CN108301319A - 钢筒支承的新型对接式伸缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钢筒支承的新型对接式伸缩装置，包括钢筒、橡胶止水带、软质聚氨酯泡沫塑料、连接钢板、弹簧、梳齿形钢板、改性沥青混凝土、沥青混凝土铺装层、锚固钢筋。在梁端和桥台的相应位置安放钢筒用于提供竖向承载力，将上部结构荷载传递至下部结构；上部改性沥青混凝土与钢筒相接，并在其上设一层梳齿形钢板构成行车道面；预制板和背墙浇筑时预先埋入锚固钢筋，其与梳齿形钢板相连，用于限制钢板的水平滑动和竖向挠曲变形，保证桥面的平整度，满足行驶舒适性；梁体之间的相对伸缩变形通过橡胶止水带中软质聚氨酯泡沫塑料的弹性变形转换为弹簧的竖向变形。该装置适于各种桥梁，受力方式清晰，传力途径明确，结构的损伤极小，结构经久耐用。

Description

钢筒支承的新型对接式伸缩装置

技术领域

本发明属于属于土木工程、桥梁工程技术领域，具体涉及一种能适应桥梁在正常使用状况下伸缩变形的钢筒支承的新型对接式伸缩装置。

背景技术

当前，对于桥梁伸缩缝一般有对接式、钢制支承式、模数支承式、组合剪切式(板式)、无缝式。

对接式伸缩缝装置，根据其构造形式和受力特点的不同，可分为填塞对接型和嵌固对接型两种。填塞对接型伸缩装置是以沥青、木板、麻絮、橡胶等材料填塞缝隙。嵌固式对接伸缩缝装置利用不同形态的钢构件将不同形状的橡胶条(带)嵌牢固定，并以橡胶条(带)的拉压变形来吸收梁体的变形，其伸缩体可以处于受压状态，也可以处于受拉状态。

钢制支承伸缩装置，很难满足大位移量的要求；钢制型的伸缩装置，很难做到密封不透水，而且容易造成对车辆的冲击，影响车辆的行驶性。因此，出现了利用吸震缓冲性能好又容易做到密封的橡胶材料，与强度高性能好的异型钢材组合的，在大位移量情况下能承受车辆荷载的各类型模数支承式(模数式)桥梁伸缩装置系列。

模数支承伸缩缝装置构造相对复杂，需采用设有螺栓弹簧的装置来固定滑动钢板，以减小当车辆驶过时往往由于梁端转动或挠曲变形而产生拍击和噪声。

组合剪切式伸缩缝装置是利用各种不同断面形状的橡胶带作为填嵌材料的伸缩装置。橡胶富有弹性，易于粘贴，又能满足变形要求且具备防水功能。

无缝式伸缩装置能适应桥梁上部构造的伸缩变形和小量转动变形，其使桥面铺装形成连续体，行车时不致产生冲击、振动等，无缝式构造防水性能较好，施工简单，一般易于维修和更换；其缺点主要是使用寿命较短，仅适用于较小的接缝部位，且长期使用状况下铺装层与沥青混凝土之间的挤压会影响路面的平整度。

为了保证在气温变化、混凝土收缩与徐变、以及荷载作用等因素影响下，桥梁结构能够自由地变形，并保证车辆平稳通过，应在两相邻梁端之间、梁端与桥台之间设置伸缩装置。合理的伸缩装置必须满足桥梁自由伸缩要求，牢固可靠，不影响路面行车，构造要求简单，施工、安装方便，易于养护、修理与更换，从经济性考虑要求其耐久性高、造价低，因此伸缩装置在满足基本伸缩功能的同时应该兼顾其它特点。

发明内容

本发明的目的在于，克服现在技术的不足，提供一种钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其采用了橡胶止水带的内部填充软质聚氨酯泡沫塑料，使得该伸缩装置能适应桥梁结构在车辆荷载和温度荷载作用下的自由变形；且构造简单、安装方便、性能良好、耐久性高、经济价廉。

为了实现上述目标，本发明提供了如下技术方案：

一种钢筒支承的新型对接式伸缩装置，包括钢筒、橡胶止水带、软质聚氨酯泡沫塑料、连接钢板、弹簧、梳齿形钢板、改性沥青混凝土、沥青混凝土铺装层、锚固钢筋。

其中，橡胶止水带为T型结构，橡胶止水带的内部填充软质聚氨酯泡沫塑料，且T型结构上部的水平部分内设有若干钢筒；橡胶止水带的外侧底部设置连接钢板，连接钢板的底面设置竖向伸缩的弹簧；橡胶止水带的外侧顶部设置沥青混凝土铺装层，沥青混凝土铺装层中填充改性沥青混凝土，改性沥青混凝土顶端设置有梳齿形钢板，梳齿形钢板两端的底面各设置有一根锚固钢筋。

