CN109778687B - 一种装配组合可更换模数式伸缩装置及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁伸缩装置技术领域，公开了一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置及其制备与维修工艺，包括边梁装配组合异形钢、中梁装配组合异形钢，边梁底部设置带有横梁的位移控制箱，边梁与中梁间以及相邻中梁间通过位移传动装置相连，并设有防水橡胶条；位移传动装置包括聚氨酯弹簧及弹簧拉力调节器，弹簧拉力调节器设置于每根中梁底部，调节器设有一根贯穿中梁的螺杆，螺杆底部设置上下两个分离的螺帽，两螺帽分别通过链杆左右连接，聚氨酯弹簧一端与边梁铰接，另一端与弹簧拉力调节器螺栓连接。该伸缩装置可解决弹簧长时间使用引起的拉力退化，时刻保持装置伸缩变形均匀。该装置可实现各部件全装配，便于更换局部受损部件，降低了维护成本。

Description

一种装配组合可更换模数式伸缩装置及其制备工艺

技术领域

本发明属于桥梁伸缩装置技术领域，尤其涉及一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置及其制备与维修工艺。

背景技术

伸缩装置作为桥梁重要的附属设施，其良好的工作性能对桥梁在外部环境和荷载作用下的可靠性和安全性至关重要。然而，由于设计、安装等方面的不足，导致许多伸缩装置耐久性较差，使用寿命较短，这对伸缩装置的设计提出了更高的要求。另一方面，更换桥梁伸缩装置往往需中断交通，若能对损坏的伸缩装置进行快速的维修更换，将最大限度地降低对交通的影响。目前伸缩装置种类较多，其中模数式伸缩装置由于其变形范围大、伸缩性能较好而被广泛应用于大跨度桥梁中。模数式伸缩装置主要包括边梁、中梁、支撑横梁以及控制伸缩变形的传动装置等。现有模数式伸缩装置的破坏特征主要集中在以下几个方面：首先，中梁与支撑横梁通常为整体焊接，在车辆荷载的频繁冲击下连接处易破坏。其次，控制伸缩变形的传动装置通常由聚氨酯弹簧构成，而弹簧在长时间的拉力作用下易产生应力松弛，导致各中梁伸缩变形不一致，加大了中梁局部受损的风险。最后，模数式伸缩装置的防水橡胶条一般为单层设计，一旦破损防水性能便无法保证。此外，目前的伸缩装置通常设计为一体型，局部装置的破坏就要对整体进行更换，费时费力。

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种装配式、可更换、变形均匀、易拆卸、更换成本低的模数式伸缩装置。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：包括成对的边梁异形钢和至少一片中梁异形钢，在边梁异形钢、中梁异形钢顶部分别设置边梁装配异形钢和中梁装配异形钢，通过螺栓锚接组成边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢。在边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢形成的C型槽内安装防水橡胶条。边梁异形钢下设置有带有支撑横梁的位移控制箱，位移控制箱内与边梁异形钢位置相匹配处的支撑横梁的上、下面分别设有边梁压紧支座、边梁承压支座，位移控制箱内横梁的侧面设有限位支座。在中梁异形钢底部设有横梁贯穿通过的倒U形吊架，吊架为底部开口型，底部开口通过钢板闭合，钢板与吊架通过螺栓锚固，支撑横梁与吊架接触的上、下面分别设有中梁承压支座、中梁压紧支座，吊架内横梁的两侧设有限位支座。在边梁异形钢与中梁异形钢以及两相邻中梁异形钢间设有位移传动装置，传动装置由聚氨酯弹簧和弹簧拉力调节器互相互交叉串联组成。聚氨酯弹簧两端设有带螺孔的圆盘，弹簧拉力调节器包括一根贯穿中梁的螺杆，螺杆底部设置上下两个分离的螺套，两个螺套通过左右两组链杆连接，在两组链杆连接处设置与弹簧同尺寸圆盘。弹簧圆盘与调节器圆盘间通过螺栓连接。

其附加技术特征为：所述的边梁异形钢和中梁异形钢顶部沿伸缩装置纵向每隔一定距离设置下通孔，在所述边梁装配异形钢与中梁装配异形钢上设置与该下通孔对应的贯通螺孔，所述边梁异形钢、中梁异形钢与对应的装配异形钢间通过螺栓连接，所述边梁装配组合异形钢上设置一组螺栓，中梁装配组合异形钢上设置两组沿中梁中线对称的螺栓；

所述中梁装配组合异形钢螺杆位置处设置贯穿组合异形钢的匹配螺孔，螺杆顶部设置可供螺杆旋转的多边形旋钮，旋钮不超出中梁装配异形钢顶部，位于螺杆底部的上螺帽与中梁底部焊接，下螺帽设置与螺杆配套螺纹；

