CN107130515B - 一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，该装置包括梳齿板机构及固定在其下端的伸缩机构，两者均与桥梁梁端中的预埋结构固定连接，梳齿板机构包括固定梳齿板和活动梳齿板，两者底部分别设置有水平滑动钢板，两个水平滑动钢板上下搭接并形成滑动配合；伸缩机构包括两个分别固定于固定梳齿板和活动梳齿板下方的位移箱，两位移箱之间设置有滑移机构，滑移机构包括分别设置在位移箱内侧的横梁，两个横梁之间设置有转动套，转动套与位移箱之间连接有铰链，转动套与下层的水平滑动钢板之间设置有预压弹性支撑座，该伸缩装置防水防尘性能好，并且能够避免梳齿板翘曲变形，能够适用于跨径大、冲击大的场合，而且具备多向变位功能。

Description

一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置

技术领域

本发明属于桥梁建造技术领域，具体涉及一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置。

背景技术

随着我国桥梁逐步向长大化发展，模数式桥梁伸缩装置也从欧美陆续进口，由边梁、中梁、支撑横梁、滑动支承以及防尘止水胶条等结构组成，是一种栅格式装置，因其纵向变位大、安装方便等优点至今仍被广泛应用，但由于其结构与性能上的缺陷，在已使用的国内外工程中相继出现了诸多的严重损坏形象，并导致重大的交通事故，该模数式桥梁伸缩装置在使用过程中常见的问题主要有以下几点：1)模数式伸缩装置为整体结构，中梁钢为通长排列，与桥面等宽，一旦中梁钢损坏，就必须全幅更换，成本较高；同时更换时交通全部中断，社会影响差。防尘止水胶条裸露在自然条件下，容易积尘、积水和损坏，病害会“感染”到横梁和滑动支承；2)由于中梁钢通长排列，当水平方向发生扭转，尤其在悬浮体系桥梁伸缩缝位置产生扇形变形，其结构无法满足水平转角要求，当发生水平转角时，连接垫块由于中梁和支撑横梁对其的剪切力而发生损坏；3)中梁钢为通长排列，与桥面等宽，在汽车制动力、温度变化和混凝土收缩徐变等顺桥向力作用下，由于每根中梁钢所受到的摩擦阻力不同，因此，伸缩装置会出现不均匀收缩现象，每片中梁钢间距各不相同，长期作用则会造成部分中梁钢挤死，影响伸缩装置的自由伸缩；4)模数式伸缩装置中梁钢和支承横梁上下垂直交叉，通过刚性滑动支承连接，当发生竖向转角时容易造成滑动支承因承受扭转作用而发生断裂、脱落；5)模数式伸缩装置的防尘止水胶条嵌置于两侧异型钢槽内，直接暴露在外，外露的防尘之水胶条不能适应恶劣环境的侵害，缝内垃圾积压，伸缩受阻，容易产生大面积的积水结冰现象，在多雨低温的山区存在严重的交通安全隐患；防尘止水胶条容易老化破损，破损后会出现漏水现象，会对横梁等部件造成锈蚀影响，从而会对装置整体造成损坏。

普通梳齿板式桥梁伸缩装置通过梳齿相互交错移动满足桥梁纵向伸缩要求，并提供车辆通行的承载面，其加工简单，通车平顺，冲击力小，但该产品结构简单，直接在梁板端部用膨胀螺栓锚固，或者用种植螺栓方式将梳齿板和梁板固定，无转角功能。其在使用过程中主要存在以下问题：1)当发生水平转动时，梳齿扭动剪切，会造成螺栓松动或梳齿折断，或者当梁体承受荷载，发生竖向挠度，装置和梁体之间形成较大拉拔力而造成螺栓松动脱落，当频繁荷载震动作用在装置上时，极易导致装置弯曲变形、梳齿折断，造成交通事故；2)车辆长期作用导致锚固梳齿板的螺栓疲劳伸长，梳齿板与桥梁端部出现间隙，长期使用，垃圾等物体进入间隙，梳齿板不能恢复原位置，致使梳齿板上翘，严重影响行车安全。

