CN102787556A - 铁路桥梁可更换伸缩装置 - Google Patents

Abstract

铁路桥梁可更换伸缩装置，在保持上部轨道结构正常使用的情况下，在轨道基板或道床下面可方便地更换防水带。包括通过锚固构件（40）固定于伸缩缝（60）两侧壁上的一对连接条（20），以及两侧边部与连接条（20）形成连接的防水带（10），连接条（20）具有全长方向延伸的锚固槽（21）。所述防水带（10）的两侧边部具有下凸的锚固定位凸台（11），该锚固定位凸台（11）的断面形状与锚固槽（21）之下部凹槽（21a）的断面形状相吻合；防水带（10）两侧边部从连接条（20）纵向一端拉入锚固槽（21）内，在防水带（10）上表面与锚固槽（21）顶部之间的空间内压入锁紧条（30），使防水带（10）与连接条（20）形成锚固连接。

Description

铁路桥梁可更换伸缩装置

技术领域

本发明涉及铁路桥梁，特别涉及一种用于铁路桥梁梁体间伸缩缝的可更换伸缩装置。

背景技术

铁路是国民经济的大动脉，铁路运输始终服务于社会，服务于民众。随着国民经济的快速发展，国家赋予铁路运输以更为繁重的任务和更高的标准。到目前为止，中国现有铁路营业里程达到9.1万公里，桥梁约5万余座4000余公里。在新建的铁路中，桥梁总长占线路总长的比例越来越高。如京津城际铁路桥梁总长占线路总长约88％，京沪高速铁路桥梁总长占线路总长约81％。除少量采用大跨特殊结构外，其余多采用预应力混凝土双线整孔简支结构，常用跨度为32m、24m，其中常用跨度结构又占桥梁总长的90％以上。

桥梁为了适应梁体受力、温度等变形，梁体间必须留置伸缩缝隙。但是，伸缩缝隙的留置成为桥面渗漏水腐蚀、污损梁体、支座、检查设施及墩台等的最重要途径。我国铁路桥梁多年的运营经验表明，桥梁出现各种影响结构耐久性病害的因素大部分与水害有关，如碱骨料反应、混凝土碳化、钢筋电化学锈蚀、酸雨破坏、冻融循环等，同时桥面积水顺梁端下泻，直接成为污水腐蚀梁体端部的预应力锚固体系、恶化养护检修条件的祸首。伸缩装置作为铁路桥梁的重要附属设施，其主要功能是防止雨水或其它桥面的积水直接流入梁体端部，对桥梁端部的集水、排水、防水等性能起重要作用。同时还必须满足两侧梁体必要的顺桥向、横桥向位移、竖向位移以及转动的需要，其质量和性能将直接影响整座桥梁的耐久性。

目前，国内外使用的伸缩装置主要分为有砟轨道桥梁伸缩装置和无砟轨道桥梁伸缩装置，无砟轨道桥梁伸缩缝装置由一次成型的特种异型材金属连接条、防水带以及锚固装置三部分构成；有砟轨道桥梁伸缩装置除上述三部分外，还包括挡砟盖板共四部分组成。伸缩装置的施工，一般采用梁体混凝土浇筑时将一次性安装到位和在梁端预留槽口后现场安装异型材金属连接两种方式进行。国外铁路桥梁伸缩装置的结构形式主要以“V”型、“U”防水带为主，一次性安装到位，所不同的仅是防水带固定形式的区别。在道床结构层安装以后，若在未拆除道床结构工况下，对伸缩装置整体或部件均不可检修和更换。

综上，现有铁路桥梁伸缩装置，都包括通过锚固构件固定于伸缩缝两侧壁上的一对异型材金属连接条，以及两侧边部与连接条形成连接的防水带，异型材金属连接条具有全长方向延伸的锚固槽，防水带两侧边具有其断面形状与锚固槽断面形状相吻合的锚固端，依靠锚固端的弹性变形使其表面与锚固槽内壁紧密接触形成密封，达到防水的目的。同时，锚固槽约束防水带锚固端，防水带两侧边不能从锚固槽的开口端脱出。安装时防水带两侧边的锚固端需挤入异型材金属连接条锚固槽，安装十分困难，费时费力，而且安装质量不易得到保证。同时安装就位后，防水带无法从异型材金属连接条上拆除，防水带破损或者使用寿命到期后无法更换。

也刚刚开始，其技术尚不够成熟。现在在建各条客运专线简支箱梁伸缩装置主要使用《铁路常用跨度梁桥面附属设施》【通桥20088388】所配套的伸缩装置及其他类似产品，据调查这些产品存在下述问题：梁缝缩小时工作正常，梁缝增大时则非常容易脱滑漏水，特别是温度较低时更甚；防水系统由于夹持力较小，安装不易，防水带脱落严重，防水效果差；同时，所有方式的防水带脱落后，难以再次恢复到位；破损时更难更换或更换时需对道床进行清翻，对铁路行车的影响很大，存在严重不足。

