CN101956366B - 互支式桥梁伸缩装置 - Google Patents

Abstract

一种互支式桥梁伸缩装置，不仅能满足一般桥梁伸缩需要，尤其能够适应斜桥、弯桥和坡桥大位移量、全方位复合变形。半梁(位移量大时，加设接梁)顺桥向布置，一侧半梁的远梁端通过对侧半梁得到支承的同时为对侧半梁远梁端提供支承，并实现伸缩；加设接梁时通过接梁互相支承并实现伸缩，组成伸缩支承系统。半梁近梁端通过链接系统(转动支架)分别与桥梁梁体链接，以满足桥梁梁端相互间纵向、横向错位及扇形变化需要。伸缩支承系统与链接系统的结合，不但根除了模数式伸缩装置振动断粱问题和齿板缝齿端翘起问题，而且转动灵活、适应性强，具有寿命长久、行车平稳、生产、运输、安装、维修方便等特点。

Description

互支式桥梁伸缩装置

所属技术领域

本发明涉及一种桥梁伸缩装置，不仅能满足一般桥梁伸缩需要，尤其能适应斜桥、弯桥和坡桥大位移量、全方位复合变形。

背景技术

目前使用的桥梁伸缩装置有三大类：

其一、模数式桥梁伸缩装置。对坡桥、弯桥适应能力有限，安装维修困难；而且其横桥向布置的纵梁在车辆通过时产生振动难以根除，加速该装置损坏，缩短使用寿命。虽然加减噪板后有所改善，但纵梁频繁顺桥向受力弯曲以致疲劳断裂的现象屡见不鲜。

其二，梳齿板式伸缩装置。梳齿板的“整体性”限制了其对桥梁复合变形的适应力。虽然近年做了大量改进，比如：1、梳板与梁体采用弹性连接或铰链连接，2、引入活动梳齿，3、梳齿支点加高等；但由于通过对侧梁体支承的方式未变，没有根除齿端翘起问题，一些铰接也形同虚设。对桥梁复合变位的适应能力有限。

其三、异型钢单缝伸缩装置、聚合物混凝土伸缩装置、弹塑体伸缩装置不能适应大位移量要求。

专利US2002/0138925A1公开了相邻填隙件用榫槽互相支承，在桥梁伸缩装置适应梁端竖向错位方面取得进步。然而，其是通过填隙件远梁端横向开口侧面凹凸互补的板式结构实现互相支承的。当伸缩量小时还可以，如果伸缩量较大，势必需要分别大幅加大填隙件开口部分、远梁端上下两部分及榫块的厚度，以防止填隙件开口处从根部开裂和上部被榫块翘弯，以及榫块受力变形。这种板式结构不宜承受车辆重压极易损坏，由于横向开口致使竖向受力情况严重恶化，不得不增加钢材用量以补偿，不具实用性，且无法适应扇形变化。

另，专利“防震的连接式桥板伸展接头”(ZL03805728.X)中公布的所述“指状件”通过第一铰链、第二铰链与梁体连接，在适应桥梁复合变形方面有明显进步，但增加了桥梁伸缩装置在顺桥向的安装宽度，其受力情况也不尽合理。

