CN103835229B - 一种自适应多向变位的梳齿型桥梁伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应多向变位的梳齿型桥梁伸缩装置，它将梳齿板变位与弹性阻尼变位相结合，弹性阻尼变位装置设置在梳齿板变位装置的活动钢制梳齿板根部，弹性阻尼变位装置内包括至少一个弹簧部件或者聚氨酯高分子复合材料制作的弹性部件，且弹性阻尼变位装置与活动钢制梳齿板的接触方式为点接触。本发明解决了现有技术中存在的钢制梳齿型伸缩装置对变位适应性较差、存在螺栓刺穿轮胎的情况、影响行车安全以及使用寿命不够理想等问题，且结构简单，生产成本低。

Description

一种自适应多向变位的梳齿型桥梁伸缩装置

技术领域

本发明涉及一种桥梁伸缩装置的自适应多向变位方法及其装置，特别是一种钢制梳齿型大伸缩量桥梁伸缩装置的自适应多向变位方法及其装置，属于桥梁结构伸缩装置技术领域。

背景技术

随着公路运输的快速发展，公路交通量和汽车载重量也越来越大，对公路桥梁的设计也提出了更高的要求，而公路桥梁设计中比较重要的一个部件就是桥梁伸缩缝处的伸缩装置。近年来，具有多向变位性能的钢制梳齿型大伸缩量桥梁伸缩装置在大跨径悬索桥、斜拉桥等桥梁中得到了广泛应用。为实现梳齿板伸缩装置的竖向、横向及扭转变位等空间多向变位，国内桥梁工程界都做了很多有益的探索，基本做法是在活动钢制梳齿板的前端或者根部设置可相对转动的连接机构。通常的做法是在分块的活动钢制梳齿板的根部下侧设置可承压转动轴或者转动球形支座，通过单元分块梳齿板和承压转动轴（或者转动球形支座）有效组合，使钢制活动梳齿型板适应大跨径桥梁发生竖向、横向、扭转等空间变形，从而实现桥梁伸缩装置本身的安全、耐久使用。

但根据这类伸缩装置实际使用情况及研究不难发现，目前市场上具有多向变位性能的钢制梳齿型大伸缩量桥梁伸缩装置在钢结构主梁桥梁中结构上受力明确，使用效果好，但在混凝土主梁结构中存在一些缺陷。缺陷一:活动钢制梳齿板采用根部设置承压转轴式变位装置时，因活动钢制梳齿板采用的是一根转轴，单元板与转轴为线接触形式，对横向变位适应性较差；同时由于根部未设置锚固螺栓，一旦桥梁发生的竖向变位较大，后端极易翘起，严重影响到行车的安全。缺陷二：活动钢制梳齿板采用前端设置转动球形支座变位装置时，活动钢制梳齿板根部设置了一排保险螺栓，但因保险螺栓全部锚固于混凝土内，与前端的锚固螺栓一起使活动钢制梳齿板成为了固定结构，并不能实现单元板竖向变位，造成该种结构活动钢制梳齿板与传统梳齿板受力没有实质性改变，根部锚固螺栓在受力后极易造成混凝土的损坏及其自身的拔出，发生螺栓刺穿轮胎的情况，从而缩短伸缩装置的使用寿命，也影响到行车的安全。缺陷三：在采用承压转轴式变位装置时，承压转轴下面的混凝土浇筑空间小，质量较难保障，经常会造成承压转轴的断裂；采用球形支座多向变位箱时，其与主梁的连接采用预埋钢筋与变位箱焊接形式，由于预埋钢筋变形、焊接及混凝土操作空间小等因素影响到焊接和混凝土浇筑质量，从而造成箱体塌落等病害。如果这些缺陷未得到处理和解决，都会严重影响多向变位钢制梳齿型伸缩装置的使用寿命和行车安全。因此，对现有的多向变位钢制梳齿板桥梁伸缩缝装置存在的不足进行优化改进以克服现有技术的不足十分必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥梁伸缩装置的自适应多向变位方法及其装置，从而解决现有技术中存在的钢制梳齿型伸缩装置对变位适应性较差、存在螺栓刺穿轮胎的情况、影响行车安全以及使用寿命不够理想等问题，从而克服现有技术的不足。