针对目前伸缩装置存在的问题，为进一步保证桥梁的耐久性，减少运营养护费用，改善养护维修条件，迫切需要研究一种新的铁路桥梁伸缩装置，满足防水效果好，安装、维修更换方便的要求。2005年和2007铁道部分别颁布了《新建时速200～250公里铁路设计暂行规定》和《新建时速300-350公里铁路设计暂行规定》明确提出了新建客运专线桥梁结构应达到100年使用寿命的耐久性目标。按照上述要求，一般铁路桥梁伸缩装置防水带的设计正常使用寿命是20年左右，而桥梁的设计寿命为100年，存在严重耐久性不统一协调的状况，在这100年使用期内伸缩防水带需要多次更换，而每一次更换所需的直接成本为初始安装的5倍以上未包括因更换防水带对铁路运营造成的损失。尤其对于连续的轨道基板桥面结构，对防水带的维修更换更是困难。所以，为了达到快速、方便更换防水带的目的，需要研究一种在保持上部轨道结构正常使用的情况下，在轨道基板或道床下面更换防水带的伸缩装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种铁路桥梁可更换伸缩装置，在保持上部轨道结构正常使用的情况下，在轨道基板或道床下面可方便地更换防水带。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

本发明的铁路桥梁可更换伸缩装置，包括通过锚固构件固定设置于伸缩缝两侧的两个设置锚固槽的连接条，以及与连接条锚固槽嵌锚连接的防水带，其特征是：所述连接条锚固槽横断面呈“G”型；防水带安装前横断面呈“一”字型，其两端下侧设置锚固定位凸台，安装完成后横截面呈U型；所述连接条具有沿长度方向延伸的锚固槽，该锚固槽的下部凹槽断面与防水橡胶锚固定位凸台断面相吻合；连接条锚固槽顶内壁与防水带定位凸台上壁之间设置有可拆除的支撑型弹性橡胶锁紧条，防水带设置了具有限制锁紧条横向位移的三角形锁止凸肩。

所述连接条锚固槽的开口端高度小于防水带锚固定位凸台的宽度，安装过程中，对防水带具有防脱落自锁功能。

本发明的有益效果是，有效地解决了现有桥梁伸缩装置的弊端，能满足桥梁横桥向、顺桥向位移和防水的功能；防水带安装、更换方便，防水带可在不影响列车正常运行的情况下进行换更，更换不需开“天窗”；连接条与防水带的夹持力大，防水性能好，且具备较大的夹持力储备；装置整体高度低、梁端预留槽浅，不破坏桥面的防水层，故不需要在梁体预制或现浇时单独为安装伸缩装置预留预埋槽的处理，可降低梁体的造价，方便梁体施工；防腐性能好，使伸缩装置的防护性能得到了保证；整体刚度好，轮胎式工程车可以安全的通过，给工程施工带来了很大的便利；伸缩装置可满足不同伸缩量的要求可以非常方便的适应不同跨度梁对伸缩装置伸缩量的要求。

附图说明

本说明书包括如下八幅附图：

图1是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置实施例1的断面图；

图2是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置中连接条的断面图；

图3是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置中支撑型弹性锁紧条的断面图；

图4是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置中防水带的断面图；

图5是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置实施例2的断面图；

图6是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置实施例2的局部放大断面图；

图7是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置实施例3的断面图；

图8是本发明铁路桥梁可更换伸缩装置实施例4的断面图；

图中示出部件、部位及所对应的标记：防水带10，锚固定位凸台11，宽度L₁₁，锁止凸肩12；连接条20，锚固槽21，开口端高度h₂₁，下部凹槽21a，燕尾槽22，内螺母22a；锁紧条30，内侧支臂30a、内侧支臂30b；锚固构件40，锚固钢筋41、外螺母41a，梁体预埋件42；挡砟盖板51，连接钢板52，矩形定位钢管53；伸缩缝60、梁体61、挡水台62、凹台62a。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1，本发明的铁路桥梁可更换伸缩装置，包括通过锚固构件40固定于伸缩缝60两侧壁上的一对连接条20，以及两侧边部与连接条20形成连接的防水带10，连接条20具有全长方向延伸的锚固槽21。参照图1、图2和图4，所述防水带10的两侧边部具有下凸的锚固定位凸台11，该锚固定位凸台11的断面形状与锚固槽21之下部凹槽21a的断面形状相吻合。防水带10两侧边部从连接条20纵向一端拉入锚固槽21内，在防水带10上表面与锚固槽21顶部之间的空间内压入锁紧条30，使防水带10与连接条20形成锚固连接。在锁紧条30的作用下，防水带10的两侧边部的锚固定位凸台11受压与锚固槽21下部凹槽21a表面紧贴形成密封，达到防水的目的。参照图4，防水带10安装就位后，其中部自然下垂形成U型断面。

