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跨座式单轨交通轨道梁承拉盆式橡胶支座的研1资料

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1 跨座式单轨交通轨道梁承拉盆式橡胶支座

赵衡平

一 概述

跨座式单轨交通轨道梁承拉盆式橡胶支座的研究从1997年底开始历时三年多，产品基本定型，已成功应用于重庆市轨道交通较场口-新山村－期工程的部分直线轨道梁上。

跨座式单轨交通是轨道车抱着轨道梁行驶，因而单轨交通运行中所产生的三个方向的力，尤其是轨道车行驶中的摇摆力、曲线上轨道车的离心力和作用在轨道车、梁上的风力都依赖轨道梁支座进行承受和传递，并将轨道梁和墩台可靠地联系在一起，进行安全有效的运送旅客，由此可见轨道梁支座的重要性。和铁路桥梁、公路桥梁的支座相比，轨道梁支座在保证轨道交通的安全运营方面有特殊的地位和作用，它所承担的支座拉力也是铁路、公路桥梁支座所不能相比的，如重庆市较新线一期工程半径120m的曲线轨道梁支座，最大竖向压力为922KN而扭矩则达472KN-m。还有一个显著不同的是轨道梁支座的抗疲劳性能要比铁路、公路桥梁支座要求高，疲劳试验中的次数要达到３ｘ106的考核要求，比铁路公路的抗疲劳次数提高33%。第四个不同的是轨道梁支座的检修和零部件的更换要求迅速方便，这是城市交通特需的要求。

国外日本、美国和澳大利亚等国跨座式单轨交通轨道梁支座为铸钢支座，它是一种传统的、能满足上述要求的支座，在单轨交通中运行了十多年，也存在着一些不足之处，如：减震减冲击效果差、重量重、制造难度大、安装维护和更换不方便、对材料要求较高、造价较高。因此日本在同期也研究替代单轨交通轨道梁铸钢支座的橡胶支座。

重庆市单轨交通较新线一期工程将ＰＣ梁及其支座、轨道车和道岔列为跨座式单轨交通系统三大关键技术，由此可见单轨交通轨道梁支座的重要性和技术难度。

二 方案构思

鉴于跨座式单轨交通的特殊形式，梁既是承重件也是轨道，这和铁路、公路、城市桥梁中的梁不同，因而支座受力复杂，承受弯矩也承受扭矩，既有压力也有拉力、既满足梁的伸缩也要满足转动。基于这些在构思跨座式单轨交通轨道梁承拉支座时，主要考虑：

１ 根据卅多年的科技项目工作经验，支座各个部（组）件应功能明确尽可能单一，并发挥其组成主要材料的最佳使用性能。

２ 盆式橡胶支座、球型支座和板式橡胶支座在国内外桥梁上已成功使用数十年，是公认的成熟技术和产品，有良好的技术经济指标和运营性能、造价低。尤其是面传力、吸收震动和减少冲击、伸缩转动灵活和损坏率低是铸钢支座所不能比拟的。因此坚信只要构思合理，跨座式单轨交通轨道梁支座，用橡胶支座或球型支座－定可以取代铸钢支座。在获得国家实用新型专利（专利号：ZL 99 2 31658.8）中跨座式单轨交通轨道梁承拉支座均采用成对的盆式橡胶支座、球型支座或成对的板式橡胶支座。

重庆市较新线一期工程轨道梁支座应采用那种形式的支座？经过表－的比较，选择综

表－

类型

项目 盆式橡胶支座 球型支座 板式橡胶支座

性能 承载能力较大

转动较灵活

伸缩量大 承载能力大

转动灵活

伸缩量较大 承载能力小

转动－般

伸缩量小

寿命 橡胶密封在钢盆中，隔绝紫外线和臭氧的老化作用 没有橡胶件，不存在紫外线和臭氧的老化作用 橡胶四周暴露，受紫外线和臭氧作用易老化 2 构造与型式 固定、单向及多向活动型式清楚、作用分明 固定、单向及多向活动型式清楚、作用较分明 固定与活动不易区分、难以限制侧向移动

