CN108265622A - 一种减振梳齿型伸缩缝装置 - Google Patents

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CN108265622A CN201810058039.7A CN201810058039A CN108265622A CN 108265622 A CN108265622 A CN 108265622A CN 201810058039 A CN201810058039 A CN 201810058039A CN 108265622 A CN108265622 A CN 108265622A
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朱兴吉
陈国芳
谭逸天
张子康
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Harbin Institute of Technology Weihai
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Harbin Institute of Technology Weihai
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    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/06—Arrangement, construction or bridging of expansion joints

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  • Architecture (AREA)
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  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明涉及一种减振梳齿型伸缩缝。此减振梳齿型伸缩缝装置包括减振防水软弱垫层、梳齿板、锚固螺栓、拉杆组件、端部支撑金属板、水泥基座等。在车辆荷载通过桥梁伸缩缝，梳齿板上翘振动过程中，该型伸缩缝可以有效削弱非对称振动，减弱锚固螺栓处所受上拔拉力，并缓冲梳齿板上翘时后部对水泥基座的冲击挤压，从而保护水泥基座不产生脱落破坏。以上设计节省了经济成本并提升了伸缩缝的使用寿命。

Description

一种减振梳齿型伸缩缝装置
技术领域
本发明属于桥梁伸缩缝领域，具体地，涉及一种新型减振梳齿型伸缩缝的构造，特别是涉及一种能有效控制梳齿板在上翘振动过程中对锚固螺栓及后侧水泥基座造成严重破坏的减振构造，并针对其非对称振动的特性，提出了一种简单优化的构造。
背景技术
一般情况下，因为热膨胀的因素，桥梁面板的长度随环境温度的改变而不断变化。尽管混凝土及钢筋的热膨胀系数只有10-5，但考虑到桥梁的长度，其面板末端的移动也是非常明显的。为防止桥梁内力因温度变化而增大，在面板末端设置伸缩缝是非常必要的。面板端部的伸缩缝，因直接暴露于车辆荷载的反复冲击之下，因此分析其动力响应及疲劳破坏也是非常重要的。
简易的梳齿型伸缩缝因其简单的构造及较低的造价，在桥梁工程中被广泛应用。原有的梳齿型伸缩缝如图7，是将其视为一个静力受力系统而进行设计的，由钢材制造的梳齿板被放置于桥梁面板末端，并由锚固螺栓固定在其水泥基座上。梳齿板的厚度由水泥基座支点的力矩决定，锚固螺栓的用量及尺寸由锚固螺栓处的拉力决定。伸缩缝梳齿的长度由桥板的最大膨胀长度及最小收缩长度决定。
以某实际工程中的上述指型伸缩缝为例，梳齿板长0.24m，厚45mm，荷载系数为2.5，动力冲击系数为1.0，强度减弱系数为0.5，则结构安全系数为荷载系数乘以(1+动力冲击系数)除以强度减弱系数。我们发现安全系数非常大，在这种受力系统下伸缩缝被破坏的可能性非常小。但是，此类梳齿型伸缩缝在实际工程中经常出现破坏，并且大部分的破坏由锚固螺栓引起。梳齿型伸缩缝由螺栓被拔出而失效，同时，后侧水泥基座被挤压剥落，梳齿板上翘，这使经过的车辆经常出现跳车现象，严重影响桥梁的使用寿命。
发明内容
在原有的指型伸缩缝的设计中，虽然采用了非常高的安全系数，伸缩缝螺栓失效及后侧水泥基座剥落仍然经常出现在实际工程之中。这种情况下，伸缩缝的梳齿板将上翘突出，这使车辆在高速通过时非常容易发生跳车现象，给桥梁结构带来非常大的安全隐患，但原来的指型伸缩缝设计被没有给出充分的理由来说明这一现象。因此，本发明者们在专门的设计过程中，考虑了伸缩缝其他的受力系统，并通过小规模实验以及有限元模拟，将这一破坏现象解释为车辆通过后由于梳齿板的上翘非对称振动引起的。
为解决上述技术问题，减小梳齿板的非对称振动对锚固螺栓及后侧水泥基座的破坏，本发明提供了一种简单有效且造价便宜的减振梳齿型伸缩缝装置。