所述聚氨酯弹簧两端带有圆盘，圆盘上设置四个锚固孔，锚固孔为上下左右对称布置，圆盘与圆盘之间设置与圆盘同形状的高分子弹性体垫圈；

所述边梁底部设置带有支撑横梁的位移控制箱，所述支撑横梁截面设置为空心矩形或工字形，位移控制箱内横梁的上、下面分别设有边梁压紧支座和边梁承压支座，位移控制箱内横梁的侧面设有边梁限位支座；

所述支撑横梁外表面包裹不锈钢面，边梁压紧支座、边梁承压支座、中梁压紧支座和中梁承压支座与支撑横梁接触面均设置有软质滑动材料层；

所述吊架顶部与中梁异形钢底部焊接，吊架与支撑横梁的上下面分别设有中梁承压支座和中梁压紧支座，吊架内支撑横梁的侧面设有限位支座，支撑横梁外表面包裹不锈钢面，边梁压紧支座、边梁承压支座、中梁压紧支座和中梁承压支座与支撑横梁接触面均设置有软质滑动材料层。

所述防水橡胶条由上下两层构成，橡胶条底部设置集水槽，橡胶条的两端分别紧密贴合在边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢的C形槽内。

本发明要解决的第二个技术问题就是提供一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置制备工艺。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括下述步骤：

第一步，预制并装配组合异形钢

按设计图纸预制边梁异形钢、中梁异形钢、边梁装配异形钢以及中梁装配异形钢，在边梁异形钢、中梁异形钢相应位置处设置下通孔，在边梁装配异形钢以及中梁装配异形钢上设置与下通孔对应的贯通孔，将防水橡胶条安装在组合异形钢形成的C型槽内，通过螺栓锚固形成装配组合异形钢。之后在装配组合异形钢螺杆位置处设置贯穿组合钢的螺孔；

第二步，固定组合异形钢

按规范要求设置好边梁装配组合异形钢与中梁装配组合异形钢间的并缝宽度，通过钢件将其固定，确保边梁装配组合异形钢与中梁装配组合异形钢顶面位于同一水平面上；

第三步，焊接位移控制箱及吊架

将固定好的边梁与中梁倒置在专用组装台上，把成对的位移控制箱焊接在边梁底面，之后焊接边梁限位块、中梁吊架和中梁限位块，把边梁压紧支座、中梁承压支座分别放入对应限位块之间，在位移箱以及吊架内安装限位支座；

第四步，安装支撑横梁

在支撑横梁与吊架、位移箱接触的外表面包裹焊接不锈钢板后，将支撑横梁组件放入位移箱内并贯穿吊架，放在边梁压紧支座和中梁承压支座上，安装边梁承压支座和中梁压紧支座，吊架底部用钢板封口，两者通过螺栓连接，安装止动板防止螺母松动。支撑横梁预压一定力以后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱的安装；

第五步，安装位移传动装置

安装中梁螺杆，螺杆顶部不超出中梁顶面，安装螺杆底部上螺帽并与中梁底部焊接，安装螺杆下部螺帽，将两螺帽左右分别通过两组链杆螺栓连接，在左右链杆连接处与圆盘铰接。焊接位于边梁底部的用于与聚氨酯弹簧铰接的钢块，确保两钢块中心点与中梁螺孔在同一条直线上。将钢块与圆盘铰接。将聚氨酯弹簧两端的圆盘分别与中梁和边梁底部的圆盘通过螺杆连接，在圆盘之间设置高分子弹性垫圈。

自此完成伸缩装置的全部安装。

本发明解决的第三个技术问题是提供一种上述便于更换的装配组合模数式伸缩装置维修工艺。

为解决上述技术问题，本发明提供采用的技术方案包括下述步骤：

第一步

旋开连接边梁异形钢与边梁装配异形钢、中梁异形钢与中梁装配异形钢之间的螺栓，之后取出防水橡胶条；

第二步

检修边梁与中梁之间的聚氨酯弹簧及其组装部件，若出现弹簧过度伸张而无法回缩的情况，将圆盘间的螺栓拧开，取出旧的聚氨酯弹簧，旋转中梁螺杆顶部的旋钮，使弹簧拉力调节器的两圆盘靠拢至合适位置处，安装新的聚氨酯弹簧并用螺栓拧紧，之后再反方向旋转螺杆顶部的旋钮，给弹簧加上适当的拉力，此时伸缩弹簧更换完成。