减震减冲击 效果较明显 效果小 效果明显

重量 一般 较大 小

价格 －般 较贵 便宜

合指标优良的盆式橡胶支座作为轨道梁支座的承压件和位移件。

３ 拉杆应用于承拉支座也是一项成熟技术，结合单轨交通轨道梁支座的受力特点，采用了柔度较大和两端有球面铰的组件，为方便装取该件吸收了日本Ｔ形头拉杆的成熟技术采用了腰形球面螺母，不仅承受大的动载拉力还要满足轨道梁的伸缩，并具有自锁功能。

三 重庆市单轨交通直线轨道梁承拉盆式橡胶支座构造及特点

１ 重庆市较新线一期工程所使用的轨道梁承拉盆式橡胶支座的构造如图１所示，左图为固定支座，右图为单向活动支座。均由五个组件构成，分别为１上承拉件组件、２盆式橡胶支座组件、３柔性拉杆组件、４套筒组件、５保险装置组件。后因这种新型支座仅限制使用在车站和基地的直线轨道梁上，经批准取去保险装置组件。

图１单轨交通直线轨道梁承拉盆式橡胶支座简图

２ 结构原理

上承拉件组件由锚固栓钉和上承拉件组成，上承拉件是一件刚性较大的箱式铸钢件，它通过顶面的锚固栓钉同ＰＣ轨道梁梁端底面相连，两侧伸出板与盆式橡胶支座顶面相接。当轨道梁线路有纵坡时，上承拉件顶面可作成相同坡面实现轨道梁的线路纵坡。上承拉件组件能承受和传递单轨交通运营中所产生的所有力、弯矩、扭矩及冲击和疲劳。

盆式橡胶支座组件按使用功能分为固定盆式橡胶支座（即盆式橡胶支座）和单向活动盆式橡胶支座（即组合盆式橡胶支座中的单向活动支座）。固定盆式橡胶支座由环状的盆环、橡胶块、密封圈及盆塞组成；单向活动盆式橡胶支座比固定盆式橡胶支座的顶面多－块嵌装的环状聚四氟乙烯模压板，盆式橡胶支座组件承受上承拉件组件传递的压力、缓和冲击和振动，避免了支座的硬接触，减小了由此产生的噪音，并满足轨道梁的转角及伸缩。

柔性拉杆组件的顶端配有六角球面螺母及球面垫圈并与上承拉件组件相连，下端通过腰形球面螺母及下球面垫圈和预埋在墩台的套筒组件相连，只需旋转90°即可从套筒中取出或装入柔性拉杆组件，方便进行维护与更换组件，其上下端均设有防止螺母松动的锁紧螺母。柔性拉杆组件主要用来承受单轨交通运行时摇摆力、离心力和风力对轨道梁的倾复力矩和动载的拉力，柔性拉杆依赖其柔性和两端的球面铰适应轨道梁的转角和伸缩。柔性拉件组件将上承拉件组件、盆式橡胶支座组件和套筒组件联成一体。

