CN104532741A - 一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，属于桥梁结构伸缩装置技术领域；包括：边梁、中梁、支承横梁及边梁锚固组件；其连接关系如下：在边梁上设置边梁锚固组件，其中，边梁锚固组件的环形钢能沿横向圆钢自由移动；在支承梁箱体或位移杆箱体的两侧焊接U形锚固钢筋，横穿钢筋穿过预埋钢筋和U形锚固钢筋，实现位移杆箱体与预埋钢筋连接锚固；中梁支承于支承梁箱体上，与支承横梁连接，弹性位移组件通过位移杆箱体与边梁或中梁固定；本发明能够提高桥梁模数式伸缩装置安装效率。

Description

一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置

技术领域

本发明属于桥梁结构伸缩装置技术领域，具体涉及一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置。

背景技术

随着我国交通建设的发展，桥梁工程在高速公路中所占比例不断提高，桥梁伸缩装置作为桥梁的主要附属构件，是保证桥梁运营安全及公路畅通的关键构造之一。其中模数式伸缩装置就是目前广泛使用的一种伸缩装置，然而现有的模数式伸缩装置使用现状表明，伸缩装置损坏现象十分突出，更换频率频繁，给高速公路运营带来安全隐患和社会经济损失。模数式伸缩装置的破坏形式表现为锚固混凝土损坏脱落，伸缩装置边梁断裂、边梁脱落、横向支承梁箱体、位移杆箱体脱落塌陷和中梁钢断裂。其中，边梁断裂、脱落和锚固区混凝土破损尤为严重。

现有的模数式伸缩装置常用的锚固形式是在模数式伸缩装置的边梁下焊接固定钢板，然后在钢板上焊接一个锚固环，再设置几根横向分布钢筋同时穿过锚固环与预埋钢筋，有的还要求将横穿钢筋或锚固环与槽口预埋钢筋焊接，从而实现模数式伸缩装置的锚固。为了加强伸缩装置的锚固效果，部分模数式伸缩装置在支承箱处设置了锚固剪力钉。这种锚固形式的传力途径是这样的：竖向荷载→中(边)梁→支承梁→支承梁箱体→梁体，水平荷载→(或中梁→支承梁→)边梁→固定钢板及锚固环→横穿钢筋→预埋钢筋。然而，根据上述模数式伸缩装置实际使用情况及研究不难发现，现有的模数式伸缩装置采用的这种锚固形式存在以下缺陷和不足：

缺陷一：多数中小跨径桥梁采用多片主梁预制拼装施工，加上桥梁纵、横坡及设计超高的影响，在桥梁主梁施工时纵向和横向存在错台现象，导致锚固钢筋和预埋钢筋在纵向和横向发生错位，横向钢筋很难同时穿过锚固环钢筋和预埋钢筋，施工时只有舍弃穿过部分锚固环钢筋和预埋钢筋，使模数式伸缩装置的锚固效果大打折扣。

缺陷二：目前模数式伸缩装置沿着边梁上以一定的间距通过固定钢板焊接的锚固环与边梁固定，因此，只有在伸缩装置锚固环位置与施工预埋钢筋位置一致时，才能实现二者正确对位焊接。实际上，由于施工等多种因素影响，很难保证锚固环与预埋钢筋位置一致。此外，横穿钢筋如果要实现伸缩装置锚固环与预埋钢筋可靠锚固，使二者不发生移动，就必须确保施工时伸缩装置锚固环与预埋钢筋交接处精确对位，仅能容纳横穿钢筋穿过，否则当伸缩装置锚固环受力时，二者的连接就会产生滑移。但这种苛刻的条件几乎是不可能满足的，因为施工时需要横穿钢筋穿过多根锚固环和预埋钢筋。也就是说，传统的锚固方式不能使伸缩装置锚固环与预埋钢筋实现可靠的锚固。

缺陷三：由于伸缩装置安装以后，锚固混凝土一般需要3～5天才能达到强度，才能实现边梁有效锚固，从而实现伸缩装置的自由伸缩。然而，由于昼夜温差一般在5℃以上，个别温差较大者甚至大于10℃。如果边梁未与主梁预埋钢筋实现可靠连接，在混凝土未达到强度前，由温差引起的混凝土主梁收缩变形，使模数式伸缩装置锚固钢筋与槽口现浇混凝土发生脱离现象，将严重影响锚固混凝土质量。

