CN110552287B - 桥梁用柔性伸缩机构和桥梁伸缩装置 - Google Patents

Abstract

桥梁用柔性伸缩机构，包括交叉连杆组件，交叉连杆组件的连接位置用柔性衬套连接，柔性衬套通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件的连接位置，在交叉连接杆组件交叉连接位置的柔性衬套中可转动的安装与桥梁梁体连接的连接座，在交叉连接杆组件端部连接位置的柔性衬套中间隙配合安装销轴。本发明保证梁体缝宽均匀性，能适应车辆过轿时桥梁的边梁、中梁相互间一定的位移和转角，减弱冲击作用，提高使用寿命及行车舒适性，减少冲击噪声，能够很好地解决原有伸缩装置缝宽不均及冲击响应过大的问题，柔性衬套使伸缩机构“柔”性变形，减弱伸缩机构的水平冲击效应，减弱车辆通过时引起的冲击及振动噪声，提高车辆舒适性。本发明还提供一种桥梁伸缩装置。

Description

桥梁用柔性伸缩机构和桥梁伸缩装置

技术领域

本发明涉及一种桥梁用柔性伸缩机构和桥梁伸缩装置，适用于大位移量桥梁。

背景技术

现有大位移桥梁伸缩装置的缝宽均布机构大都采用橡胶或聚氨酯弹簧，分为压缩型及剪切型。采用压缩型均布机构时，在缝宽最大或最小处其压缩弹簧的变形最小，此处均布机构的均布能力就最小，此时有可能造成缝宽不均匀等现象发生。采用剪切型均布机构时，剪切弹簧无变形位置设置在缝宽为规定位移量的1/2处，因此此处均布机构的均布力为零，不利于缝宽的均匀分布。凡是单一采用压缩弹簧或剪切弹簧驱动的大位移伸缩装置，尤其有9根以上中梁钢的情况下，在缝宽最大或最小处，在规定位移量的1/2处缝宽不均匀性更为突出。现有公路伸缩装置的压缩弹簧或剪切弹簧不易更换，尤其是同边钢梁相邻处更换弹性元件更为困难，对伸缩装置的维修带来极大的不便。

连杆机构能保证缝宽的均匀性，现有大位移铁路桥梁伸缩装置多采用连杆机构来实现伸缩功能，现有连杆机构用于公路桥梁伸缩装置在车辆作用下存在冲击过大，影响行车舒适性及装置的使用寿命，容易产生较大噪音。例如CN108517761A，一种适用于超大跨度铁路钢桥的整体式梁端伸缩装置，其组成包括活动端位移箱、固定端位移箱和支承梁构成的位于梁端伸缩装置底部的基本支承结构，支承梁为整体箱型梁，还包括若干根平行设置的活动钢枕和固定钢枕，两条钢轨和连杆装置。上述方案中滑块组件复杂，滑块组件与滑动面的接触面积小，摩擦耗能效果差，并且上述技术不易在实际工程中应用。CN200420060055.3，公开了一种模数式桥梁伸缩装置，包括锚固在桥板接缝处两侧的两根边梁钢，设在这两根边梁之间的多根中梁钢，边梁钢与中梁钢之间及中梁钢之间有防水密封胶条，边梁钢和中梁钢的下面有若干支承横梁，所有的中梁钢各通过一个与其连接的托架与同一根支承横梁支承连接。上述方案中伸缩装置的连接板高度较高，容易引起装置竖向位移偏大，并且连接板通过螺栓来控制伸缩装置的变形，容易卡死导致伸缩装置失效。另外，装置的压缩弹簧或剪切弹簧不易更换，尤其是同边钢梁相邻处更换弹性元件更为困难，对伸缩装置的维修带来极大的不便。

因此有必要对现有连杆伸缩机构进行创新，使伸缩装置保证缝宽均匀性的同时，也能适应车辆过轿时边梁、中梁相互间一定的位移和转角，减弱冲击作用，提高装置的使用寿命及行车舒适性，减少冲击噪声，能够很好地解决伸缩装置缝宽不均及冲击响应过大的问题。