套筒组件由定位盘、无缝钢管及螺旋筋组成，它预安装在桥梁墩台盖梁上，除承受拉 3 力和支座定位作用外，重要是和其它组件－起将轨道梁的各种载荷传递给墩台。

保险装置组件主要用在曲线轨道梁承拉支座，由于活载产生的扭矩大，为柔性拉杆的‘保险’而设置的一套附加装置，在柔性拉杆组件万一发生问题时临时承受拉力。

四 直线轨道梁承拉盆式橡胶支座技术指标

１ 作用在支座顶面的荷载

最大静载竖向反力 ９００ＫＮ

最大动载竖向反力 ７９０ＫＮ

横向水平力 １２０ＫＮ

纵向水平力 １３０ＫＮ

最大横向弯矩（扭矩） １８８ＫＮ-ｍ

２ 支座最大转角 １５′

３ 活动支座伸缩量

纵向伸缩量 ±15mm

横向伸缩量 ＜2mm

４活动支座摩擦系数

在硅脂润滑条件下 μ≤0.03

５ 支座具有的调整能力

纵向 ±30mm

横向 ±20mm

高度 0～5mm

五 材料选用

１ 上承拉件组件

上承拉杆选用铸钢，限于重庆市较新线一期工程中净空的要求，轨道梁承拉盆式橡胶支座的建筑高度必须和承拉铸钢支座相同，因而上承拉件的高度增大，采用合金铸钢已无必要，因而选用了强度低但韧性好、脆性转变温度低的ZG230-450（ZG25）铸钢。

锚固栓钉采用16Mn。

不锈钢板采用1Cr18Ni9Ti冷轧镜面板。

２ 柔性拉杆组件

柔性拉杆和承拉铸钢支座的锚栓－样主要承受扭矩(横向弯矩)的拉力，日本采用SUS431（与我国1Cr17Ni2相同），铁道专业设计院选用1Cr18Ni2不锈钢，均基于承拉铸钢支座锚栓部分暴露在大气中易腐蚀。柔性拉杆材料选用35CrMo，其综合机械性能好，没有回火脆性，缺口敏感低。三种材料机械性能比较见表二。

表二

项目

牌号 σs

Mpa σp

Mpa δ

% ψ

% 硬度

SUS431 ＞590 ＞780 ＞15 ＞40 ＞229

1Cr18Ni2 ≥1050 ≥10

35CrMo ≥850 ≥1000 ≥12 ≥45 ≥80

柔性拉件组件其它件材料采用40Cr。

３ 盆式橡胶支座组件

盆环和盆塞均由刚度控制其变形，应力不大，选用Q235B。

定位螺栓采用45#。

聚四氟乙烯模压板应采用新鲜纯料模压而成，严禁使用再生料、回头料，聚四氟乙烯原料的平均粒径不得大于50μm，模压成型压力不得小于30Mpa。其物理机械性能为： 4 抗拉强度≥30Mpa

扯断伸长率≥300%

密度2140～2200Kg/m2

氯丁橡胶的物理机械性能：

硬度（邵尔Ａ）55±5

拉伸强度≥14.5MPA

扯断伸长率≥400%

脆性温度-40℃

恒定压缩永久变形(70℃×22h)≤25%

耐臭氧老化(25～50pphm,20%拉伸,40℃×96h)无龟裂

空气老化(100℃×70h)

拉伸强度降低率≤15%,扯断伸长率降低率≤40%,硬度变化≤＋10

４ 套筒组件

定位盘采用16Mn

其它件均采用Q235B

六 轨道梁承拉盆式橡胶支座静载和疲劳试验

１ 试验目的

检验在静载和疲劳下，轨道梁承拉盆式橡胶支座各部件的强度及变形；

确定轨道梁承拉盆式橡胶支座在试验荷载下的安全度；

为指导轨道梁承拉盆式橡胶支座设计和批量生产以及制定验收标准提供可靠的科学依据。

２ 试验项目及结果

① 氯丁橡胶胶料物理机械性能试验

试验项目、方法、结果及试验地在如表三：

序号 试验项目 试验方法 试验结果 试验单位

1 硬度 邵尔Ａ GB/T531-92 50 国家橡胶密封制品质量监督检验中心 2 拉伸强度 Mpa GB/T528-92 15

3 扯断伸长率 % GB/T528-92 569

4 恒定压缩永久变形 % GB/T7759-87 23

5 热空气老化

硬度变化 邵尔Ａ

拉伸强度下降率 %

扯断伸长下降率 %

GB/T531-92

GB/T528-92

6

0

20

6 臭氧老化(40pphm) GB/T531-92

GB/T528-92 无龟裂

7 脆性温度 ℃ GB/T1682-94 -42 四川省产品质量监督检验所

结论：氯丁橡胶胶料物理机械性能满足设计及使用要求

② 盆式橡胶支座转动试验

试验项目：活载引起的转角６.5′时盆式橡胶支座的转动力矩

盆式橡胶支座的最大转角

试验单位：西南交通大学结构工程试验中心

试验方法：盆式橡胶支座转动试验加载示意图见图２所示:

竖向压力Ｐ分别为1.367,1.387,1.387倍设计压力，P=908.5KN,921.8KN,921.8KN

试件数量：３组６个

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跨座式单轨交通简介

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组员：郭太宇 周 延 张杰 李彦君

跨座式单轨交通系统简介

目录

第一章 跨座式单轨铁路 .................. 1

第二章 跨座式单轨交通的特

点 ............ 3

第三章 重庆跨座式单轨交通系统实例讲解 .. 4

工程简介 ........................... 4

主要技术标准 ....................... 5

转向架 ............................. 7

轨道梁桥系统 ....................... 8

道岔 .............................. 12

供电接触网 ........................ 12

再生制动吸收装置 .................. 13

控制中心及车辆段 .................. 14

信号 .............................. 15

参考文

献 .............................. 16

跨座式单轨交通系统简介

第一章 跨座式单轨铁路

跨座式单轨铁路（Straddle-beam

Monorail），就是通过单根轨道梁来支承、稳定和导向，车体骑跨在轨道梁上运行的铁路。它能有效利用城市道路空间，爬坡和曲线通过能力强，噪声和景观影响小，是一种独特的中等运量城市轨道交通系统。单轨铁路通常为高架，高架单轨具有成本低、工期短的优点。而相对于高架的钢轨地铁而言，高架单轨占地少、污染小、能有效利用道路中央隔离带，适于建筑物密度大的狭窄街区的优点。此外，单轨列车和轨道容易检查和维修养护。因而单轨不失为大城市客流中等的交通线路和中等城市主要交通线路的较好选择。特别是在地形条件复杂，利用其他交通工具比较困难的情况下，能体现其优越性。单轨铁路按照走行模式和结构，主要分成两类——悬挂式单轨和跨坐式单轨。悬挂

公路桥梁盆式橡胶支座设计计算书(详细)

公路桥梁盆式橡胶支座设计计算书(详细)

公路桥梁盆式橡胶支座

设计计算书

2 一、 执行标准及规范

1、交通行业标准JT 391-1999《公路桥梁盆式橡胶支座》

2、铁道行业标准TB10002.1《铁路桥涵设计基本规范》;

3、铁道行业标准TB10002.3《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》;

4、铁道行业标准TB/T 2331-2004《铁路桥梁盆式橡胶支座》.

5、《美国公路桥梁设计规范》 1994版

二、 支座技术要求

1、竖向承载力

该系列盆式橡胶支座竖向承载力(即支座反力,单位：kN)：

45米N(4500吨)、 30米N(3000吨)、 5米N(500吨)

2、水平承载力

GD固定支座、DX单向活动支座水平向承载力为竖向力的 15%;

3、转角

支座转动角度 不得小 于0.02rad

4、摩阻系数

将聚四氟乙烯板分块嵌装,在分块空隙及凹槽内涂满5201-2硅脂.

加5201-2硅脂润滑后,活动支座设计摩阻系数μ≤0.02

5、位移量

SX多向活动支座和DX单向活动支座顺桥向设计位移为±200米米;

三、 材 料 3 1、上支座板、下支座板、中间钢衬板采用采用铸钢ZG270-500,其化学成分和铸件热处理后的 机械性能及冲击韧性应符合GB 11352-89的 有关要求,其中屈服强度 为270米Pa;

2、承压橡胶板采用天然橡胶,橡胶的 物理机械性能和外观应符合TB/T 2331-2004的 有关要求;

3、聚四氟乙稀板应是纯的 模压板材,而非车削板材,其表面应光滑,不允许有裂纹、气泡、分层;其物理机械性能和外观应符合TB/T 2331-2004的 要求.