为实现上述目的，新型减振梳齿型伸缩缝装置的构造采用如下方案：
减振梳齿型伸缩缝装置包括减振防水软弱垫层、梳齿板、锚固螺栓、水泥基座。
优选的，在上述指型伸缩缝梳齿板的下部及后部水泥基座中，预留沟槽，将减振防水软弱垫层放置其中；在车辆荷载通过伸缩缝后，梳齿板内储存的应变能释放，造成其上翘振动，此时，下部的减振防水软弱垫层将使梳齿板向内凹陷，使振动出现自平衡现象，从而的减小对锚固螺栓的上提拉力，并减螺栓处梳齿板最大弯矩。在梳齿板上翘之后，对后侧水泥基座的积压由后部的减振防水软弱垫层缓冲，从而保护其不产生剥落破坏。
优选的，在水泥基座端部，设置端部支撑金属板，防止因梳齿板底部水泥基座端部在车辆荷载的不断冲击之下损坏。更优选的，金属板可长于梳齿板宽度以节省加工工序。
优选的，在梳齿板与水泥基座之间，至少部分设置有拉杆组件，拉杆组件部分预埋在水泥基座中，或拉杆组件通过锚固螺栓与水泥基座端部连接；拉杆组件一外表面设置于梳齿板的下方，且与梳齿板下表面在同一平面上，拉杆组件与梳齿板为焊接连接或可拆卸连接。在梳齿板上翘时对其提供拉力，使上翘震动与下弯震动趋于对称。
更优选的，梳齿板刚度应大于拉杆组件与其连接部分的刚度，拉杆组件中段刚度应小于其与梳齿板连接部分的刚度
优选的，新型减振梳齿板在其后部有凸出段，在车辆荷载通过后，在梳齿板上翘震动中增加其支撑力臂，减小锚固螺栓处荷载。
优选的，在梳齿板的螺栓锚固口处用防水材料填充并找平，从而防止雨水从螺栓处渗入腐蚀。
本发明的有益效果是：
1、减振防水软弱垫层可减小锚固螺栓所受拉力及梳齿板最大弯矩，并且将缓冲梳齿板上翘时后部对水泥基座的冲击，从而保护其不产生脱落破坏。
2、锚固螺栓口用防水材料密封，可使车辆经过时保持平稳并防止雨水浸入。
3、梳齿板后部凸出段在梳齿板上翘时，其延伸力臂削可弱梳齿板的非对称振动，减轻锚固螺栓荷载。
4、端部拉杆组件在梳齿板上翘时，可提供拉力以削弱梳齿板的非对称振动，减弱锚固螺栓处所受最大荷载。
5、设置端部支撑金属板，防止因梳齿板底部水泥基座端部在车辆荷载的不断冲击之下损坏。
以上设计可在节省经济成本的前提下显著增加梳齿板型伸缩缝的使用寿命。
附图说明
图1为本发明中的新型减振梳齿型伸缩缝的结构剖面示意图；
图2为本发明中的新型减振梳齿型伸缩缝的结构俯视示意图；
图3为本发明中的新型梳齿板示意图；
图4为本发明中的减振防水软弱垫层示意图；
图5为拉杆组件放大示意图；
图6为端部支撑金属板放大示意图；
图7为原有技术下的梳齿型伸缩缝理想化设计示意图；
图中：1、减振防水软弱垫层；2、新型梳齿板；3、防水密封材料；4、锚固螺栓；5、拉杆组件；6、端部支撑金属板；7、水泥基座端部；8、水泥基座；9、原有梳齿板部件；10水泥基座支点。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明为一种减振梳齿型伸缩缝装置，包括减振防水软弱垫层1、梳齿板2、锚固螺栓4、水泥基座8；减振防水软弱垫层1设置在梳齿板与水泥基座8之间。
优选的，在梳齿板2后部与下部的水泥基座8中预留沟槽，将减振防水软弱垫层1放置其中，并使梳齿板2上表面与水泥基座8最高面基本在同一个平面上。
将减振防水软弱垫层1放置沟槽中并将梳齿板2嵌于其上，使上表面平齐且水泥基座8、减振防水垫层1、梳齿板2接合处无明显缝隙或可用防水材料封堵缝隙，之后通过预留孔洞使用一个以上锚固螺栓4进行锚固，用防水材料3填堵密封螺栓孔并将表面找平，使车辆经过时保持平稳并防止雨水浸入。
优选的，在梳齿板2靠近水泥基座端部7一端设有可相互咬合的凹型齿槽和凸型齿板，梳齿板2的凹型齿槽根部不超出水泥基座端部7。
更优选的，在梳齿板2远离水泥基座端部7一端设有凸出段。
更优选的，在水泥基座端部7，沿伸缩缝走向设置有一个以上端部支撑金属板6，端部支撑金属板6通过金属板锚固设在水泥基座端部7上。
优选的，梳齿板2与水泥基座8之间，至少部分设置有拉杆组件5，拉杆组件5部分预埋在水泥基座8中，或拉杆组件5通过锚固螺栓与水泥基座端部7连接；拉杆组件至少部分结构为L型，拉杆组件5一外表面设置于梳齿板2的下方，且与梳齿板2下表面在同一平面上。
在车辆荷载通过伸缩缝后，梳齿板内储存的应变能释放，造成其上翘振动，为平衡振动影响，将拉杆组件5与梳齿板2焊接连接或可拆卸连接。
更优选的，拉杆组件5刚度小于梳齿板2刚度，拉杆组件5可由金属板制成或用钢筋加工而成。
优选的，锚固螺栓孔用防水材料3密封，找平。
优选的，减振防水软弱垫层1采用环氧树脂、和/或橡胶弹性模量较小的弹性材料。减振防水软弱垫层1可为一体成形式或分体组合式。
优选的，梳齿板2可为一体成形式或分体组合式。
在伸缩缝对侧桥板的水泥基座8上进行相同工序的减振梳齿型伸缩缝装置制作，但要注意对侧梳齿应是相互咬合的，两侧梳齿板2咬合后应与桥面大致在一个平面内以保证行车平稳。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (10)