为了改善普通梳齿板式桥梁伸缩装置的使用效果，现有技术中将梳齿板式桥梁伸缩装置改进为有螺栓单元式多向变位梳形板式伸缩装置，其包括活动梳齿板和固定梳齿板，梳齿板下方设置有不锈钢板，活动梳齿板的端部下方横向设置有竖向变位转轴；固定梳齿板的末端设置有固定螺栓，该装置性能比普通梳齿板式伸缩装置有所改善，但仍存在不足，即难以满足在横向受力条件下发生水平转动，尤其是当纵向、横向、竖向同时发生合力扭转的情况下不能满足使用要求，从而造成装置损坏，该装置在活动板端部设置了能够满足竖向转动的横向转轴，并用上、下支承卡住转轴，当梁体承受载荷时通过转轴发生竖向转动。该装置从形式上看似乎可以实现竖向转动，但实际存在一定的设计缺陷，即没有实现转动系统和混凝土的分离，使转轴被混凝土牢牢包裹无法转动，导致包裹在转轴表面的混凝土剥落、螺栓崩脱，进而造成装置损坏。

发明内容

本发明克服了现有技术中存在的缺陷，提供了一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，该伸缩装置将梳形板式结构和模数式伸缩装置结构相结合，形成了大跨径抗冲击多向变位梳形板式结构，该结构防水防尘效果好，能够实现多向变位功能，同时还能够避免伸缩装置在伸缩过程中的卡死现象。

本发明的具体技术方案是：

一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，该装置设置于两相邻桥梁梁端之间，包括梳齿板机构及固定在其下端的伸缩结构，梳齿板机构和伸缩机构外端均与桥梁梁端中的预埋结构固定连接，关键点是，所述的梳齿板机构包括相互插接配合的固定梳齿板和活动梳齿板，固定梳齿板和活动梳齿板底部分别设置有水平滑动钢板，两个水平滑动钢板上下搭接并形成滑动配合；所述伸缩机构包括两个分别固定于固定梳齿板和活动梳齿板下方的位移箱，两个位移箱之间设置有滑移机构，滑移机构包括分别设置在位移箱内侧的横梁，两个横梁之间设置有转动套，转动套设置有与横梁端部滑动配合的通孔，转动套与位移箱之间连接设置有平行四边形结构的铰链，横梁与位移箱之间的上部和下部位置分别设置有承压支座和转动支座，转动套与下层的水平滑动钢板之间设置有预压弹性支撑座。

所述的承压支座包括上部的橡胶板和下部的聚四氟乙烯板，所述的转动支座包括上部的聚四氟乙烯板和下部的橡胶板，所述橡胶板内部设置有钢板。

所述的预压弹性支撑座包括上部的弹性层和下部的支撑钢板，弹性层包括橡胶座及其内部上下间隔设置的一组钢板层，弹性层上端面与下层的水平滑动钢板下端面接触，支撑钢板下端面与转动套上端面接触。

所述的两个桥梁梁端内侧之间设置有防水组件，所述防水组件包括对称设置在桥梁梁端内侧的角钢以及两个角钢之间的导水槽，角钢的一个直角边为竖直朝上，导水槽为U型结构的钢板，导水槽的两端设置有与角钢中竖直朝上的直角边相配合的卷边，导水槽借助两端卷边悬挂设置于两侧角钢上。

本发明的有益效果是：本发明下部采用模数式伸缩装置横梁支撑及位移箱滑移结构，上部采用梳齿板结构，解决了模数式伸缩装置中梁钢伸缩不均，伸缩装置卡死现象，并且梳齿板机构下表面设置有上下搭接的水平滑动钢板，既能够解决模数式伸缩装置防尘防水能力差的缺点，又能够避免梳齿板机构使用过程中发生翘曲变形的情况，该伸缩装置下部的伸缩机构采用骑缝式结构，横梁中间断开，采用中间设置转动套的形式进行两侧横梁的弹性连接，通过铰链和转动套的连接形式将两侧位移箱进行弹性连接，通过转动套上方的预压弹性支撑座来进行梳齿板机构和水平滑动钢板的支撑，上述结构能够很好地适应大跨径和较大载荷冲击的场合，此外，横梁与位移箱之间的转动支座能够真正满足竖向转动的要求，实现了伸缩装置的多向变位功能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明中预压弹性支撑座的结构示意图。

附图中，101、固定梳齿板，102、活动梳齿板，2、桥梁梁端，3、位移箱，4、转动套，5、预压弹性支撑座，501、橡胶座，502、支撑钢板，503、钢板层，6、横梁，7、水平滑动钢板，8、铰链，9、承压支座，10、转动支座，11、角钢，12、导水槽，13、卷边。

