CN109235256B - 一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，包括梁体一、梁体二、伸缩系统和分布式位移测量系统；本发明通过C型钢和支承横梁上的U型钢筋与梁体中的预埋钢筋连接。当两端梁体发生相对移动时，支承横梁推动或拉伸分布式位移测量系统顶板，使弹簧组产生拉压变形，拉压力传感器可以相应地测出每根弹簧的内力，通过无线数据传输模块转换出梁端位移。支承横梁的移动使工字型中梁随之在其上移动，鸟形橡胶带产生压缩或拉伸变形，实现伸缩功能。本发明构造简单、安装方便，可将监测的梁端位移数据与温度等数据协同分析，服务于桥梁健康监测领域，可同时评估伸缩缝服役状态，提升了桥梁伸缩缝的智能化水平和桥梁运营管理水平。

Description

一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置
技术领域
本发明涉及一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，属于桥梁健康监测技术领域。
背景技术
桥梁伸缩缝能够使梁体在温度变化、荷载作用、基础变位、混凝土收缩和徐变等影响下，按照设计的计算图式自由变形，同时保证行车平稳。随着交通基础设施建设的推进，桥梁向大跨度发展，这对桥梁伸缩缝的工作性能提出了更高的要求。跨度越大，梁体纵向变形需求越大。桥梁伸缩缝能否有效工作，直接影响到交通安全和行车舒适性。研究表明，梁端的纵向累计位移是导致伸缩缝过早破坏的重要原因。同时在荷载和环境因素作用下，主梁梁端易发生平面内转动，在曲线梁桥中更为显著。若梁端因车辆荷载、风荷载、温度作用等而发生过大的平面转动，将会带来支座偏离等重大安全隐患。
对于刚度小的大跨度缆索承重体系桥梁，在外部荷载和环境因素作用下的梁端位移较大。梁端位移不仅是梁端附属装置和梁端构造的一个重要参数，也是缆索承重体系桥梁健康监测的重要参数之一。同时伸缩缝变形量的变化规律，也即梁端纵向位移的变化规律，能够表征其工作状态，识别自身损伤。
伸缩缝一旦发生损坏，则会加大汽车荷载对桥梁的冲击作用，如不及早发现则会加速桥面铺装的损坏，降低桥梁使用寿命。而大多数现役桥梁伸缩缝功能单一、智能化程度低，无法监测梁端位移、识别自身损伤。
针对上述问题，亟需一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝，实时掌握梁端纵向位移和横桥向转角，并正确评估伸缩缝服役状态，确保桥梁服役期间车辆通行安全和行人舒适。将采集的梁端位移数据与温度传感器、风速仪等采集的数据协同分析，开展梁端位移作用因素、作用效应组合方法等问题的研究，可服务于桥梁健康监测领域，提升桥梁使用寿命和运营管理水平。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种可实时监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，并对伸缩缝服役状态进行评估，及时发现损伤，降低因伸缩缝损伤而影响梁体结构整体功能的概率。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，包括梁体一、梁体二、伸缩系统、分布式位移测量系统；其中，梁体一内设有C型钢，梁体二内设有U型钢筋，所述C型钢和U型钢筋与梁体中的预埋钢筋连接，伸缩系统包括工字型中梁、控制弹簧、鸟形橡胶带、支承横梁、支承支座、钢帽、橡胶挡块，分布式位移测量系统包括弹簧组、顶板、拉压力传感器、锚固螺栓、侧板、无线数据传输模块，所述C型钢内部设有滑道，所述支承横梁一端伸入C型钢内部与分布式位移测量系统的顶板相连，支承支座设置在支承横梁下方，支承支座设置在滑道上，所述钢帽设置在支承横梁上方，C型钢开口处设有橡胶挡块，所述顶板的里端连接弹簧组，拉压力传感器与C型钢通过锚固螺栓连接，弹簧组的尾端固定在拉压力传感器上，所述弹簧组的外侧设有侧板，所述无线数据传输模块设置在侧板上，所述支承横梁另一端连接U型钢筋，所述工字型中梁间隔设置在支承横梁中部，工字型中梁之间设有鸟形橡胶带，鸟形橡胶带的下方设有控制弹簧连接工字型中梁。
在车辆荷载等作用下，两端梁体发生移动，支承横梁使分布式位移测量系统的顶板发生移动，压缩或拉伸分布式位移测量系统的弹簧组，拉压力传感器便可测得拉压力，无线数据传输模块转换出梁端位移并回传至监控中心，将采集的数据绘制梁端位移时程曲线，实时监测梁端位移，并可进行伸缩缝的损伤识别分析。
进一步的，所述的滑道表面为聚四氟乙烯涂层，表面光滑，滑动阻力小。
进一步的，所述支承横梁上设有润滑层(润滑油或脂)，减小支承横梁与工字型中梁之间的摩擦。
进一步的，所述的工字型中梁的数量为2-8个，间距为5-20mm，通过改变数量或间距，做成不同型号伸缩缝，满足实际变形需求。
进一步的，鸟形橡胶带的上表面为波浪形，纵截面为人字形，像一个飞翔的鸟，增加了表面伸缩性。
进一步的，所述钢帽与橡胶挡块等高，可避免工字型中梁与梁体的碰撞，优化伸缩缝的工作性能。