本发明桥梁可更换伸缩装置与现有桥梁伸缩装置相比较，最大的改进是改变了防水带的锚固方式，即由单一依靠防水带两侧锚固端挤入锚固槽内壁形成锚固，改进为由防水带10两侧边底部锚固定位凸台11、锁紧条30两个构件的配合，形成与锚固槽内壁的紧密贴合来实现锚固。

锚固方式的改变带来了安装方式的改变。

现有桥梁伸缩装置采用一步法安装，安装时防水带两侧边的锚固端需挤入异型材金属连接条锚固槽，安装十分困难，防水带安装就位后无法从异型材金属连接条上拆除，防水带破损或者使用寿命到期后无法更换。

本发明桥梁可更换伸缩装置采用两步法安装，首先将防水带10两侧边部从连接条20纵向一端拉入锚固槽21内，由于拉入过程中防水带10两侧边部不受压，阻力仅为接触面之间的很小的摩擦力，因此很容易将防水带10拉入到位。再从在防水带10上表面与锚固槽21顶部之间的空间内压入锁紧条30，采用专用压紧器可方便地完成该过程。重要的是，本发明实现了防水带破损或者使用寿命到期后的可更换，更换时采用专用犁出器可方便地拆除锁紧条30和原防水带10。

参照图2和图4，所述锚固槽21的开口端高度h₂₁小于锚固定位凸台11的宽度L₁₁，即防水带10在安装过程中具有自锁功能，当防水带10开口端的两个锚固定位凸台11从连接条20的纵向一端装入锚固槽21后，锚固定位凸台11、锚固槽21之间形成自锁，防水带10两侧边部无法从锚固槽21开口端脱出。

所述锁紧条30可以是刚性构件或者弹性构件。从锚固效果、制造成本等多方向考虑，可优选地采用弹性材料制成，其断面形状为由外张的内侧支臂30a、外侧支臂30b构成的转折体。参照图4，所述防水带10具有对锁紧条30横向位移构成约束的锁止凸肩12。参照图1，当支撑型弹性锁紧条30从连接条20的纵向一端装入锚固槽21后，内侧支臂30a、内侧支臂30b的下端面在弹力作用下始终紧贴锚固定位凸台11上壁，由锚固槽21侧壁、锁止凸肩12分别限制内侧支臂30a、外侧支臂30b，使锁紧条30在锚固槽21内不能产生横向位移，将防水带10紧紧压接在连接条20上。

所述防水带10可采用橡胶材料、橡塑材料或者其他具有防水性、耐久的材料，可优选采用氯丁橡胶或三元乙丙橡胶，其中一般地区采用氯丁橡胶月平均温度-25~+60℃，高寒地区采用三元乙丙橡胶月平均温度-40~+60℃。考虑到连接条20在桥梁建成后不可更换，使用寿命要求须达到100年，因此连接条20优选采用耐腐蚀的金属材料。

本发明的铁路桥梁可更换伸缩装置通用于铁路无砟桥面结构和有砟桥面结构，图1示出的实施例1和图5示出的实施例2为无砟桥面结构，图7和图8示出的是有砟桥面结构。

参照图1和图5、图6，所述锚固构件40包括预埋于挡水台62内的锚固钢筋41，锚固钢筋41与连接条20的背面形成连接，且与挡水台62配筋连接。图1、图7中连接条20采用易焊接材料制造，锚固钢筋41前端与连接条20焊接连接。图5、图8中连接条20采用不易焊接材料制造，连接条20的背部开设有沿长度方向延伸的燕尾槽22，燕尾槽22内设置有截面呈燕尾形的内螺母22a，锚固钢筋41前部的螺纹段与内螺母22a连接，并由其上的外螺母41a锁紧。

参照图7和图8，所述锚固构件40还包括预埋于梁体61内的梁体预埋件42，梁体预埋件42与保护层63内预埋筋连接。所述保护层63位于伸缩缝60两侧的顶部设置有相对于顶面下沉的凹槽63a，凹槽63a上设置有覆盖伸缩缝60的挡砟盖板51，挡砟盖板51固定于连接钢板52上，连接钢板52的下端插入矩形定位钢管53内，矩形定位钢管53的下端与梁体预埋件42连接。