具体实施方式

本发明涉及一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，该装置设置于两相邻桥梁梁端2之间，包括梳齿板机构及固定在其下端的伸缩机构，梳齿板机构和伸缩机构外端均与桥梁梁端2中的预埋结构固定连接，所述的梳齿板机构包括相互插接配合的固定梳齿板101和活动梳齿板102，固定梳齿板101和活动梳齿板102底部分别设置有水平滑动钢板7，两个水平滑动钢板7上下搭接并形成滑动配合；所述伸缩机构包括两个分别固定于固定梳齿板101和活动梳齿板102下方的位移箱3，两个位移箱3之间设置有滑移机构，滑移机构包括分别设置在位移箱3内侧的横梁6，两个横梁6之间设置有转动套4，转动套4设置有与横梁6端部滑动配合的通孔，转动套4与位移箱3之间连接设置有平行四边形结构的铰链8，横梁6与位移箱3之间的上部和下部位置分别设置有承压支座9和转动支座10，转动套4与下层的水平滑动钢板7之间设置有预压弹性支撑座5。

具体实施例，如图1至图3所示，下部的两个位移箱3分别与相对应的桥梁梁端2中的预埋结构固定连接，预埋结构为钢筋网架，位移箱3外侧设置有锚固杆，锚固杆伸入桥梁梁端2中并与钢筋网架相连并浇筑为一体结构，上部的梳齿板机构中，固定梳齿板101和活动梳齿板102分别与不同的位移箱3上端面固定连接，活动梳齿板102与固定梳齿板101底部的水平滑动钢板7上下搭接并形成梳齿板机构工作的滑动机构，采用锚固杆方式将伸缩装置与桥梁梁端2中的预埋结构连接，无螺栓锚固连接，避免了现有技术中的螺母松动、梳齿板脱离等缺陷，水平滑动钢板7采用不锈钢板材质，梳齿板机构依靠两个水平滑动钢板7进行插接滑动，提高了伸缩装置的防尘防水能力，同时还避免了固定梳齿板101和活动梳齿板102使用过程中易出现的翘曲等变形情况。

在使用时，活动梳齿板102沿固定梳齿板101的齿间隙方向移动，底部的两个水平滑动钢板7形成端面滑动配合，水平滑动钢板7的设置避免了灰尘、雨水以及其他垃圾进入梳齿板机构的底部，同时也避免了雨水和垃圾进入梳齿板机构底部的伸缩机构中而造成锈蚀、堵塞的情况，伸缩机构中的两个位移箱3与转动套4两端之间连接设置有平行四边形结构的铰链8，转动套4将两个位移箱3内侧的横梁6进行支撑连接，并且两个横梁6与转动套4之间为滑动配合，由于转动套4没有竖向转动的限制，因此，转动套4能够实现竖向转动变位，两个横梁6与位移箱3之间借助转动支座10进行多向变位转动，借助承压支座9进行位移箱3承压的支撑，承压支座9包括上部的橡胶板和下部的聚四氟乙烯板，转动支座10包括上部的聚四氟乙烯板和下部的橡胶板，所述橡胶板内部设置有钢板，横梁与上下端面分别与承压支座9和转动支座10中的聚四氟乙烯板相接触，聚四氟乙烯板具备耐磨、润滑等特性，能够很好地实现横梁的多向变位转动功能，当位移箱3随桥梁梁端2发生移动时，铰链8发生伸缩变化，横梁6与转动套4之间发生滑动，横梁6与相对应的位移箱3之间发生多向转动变位。

转动套4借助两个横梁6的悬臂设置提供支撑，其上端面设置的预压弹性支撑座5包括上部的弹性层和下部的支撑钢板502，弹性层包括橡胶座501及其内部上下间隔设置的一组钢板层503，其加工时是一层橡胶一层钢板硫化模压形成的，弹性层上端面与下层的水平滑动钢板7下端面接触，支撑钢板502下端面与转动套4上端面接触，支撑钢板502能够提高预压弹性支撑座5的支撑稳定性，并且支撑钢板502与转动套4上端面相接触能够为多向变位转动提供滑动配合，而上部的橡胶座501则为提高了伸缩装置的抗冲击性能。

本发明下部采用模数式伸缩装置横梁支撑及位移箱3滑移结构，上部采用梳齿板机构，解决了模数式伸缩装置中梁钢伸缩不均、伸缩装置卡死现象，且梳齿板机构下部设置水平滑动钢板7，解决了模数式伸缩装置防尘防水能力差的缺点，此外，本发明的伸缩机构采用骑缝式结构，两个横梁6之间断开，采用转动套4将两个横梁6进行弹性连接，通过转动套4与位移箱3之间的铰链8将两个位移箱3进行弹性连接，该结构能够适用于较大跨度的场合；转动套4上端的预压弹性支撑座5支撑梳齿板机构和水平滑动钢板7的重量和桥面的载荷冲击，其与水平滑动钢板、伸缩机构相结合之后，既有支撑的稳定性和竖向缓冲弹性，又具备水平面内多个方向的伸缩弹性余量，能够很好地适用于较大载荷冲击的桥梁上；横梁6与位移箱3之间的承压支座9和转动支座10能够提供横梁6的多向变位转动，该变位转动与预压弹性支撑座5中的支撑钢板502的多向变位转动功能相结合，真正实现伸缩装置的多向变位功能。