发明内容

为充分适应斜桥、弯桥和坡桥的大位移量复合变形，解决现有桥梁伸缩装置易损坏、难维修的问题，本发明中，半梁^①(及接梁^②)顺桥向布置，避免了模数式伸缩装置振动损坏；化整为零避免梳齿板式伸缩装置灵活性不足的缺陷；可充分适应桥梁复合变形，且维修方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：半梁(及接梁)顺桥梁轴线方向，在桥梁伸缩缝两侧相间或相对安装，所有半梁及接梁上表面与桥面平齐或基本平齐。半梁近梁端^③通过转动支架^⑤链接在锚固架上。半梁远梁端^④与对侧相邻或相对半梁(或接梁)，互以对方为支承，并伸缩。半梁互相支承并伸缩的方案有多种。方案一、伸缩缝两侧相间安装的半梁形 状相同，且半梁横截面为工字形(两端除外)。半梁远梁端与对侧相邻半梁(或接梁)通过滑块轴相互连接，互相支承。滑块轴的滑块部分嵌入对侧相邻工字形半梁侧面的凹槽内，滑块轴的轴端嵌入半梁远梁端的轴孔内。相邻半梁或接梁通过其侧面的凹槽支承滑块轴，从而支承相邻半梁远梁端或接梁一端。半梁远梁端的滑块轴在接梁或对侧相邻半梁侧面凹槽内滑动，满足桥梁纵向伸缩需要。该半梁方案具有节约钢材、承重量大的特点，适合公路主车道使用。方案二、伸缩缝两侧安装的半梁形状不同，一侧半梁横截面为工字形(与转动支架链接端除外)，对侧半梁截面为矩形，插入相邻两工字型半梁之间的空腔。当需加设接梁时，伸缩缝两侧与转动支架链接的同为矩形截面半梁，相对插入相邻接梁工字型截面形成的空腔内。方案三、半梁成对安装，圆柱状半梁插入芯部为圆形深孔的半梁，该对半梁互为支承并伸缩。柱状半梁与芯部带孔的半梁的配合截面形状还可以为矩形、梯形、三角形等。方案二和方案三结构性能相对较差，但半梁间间隙较小，适宜在便道和人行道安装使用，以避免较窄的自行车胎和鞋跟陷入。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案中，与上述半梁互支方案一相配合使用的转动支架为：转动支架上部中间切槽，槽宽与半梁宽度相适应；槽深大于半梁近梁端高度，给半梁转动留有空间；槽两侧有同心孔，用以与半梁远梁端链接。转动支架下部车环形槽，以便通过定位板连接到锚固架上。该转动支架下部环形槽中心线与上部槽两侧同心孔的轴线在同一平面并垂直。为适应半梁互支方案二、三以及更多其他半梁互支方案，转动支架结构也应在保证两转动轴或孔的轴线在同一平面并相互垂直的前提下，做相应改变。半梁近梁端通过该转动支架链接，使半梁可绕转动支架竖向轴线转动，从而满足弯桥伸缩缝扇形变化和桥梁两端面横向错动。半梁近梁端通过转动支架链接，还可使半梁绕转动支架横向轴线转动，从而满足桥梁梁端因负荷变化等原因引起的转动(或称“翘起”)及梁端与桥台上下错动。

为适应桥梁梁端横向错动引起的半梁横桥向间间距变化，半梁(及接梁)间预留间隙。半梁互支方案一的半梁远梁端轴孔内两滑块轴间预留间隙，并设弹性元件，保证滑块轴滑块部分嵌入凹槽深度。半梁互支方案一和二，为避免半梁远梁端相互远离，防止滑块轴(或矩形截面半梁)脱出，保证半梁顺直，把该装置两端分别相邻两半梁的一侧，改工字型截面为T型槽截面，与之相配合的滑块轴亦作相应调整。为延长该桥梁伸缩装置使用寿命，其转动、滑动部分采取润滑措施或耐磨防腐材料，如加装铜垫、铜套、四氟垫、石墨粉、润滑脂等。

本发明的有益效果是，半梁远梁端互相支承或借助接梁互相支承，从根本上解决了齿端翘起问题，而且可以伸缩自如。转动支架的应用不仅满足桥梁复合变位要求，而且其两个可转动轴(孔)的轴线在同一平面并互相垂直，更有利于承受来自车辆的载荷。该转动支架优于03805728.X号专利公布的铰链连接，结构更加合理、紧凑。03805728.X号专利的独立权利要求中明确指出其指状件“被设置于一滑动支撑件之上”，而不是“互相支承”，使伸缩缝一侧轴线与桥面平行的铰接虚设，限制了其铰接优势的发挥。本发明半梁以工字钢加肋结构为主，节约钢材，力学性能优越。该伸缩装置避免了模数式伸缩装置的振动缺陷，并解决了梳齿板缝齿端翘起问题，凭借其特有的灵活性和适应性，可充分满足桥梁复合变位需要，从 而大大延长使用寿命，而且行车平稳、生产、运输、安装、维修方便。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明结构(横桥向)示意图。