缺陷四：模数式伸缩装置安装需要在伸缩装置锚固环和预埋钢筋之间穿过几根横向钢筋，以实现伸缩装置与预埋钢筋的锚固作用。由于模数式伸缩装置的支承箱和变位箱的存在，使得横向钢筋不能穿过横向支承梁箱体和位移箱，只能在横向支承梁箱体和变位箱处截断，布设的横向钢筋不但给施工带来不便，而且现场布设的钢筋不能保证与横向支承梁箱体(位移箱)与锚固环形成可靠的锚固。

缺陷五：由于锚固剪力钉未与主梁有效连接，在槽口混凝土强度未达到设计要求前，也会造成锚固区混凝土的拉裂和空洞现象，在这种情况下反而会影响到槽口混凝土的工作性能。

不足六：目前桥梁模数式伸缩装置边梁和中梁变形、断裂的情况较多。调研发现，目前桥梁模数式伸缩装置的边梁形式多样，主要采用“C”、“E”、“Z”和“F”截面形式的型钢,结构数值模拟分析表明，有部分边梁并不满足受力需要，同时由于构造方面的不足施工也难以达到设计预期，另外,当前桥梁模数式伸缩装置的中梁主要采用翼缘板宽度80mm，腹板为16mm，高度为120mm的“小王字钢”截面，从目前桥梁模数式损坏现状来看，该类中梁截面的抗弯强度和抗疲劳性能稍显不足，这也是造成目前桥梁模数式伸缩装置破坏的原因之一。

不足七：对于山区桥梁，由于需要适应弯、坡、斜等桥梁要求，桥梁伸缩装置宜采用弹性装置，但因目前这方面的认识不足，多数还采用仅能适应纵向变位的直梁形式，造成伸缩装置在工作后容易失去其功能。

如果以上这些缺陷未得到处理和解决，将会严重影响桥梁模数式伸缩装置的使用寿命，同时给桥梁上的行车安全带来较大隐患。因此，对现有的模数式桥梁伸缩装置进行优化改进以克服现有技术的不足十分必要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，能够解决现有技术中存在的桥梁模数式伸缩装置锚固性能差、施工安装困难、主梁易断裂、位移系统失效等问题，克服现有技术的不足，以延长桥梁模数式伸缩装置的使用寿命，避免由于伸缩装置损坏导致养护费用增加和道路行车安全问题，提高道路桥梁的服务水平。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，包括：边梁、中梁、支承横梁、弹性位移组件以及边梁锚固组件；

边梁锚固组件包括：连接钢板、横向圆钢、环形钢、预埋钢筋、横穿钢筋、U形锚固钢筋、支承梁箱体及位移杆箱体；

其连接关系如下：在边梁上设置连接钢板，2根横向圆钢穿过连接钢板，2根横向圆钢与支承梁箱体或位移杆箱体固定，环形钢穿过2根横向圆钢并能沿横向圆钢自由移动，环形钢与预埋钢筋焊接；同时，在支承梁箱体或位移杆箱体的两侧焊接U形锚固钢筋，设置2根横穿钢筋同时穿过预埋钢筋和U形锚固钢筋，实现横向支承梁箱体或位移杆箱体与预埋钢筋连接锚固；中梁支承于支承梁箱体上，通过固定螺栓与支承横梁连接，弹性位移组件通过位移杆箱体与边梁或中梁固定。

进一步的，所述的边梁为“E”型截面钢梁，其梁高不小于80mm，腹板厚度不小于15mm。

进一步的，所述的中梁为“王”字型截面钢梁，其截面上下翼缘板宽不小于90mm，截面高度不小于120mm，截面腹板厚度不小于20mm。

进一步的，所述的弹性位移组件15采用聚氨酯高分子材料。

进一步的，所述的边梁与中梁之间的间隙设置有橡胶止水带。

有益效果：本发明将桥梁模数式伸缩装置中的边梁通过连接钢板、横向圆钢及可调式锚固钢板与设置桥体主梁上的预埋钢筋焊接固定，由于可调式锚固钢板可以在横向圆钢上自用滑动，因此避免了传统锚固方式中锚固钢筋和预埋钢筋在纵向和横向发生错位时，横向圆钢很难同时穿过锚固钢筋和预埋钢筋的情况，大大提高了桥梁模数式伸缩装置安装效率。其次，本发明在支承梁箱体和位移杆箱体上焊接有U形锚固钢筋，在伸缩装置安装时，使横穿钢筋穿入U形锚固钢筋及预埋钢筋后与U形锚固钢筋及预埋钢筋焊接固定，从而实现横向支承梁箱体与位移杆箱体的锚固。而且本发明的整个锚固系统都采用焊接，梁体与模数式伸缩装置的锚固非常可靠，在伸缩装置安装期间，当昼夜温差和混凝土本身收缩引起内力时，同样可保证梁体与伸缩装置同步受力，模数式伸缩装置可实现自由伸缩，提高模数式伸缩装置的使用寿命，避免由于伸缩装置损坏导致的桥梁上行车安全问题。此外，本发明的边梁采用采用“E”型钢，因为“E”型截面受力均匀且受结构自身扭力矩较小，优于“Z”型、“F”和“C”型截面。同时中梁采用翼缘板宽度90mm、腹板为20mm、高度为120mm的“大王字钢”，由于增大了中梁的受力面积，在耐冲击、抗剪切、抗疲劳强度及耐低温特性等方面都要优于目前市场常见的“小王字钢”中梁。这样可以提高伸缩装置本身的耐久性，延长其使用寿命。