本发明的有益效果是：
本发明所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，构造简单、安装简单、成本低廉，可以实时监测梁端位移，并可与温度传感器、风速仪等采集的数据协同分析，开展梁端位移作用因素、作用效应组合方法等问题的研究，对服务于桥梁的健康监测领域具有重大的工程价值和意义；对采集的伸缩缝变形量进行分析，开展伸缩缝服役状态的评估，做到及时发现损伤，减小因伸缩缝损坏对梁体产生的不利影响，实现了伸缩缝功能多样化、智能化，降低桥梁的运营维护成本。
附图说明
图1是本发明装置的俯视图；
图2是图1中I-I截面的剖面图；
图3是本发明所述的分布式位移测量系统的侧向剖面图；
图4是本发明所述的拉压力传感器的正视图。
附图标记列表：
1、预埋钢筋；2、工字型中梁；3、控制弹簧；4、鸟形橡胶带；5、C型钢；6、弹簧组；7、滑道；8、支承支座；9、橡胶挡块；10、钢帽；11、支承横梁；12、U型钢筋；13、顶板；14、拉压力传感器；15、锚固螺栓；16、侧板；17、无线数据传输模块；18、梁体二；19、梁体一。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1-2所示，支承横梁11与分布式位移测量系统顶板13相连接，弹簧初始变形量为零。在车辆荷载等作用下，两端梁体18、19发生相对位移，支承支座8沿着滑道7移动。支承横梁11推动或拉伸分布式位移测量系统顶板13，使弹簧组6产生拉压变形，拉压力传感器14可以相应地测出每根弹簧的内力；另一方面，两端梁体间距的变化，使支承横梁11发生移动，工字型中梁2随之在其上移动，使鸟形橡胶带4产生压缩或拉伸变形。在控制弹簧3作用下，鸟形橡胶带4与工字型中梁2保持同步位移，实现伸缩功能，保证桥梁在车辆荷载等作用下的变形需求；本发明控制弹簧3与鸟形橡胶带4同时起伸缩的作用，提升伸缩缝适应变形的能力。
鸟型橡胶带4在发挥伸缩功能、适应变形的同时，可以防水和阻止泥土、垃圾进入伸缩缝内，保证伸缩缝正常工作，提高伸缩缝的使用寿命。
当支承横梁11产生超过设定的极限位移时，钢帽10就会接触橡胶挡块9，发生弹性碰撞，限制支承横梁11位移，防止其脱离C型钢5而发生失效。
支承横梁11与工字型中梁2提供足够的竖向支承刚度，避免车辆经过时产生过大的竖向错动位移，增大车辆荷载的动力作用和跳车现象，保证行车安全和行人舒适性。控制弹簧3和鸟形橡胶带4可避免工字型中梁2与梁体的碰撞，优化伸缩缝的工作性能。支承横梁11上的U型钢筋12与预埋钢筋1通过焊接锚固于梁体中，以此保证伸缩缝按照设计正常有效工作。此时，伸缩缝的变形量即为梁端的纵向位移。
如图3，弹簧组6在测量梁端位移的同时，对支承横梁11的移动起着缓冲的作用，可有效解决常见的因动力效应过大而产生伸缩缝锚固破坏问题。
如图4，无线数据传输模块17将拉压力传感器14采集的数据进行自动分析处理，即可转换出伸缩缝的变形量和梁端的横桥向转角，并传输到监控中心。将回传的数据绘制成梁端位移时程曲线，实时监测梁端位移及其变化。无线数据传输模块17可以对弹簧组6的刚度误差进行补偿，提高测量精度。本装置可与温度传感器、风速仪等协同工作，进行梁端位移作用因素、作用效应组合方法等问题的研究，服务于桥梁健康监测领域。根据伸缩缝变形量时程曲线可开展伸缩缝的服役状态评估，及早识别损伤，减少对梁体造成的损害。
计算公式如下：
Figure GDA0002269894350000041
Figure GDA0002269894350000042
式(1)中Δxi为弹簧组的单根弹簧变形量，k为弹簧组单根弹簧的刚度，Fi为弹簧组中单根弹簧的内力。
式(2)中
Figure GDA0002269894350000043
为伸缩缝的变形量均值。
同理可以测得伸缩缝横桥向另一端的变形量均值
Figure GDA0002269894350000044
即可以测出梁端的横桥向转角。计算公式如下：
Figure GDA0002269894350000045
式(3)中B为桥梁全宽，θ为梁体横桥向转角。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (7)

1.一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：包括梁体一（19）、梁体二（18）、伸缩系统和分布式位移测量系统；其中，梁体一（19）内设有C型钢（5），梁体二（18）内设有U型钢筋（12），所述C型钢（5）和U型钢筋（12）与梁体中的预埋钢筋（1）连接，伸缩系统包括工字型中梁（2）、控制弹簧（3）、鸟形橡胶带（4）、支承横梁（11）、支承支座（8）、钢帽（10）、橡胶挡块（9），分布式位移测量系统包括弹簧组（6）、顶板（13）、拉压力传感器（14）、锚固螺栓（15）、侧板（16）、无线数据传输模块（17），所述C型钢（5）内部设有滑道（7），所述支承横梁（11）一端伸入C型钢（5）内部与分布式位移测量系统的顶板（13）相连，支承支座（8）设置在支承横梁（11）下方，支承支座（8）设置在滑道（7）上，所述钢帽（10）设置在支承横梁（11）上方，C型钢（5）开口处设有橡胶挡块（9），所述顶板（13）的里端连接弹簧组（6），拉压力传感器（14）与C型钢（5）通过锚固螺栓（15）连接，弹簧组（6）的尾端固定在拉压力传感器（14）上，所述弹簧组的外侧设有侧板（16），所述无线数据传输模块（17）设置在侧板（16）上，所述支承横梁（11）另一端连接U型钢筋（12），所述工字型中梁（2）间隔设置在支承横梁（11）中部，工字型中梁（2）之间设有鸟形橡胶带（4），鸟形橡胶带（4）的下方设有控制弹簧（3）连接工字型中梁（2）。