发明内容

本发明提供的桥梁用柔性伸缩机构和桥梁伸缩装置，保证梁体缝宽均匀性，能适应车辆过轿时桥梁的边梁、中梁相互间一定的位移和转角，减弱冲击作用，提高使用寿命及行车舒适性，减少冲击噪声，能够很好地解决原有伸缩装置缝宽不均及冲击响应过大的问题，柔性衬套使伸缩机构 “柔”性变形，减弱伸缩机构的水平冲击效应，减弱车辆通过时引起的冲击及振动噪声，提高车辆舒适性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

桥梁用柔性伸缩机构，包括交叉栅格状的交叉连杆组件，其特征在于所述的交叉连杆组件的连接位置用带弹性体的柔性衬套连接，柔性衬套通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件的连接位置，在交叉连接杆组件交叉连接位置的柔性衬套中可转动的安装与桥梁梁体连接的连接座，在交叉连接杆组件端部连接位置的柔性衬套中间隙配合安装销轴。

优选的，所述的交叉连杆组件包括长连杆和短连杆，长连杆呈交叉栅格状分布，短连杆连接在长连杆形成的交叉栅格形状长度方向的两端，且每端连接两根短连杆，两个短连杆一端相连，每根短连杆另一端分别与一根长连杆端部连接，长连杆的端部和中间位置以及短连杆的端部均开设与柔性衬套过盈配合的配合通孔，柔性衬套过盈压入配合通孔中将长连杆的交叉连接位置、端部连接位置、短连杆端部连接位置、长连杆与短连杆的端部连接位置连接。

优选的，所述的连接座包括上连接板、中间配合轴和下连接部，所述的上连接板为水平设置且与中梁或边梁固定连接，中间配轴固定在上连接板底部且间隙配合穿过柔性衬套，下连接部设置在中间配合轴穿出柔性衬套的一端。

优选的，所述的柔性衬套包括耐磨内圈、外圈和硫化粘结在耐磨内圈和外圈之间的弹性体，外圈与配合通孔过盈配合，中间配合轴与耐磨内圈间隙配合。

优选的，所述的长连杆和短连杆上均设置有配合套筒，配合套筒的内腔形成配合通孔，配合套筒通过环形橡胶体硫化粘结在长连杆或短连杆上。

优选的，所述的配合套筒的两端从环形橡胶中伸出，环形橡胶厚度大于配合套筒的厚度。

优选的，所述的下连接部为旋紧在中间配合轴底部的螺栓或固定在中间配合轴底部且与上连接板平行的滑块。

桥梁伸缩装置，包括被锚固在桥面混凝土层的位移箱、支撑横梁和锚固支座，其特征在于还包括导向滑移配合装在支撑横梁上的端部柔性伸缩机构，位移箱的数量为四个且呈矩形分布，支撑横梁沿顺桥向可活动的装在两个位移箱之间，所述的端部柔性伸缩机构为以上所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁和边梁架设在两个支撑横梁之间且与端部柔性伸缩机构中的连接座固接，通过连接座将承重传递到支撑横梁上，锚固支座与边梁固定且与位移箱一同锚固在桥面混凝土层。

优选的，所述的端部柔性伸缩机构中连接座的下连接部为与上连接板平行的滑块，支撑横梁沿长度方向开有与下连接部导向滑移配合的滑槽，且在滑槽上嵌入与下连接部摩擦接触的耐磨滑板，中梁或边梁与上连接接部固接。

优选的，所述的中梁和边梁的中部底面上装有至少一组中间柔性伸缩机构，中间柔性伸缩机构平行设置于两个端部柔性伸缩机构之间，且中间柔性伸缩机构为以上所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁和边梁与中间柔性伸缩机构中的连接座固接。