为了提高整个伸缩装置的防锈蚀能力，两个桥梁梁端2内侧之间设置有防水组件，所述防水组件包括对称设置在桥梁梁端2内侧的角钢11以及两个角钢11之间的导水槽12，角钢11的一个直角边为竖直朝上，导水槽12为U型结构的钢板，导水槽12的两端设置有与角钢11中竖直朝上的直角边相配合的卷边13，安装时，借助卷边13直接将导水槽12悬挂在两个角钢11中竖直朝上的直角边上，如果有水漏到梳齿板机构下方，水可以沿导水槽12排向桥梁梁端2的两侧，避免水留存在伸缩装置中对相关部件形成侵蚀、腐蚀等破坏。

本发明中伸缩装置的优点主要有以下几点：1)无螺栓锚固，提高了伸缩装置使用的耐久性；2)下部采用模数式伸缩装置横梁支撑及位移箱滑移结构，上部采用梳齿板结构，将两种伸缩装置合二为一，结构合理且通过梳齿板机构下部的水平滑动钢板实现了伸缩装置的防尘防水；3)采用骑缝式的两段式横梁，通过转动套进行两段横梁的弹性滑动连接，并通过该结构提供预压弹性支撑座的支撑，平行四边形结构的铰链对转动套和位移箱之间进行弹性连接，借助转动套上端的预压弹性支撑座对梳齿板机构进行支撑，并且预压弹性支撑座中的支撑钢板与转动套之间接触滑动配合，其与横梁和承压支座、转动支座之间的滑动配合相结合，真正实现了伸缩装置的多向变位功能。

Claims (4)

1.一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，该装置设置于两相邻桥梁梁端(2)之间，包括梳齿板机构及固定在其下端的伸缩机构，梳齿板机构和伸缩机构外端均与桥梁梁端(2)中的预埋结构固定连接，其特征在于：所述的梳齿板机构包括相互插接配合的固定梳齿板(101)和活动梳齿板(102)，固定梳齿板和活动梳齿板底部分别设置有水平滑动钢板(7)，两个水平滑动钢板(7)上下搭接并形成滑动配合；所述伸缩机构包括两个分别固定于固定梳齿板(101)和活动梳齿板(102)下方的位移箱(3)，两个位移箱(3)之间设置有滑移机构，滑移机构包括分别设置在位移箱(3)内侧的横梁(6)，两个横梁(6)之间设置有转动套(4)，转动套(4)设置有与横梁(6)端部滑动配合的通孔，转动套(4)与位移箱(3)之间连接设置有平行四边形结构的铰链(8)，横梁(6)与位移箱(3)之间的上部和下部位置分别设置有承压支座(9)和转动支座(10)，转动套(4)与下层的水平滑动钢板(7)之间设置有预压弹性支撑座(5)。

2.根据权利要求1所述的一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，其特征在于：所述的承压支座(9)包括上部的橡胶板和下部的聚四氟乙烯板，所述的转动支座(10)包括上部的聚四氟乙烯板和下部的橡胶板，所述橡胶板内部设置有钢板。

3.根据权利要求1所述的一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，其特征在于：所述的预压弹性支撑座(5)包括上部的弹性层和下部的支撑钢板(502)，弹性层包括橡胶座(501)及其内部上下间隔设置的一组钢板层(503)，弹性层上端面与下层的水平滑动钢板(7)下端面接触，支撑钢板(502)下端面与转动套(4)上端面接触。

4.根据权利要求1所述的一种大跨径抗冲击多向变位梳形板式桥梁伸缩装置，其特征在于：所述的两个桥梁梁端(2)内侧之间设置有防水组件，所述防水组件包括对称设置在桥梁梁端(2)内侧的角钢(11)以及两个角钢(11)之间的导水槽(12)，角钢(11)的一个直角边为竖直朝上，导水槽(12)为U型结构的钢板，导水槽(12)的两端设置有与角钢(11)中竖直朝上的直角边相配合的卷边(13)，导水槽(12)借助两端卷边(13)悬挂设置于两侧角钢(11)上。

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