整个钢筒支承的新型对接式伸缩装置设置在L型桥台和梁端之间的相应位置处，且在梁端和L型桥台浇筑时分别预先埋入锚固钢筋；所述弹簧在施工现浇时也预埋入构件内，且弹簧的底端设置在L型桥台的水平段内。

进一步，钢筒支承的新型对接式伸缩装置还包括板式橡胶支座；所述板式橡胶支座设置在L型桥台的水平段顶部与梁端底部之间。

所述钢筒为圆环形铸铁钢筒，用于提供竖向承载力，将上部结构荷载传递至下部结构，钢筒的数量、具体截面尺寸以及钢筒与钢筒相互之间的距离可根据具体桥型和伸缩量的大小调整。梁体之间的相对伸缩变形可通过橡胶止水带中软质聚氨酯泡沫塑料的弹性变形转换为弹簧的竖向变形。在梁端和桥台浇筑时预先埋入锚固钢筋，其与梳齿形钢板相连，用于限制梳齿形钢板的水平滑动和竖向挠曲变形，从而保证桥面的平整度，满足行驶舒适性的要求。

所述橡胶止水带以天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼、混炼、压制成型的，在该伸缩装置中用于贮存软质聚氨酯泡沫塑料和提供良好的防水能力。

所述软质聚氨酯泡沫塑料是具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，其泡孔结构多为开孔的，弹性变形能力好，一般具有密度低、弹性变形能力好、吸音、透气、保温等性能，在使用过程中通过自身的弹性变形将梁体之间的伸缩变形转化为弹簧的竖向变形。

所述连接钢板用于连接弹簧与橡胶止水带，避免弹簧与橡胶止水带直接相连将橡胶止水带刺破。

所述弹簧在施工现浇时预埋入L型桥台的水平段内，其能提供足够的压力，且具有足够大的变形范围以满足使用要求，并确保在使用过程中只发生可恢复的弹性变形，在梁体伸缩变形的过程中能协同变形，从而保证桥面的平整性。

所述梳齿形钢板直接与桥面上的车轮相互作用，在梁体伸缩变形的过程中可在间隙处相互啮合(该梳齿形钢板本身，以及采用啮合方式，都已属本领域通用、常规技术)，可承受较大的水平变位，不产生竖向挠曲，从而保证行车的舒适性。

所述改性沥青混凝土具有良好的高温稳定性和弹性恢复能力、优异的低温柔韧性以及耐老化等性能，能适应由于桥梁结构热胀冷缩、水泥混凝土收缩和徐变而产生的变形，承受温度变化及形成荷载的反复作用；粘结力优异，能与多种桥面材质，如沥青混凝土、水泥混凝土等粘结良好。

所述沥青混凝土铺装层是车轮直接作用的部分，可防止车轮直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。

所述锚固钢筋可采用螺纹钢筋，在梁端和桥台施工浇筑时预先埋入，它的作用是与梳齿形钢板相连接，限制钢顶板的竖向变形。

所述板式橡胶支座设置在梁端和桥台之间，一方面作为桥梁上部结构的支撑点、集中传力点，另外在结构图式许可的条件下，具有适应结构运营过程中必要的变形功能。

本发明所述钢筒支承的新型对接式伸缩装置主要安置于梁端与桥台之间，用于适应桥梁结构在车辆荷载和温度荷载作用下的自由变形。

本发明所述钢筒支承的新型对接式伸缩装置的有益效果如下：

1)构造简单，便于施工及安装，不需要额外增加施工难度；

2)防水性能好，耐久性强，同样的使用周期内，大大减小了伸缩装置更换维修的费用；

3)采用软质聚氨酯泡沫塑料填充橡胶止水带具有如下优点：软质聚氨酯泡沫塑料的密度低，可降低填充材料的重量，可减小橡胶止水带的厚度，减小橡胶用量的同时也减小止水带的损伤；软质聚氨酯泡沫塑料的弹性变形能力好，可适应较大梁体伸缩变形量的要求；软质聚氨酯泡沫塑料为开孔的泡孔结构，在桥梁结构的使用过程中可起到一定的减震效果；

4)该伸缩装置利用钢管提供所需的竖向承载力，利用橡胶止水带中软质聚氨酯泡沫塑料的变形来实现梁体的伸缩变形，该伸缩装置拥有充分的变形能力，且在保持伸缩变形的同时，能够保证路面的平整性，以满足使用的要求；