附图说明

图1是本发明结构示意图的俯视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图1的B-B剖视图；

其中：1-边梁，2-中梁，3-连接钢板，4-横向圆钢，5-环形钢，6-预埋钢筋，7-横穿钢筋，8-橡胶止水带，9-桥体主梁，10-支承横梁箱体，11-压紧支座，12-承压支座，13-支承横梁，14-位移杆箱体，15-弹性位移装置，16-锚固螺栓，17-U形锚固钢筋，18-锚固混凝土。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，包括：边梁1、中梁2、支承横梁13、弹性位移组件15以及边梁锚固组件；

边梁锚固组件包括：连接钢板3、横向圆钢4、环形钢5、预埋钢筋6、横穿钢筋7、U形锚固钢筋17、支承梁箱体10及位移杆箱体14；

所述的边梁1为“E”型截面钢梁，其梁高不小于80mm，腹板厚度不小于15mm。

所述的中梁2为“王”字型截面钢梁，其截面上下翼缘板宽不小于90mm，截面高度不小于120mm，截面腹板厚度不小于20mm。

所述的弹性位移组件15采用聚氨酯高分子材料。

其连接关系如下：在边梁1上设置连接钢板3，2根横向圆钢4穿过连接钢板3，2根横向圆钢4与支承梁箱体10或位移杆箱体14固定，环形钢5穿过2根横向圆钢4并能沿横向圆钢4自由移动，环形钢5与预埋钢筋6焊接；同时，在支承梁箱体10或位移杆箱体14的两侧焊接U形锚固钢筋17，设置2根横穿钢筋7同时穿过预埋钢筋6和U形锚固钢筋17，实现横向支承梁箱体10或位移杆箱体14与预埋钢筋6连接锚固；中梁2支承于支承梁箱体10上，通过固定螺栓与支承横梁13连接，弹性位移组件15通过位移杆箱体14与边梁1或中梁2固定，所述的边梁1与中梁2之间的间隙设置有橡胶止水带8。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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。

Claims (5)

1.一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，其特征在于，包括：边梁(1)、中梁(2)、支承横梁(13)、弹性位移组件(15)以及边梁锚固组件；

边梁锚固组件包括：连接钢板(3)、横向圆钢(4)、环形钢(5)、预埋钢筋(6)、横穿钢筋(7)、U形锚固钢筋(17)、支承梁箱体(10)及位移杆箱体(14)；

其连接关系如下：在边梁(1)上设置连接钢板(3)，2根横向圆钢(4)穿过连接钢板(3)，2根横向圆钢(4)与支承梁箱体(10)或位移杆箱体(14)固定，环形钢(5)穿过2根横向圆钢(4)并能沿横向圆钢(4)自由移动，环形钢(5)与预埋钢筋(6)焊接；同时，在支承梁箱体(10)或位移杆箱体(14)的两侧焊接U形锚固钢筋(17)，设置2根横穿钢筋(7)同时穿过预埋钢筋(6)和U形锚固钢筋(17)，实现横向支承梁箱体(10)或位移杆箱体(14)与预埋钢筋(6)连接锚固；中梁(2)支承于支承梁箱体(10)上，通过固定螺栓与支承横梁(13)连接，弹性位移组件(15)通过位移杆箱体(14)与边梁(1)或中梁(2)固定。

2.如权利要求1所述的一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，其特征在于：所述的边梁(1)为“E”型截面钢梁，其梁高不小于80mm，腹板厚度不小于15mm。

3.如权利要求1所述的一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，其特征在于：所述的中梁(2)为“王”字型截面钢梁，其截面上下翼缘板宽不小于90mm，截面高度不小于120mm，截面腹板厚度不小于20mm。

4.如权利要求1所述的一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，其特征在于：所述的弹性位移组件(15)采用聚氨酯高分子材料。

5.如权利要求1所述的一种带可调式环形钢的模数式伸缩装置，其特征在于：所述的边梁(1)与中梁(2)之间的间隙设置有橡胶止水带(8)。