发明的有益效果是：

1. 本发明的桥梁用柔性伸缩机构包括交叉连杆组件、柔性衬套、连接座和销轴，柔性衬套通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件的连接位置，销轴间隙配合安装在交叉连接杆组件端部连接位置的柔性衬套中，连接座可转动的安装在交叉连接杆组件交叉连接位置的柔性衬套中，连接座与桥梁梁体连接，通过连接座将梁体上的承重传递到支撑横梁上，当桥面发生伸缩时，连接座同梁体一同运动，桥梁用柔性伸缩机构随梁体的运动而伸缩，保证梁体缝宽均匀性，能适应车辆过轿时桥梁的边梁、中梁相互间一定的位移和转角，减弱冲击作用，提高使用寿命及行车舒适性，减少冲击噪声，能够很好地解决原有伸缩装置缝宽不均及冲击响应过大的问题，柔性衬套使伸缩机构 “柔”性变形，减弱伸缩机构的水平冲击效应，减弱车辆通过时引起的冲击及振动噪声，提高车辆舒适性。

2. 增加柔性衬套减小了伸缩机构在两端固定条件下的水平刚度，减弱了车辆通过时的冲击，弹性体提供减振和耗能作用，弹性体可设置为实心结构，也可留有部分空腔，通过改变弹性体的结构及材料来改变柔性伸缩机构的刚度特性，从而适应不同的桥梁伸缩减振需求。

3. 柔性伸缩机构的组件种类少，单个桥梁伸缩装置中可以布置多组柔性伸缩机构，且单组柔性伸缩机构能通过调整交叉连杆组件中连杆种类和数量满足安装要求，实现了结构设计的模块化和通用化，降低了制造成本。柔性伸缩机构与梁体连接简单，安装、更换及维护方便简单。

附图说明

图1为具体实施方式中桥梁用柔性伸缩机构的一种结构示意图。

图2为具体实施方式中桥梁用柔性伸缩机构的另一种结构示意图。

图3为长连杆的结构示意图。

图4为长连杆的剖视图。

图5为短连杆的剖视图。

图6为柔性衬套的剖视图。

图7为桥梁伸缩装置的结构示意图。

图8为支撑横梁的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图8对本发明的实施例做详细说明。

桥梁用柔性伸缩机构，包括交叉栅格状的交叉连杆组件1，其特征在于所述的交叉连杆组件1的连接位置用带弹性体的柔性衬套2连接，柔性衬套2通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件1的连接位置，在交叉连接杆组件1交叉连接位置的柔性衬套2中可转动的安装与桥梁梁体连接的连接座3，在交叉连接杆组件1端部连接位置的柔性衬套2中间隙配合安装销轴A。

以上所述的桥梁用柔性伸缩机构包括交叉连杆组件1、柔性衬套2、连接座3和销轴A，柔性衬套2通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件1的连接位置，销轴A间隙配合安装在交叉连接杆组件端部连接位置的柔性衬套2中，连接座3可转动的安装在交叉连接杆组件1交叉连接位置的柔性衬套2中，连接座3与桥梁梁体连接，通过连接座3将梁体上的承重传递到支撑横梁上，当桥面发生伸缩时，连接座3同梁体一同运动，桥梁用柔性伸缩机构随梁体的运动而伸缩，保证梁体缝宽均匀性，能适应车辆过轿时边梁、中梁相互间一定的位移和转角，减弱冲击作用，提高使用寿命及行车舒适性，减少冲击噪声，能够很好地解决原有伸缩装置缝宽不均及冲击响应过大的问题，柔性衬套使伸缩机构 “柔”性变形，减弱伸缩机构的水平冲击效应，减弱车辆通过时引起的冲击及振动噪声，提高车辆舒适性。在交叉连接杆组件1端部连接位置的柔性衬套2中间隙配合安装销轴A，用销轴A对柔性衬套2进行受力保护，承担柔性衬套2的部分受力，避免柔性衬套2在受力的过程中破损，延长柔性衬套2的使用寿命。