为实现本发明的目的，本发明采用了这样的技术方案：首先，本发明的技术方案应用于桥梁的钢制梳齿型伸缩装置，一般这种钢制梳齿型伸缩装置在桥梁的伸缩缝的两边的桥梁主梁上分别设置可以相互嵌合的固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板来实现装置的变位。本发明主要是在这种装置的活动钢制梳齿板的根部设置一种弹性阻尼变位装置，弹性阻尼变位装置设置在活动钢制梳齿板根部，弹性阻尼变位装置内包括至少一个弹簧部件或者聚氨酯高分子复合材料制作的弹性部件，且弹性阻尼变位装置与活动钢制梳齿板的接触方式为点接触。

具体说来，本发明的整体结构是这样的：在桥梁两段主梁之间的伸缩缝处设置梳齿型变位装置，梳齿型变位装置由可以互相活动嵌合的固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板组成，固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板分别设置在桥梁伸缩缝两侧混凝土梁体上，固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板相互交叉布置。固定钢制梳齿板固定在一段桥梁主梁上，其锚固深度通常大于桥面铺装厚度的2倍以保证其足够牢固，而活动钢制梳齿板设置在另一段桥梁主梁上，其上的梳齿与固定钢制梳齿板上的梳齿可以自由嵌合。

固定钢制梳齿板下方设有不锈钢滑板,活动钢制梳齿板安装后搭接在不锈钢滑板上。固定钢制梳齿板通过固定螺栓二与桥梁主梁连接，活动钢制梳齿板通过固定螺栓一与桥梁主梁连接，固定螺栓一和固定螺栓二与预埋在主梁混凝土中的预埋钢筋焊接固定。

活动钢制梳齿板根部通过一个可以使其适应多个方向的足够大的变形的弹性阻尼变位装置锚固在桥梁主梁上。弹性阻尼变位装置是一个可以自适应多向变位的多向变位箱，活动钢制梳齿板与自适应多向变位箱锚固连接。自适应多向变位箱内部包括至少一个自适应弹性变位装置，该自适应弹性变位装置通常是压缩弹簧或者聚氨酯高分子复合材料制作的弹性部件。

它还设有防水装置，防水装置布置在固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板的下方，实现伸缩装置的防水功能。优选的，防水装置在固定钢制梳齿板和活动钢制梳齿板的交叉部位下方。

优选的，本发明的自适应多向变位箱可以这样设计：它的箱体通过一块锚固钢板将其分隔为上下两层，箱体下层为封闭小箱体，箱体上层为上部敞口的槽；它还采用锚固螺栓穿过锚固钢板连接上下两层；锚固螺栓上端连接在活动钢制梳齿板上，使活动钢制梳齿板遮盖住箱体的上部开口；自适应弹性变位装置设置在锚固螺栓位于箱体下层的位置上。在箱体下层锚固螺栓的底部尾端在设有一个可防止锚固螺栓从箱体下层抽出的限位螺母一，自适应弹性变位装置设置在箱体下层的限位螺母一与锚固钢板之间；锚固螺栓的上方穿过活动钢制梳齿板并用限位螺母三在活动钢制梳齿板的上表面将其固定住。这实际上就是一种采用锚固螺栓与活动钢制梳齿板连接的点接触连接方式。它的好处活动钢制梳齿板受到多向荷载，都能通过锚固螺栓传递给自适应弹性变位装置，再通过自适应弹性变位装置的自身变形来消除荷载，从而保证桥梁的安全。

为了这种装置具有更高稳定性和安装便捷性，本发明在箱体上层的锚固螺栓上还设有限位螺母二和限位螺母四；限位螺母二位于锚固钢板上，用于锚固螺栓的安装定位；限位螺母四位于活动钢制梳齿板底部，用于防止锚固螺栓从活动钢制梳齿板中脱出。