图2是本发明(桥面)示意图。

图3是本发明图2的截面示意图

图4是本发明加设接梁的结构示意图(局部)。

图5是本发明在斜桥上应用示意图(局部)。

图6是本发明适应桥梁梁端横向错位示意图。

图7是本发明适应桥梁梁端竖向错位示意图。

图8是本发明在弯桥上应用或适应扇形变化示意图。

图9是本发明互支方案一安装示意图(局部)。

图10是本发明互支方案一部分组件示意图。

图11是本发明互支方案二安装示意图。

图12是本发明互支方案二加设接梁时示意图。

图13是本发明互支方案二半梁示意图。

图14是本发明互支方案二加设接梁时接梁、半梁示意图。

图15是本发明互支方案三接梁、半梁、转动支架示意图。

图16是本发明互支方案三安装示意图。

图17是本发明互支方案三加设接梁时安装示意图(局部)。

图18是本发明转动支架通过T形槽安装到锚固架的示意图。

图19是本发明又一转动支架形式及其安装到锚固架的示意图。

图20是本发明滑块轴的一种润滑方式示意图。

图21是本发明引用的ZL03805728.X专利的附图。

除专门介绍本发明半梁互支方案的附图外，均以半梁互支方案一为例示出。为更多显示本发明的细节，在横桥向只画出了一小段，实际使用中可根据桥梁宽度伸展，不受限制。半梁的长度、宽度、高度的比例，也可根据伸缩缝宽度及伸缩量大小相应调整。

图中：1.半梁(泛指本发明半梁或专指互支方案一的半梁；1a、1b为互支方案二中分别安装在伸缩缝两侧的半梁；“1c、1d”、“1e、1f”、“1g、1h”、“1i、1j”分别为互支方案三中圆形、矩形、梯形、三角形不同截面配对使用的半梁；1m、1n为互支方案一、二横桥向两端半梁)，2.转动支架(2a、2b为本发明另外两种转动支架)，3.锚固架，4.止水带(或称导水胶槽)，5.锚固肋板，6.锚筋，7.桥梁梁端，8.桥梁梁端或桥台，9.塞缝条，10.紧固螺丝，11.滑块轴(11a为互支方案一、二横桥向两端用滑块轴)，12.接梁(泛指接梁或专指互支方案一接梁，12a为互支方案二中与1b配合使用的接梁，12b为互支方案三中与1d 配合使用的接梁)，13.转轴，14.定位板，15.滚动轴，16.T形槽定位架，17.X形定位块，18.槽端挡块，19.螺栓，20.锚固架另一方案，21.锚固架上板，22.销轴。

具体实施方式

图1为本发明的侧视图。在本图中，半梁1的近梁端通过转动支架2链接到锚固架3上，锚固架3可通过焊接、螺栓连接等方式附加锚固肋板5锚固到钢梁7上，也可通过锚筋6与混凝土梁或桥台8固结。桥梁伸缩缝两侧的半梁互相向对侧伸出，并通过对侧半梁支承，具体支承方式后面详述。本发明伸缩支承系统不具有防水功能，其下侧仿齿板缝设止水带4，起疏水引流作用。本图中，半梁顶面、转动支架顶面与桥面平齐。为使图形简洁，突出原理，略去了塞缝条9、定位板14、滑块轴11等。

图2以本发明互支方案一为例示出了，本发明在桥面伸缩缝处安装的情况，两侧为护栏。塞缝条9的作用为促进桥面平整，避免石子等杂物落入缝隙。

图3为图2的A-A、B-B截面示意图。该图说明了本发明互支方案一中伸缩缝两侧半梁的远梁端通过滑块轴11在相邻半梁侧面凹槽得到支承的情况。根据本发明需要适应的桥梁横向错位幅度大小不同，同一远梁端轴孔安装的滑块轴11间留有间隙，两侧相邻半梁间也留有间隙。在桥梁梁端7、8发生横向错位时，半梁间间隙及滑块轴轴端间隙减小。同一半梁远梁端轴孔内两滑块轴11间安装弹性元件，向相反方向推动滑块轴11，以保证滑块轴11始终保持嵌入相邻半梁侧面凹槽，防止接触面减小和脱出凹槽。弹性元件可参考机械设计资料采取多种灵活方式，本发明不再详细介绍，图中也未示出。由于弹性元件的存在，本发明半梁有向桥梁两侧“散开”的趋势；所以本发明互支方案一、二在该装置横桥向端部做特殊处理，保持半梁平行、顺直。图中半梁1m的外侧改为T形槽结构；半梁1n远梁端滑块轴孔钻有竖向通孔。滑块轴11a滑块部分宽度减小，以便装入T形槽；滑块轴11a轴端钻有竖向通孔与半梁1n通过销轴22连接。滑块轴11a承受横桥向拉力，以保持半梁平行、顺直。