其中，所述的交叉连杆组件1包括长连杆11和短连杆12，长连杆11呈交叉栅格状分布，短连杆12连接在长连杆11形成的交叉栅格形状长度方向的两端，且每端连接两根短连杆12，两个短连杆12一端相连，每根短连杆12另一端分别与一根长连杆11端部连接，长连杆11的端部和中间位置以及短连杆12的端部均开设与柔性衬套2过盈配合的配合通孔13，柔性衬套2过盈压入配合通孔13中将长连杆11的交叉连接位置、端部连接位置、短连杆12端部连接位置、长连杆12与短连杆12的端部连接位置连接。如图所示，短连杆12设计在长连杆11形成的交叉栅格形状长度方向的两端，交叉的长连杆11以及长连杆11与短连杆12之间均通过柔性衬套2连接，保证交叉连杆组件1的每个连接位置均具有一定的水平刚度和扭转刚度，当梁体受力带动连接座3一起位移动时，通过连接座3将水平力和转动力传递到交叉连杆组件1上，长连杆11和短连杆12会绕连接座3旋转一定的角度，且推动连接座3和梁体一起沿着桥梁的支承横梁发生滑动，保证了伸缩机构中每个栅格的缝宽均匀变化，从而保证梁体间的缝宽均匀。装配有柔性衬套2的伸缩机构能使梁体具有合适的水平位移刚度及多向扭转刚度，能适应梁体在车辆通过时的变位，减弱车辆通过时，梁体及伸缩机构等构件的冲击响应。防止各构件在多次冲击作用下发生疲劳破坏，柔性伸缩机构的使用寿命长；同时通过柔性衬套的柔性连接也可减弱伸缩机构对车辆的反作用力，改善车辆过轿时的行车舒适性。

其中，所述的连接座3包括上连接板31、中间配合轴32和下连接部33，所述的上连接板31为水平设置且与中梁或边梁固定连接，中间配轴32固定在上连接板31底部且间隙配合穿过柔性衬套2，下连接部33设置在中间配合轴32穿出柔性衬套2的一端。上连接板31用于连接中梁或边梁，中间配合轴32用于与柔性衬套2间隙配合贯穿，下连接部33用于防止中间配合轴32从柔性衬套2中脱出或与桥梁的支撑横梁形成滑移配合使连接座3可沿支撑横梁滑动，以适应梁体的变位。

其中，所述的柔性衬套2包括耐磨内圈21、外圈22和硫化粘结在耐磨内圈21和外圈22之间的弹性体23，外圈22与配合通孔13过盈配合，中间配合轴32与耐磨内圈21间隙配合。耐磨内圈21的材质为不锈钢，或者为黄铜、聚四氟乙烯等耐磨材料。弹性体23可设置为实心结构，也可留有部分空腔，通过改变弹性体的结构及材料来改变柔性伸缩机构的刚度特性，从而适应不同的桥梁伸缩减振需求。

其中，所述的长连杆11和短连杆12上均设置有配合套筒14，配合套筒14的内腔形成配合通孔13，配合套筒14通过环形橡胶体15硫化粘结在长连杆11或短连杆12上。用配合套筒14的内腔形成配合通孔13，并在配合套筒14的外周设置环形橡胶15，通过环形橡胶15进一步降低交叉连杆组件1连接位置的水平刚度和转扭刚度，并通过对环形橡胶体15和弹性体23的结合设计来调节交叉连杆组件1连接位置的刚度，从而提高柔性伸缩机构的减振性能，提升其柔性变形能力。

其中，所述的配合套筒14的两端从环形橡胶15中伸出，环形橡胶15厚度大于配合套筒14的厚度。通过对环形橡胶15和弹性体23的材质，厚度，形状的调节来调节交叉连杆组件1的连接位置的刚度，环形橡胶15的厚度大于配合套筒14的厚度，才能起到刚度调节的作用，同时使配合套筒14可相对于环形橡胶15的偏转，可有效降低交叉连杆组件1连接位置的偏转刚度，进一步提高柔性伸缩机构的柔性变形能力。

