如图1所示，两组所述U形钢轨2.4沿轨道的宽度方向对称安装在下层钢板2.2的两侧，具体是U形钢轨2.4通过螺栓倒置安装在下层钢板2.2的下端。
如图1所示，两组所述调高垫片沿轨道的宽度方向对称设置在上层钢板2.1的上端，两组感应板2.5(优选铝感应板)分别对应设置在两组调高垫片的上端，具体是感应板2.5可拆卸连接在调高垫片的上端，可拆卸连接的方式如螺丝连接。
优选的，如图3所示，所述U形钢轨2.4包括腹板2.41以及两组极板2.42；两组极板2.42均通过圆弧部与腹板2.41连接，形成U形形状(倒U形)，U形钢轨2.4为左右对称结构。
如图3所示，所述圆弧部包括第一圆弧部和第二圆弧部；所述第一圆弧部和第二圆弧部的一端连接，第一圆弧部的另一端连接极板2.42，第二圆弧部的另一端连接腹板2.41；所述第一圆弧部的半径R1为4-6mm，优选R1为5mm；所述第二圆弧部的半径R2为14-16mm，优选R2为15mm。
本实施例优选的，如图3所示，所述腹板2.41的厚度H1为36-48mm，本实施例优选H1为36mm.
本实施例优选的，如图3所示，所述极板2.42的厚度H2为26-28mm，本实施例优选H2为26mm。
本实施例优选的，如图3所示，所述极板2.42与水平面的夹角θ为83-89°，夹角θ位于U形钢轨的内侧，本实施例优选夹角θ为83°。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别在于：腹板的厚度H1为40mm。
实施例3：
实施例3与实施例1的区别在于：腹板的厚度H1为44mm。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别在于：腹板的厚度H1为48mm。
实施例5：
实施例5与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为28mm。
实施例6：
实施例6与实施例1的区别在于：夹角θ为86°
实施例7：
实施例7与实施例1的区别在于：夹角θ为89°
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于：腹板的厚度H1为28mm。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别在于：腹板的厚度H1为32mm。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为20mm。
对比例4：
对比例4与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为22mm。
对比例5：
对比例5与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为24mm。
对比例6：
对比例6与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为30mm。
对比例7：
对比例7与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为32mm。
对比例8：
对比例8与实施例1的区别在于：极板的厚度H2为34mm。
对比例9：
对比例9与实施例1的区别在于：夹角θ为74°。
对比例10：
对比例10与实施例1的区别在于：夹角θ为77°
对比例11：
对比例11与实施例1的区别在于：夹角θ为80°。
对比例12：
对比例12与实施例1的区别在于：夹角θ为90°。
表1 不同的腹板厚度的对比
由上表1可知，当腹板厚度H1在36-48mm时，对应的导向力均大于其他腹板厚度对应的导向力，实施例1优选H1为36mm，能降低制造成本(悬浮力在28kN以上即能满足载重标准，导向力在列车中线偏移轨道中心时产生，最大导向力越大，可偏移位移越大，复位能力越强)。
表2 不同极板厚度的对比
由表2可知，极板厚度H2在26-28mm的导向力均大于其他极板厚度的导向力，实施例1优选H2为26mm，能有效降低制造成本。
表3 不同夹角θ的对比
组别
夹角θ(单位度)
导向力(单位kN)
悬浮力(单位kN)
对比例9
74
5.42
38.03
对比例10
77
5.42
37.92
对比例11
80
5.42
37.81
实施例1
83
5.44
37.68
实施例6
86
5.43
37.54
实施例7
89
5.43
37.38
对比例12
90
5.42
37.32
由表3可知，夹角θ为83°-89°时的导向力均大于其他夹角的导向力，当夹角θ为83°时，导向力最大。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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