1.一种减振梳齿型伸缩缝装置，包括梳齿板(2)、锚固螺栓(4)、水泥基座(8)，其特征在于：在梳齿板与水泥基座(8)之间，还设置了一减振防水软弱垫层(1)。
2.根据权利要求1所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：在梳齿板(2)与后部和下部的水泥基座(8)之间预留沟槽，将减振防水软弱垫层(1)放置其中，并使梳齿板(2)上表面与水泥基座(8)最高面基本在同一个平面上。
3.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：在梳齿板(2)靠近水泥基座端部(7)处设有可相互咬合的凹型齿槽和凸型齿板，梳齿板(2)的凹型齿槽根部不超出水泥基座端部(7)。
4.根据权利要求3所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：在梳齿板(2)远离水泥基座端部(7)一端设有凸出段。
5.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：在水泥基座端部(7)，沿伸缩缝走向设置有端部支撑金属板(6)，端部支撑金属板(6)通过金属板锚固设在水泥基座端部(7)上。
6.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：在梳齿板(2)与水泥基座(8)之间，至少部分设置有拉杆组件(5)，拉杆组件(5)部分预埋在水泥基座(8)中，或拉杆组件(5)通过锚固螺栓与水泥基座端部(7)连接；拉杆组件(5)一外表面设置于梳齿板(2)的下方，且与梳齿板(2)下表面在同一平面上，拉杆组件(5)与梳齿板(2)为焊接连接或可拆卸连接。
7.根据权利要求6所描述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：拉杆组件(5)刚度小于梳齿板(2)刚度，金属拉杆(5)可由金属板制成或用钢筋加工而成。
8.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：锚固螺栓孔用防水材料(3)密封，找平。
9.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：减振防水软弱垫层(1)采用环氧树脂、和/或橡胶弹性模量较小的弹性材料。
10.根据权利要求1或2所述的减振梳齿型伸缩缝装置，其特征在于：减振防水软弱垫层(1)可为一体成形式或分体组合式。
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