本发明的铁路桥梁可更换伸缩装置与现有伸缩装置相比较具有如下优点：

1、防水带安装、更换方便。铁路桥梁伸缩装置，均安装在道床下面，铁路桥梁伸缩装置的防水胶带必须要满足在不开“天窗”、不影响列车正常运行的情况下更换。通过专用机具可完全实现在道床、轨枕、轨道基板下面安装、更换防水带，由于更换防水带时，不用处理轨枕下的道砟或道轨基板，所以作业时不影响列车的正常运营，方便、快捷、安全，可大大降低铁路的运行维护成本。

2、连接条与防水带的夹持力大，防水性能好，且具备较大的夹持力储备。为了保护铁路桥梁两端的预应力锚固系统及桥梁支座系统，铁路伸缩装置必须要有非常好的防水性能，而伸缩装置防水性能的好坏是由防水带的夹持性能决定的，夹持力大，防水性能好。可更换伸缩装置的防水系统是由防水带和锁紧条共同构成的一个完整的防水体系。完全满足了《客运专线桥梁伸缩装置暂行技术条件》中对伸缩装置夹持力的要求。

3、装置整体高度低、梁端预留槽浅。由于采用高度较低的连接条，所以可更换伸缩装置的整体高度低，可在60mm厚的桥面铺装层内即可安装，不破坏桥面的防水层，故不需要在梁体预制或现浇时单独为安装伸缩装置预留预埋槽的处理，可降低梁体的造价，方便梁体施工。

4、防腐性能好。伸缩装置的主体材料采用耐腐蚀的金属材料材质，连接条和盖板部分同时采用热浸镀锌，使伸缩装置的防护性能得到了保证，防腐性能完全满足《客运专线桥梁伸缩装置暂行技术条件》中的要求。

5、整体刚度好。连接条的整体性好、刚度大，轮胎式工程车可以安全的通过，给工程施工带来了很大的便利。

6、伸缩装置可满足不同伸缩量的要求。防水带采用了U形的形式，这种形式可以非常方便的适应不同跨度梁对伸缩装置伸缩量的要求，该伸缩装置的伸缩量分为五个等级，分别为30mm、60mm、100mm、150mm、200mm。

Claims (10)

1.铁路桥梁可更换伸缩装置，包括通过锚固构件（40）固定于伸缩缝（60）两侧壁上的一对连接条（20），以及两侧边部与连接条（20）形成连接的防水带（10），连接条（20）具有全长方向延伸的锚固槽（21），其特征是：所述防水带（10）的两侧边部具有下凸的锚固定位凸台（11），该锚固定位凸台（11）的断面形状与锚固槽（21）之下部凹槽（21a）的断面形状相吻合；防水带（10）两侧边部从连接条（20）纵向一端拉入锚固槽（21）内，在防水带（10）上表面与锚固槽（21）顶部之间的空间内压入锁紧条（30），使防水带（10）与连接条（20）形成锚固连接。

2.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述锚固槽（21）的开口端高度（h21）小于定位凸台（11）的宽度（L11）。

3.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征在于：所述锁紧条（30）由弹性材料制成，其断面形状为由外张的内侧支臂（30a）、外侧支臂（30b）构成的转折体。

4.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征在于：所述防水带（10）具有对锁紧条（30）横向位移构成约束的锁止凸肩（12）。

5.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述锚固构件（40）包括预埋于与挡水台（62）的锚固钢筋（41），锚固钢筋（41）与连接条（20）的背面形成连接，且与挡水台（62）配筋连接。

6.如权利要求5所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述连接条（20）的背部开设有沿长度方向延伸的燕尾槽（22），燕尾槽（22）内设置有截面呈燕尾形的内螺母（22a），锚固钢筋（41）前部的螺纹段与内螺母（22a）连接，并由其上的外螺母（41a）锁紧。

7.如权利要求5所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述锚固构件（40）还包括预埋于梁体（61）内的梁体预埋件（42），梁体预埋件（42）与挡水台（62）配筋连接。

8.如权利要求5所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述挡水台（62）位于伸缩缝（60）两侧的顶部具有相对于顶面下沉的凹台（62a），凹台（62a）上设置有覆盖伸缩缝（60）的挡砟盖板（51），挡砟盖板（51）固定于连接钢板（52）上，连接钢板（52）的下端插入矩形定位钢管（53）内，矩形定位钢管（53）的下端与梁体预埋件（42）连接。

9.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述防水带（10）采用氯丁橡胶或三元乙丙橡胶制成。

10.如权利要求1所述的铁路桥梁可更换伸缩装置，其特征是：所述所述连接条（20）采用耐腐蚀金属材料制成。

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