其中，所述的下连接部33为旋紧在中间配合轴32底部的螺栓或固定在中间配合轴32底部且与上连接板31平行的滑块。从图1中可以看出中间配合轴32底部的下连接部33为与上连接板21平行的滑块，可与桥梁中的支撑横梁导向滑移配合，随支撑横梁上方的梁体的变位而在支撑横梁上滑动，以适应伸缩变形；而图2中下连接部33为旋紧在中间配合轴32底部的螺栓，可防止中间配合轴32从柔性衬套2中脱出，在使用时设置在梁体的中部不与支撑横梁连接，保证梁体中部的柔性变位。

桥梁伸缩装置，包括被锚固在桥面混凝土层的位移箱4、支撑横梁5和锚固支座6，其特征在于还包括导向滑移配合装在支撑横梁5上的端部柔性伸缩机构7，位移箱4的数量为四个且呈矩形分布，支撑横梁5沿顺桥向可活动的装在两个位移箱4之间，所述的端部柔性伸缩机构为以上所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁8和边梁9架设在两个支撑横梁5之间且与端部柔性伸缩机构7中的连接座3固接，通过连接座3将承重传递到支撑横梁5上，锚固支座6与边梁9固定且与位移箱4一同锚固在桥面混凝土层。

当桥面发生伸缩时中梁之间以及中梁与边梁之间的缝宽改变了，端部柔性伸缩机构7中的长连杆11和短连杆12会绕连接座3旋转一定的角度，推动连接座3和中梁8一起沿着支承横梁5发生滑动，保证了柔性伸缩机构中每个栅格的缝宽均匀变化。装配有柔性衬套2的端部柔性伸缩机构7能使边梁9与中梁8、中梁8与中梁8之间在顺桥向具有一个合适的水平位移刚度及合适的多向扭转刚度，使各构件之间能适应一定变位。减弱车辆时，边梁9、中梁8、端部柔性伸缩机构7等构件的冲击响应。防止构件在多次冲击作用下发生疲劳破坏，提高伸缩装置各构件的使用寿命；同时柔性连接也可减弱桥梁伸缩装置对车辆的反作用力，改善车辆过轿时的行车舒适性。

其中，所述的端部柔性伸缩机构7中连接座3的下连接部33为与上连接板31平行的滑块，支撑横梁5沿长度方向开有与下连接部33导向滑移配合的滑槽51，且在滑槽51上嵌入与下连接部33摩擦接触的耐磨滑板，中梁8或边梁9与上连接接部31固接。下连接部33在滑槽51中滑动，且滑槽51中嵌入耐磨滑板，延长耐磨使用寿命，上连接板31与中梁或边梁连接，将中梁和边梁的承载传递至支撑横梁5上，支撑横梁5通过移动箱体4将承载传递至混凝土层或桥台上。

其中，所述的中梁8和边梁9的中部底面上装有至少一组中间柔性伸缩机构10，中间柔性伸缩机构10平行设置于两个端部柔性伸缩机构7之间，且中间柔性伸缩机构10为以上所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁8和边梁9与中间柔性伸缩机构10中的连接座3固接。如图7所示，在桥梁的中部设置一组中间柔性伸缩机构10，以保证梁体变位时，梁体的中部也具有一定的水平刚度和扭转刚度，中间柔性伸缩机构10与端部柔性伸缩机构7一同为中梁8和边梁9的变位进行柔性缓冲，提高柔性伸缩装置的柔性变形能力，单个桥梁伸缩装置中可以布置多组柔性伸缩机构，且单组柔性伸缩机构能通过调整交叉连杆组件中连杆种类和数量满足安装要求，实现了结构设计的模块化和通用化，降低了制造成本，提高桥梁的减振性能。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.桥梁用柔性伸缩机构，包括交叉栅格状的交叉连杆组件（1），其特征在于所述的交叉连杆组件（1）的连接位置用带弹性体的柔性衬套（2）连接，柔性衬套（2）通过过盈配合的方式装入交叉连杆组件（1）的连接位置，在交叉连接杆组件（1）交叉连接位置的柔性衬套（2）中可转动的安装与桥梁梁体连接的连接座（3），在交叉连接杆组件（1）端部连接位置的柔性衬套（2）中间隙配合安装销轴；