4、不锈钢板采用1Cr18Ni9Ti精轧镜面不锈钢板,其化学成分和力学性能应符合GB/T 3280的 要求;

5、黄铜密封圈化学成分、机械性能等均应符合GB 2040的 有关规定,其表面应清洁,不得有分层、裂纹、起皮、杂质和绿锈;

橡胶支座规格参数

橡胶支座规格参数

橡胶支座规格参数主要包括以下几个方面：

1. 规格：橡胶支座的规格包括长度、宽度和高度等尺寸参数，需要根据建筑物的实际尺寸和设计要求选择合适的规格。

2. 承载能力：橡胶支座的承载能力是衡量其性能的重要指标，一般情况下，承载能力越高，支座的价格也越高。

3. 类型：橡胶支座分为板式橡胶支座和盆式橡胶支座等。板式橡胶支座有矩形和圆形两种，盆式橡胶支座有单向活动和双向活动两种。

4. 性能：橡胶支座的性能包括竖向转动性能、水平滑动性能、耐寒性能等。不同性能的支座适用于不同的工程场景。

5. 适用温度范围：橡胶支座有常温型和耐寒型两种，常温型适用于-25℃至60℃，耐寒型适用于-25℃至60℃。

6. 磨擦系数：橡胶支座的磨擦系数影响其在水平方向上的承载能力。一般情况下，磨擦系数越大，水平承载能力越小。

7. 支座材质：橡胶支座的材质一般为天然橡胶或合成橡胶，不同材质的支座在性能和价格上有所差异。

三向测力盆式橡胶支座的设计及试验研究

三向测力盆式橡胶支座的设计及试验研究

２０１２年第４期　铁道建筑　Ｒａｉｌｗａｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　

文章编号：１００３—１９９５（２０１２）０４—０００１—０５　

三向测力盆式橡胶支座的设计及试验研究　

臧晓秋　，李学斌　，李东异　，裴荟蓉　

（１．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京　１０００８１；２．衡水橡胶股份有限公司，河北衡水０５３０００）　

摘要：三向测力盆式橡胶支座是在普通盆式橡胶支座的基础上开发的一种新型测力支座，通过在支座内　部增设测力元件、外部配置数据采集及处理系统达到实时测力的目的，从而实时掌握支点反力、列车横　

向摇摆力、线路纵向水平力等关键参数，为桥梁结构的安全评估、运力控制和加固维修提供技术支持。　本文介绍了三向测力盆式橡胶支座的结构选型和构造设计，性能试验结果表明，三向测力盆式橡胶支座　

整体性能良好。　关键词：三向测力　盆式橡胶支座试验研究　

中图分类号：Ｕ４４３．３６　１文献标识码：Ａ　

桥梁在整个修建、运营阶段会受到各种各样的荷　

载作用，在设计检算中需要考虑的荷载有结构恒载、车　辆活载、附加力和特殊荷载等主要荷载。在桥梁结构　

设计检算中通常将荷载工况及各种边界条件简化成理　想状态，而实际的受力状态往往受到施工工艺、尺寸偏　

差和材料性能等因素的影响，与理论状态存在一定的　差异，从而影响到各部件的实际受力情况，给结构的安　全评估、运力控制和加固维修带来不确定性。桥梁支　

座作为梁部的支点，是各种荷载集中的部位，荷载在该　

处转化为支座所承受的竖向力、纵向力和横向水平力，　在一定程度上反应了桥梁结构的实际载荷情况，通过　分析支座受力，可以了解桥梁及桥上线路的状态。常　

规桥梁支座只承受荷载，无测力功能，测力支座在常规　

支座的基础上通过集成测力元件、数据采集及数据处　理设备而实现实时测试荷载。测力支座的设计除应考　

虑支座的基本功能外，还要选择精确的测力元件及稳　定的数据采集系统，并实现与支座本体的可靠连接，使　

测力结构在支座的整个寿命期内性能稳定可靠。通过