第三步

检修中梁与中梁底部吊架，包括中梁与吊架间是否出现横向或纵向疲劳裂纹，中梁承压支座和压紧支座是否破坏等，若出现上述问题，拧开吊架底部用于闭合吊架的铁板螺栓，同时拧开聚氨酯弹簧圆盘处螺栓，可直接取出中梁与吊架进行更换，同时可更换受损的中梁承压支座和中梁压紧支座；

本发明所提供的便于更换的装配组合模数式伸缩装置及其制备与维修工艺，与现有技术相比，具备以下优点：

本发明提供的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置及其制备与维修工艺，在边梁异形钢与中梁异形钢以及两相邻中梁异形钢间设有位移传动装置，传动装置由聚氨酯弹簧和弹簧拉力调节器相互交叉串联组成。聚氨酯弹簧两端设有带螺孔的圆盘。弹簧拉力调节器包括一根贯穿中梁的螺杆，螺杆顶部设置可供旋转螺杆的旋帽，螺杆底部设置上下两个分离的螺套，两个螺套分别通过左右两组链杆连接，在左右两组链杆连接处设置与弹簧同尺寸圆盘并铰接。位于中梁位置处的弹簧圆盘与拉力调节器圆盘间通过螺栓连接，位于边梁位置处的弹簧圆盘与焊接在边梁底部的铁块铰接。在装置安装完成后开始使用时，通过旋转螺杆，缓慢扩大两螺套间距。螺套间距的增大使得弹簧拉力调节器左右两个圆盘相互靠近，从而在弹簧施加一个垂直于中梁的拉力，拉力的大小可通过螺杆旋转的角度控制。该拉力可均匀施加在边梁与中梁上，抵消支撑横梁与边梁以及中梁间大部分的摩擦力，从而达到伸缩变形均匀的目的。此外，针对现有伸缩装置聚氨酯弹簧在长期拉力作用下引起的应力松弛及拉力逐渐减少，从而导致伸缩变形不均匀这一问题，可通过定期对螺杆进行再旋转，通过再旋转使弹簧进一步张拉，可以保持弹簧拉力基本不变。另外，当弹簧拉应力因长期工作或变形达到极限而损坏时，可通过拧开圆盘间的螺栓，直接更换新的弹簧，方便快捷。

聚氨酯弹簧圆盘与边梁和中梁底部圆盘间设置有高分子弹性垫块，该垫块可满足伸缩装置在使用过程中的微小的多向变位。

针对中梁与吊架间在频繁的车辆荷载冲击下出现的横向或纵向疲劳裂纹，以及中梁承压支座和压紧支座破坏等情况，可拧开吊架底部用于闭合吊架的螺栓，同时拧开聚氨酯弹簧圆盘处螺栓，直接取出受损中梁或吊架进行更换，另外可同时更换受损的中梁承压支座和中梁压紧支座；

本发明采用的双层防水橡胶条与传统的单层橡胶条相比，可极大的降低橡胶条破损而引起的伸缩装置漏水，避免伸缩装置内部结构腐蚀，防水橡胶条的更换只需打开边梁异形钢和中梁异形钢以及相应装配异形钢上的锚固螺栓即可，方便快捷。

附图说明

图1为本发明一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置结构示意图。

图2为本发明一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置横断面结构示意图。

图3为横梁与中梁连接示意图。

图4为水平结构示意图。

图5为防水橡胶横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种装配可更换模数式伸缩装置的结构做进一步说明。

如图1所示，本发明一种装配可更换模数式伸缩装置包括成对的边梁异形钢1和至少一个中梁异形钢3，边梁异形钢1和中梁异形钢3截面为C形，边梁异形钢1和中梁异形钢3的顶部分别装配有边梁装配异形钢2和中梁装配异形钢4，边梁异形钢1和中梁异形钢3之间设有防水橡胶条5，并分别通过边梁装配异形钢2与中梁装配异形钢4固定，中梁异形钢3与中梁装配异形钢4中部设有贯通螺孔18，贯通螺孔18设置与之螺纹配套的螺杆15，在螺杆15与中梁异形钢底部接触处设置第一螺套17，在螺杆15底部设置第二螺套16，螺套16和17分别通过链杆13左右连接，并分别通过第二紧固螺栓14铰接，在链杆左右连接处分别与圆盘19、圆盘20通过第一紧固螺栓8铰接，边梁异形钢1下焊接有带有铰接孔的钢块7，钢块7通过第一紧固螺栓8与圆盘9铰接，在边梁异形钢1和中梁异形钢3之间设有聚氨酯弹簧11，聚氨酯弹簧两端设置钻有螺孔的圆盘，靠近边梁与中梁的弹簧圆盘分别与圆盘20和圆盘9通过第二紧固螺栓12连接，在各圆盘间设置高分子弹性垫圈10。