5)该伸缩装置在车辆荷载及温度荷载的作用下，通过橡胶止水带中软质聚氨酯泡沫塑料的变形，将梁体的伸缩变形转化为弹簧的竖向变形，使梁体能够适应车辆及温度变化所引起的伸缩；

6)该伸缩装置受力方式清晰，传力途径明确，因而结构的损伤极小，结构经久耐用。

总之，本伸缩装置适用于各种桥梁，只承受简单的静定力作用，不给桥梁结构增加额外作用力，性能良好，经久耐用。

附图说明

图1为钢筒支承的新型对接式伸缩装置立面图。

附图标记说明

1为钢筒、2为橡胶止水带、3为软质聚氨酯泡沫塑料、4为连接钢板、5为弹簧、6为梳齿形钢板、7为改性沥青混凝土、8为沥青混凝土铺装层、9为锚固钢筋、10为板式橡胶支座、11为梁端、12为桥台。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本发明提供的钢筒支承的新型对接式伸缩装置的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本发明的优点和特征将更加清楚。

需要说明的是，本发明的实施例有较佳的实施性，并非是对本发明任何形式的限定。本发明实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。本发明优选实施方式的范围也可以包括另外的实现，且这应被本发明实施例所属技术领域的技术人员所理解。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限定。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。

本发明的附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的，并非是限定本发明可实施的限定条件。任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的效果及所能达成的目的下，均应落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。且本发明各附图中所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种钢筒支承的新型对接式伸缩装置，包括钢筒1、橡胶止水带2、软质聚氨酯泡沫塑料3、连接钢板4、弹簧5、梳齿形钢板6、改性沥青混凝土7、沥青混凝土铺装层8、锚固钢筋9。

其中，橡胶止水带2为T型结构，橡胶止水带2的内部填充软质聚氨酯泡沫塑料3，且T型结构上部的水平部分内设有两个钢筒1；橡胶止水带2的外侧底部设置连接钢板4，连接钢板4的底面设置竖向伸缩的弹簧5；橡胶止水带2的外侧顶部设置沥青混凝土铺装层8，沥青混凝土铺装层8中填充改性沥青混凝土7，改性沥青混凝土7顶端设置有梳齿形钢板6，梳齿形钢板6两端的底面各设置有一根锚固钢筋9。

整个钢筒支承的新型对接式伸缩装置设置在L型桥台12和梁端11之间的相应位置处，且在梁端11和L型桥台12浇筑时分别预先埋入锚固钢筋9；所述弹簧5在施工现浇时也预埋入构件内，且弹簧5的底端设置在L型桥台12的水平段内。

进一步，钢筒支承的新型对接式伸缩装置还包括板式橡胶支座10；所述板式橡胶支座10设置在L型桥台12的水平段顶部与梁端11底部之间。

所述钢筒1为圆环形铸铁钢筒，用于提供竖向承载力，将上部结构荷载传递至下部结构。梁体之间的相对伸缩变形可通过橡胶止水带2中软质聚氨酯泡沫塑料3的弹性变形转换为弹簧5的竖向变形。在梁端11和桥台12浇筑时预先埋入锚固钢筋9，其与梳齿形钢板6相连，用于限制梳齿形钢板6的水平滑动和竖向挠曲变形，从而保证桥面的平整度，满足行驶舒适性的要求。

所述橡胶止水带2以天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼、混炼、压制成型的，在该伸缩装置中用于贮存软质聚氨酯泡沫塑料3和提供良好的防水能力。

所述软质聚氨酯泡沫塑料3是具有一定弹性的一类柔软性聚氨酯泡沫塑料，其泡孔结构多为开孔的，弹性变形能力好，一般具有密度低、弹性变形能力好、吸音、透气、保温等性能，在使用过程中通过自身的弹性变形将梁体之间的伸缩变形转化为弹簧5的竖向变形。

所述连接钢板4用于连接弹簧5与橡胶止水带2，避免弹簧5与橡胶止水带2直接相连将橡胶止水带2刺破。

所述弹簧5在施工现浇时预埋入L型桥台12的水平段内，其能提供足够的压力，且具有足够大的变形范围以满足使用要求，并确保在使用过程中只发生可恢复的弹性变形，在梁体伸缩变形的过程中能协同变形，从而保证桥面的平整性。

所述梳齿形钢板6直接与桥面上的车轮相互作用，在梁体伸缩变形的过程中可在间隙处相互啮合(该梳齿形钢板6本身，以及采用啮合方式，都已属本领域通用、常规技术)，可承受较大的水平变位，不产生竖向挠曲，从而保证行车的舒适性。