2.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：所述的滑道（7）表面为聚四氟乙烯涂层。
3.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：所述支承横梁（11）上表面设有润滑层。
4.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：所述的工字型中梁（2）的数量为2-8个，间距为5-20mm。
5.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：鸟形橡胶带（4）的上表面为波浪形，纵截面为人字形。
6.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置，其特征在于：所述钢帽（10）与橡胶挡块（9）等高。
7.根据权利要求1所述的一种可监测梁端位移的桥梁伸缩缝装置的使用方法，其特征在于：在车辆荷载等作用下，梁体一（19）、梁体二（18）发生相对移动，支承横梁（11）使分布式位移测量系统的顶板（13）发生移动，压缩或拉伸分布式位移测量系统的弹簧组（6），拉压力传感器（14）测得拉压力，无线数据传输模块（17）转换出梁端位移并回传至监控中心，将采集的数据绘制梁端位移时程曲线，实时监测梁端位移，并可进行伸缩缝的损伤识别分析。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111851285A (zh) * 2020-08-27 2020-10-30 贵州省遵义公路管理局 一种公路桥梁伸缩装置密封防护结构
CN112195771A (zh) * 2020-09-18 2021-01-08 中盛路桥科技有限公司 一种桥梁伸缩装置
CN112942087B (zh) * 2021-01-29 2022-07-22 赵增豪 一种等距变位桥梁伸缩缝装置
CN112942071B (zh) * 2021-02-03 2022-08-02 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 一种地震多级设防用模数伸缩缝装置
CN113029067B (zh) * 2021-03-24 2022-02-01 马超 桥梁伸缩缝监测连接装置
CN113832843A (zh) * 2021-10-20 2021-12-24 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 一种桥梁结构及伸缩缝的结构
CN114991000A (zh) * 2022-05-05 2022-09-02 广西交科集团有限公司 一种简支梁桥伸缩缝结构及其设计方法
CN115597542B (zh) * 2022-11-28 2023-06-23 安徽源信技术有限公司 一种桥梁连接缝偏移距离测量用监测装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201031362Y (zh) * 2007-04-16 2008-03-05 成都市新筑路桥机械股份有限公司 大位移铁路桥梁伸缩装置
KR100768521B1 (ko) * 2007-04-19 2007-10-18 (주)금강하이테크 교량 신축이음장치
RU110759U1 (ru) * 2011-06-30 2011-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Деформационные швы и опорные части" Модульный многопрофильный деформационный шов
CN103850179B (zh) * 2014-03-20 2015-09-30 成都市新筑路桥机械股份有限公司 齿条式桥梁伸缩装置
CN205529877U (zh) * 2016-04-20 2016-08-31 陈济生 一种浅埋式伸缩缝结构
CN207727423U (zh) * 2018-01-15 2018-08-14 长沙理工大学 一种可更换的浅埋模数式桥梁伸缩装置

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