如图2所示，中梁异形钢3与装配中梁异形钢4间设置下通孔32，两者通过第三紧固螺栓31螺栓连接，边梁异形钢1与装配边梁异形钢2间同样设置下通孔并通过第三紧固螺栓连接，边梁异形钢1下设置有带有支撑横梁30的位移控制箱6，支撑横梁30为空心矩形或工字形，位移控制箱6内包括边梁承压支座24以及边梁压紧支座21，边梁承压支座24和边梁压紧支座21分别通过边梁限位块23和22固定，中梁异形钢底部设置有倒U型吊架34，吊架34顶部与中梁异形钢3底部焊接，支撑横梁30贯穿通过吊架34，在支撑横梁30顶端与吊架34间设置中梁承压支座26以及中梁限位块25，吊架底部采用钢块33封住开口，钢块33与吊架34通过第四紧固螺栓29固定，在钢块33与横梁30连接处设置中梁压紧支座28及相应的中梁限位块27。

如图3所示，中梁异形钢3底部设置有支撑横梁30贯穿通过的倒U型吊架34，中梁异形钢3底部与吊架34顶部焊接，支撑横梁30与吊架34底部间通过钢板33封口，吊架34与钢板33通过第四紧固螺栓29固定，支撑横梁30与吊架34顶部和底部分别设有中梁承压支座26、中梁压紧支座28以及配套的限位块25和27，在支撑横梁30两侧设置有球状限位支座35、36。

如图4所示，边梁异形钢1和中梁异形钢3之间设置有聚氨酯弹簧11，边梁异形钢1、中梁异形钢3顶部分别设置有边梁装配异形钢2和中梁装配异形钢4，边梁异形钢1、中梁异形钢3与边梁装配异形钢2和中梁装配异形钢4分别通过第三紧固螺栓31固定，第三紧固螺栓31沿伸缩装置纵向平行布置，边梁设置一组螺栓，中梁沿中线对称设置两组螺栓，位移控制箱6内支撑横梁30的侧面设有横梁限位橡胶支座40。

如图5所示，防水橡胶条横截面为上下两层分布，形成对伸缩装置内部结构的双重保护，在橡胶条底部设置圆形凹槽，便于集水和排水。

Claims (6)

1.一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置，包括成对的边梁异形钢和至少一个中梁异形，边梁异形钢和中梁异形钢顶部分别装配有边梁装配异形钢和中梁装配异形钢，两者分别组成边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢；边梁异形钢底部设置带有支撑横梁的位移控制箱，中梁异形钢底部设置有支撑横梁贯穿通过的底部开口型吊架，吊架底部开口处设置钢板与吊架，二者通过螺栓连接；边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢之间及相邻两中梁装配组合异形钢之间通过位移传动装置相连，并设有防水橡胶条；所述的位移传动装置通过聚氨酯弹簧和弹簧拉力调节器间隔串联组成，所述的聚氨酯弹簧两端分别设置带有螺孔的圆盘，所述的弹簧拉力调节器设于每根中梁异形钢底部，拉力调节器包括一根贯穿中梁的螺杆，螺杆底部分别设置上下两个分离的螺帽，两个螺帽分别通过链杆左右连接，在链杆左右连接处分别设置与聚氨酯弹簧同尺寸的圆盘；聚氨酯弹簧一端与弹簧拉力调节器上的圆盘通过螺栓连接，另一端与铰接在边梁上的圆盘通过螺栓连接；

边梁异形钢和中梁异形钢顶部沿伸缩装置纵向每隔一定距离设置下通孔，在所述边梁装配异形钢与中梁装配异形钢上设置与该下通孔对应的贯通螺孔，所述边梁异形钢、中梁异形钢与对应的装配异形钢间通过螺栓连接，所述边梁装配组合异形钢上设置一组螺栓，中梁装配组合异形钢上设置两组沿中梁中线对称的螺栓；在中梁装配组合异形钢螺杆位置处设置匹配螺孔，螺杆顶部设置可供螺杆旋转的多边形旋钮，旋钮不超出中梁装配异形钢顶部，螺杆底部的上螺帽与中梁底部焊接，下螺帽设置与螺杆配套螺纹，上下两个螺帽分别通过链杆左右连接，在链杆左右连接处的圆盘通过螺栓与链杆铰接；