所述改性沥青混凝土7具有良好的高温稳定性和弹性恢复能力、优异的低温柔韧性以及耐老化等性能，能适应由于桥梁结构热胀冷缩、水泥混凝土收缩和徐变而产生的变形，承受温度变化及形成荷载的反复作用；粘结力优异，能与多种桥面材质，如沥青混凝土、水泥混凝土等粘结良好。

所述沥青混凝土铺装层8是车轮直接作用的部分，可防止车轮直接磨耗行车道板，保护主梁免受雨水侵蚀，并对车辆轮重的集中荷载起分布作用。

所述锚固钢筋9可采用螺纹钢筋，在梁端11和桥台12施工浇筑时预先埋入，它的作用是与梳齿形钢板6相连接，限制钢顶板的竖向变形。

所述板式橡胶支座10设置在梁端11和桥台12之间，一方面作为桥梁上部结构的支撑点、集中传力点，另外在结构图式许可的条件下，具有适应结构运营过程中必要的变形功能。

本发明所述钢筒支承的新型对接式伸缩装置主要安置于梁端11与桥台12之间，用于适应桥梁结构在车辆荷载和温度荷载作用下的自由变形。

本发明所述钢筒支承的新型对接式伸缩装置的原理为：桥址处温度升高时，梁体之间的缝隙变小，橡胶止水带2中的软质聚氨酯泡沫塑料3受到挤压，由于上部梳齿形钢板6在锚固钢筋的作用9下限制了软质聚氨酯泡沫塑料3向上的变形，从而软质聚氨酯泡沫塑料3只能产生向下的变形，进而压缩弹簧5产生竖向位移，最终实现了将梁体的伸缩变形转化为弹簧的竖向变形；如果桥址处温度降低，梁体之间的缝隙变大，在弹簧5压力的作用下，软质聚氨酯泡沫塑料3的下部被挤压产生向上的变形，从而实现与梁体伸缩变形的协调。在车辆荷载的作用下，该伸缩装置的工作原理与温度作用下的工作原理是一致的。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非是对本发明范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：包括钢筒(1)、橡胶止水带(2)、软质聚氨酯泡沫塑料(3)、连接钢板(4)、弹簧(5)、梳齿形钢板(6)、改性沥青混凝土(7)、沥青混凝土铺装层(8)、锚固钢筋(9)；

所述橡胶止水带(2)为T型结构，其内部填充软质聚氨酯泡沫塑料(3)，且所述T型结构上部的水平部分内设有若干钢筒(1)，所述若干钢筒(1)用于提供竖向承载力，将上部结构荷载传递至下部结构；

所述橡胶止水带(2)的外侧底部设置连接钢板(4)，连接钢板(4)的底面设置竖向伸缩的弹簧(5)；所述弹簧(5)在施工现浇时预埋入L型桥台(12)的水平段内；

所述橡胶止水带(2)的外侧顶部设置沥青混凝土铺装层(8)，沥青混凝土铺装层(8)中填充改性沥青混凝土(7)，改性沥青混凝土(7)顶端设置一层梳齿形钢板(6)构成路面，梳齿形钢板(6)两端的底面各设置一根锚固钢筋(9)，用于限制梳齿形钢板(6)的水平滑动和竖向挠曲变形；所述锚固钢筋(9)在梁端(11)和桥台(12)浇筑时分别预先埋入；

所述钢筒支承的新型对接式伸缩装置设置在L型桥台(12)和梁端(11)之间。

2.根据权利要求1所述的钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：还包括板式橡胶支座(10)；

所述板式橡胶支座(10)设置在L型桥台(12)的水平段顶部与梁端(11)底部之间。

3.根据权利要求1所述的钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：所述钢筒(1)为圆环形铸铁钢筒，钢筒(1)的数量、具体截面尺寸以及钢筒(1)与钢筒(1)相互之间的距离可根据具体桥型和伸缩量的大小调整。

4.根据权利要求1所述的钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：所述橡胶止水带(2)以天然橡胶与各种合成橡胶为主要原料，掺加各种助剂及填充料，经塑炼、混炼、压制成型的。

5.根据权利要求1所述的钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：所述软质聚氨酯泡沫塑料(3)是具有一定弹性的柔软性聚氨酯泡沫塑料，其泡孔结构多为开孔的，且弹性变形能力好。

6.根据权利要求1所述的钢筒支承的新型对接式伸缩装置，其特征在于：所述锚固钢筋(9)采用螺纹钢筋，其埋入的深度与梁体收缩变形量的大小有关，变形量较大的埋入的深度较大，变形量较小的埋入的深度较小。