对于每一块活动钢制梳齿板来说，可以设置多个这种自适应多向变位箱，成排布置在活动钢制梳齿板的根部。而每个自适应多向变位箱的箱体内部，又可以采用分隔钢板将其分为若干个分隔箱体，每个分隔箱体都设置一组锚固螺栓组件（包括锚固螺栓、限位螺母一、限位螺母二、限位螺母三、限位螺母四和自适应弹性变位装置），一个箱体内各组锚固螺栓组件共用一块锚固钢板，这样每个自适应多向变位箱与活动钢制梳齿板就有多个锚固点，提高装置使用的稳定性。

由于采用了本发明的技术方案，当桥梁在受到车辆冲击、横向不均匀受力等情况下，本发明的伸缩装置中的自适应变位箱处于活动钢制梳齿板受力不利的根部，弹性阻尼变位装置以点接触形式通过其拉压变形实现多向变位，较容易实现多向变位；在变位较大时，可以通过锚固螺栓及限位锚固钢板实现保险控制，防止因过大变位造成梳齿板塌落造成交通安全事故，其限位螺母与顶面锚固螺母共同固定锚固螺栓，使其不会从顶面穿出，出现刺穿轮胎的情况；第三，通过预埋钢板与多向变位箱及其钢筋的焊接实现锚固可靠的效果，也不存在底部混凝土脱空的可能。因此，能全方位实现设计意图，确保伸缩装置的耐久和安全使用。本发明结构简单，生产成本低。

附图说明

图1是本发明的伸缩装置变位结构顺桥向立剖面示意图；

图2是本发明的伸缩装置变位结构的平面示意图；

图3是本发明的多向变位箱的结构示意图，该图同时展示出了本发明的伸缩装置变位结构的一块活动钢制梳齿板的横桥向立剖面示意。

附图标记说明：1-固定钢制梳齿板，2-活动钢制梳齿板，3-多向变位箱，4-预埋钢板，5-不锈钢滑板，6-固定螺栓一，7-防水装置，8-自适应弹性变位装置，9-限位螺母二，10-锚固螺栓，11-桥面铺装，12-固定螺栓二，13-桥梁主梁，14-箱体钢板，15-锚固钢板，16-限位螺母一，17-预埋钢筋，18-限位螺母三，19-限位螺母四。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

看图1，图1展示了本发明的伸缩装置变位结构顺桥向立剖面示意，从图中可以看到，本发明的伸缩装置是设在桥梁主梁13两段之间的伸缩缝处，并主要包括固定钢制梳齿板1、活动钢制梳齿板2，在活动钢制梳齿板2的根部设有一个能够自适应多向变位的多向变位箱3。活动钢制梳齿板2与多向变位箱2锚固连接。固定钢制梳齿板1通过固定螺栓二12与桥梁主梁13连接，活动钢制梳齿板2通过固定螺栓一6与桥梁主梁13连接，固定螺栓一6和固定螺栓二12与预埋在主梁混凝土中的预埋钢筋17焊接固定。

结合图2一起看，很显然，从图1和图2中可以看到，在同一截面上，固定钢制梳齿板1采用了三颗固定螺栓二12使其固定在桥梁主梁13上，而活动钢制梳齿板2只在其中部设有一颗固定螺栓1使其在桥梁主梁13上可以适应移动的变形，同时通过其根部的多向变位箱3实现更好的变形。

从图1中还可以看到，本发明的这种伸缩装置是通过将桥梁主梁13两段的伸缩缝边缘的桥面铺装11和桥梁主梁13的一部分去除形成槽以后设置在该槽的位置，并用混凝土浇筑使其与桥梁主梁13的混凝土形成整体。伸缩装置通过一些预埋钢筋17固定在主梁混凝土中，预埋17的埋深通常需要达到桥面铺装11厚度的2～3倍。

另外，从图1同时结合图2还可以看到，固定钢制梳齿板1下方设有不锈钢滑板5,活动钢制梳齿板2安装后搭接在不锈钢滑板5上，从而固定钢制梳齿板1和活动钢制梳齿板2在不锈钢滑板5上自由交叉。活动钢制梳齿板2的梳齿可以在不锈钢滑板5上叉入或者叉出固定钢制梳齿板1的梳齿，从而适应汽车通过桥梁时或者承受其他荷载带来的冲击力。