图4以本发明互支方案一为例示出了本发明加设接梁12时，与半梁1的相互位置关系。接梁结构示例见图10。

图5以本发明互支方案一为例示出了本发明适应桥梁斜缝的安装情况。

图6以本发明互支方案一为例示出了在桥梁梁端发生横向错位时，本发明适应这种变化的变形情况。

图7以本发明互支方案一为例示出了在桥梁梁端7、8发生竖向错位时，本发明适应这种变化的变形情况。为使图形简洁，略去了塞缝条9、定位板14等。

图8以本发明互支方案一为例示出了本发明在弯桥上的安装情况和适应桥梁扇形变化的变形情况。

图9为本发明互支方案一安装示意图。滑块轴11装入半梁1远梁端轴孔(此处略去了弹性元件)，半梁1与转动支架通过转轴13链接。然后，以上组件向已安装组件平移，使转动支架2底部环形槽与已安装定位板14半圆形凸台吻合；同时正在安装的这组半梁的滑块轴滑块部分 嵌入已安装半梁侧面的凹槽，已安装半梁一侧的滑块轴滑块部分嵌入正安装半梁侧面的凹槽。随后再用又一定位板14半圆形凸台与刚安装的转动支架底部的环形槽吻合，再用紧固螺丝10、塞缝条9将定位板14固定到锚固架3上。如此在伸缩缝两侧交替安装，以满足桥面宽度需要。从图中可以看到，半梁的远梁端通过滑块轴嵌入对侧相邻半梁侧面的凹槽，该半梁的远梁端得到支承；同时该半梁侧面的凹槽也为对侧相邻半梁提供支承。滑块轴可适应桥梁伸缩需要而在半梁侧面的凹槽内滑动。半梁远梁端通过对侧半梁互相支承是本发明的关键，也是本发明“互支式桥梁伸缩装置”名称的由来。

图10是本发明互支方案一部分组件示意图。除进一步放大显示图9各主要组件外，还显示了接梁12结构图和与滑块轴11起相似作用的滚动轴15。

图11为本发明互支方案二安装示意图。半梁1a、半梁1b分别交替安装到桥梁伸缩缝两侧。半梁1b长方体部分伸入对侧相邻半梁1a侧面凹槽。伸缩缝两侧半梁的远梁端互相支承，并适应桥梁伸缩需要而伸缩。安装方式与互支方案一相似不再重复。

图12为本发明互支方案二加设接梁时的示意图，旨在说明接梁12a与半梁1b的相互关系，故略去了其它组件。

图13、图14分别显示了互支方案二中，接梁12a、半梁1a、1b的结构图。

图15为互支方案三半梁、接梁结构示意图。半梁1c圆形截面深孔与半梁1d配合，远梁端互相支承并伸缩。半梁1e矩形截面深孔与半梁1f配合，半梁1g梯形截面深孔与半梁1h配合，半梁1i三角形截面深孔与半梁1j配合，其远梁端分别互相支承并伸缩。本图以圆形截面为例示出了该方案加设接梁时的结构示意图，如图半梁1d分别从接梁12b两端插入，相互支承并伸缩。其它截面接梁、半梁与之相仿。另外，图中转动支架2a显示了又一转动支架结构形式，可根据不同半梁近梁端结构需要选用。

图16为本发明互支方案三在桥面伸缩缝处安装的情况。半梁1c、1d成对在伸缩缝两侧交替安装，可缩小半梁间间隙。另外转动支架2两外侧边改圆弧为直线，省去塞缝条9。

图17为本发明互支方案三加设接梁时在桥面伸缩缝处安装的情况。

本发明互支方案二和互支方案三在加设接梁时，为防止接梁12a(或12b)滑向一侧半梁1b(或1d、1f、1h、1j)而导致另一侧半梁1b(或1d、1f、1h、1j)脱出，应在接梁12a底部安装相应机构，其超出本发明范围，而不再叙述。

图18为转动支架2在锚固架3上安装的又一实施例。先将T形槽定位架16用紧固螺丝10固定到锚固架3上，然后将转动支架2底部移入T形槽内，两个转动支架2间用X形定位块17隔开，以保证转动支架2间距。达到桥梁需要的宽度后在T形槽定位架16端部用紧固螺丝10固定槽端挡块18以防转动支架滑出。