所述的交叉连杆组件（1）包括长连杆（11）和短连杆（12），长连杆（11）呈交叉栅格状分布，短连杆（12）连接在长连杆（11）形成的交叉栅格形状长度方向的两端，且每端连接两根短连杆（12），两个短连杆（12）一端相连，每根短连杆（12）另一端分别与一根长连杆（11）端部连接，长连杆（11）的端部和中间位置以及短连杆（12）的端部均开设与柔性衬套（2）过盈配合的配合通孔（13），柔性衬套（2）过盈压入配合通孔（13）中将长连杆（11）的交叉连接位置、端部连接位置、短连杆（12）端部连接位置、长连杆（12）与短连杆（12）的端部连接位置连接；

所述的连接座（3）包括上连接板（31）、中间配合轴（32）和下连接部（33），所述的上连接板（31）为水平设置且与中梁或边梁固定连接，中间配轴（32）固定在上连接板（31）底部且间隙配合穿过柔性衬套（2），下连接部（33）设置在中间配合轴（32）穿出柔性衬套（2）的一端；

所述的柔性衬套（2）包括耐磨内圈（21）、外圈（22）和硫化粘结在耐磨内圈（21）和外圈（22）之间的弹性体（23），外圈（22）与配合通孔（13）过盈配合，中间配合轴（32）与耐磨内圈（21）间隙配合；

所述的长连杆（11）和短连杆（12）上均设置有配合套筒（14），配合套筒（14）的内腔形成配合通孔（13），配合套筒（14）通过环形橡胶体（15）硫化粘结在长连杆（11）或短连杆（12）上；

所述的配合套筒（14）的两端从环形橡胶（15）中伸出，环形橡胶（15）厚度大于配合套筒（14）的厚度。

2.根据权利要求1所述的桥梁用柔性伸缩机构，其特征在于所述的下连接部（33）为旋紧在中间配合轴（32）底部的螺栓或固定在中间配合轴（32）底部且与上连接板（31）平行的滑块。

3.桥梁伸缩装置，包括被锚固在桥面混凝土层的位移箱（4）、支撑横梁（5）和锚固支座（6），其特征在于还包括导向滑移配合装在支撑横梁（5）上的端部柔性伸缩机构（7），位移箱（4）的数量为四个且呈矩形分布，支撑横梁（5）沿顺桥向可活动的装在两个位移箱（4）之间，所述的端部柔性伸缩机构为权利要求1至2任一项所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁（8）和边梁（9）架设在两个支撑横梁（5）之间且与端部柔性伸缩机构（7）中的连接座（3）固接，通过连接座（3）将承重传递到支撑横梁（5）上，锚固支座（6）与边梁（9）固定且与位移箱（4）一同锚固在桥面混凝土层。

4.根据权利要求3所述的桥梁伸缩装置，其特征在于所述的端部柔性伸缩机构（7）中连接座（3）的下连接部（33）为与上连接板（31）平行的滑块，支撑横梁（5）沿长度方向开有与下连接部（33）导向滑移配合的滑槽（51），且在滑槽（51）上嵌入与下连接部（33）摩擦接触的耐磨滑板，中梁（8）或边梁（9）与上连接接部（31）固接。

5.根据权利要求3所述的桥梁伸缩装置，其特征在于所述的中梁（8）和边梁（9）的中部底面上装有至少一组中间柔性伸缩机构（10），中间柔性伸缩机构（10）平行设置于两个端部柔性伸缩机构（7）之间，且中间柔性伸缩机构（10）为权利要求1至2任一项所述的桥梁用柔性伸缩机构，中梁（8）和边梁（9）与中间柔性伸缩机构（10）中的连接座（3）固接。

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