另外，图1还清楚地展示了本发明的防水装置7的设计，防水装置7设在固定钢制梳齿板1和活动钢制梳齿板2的下方，实现伸缩装置的防水功能。防水装置7在固定钢制梳齿板1和活动钢制梳齿板2的交叉部位下方。

看图3，展示了本发明的这种自适应多向变位箱3的一种结构，它是位于桥梁梳齿型伸缩装置的活动钢制梳齿板2的底部，在这种结构中，本发明的自适应多向变位箱3的箱体被分隔钢板竖向分隔为四个小箱体，四个小箱体中均设有一根锚固螺栓10，同时采用一块锚固钢板15将箱体横向分隔成为两层，锚固螺栓10上分别通过限位螺母一6、限位螺母二9、限位螺母三18和限位螺母四19定位和限位。另外，还可以看到，变位箱的箱体是由箱体钢板14围护而成，底部的一块箱体钢板14与预埋在桥梁主梁13中的预埋钢板4焊接固定，而预埋钢板4通过预埋钢筋17锚固在桥梁主梁13中。

自适应弹性变位装置8（在图中为一个套在锚固螺栓10上的压力弹簧）设置在锚固螺栓10位于箱体下层的位置上，并卡在锚固钢板15与限位螺母一6之间，当锚固螺栓10受到从活动钢制梳齿板2传递来的力时，锚固螺栓10将荷载传递到自适应弹性变位装置8的压力弹簧，压力弹簧通过自身的变形来适应和抵消荷载，从而有效避免了桥梁主梁13受到冲击。

当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种自适应多向变位的梳齿型桥梁伸缩装置，包括在两段桥梁主梁（13）之间的伸缩缝处设置的固定钢制梳齿板（1）和活动钢制梳齿板（2），固定钢制梳齿板（1）和活动钢制梳齿板（2）可相互交叉，其特征在于：固定钢制梳齿板（1）下方设有不锈钢滑板（5）,活动钢制梳齿板（2）安装后搭接在不锈钢滑板（5）上；活动钢制梳齿板（2）根部通过一个可以使其适应多个方向变形的弹性阻尼变位装置锚固在桥梁主梁（13）上；所述弹性阻尼变位装置是一个可以自适应多向变位的多向变位箱（3），活动钢制梳齿板（2）与多向变位箱（3）锚固连接；所述多向变位箱（3）的内部包括至少一个自适应弹性变位装置（8），该自适应弹性变位装置（8）是压缩弹簧或者聚氨酯高分子复合材料制作的弹性部件；多向变位箱（3）的箱体通过一块锚固钢板（15）将其分隔为上下两层，箱体下层为封闭小箱体，箱体上层为上部敞口的槽；它还采用锚固螺栓（10）穿过锚固钢板（15）连接上下两层；锚固螺栓（10）上端连接在活动钢制梳齿板（2）上，使活动钢制梳齿板（2）遮盖住箱体的上部开口；自适应弹性变位装置（8）设置在锚固螺栓（10）位于箱体下层的位置上；在箱体下层锚固螺栓（10）的底部尾端在设有一个可防止锚固螺栓（10）从箱体下层抽出的限位螺母一（16），自适应弹性变位装置（8）设置在箱体下层的限位螺母一（16）与锚固钢板（15）之间；锚固螺栓（10）的上方穿过活动钢制梳齿板（2）并用限位螺母三（18）在活动钢制梳齿板（2）的上表面将其固定住。

2.根据权利要求1所述的自适应多向变位的梳齿型桥梁伸缩装置，其特征在于：固定钢制梳齿板（1）通过固定螺栓二（12）与桥梁主梁（13）连接，活动钢制梳齿板（2）通过固定螺栓一（6）与桥梁主梁（13）连接，固定螺栓一（6）和固定螺栓二（12）与预埋在主梁混凝土中的预埋钢筋（17）焊接固定。