所述聚氨酯弹簧两端带有圆盘，圆盘上设置四个锚固孔，锚固孔为上下左右对称布置，圆盘与圆盘之间设置与圆盘同形状的高分子弹性体垫圈。

2.根据权利要求1所述的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置，边梁底部设置带有支撑横梁的位移控制箱，所述支撑横梁截面设置为空心矩形或工字形，位移控制箱内横梁的上、下面分别设有边梁压紧支座和边梁承压支座，位移控制箱内横梁的侧面设有边梁限位支座。

3.根据权利要求1所述的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置，吊架顶部与中梁异形钢底部焊接，吊架与支撑横梁的上下面分别设有中梁承压支座和中梁压紧支座，吊架内支撑横梁的侧面设有限位支座，支撑横梁外表面包裹不锈钢面，边梁压紧支座、边梁承压支座、中梁压紧支座和中梁承压支座与支撑横梁接触面均设置有软质滑动材料层。

4.根据权利要求1所述的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置，所述防水橡胶条由上下两层构成，橡胶条底部设置集水槽，橡胶条的两端分别紧密贴合在边梁装配组合异形钢和中梁装配组合异形钢的C形槽内。

5.权利要求1-4任一项所述的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置的制备方法，具体包括下述步骤：

第一步，预制并装配组合异形钢

按设计图纸预制边梁异形钢、中梁异形钢、边梁装配异形钢以及中梁装配异形钢，在边梁异形钢、中梁异形钢相应位置处设置下通孔，在边梁装配异形钢以及中梁装配异形钢上设置与下通孔对应的贯通孔，将防水橡胶条安装在组合异形钢形成的C型槽内，通过螺栓锚固形成装配组合异形钢，之后在装配组合异形钢螺杆位置处设置贯穿组合钢的螺孔；

第二步，固定组合异形钢

按规范要求设置好边梁装配组合异形钢与中梁装配组合异形钢间的并缝宽度，通过钢件将其固定，确保边梁装配组合异形钢与中梁装配组合异形钢顶面位于同一水平面上；

第三步，焊接位移控制箱及吊架

将固定好的边梁与中梁倒置在专用组装台上，把成对的位移控制箱焊接在边梁底面，之后焊接边梁限位块、中梁吊架和中梁限位块，把边梁压紧支座、中梁承压支座分别放入对应限位块之间，在位移箱以及吊架内安装限位支座；

第四步，安装支撑横梁

在支撑横梁与吊架、位移箱接触的外表面包裹焊接不锈钢板后，将支撑横梁组件放入位移箱内并贯穿吊架，放在边梁压紧支座和中梁承压支座上，安装边梁承压支座和中梁压紧支座，吊架底部用钢板封口，两者通过螺栓连接，安装止动板防止螺母松动；支撑横梁预压一定力以后，焊接位移控制箱底板，完成位移控制箱的安装；

第五步，安装位移传动装置

安装中梁螺杆，螺杆顶部不超出中梁顶面，安装螺杆底部上螺帽并与中梁底部焊接，安装螺杆下部螺帽，将两螺帽左右分别通过两组链杆螺栓连接，在左右链杆连接处与圆盘铰接；焊接位于边梁底部的用于与聚氨酯弹簧铰接的钢块，确保两钢块中心点与中梁螺孔在同一条直线上；将钢块与圆盘铰接；将聚氨酯弹簧两端的圆盘分别与中梁和边梁底部的圆盘通过螺杆连接，在圆盘之间设置高分子弹性垫圈；

自此完成伸缩装置的全部安装。

6.权利要求1-4任一项所述的一种便于更换的装配组合模数式伸缩装置的维修方法，具体包括下述步骤：

第一步

旋开连接边梁异形钢与边梁装配异形钢、中梁异形钢与中梁装配异形钢之间的螺栓，之后取出防水橡胶条；

第二步

检修边梁与中梁之间的聚氨酯弹簧及其组装部件，若出现弹簧过度伸张而无法回缩的情况，将圆盘间的螺栓拧开，取出旧的聚氨酯弹簧，旋转中梁螺杆顶部的旋钮，使弹簧拉力调节器的两圆盘靠拢至合适位置处，安装新的聚氨酯弹簧并用螺栓拧紧，之后再反方向旋转螺杆顶部的旋钮，给弹簧加上适当的拉力，此时伸缩弹簧更换完成；

第三步

检修中梁与中梁底部吊架，包括中梁与吊架间是否出现横向或纵向疲劳裂纹，中梁承压支座和压紧支座是否破坏等，若出现上述问题，拧开吊架底部用于闭合吊架的铁板螺栓，同时拧开聚氨酯弹簧圆盘处螺栓，可直接取出中梁与吊架进行更换，同时可更换受损的中梁承压支座和中梁压紧支座。

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