图19为又一转动支架2b和锚固架20的实施例。转动支架2b中部方孔插入半梁近梁端后用转轴13链接。转动支架2b上下圆柱状凸台与锚固架20和锚固架上板21等间距轴孔配合，最后用螺栓19和紧固螺丝10定位。

图20为本发明中润滑方式的一个实施例。图中滑块轴滑块部分钻竖向锥形孔，孔内储存 碳粉、碳粒、润滑脂等，依靠重力作用少量下移进入滑块轴与半梁侧面凹槽的滑动接触面，实现润滑。事实上机械设计方面有多种润滑形式(如加铜套、四氟板、油孔等)可在本发明这种类似机械连杆装置上采用，在此仅举一例。

图21为本发明引用的ZL03805728.X专利的附图。图中关节312、关节332与本发明转动支架2作用相似，都包括两条互相垂直的轴线用以满足指状件(本发明，半梁)平行于桥面的转动和垂直于横桥向的平面的转动。不同的是，其指状件的另一端均依靠滑动支承件342支承，其指状件340不能绕插销334轴线顺时针转动，插销334链接无实际意义；当桥梁伸缩缝处于较小值时，若主塔106升高或主跨102下降，指状件320必然翘起，影响车辆通行。而本发明转动支架所包含的两条互相垂直的轴线在同一平面，避免了其关节312、关节332力量传递过程中产生的转矩，而且结构紧凑。本发明中转动支架与由半梁、接梁组成的伸缩支承系统结合使用，路面始终平顺，不会发生翘起。

综述，本发明一侧半梁的远梁端通过对侧半梁得到支承的同时为对侧半梁远梁端提供支承，并实现伸缩；加设接梁时通过接梁互相支承并实现伸缩。就结构性能讲互支方案一最优，用料省、承载力大，可用于机动车道；互支方案二、三在桥面形成的间隙小，可避免自行车胎、鞋跟陷入，但承载力差且表面不够平坦，可用于便道和人行道。本发明中转动支架优于ZL03805728.X专利的链接方案。本发明半梁、接梁组成的互支伸缩支承系统和以转动支架为主的链接系统结合，不仅能满足一般桥梁伸缩需要，尤其能适应斜桥、弯桥和坡桥大位移量、全方位复合变形。本发明结构合理，与现有桥梁伸缩装置相比有本质的区别和明显的进步，而且经济实用。

说明：

①半梁：未见该构件的专用术语，各类桥梁伸缩装置中起相似作用的“指状件”、“活动梳齿”、“连杆”等不足以表达该构件既要承重又要互相支承的意义。参照汽车后轴“半轴”命名，以突出该“半梁”不具独立性，一端需依靠对侧相邻半梁或接梁支承并横置承重之意。

②接梁：未见该构件的专用术语，取其位于两侧半梁之间、桥梁伸缩缝中部，称为接梁。

③半梁近梁端：指半梁靠近桥梁或桥台端部与转动支架连接的一端。

④半梁远梁端：指半梁远离所在桥梁或桥台的一端。

⑤转动支架：该支架区别于普通支架的特点为可转动，称为转动支架。

Claims (1)

1.一种互支式桥梁伸缩装置，包括伸缩支承系统、链接系统、密封输水系统及锚固定位系统，其特征是：半梁顺桥向安装，桥梁伸缩缝两侧半梁的远梁端通过滑块轴互以对侧半梁为支承，或通过接梁互相支承，从而承接车辆载荷，桥梁伸缩时带动伸缩缝两侧半梁相对移动以满足桥梁伸缩需要，半梁近梁端通过转动支架链接在锚固架上，

其中接梁位于两侧半梁之间、桥梁伸缩缝中部，半梁近梁端为半梁靠近桥梁或桥台端部与转动支架连接的一端，半梁远梁端为半梁远离所在桥梁或桥台的一端，

其中半梁除两端外的横截面为工字形或半梁以工字钢加肋结构为主，滑块轴的滑块部分嵌入对侧相邻工字形半梁侧面的凹槽内，在接梁或对侧相邻半梁侧面凹槽内滑动，满足桥梁纵向伸缩需要，

其中链接系统的转动支架包括两条轴线，其中一条垂直于桥面，另一条与以上轴线及桥梁轴线垂直，且该两条轴线位于同一平面并互相垂直。