CN1117303A - 具有负载传递能力的伸缩连接组件 - Google Patents

Abstract

提供一种预制的道路伸缩接头/负载传递组件(10)，它适应相邻的混凝土板(90a，90b)之间的正常的膨胀和收缩，并传递垂直的剪切负载，以及将周围的混凝土(90)的应力裂纹减至最低程度。组件(10)包括若干X状杆件(12)，而它包括交叉的、不互连的金属杆(20，22)，它们的各个端(24，30，28，26)被埋入毗邻的混凝土板(90a，90b)里。杆的各端(24，30，28，26)通过利用各个U形连接装置(14)被连接在对应的板(90a，90b)内，各装置(14)具有间隔的支段(38，40)和一弯曲段(42)，以及一垂直的杆(44)。各个杆件(12)由横向延伸的连杆(56-70)连在一起，一中心隔离件(18)由杆件(12)和附加的弹簧支承(76)支承，它在组件(10)的整个宽度上延伸。使用时，该笼状的组件(10)被横置在一预制的路基(88)上，并将混凝土灌注在该组件(10)上。隔离件(18)产生所需的连接，而不再需要此后的对混凝土(90)的锯割工序。

Description

具有负载传递能力的伸缩连接组件

本发明的背景

1.  本发明的范围

本发明一般涉及一种改进的、最好是预制的伸缩连接组件，它适合于连接混凝土路面板，以便适当地传递垂直剪切力，从而在使用普通的传力杆式伸缩接头时，将通常路面板承受的应力破裂降到最低程度。特别是，本发明与一种伸缩连接组件有关，它包括多对细长的、斜向的负载传递杆，它们构成一X状的结构，并桥接一在混凝土板之间的伸缩接头，而各负载传递杆的端部被埋入板内；斜杆在接头的区域内最好是不连接的，从而可提供一种桁架，它使埋入各板内的杆端部互相连接，以便安全地适应路面板的膨胀和收缩，并保证在其间传递适当的负载。

2.  现有技术的介绍

在混凝土路面结构里，通常的做法是在间隔的位置上放置伸缩连接组件，这样完工后的路面在变化的温度和环境条件下能适当地膨胀和收缩。通常，这种伸缩连接组件利用许多横向间隔一定距离的传力杆件，它包括一埋入一混凝土板的管状桶，还带有一与管状桶对齐并埋入相邻板的传力杆。在这种方式里，当相邻的板膨胀和收缩时，导致传力杆控制板的运动。美国专利第2,500,262号里描述了一种示范的传力杆式的伸缩连接装置。

在确定使用这种已有的伸缩接头时，存在许多非常严重的问题。首先，安装这些传力杆组件是相当费钱和费力的。特别是，它首先需要将各传力杆件跨越路基，以侧向间隔的关系放置在需要的连接位置上，接着将混凝土灌注在该传力杆件上。当混凝土凝结后，必须在传力杆组件区域处的混凝土内切割侧向延伸的槽，以便在各混凝土板之间提供必需的连接。在这种工艺里，很容易使一个或几个传力杆件未被对准，此外，此后的伸缩槽必须加以非常小心的切割，以免相对于传力杆件的位置加工出不合式的槽。

此外，经验告诉我们，已有的传力杆式伸缩连接组件容易在混凝土板里产生应力裂纹，特别是直接在传力杆和桶的下面的区域内。这是由于混凝土板承受的垂直剪切负载只是通过传力杆组件不完善地传递而造成的，结果，这些已有的伸缩接头产生了值得注意的早期损坏率。

美国专利第2,509,663描述了一种由倾斜取向的埋入杆制成的负载传递装置，这些杆在它们的中点处被绞合在一起，从而形成一接头。这种结构需要这些杆同时承受拉伸和压缩负载，而这可能使混凝土路面损坏。

因此，针对现有技术不够满意的地方，提供一种改进的伸缩连接组件，它能大批地预制以降低成本，同时可方便地安装到位，而且可降低或限制在周围的混凝土板里的大的剪切应力，由此使负载产生的路面损坏降到最低限度。

本发明的简介

本发明克服了上述的问题，并提供一种显著改进的、用于一对相邻混凝土板的伸缩连接组件，它具有在相邻混凝土板之间延伸的伸缩接头或槽。总的说来，本发明的伸缩连接组件包括若干间隔的杆件，它们各有一对细长的、具有一对相反端的负载传递杆，且这些杆相对于伸缩接头是倾斜取向的，它们互相配合成桥接该接头的X状杆。负载传递杆在整个斜向延伸长度上是不相连的，这样该杆可分别承受拉伸和压缩负载。

较佳的是，各杆的两相反端被埋入各个混凝土板里，并提供一种使在各混凝土板里的、并在远离该伸缩接头的区域里的埋入杆端部互相连接的装置，从而使垂直剪切力得以在混凝土板之间进行适当的传递。此外，较佳地是在杆上复盖一弹性套管，以减少应力和分离在杆和混凝土板之间的应力。较佳的弹性套管包括许多周向间隔的、延伸的、且与相关的负载传递杆接合的内肋。这种复盖可用来减少使周围的混凝土逐渐损坏的局部应力。

如已指出的，负载传递杆的埋入最好在各混凝土板里被连接起来。它通过埋入各混凝土板里的、靠近相应的杆件的弧形的、一般是U型的杆段的装置得以很好地实现的，该装置有一对间隔的支段和一弯曲段。这些支段被有效地连接(如通过焊接或一体成形)在位于各混凝土板里的负载传递杆的端部上。此外，在该实施例里，利用一垂直延伸的系杆使在各混凝土板里的支段互连，而该系杆被定位于靠近负载传递杆的端部。

在另一实施例里，连接装置包括一对细长的、基本水平延伸的支段，它们靠近各杆件的相对端，并被埋入混凝土板里。这些支段再通过焊接或类似的手段分别有效地连接在对应的、埋入混凝土板里的负载传递杆的端部上。一根系杆在远离伸缩接头的这些支段的端部之间延伸，并与这些支段互相连接。在更佳的形式里，提供一对间隔一定距离的系杆，它们均垂直定向，其中一根系杆紧靠负载传递杆的端部，而另一系杆与其隔开。

本发明的较佳的连接组件还包括一直立的、板状的隔离件，它在灌注混凝土前就被置于伸缩连接组件之上，以便免去此后锯切混凝土的需要。隔离件可被用作消除水分的装置，并最好是呈板状的、且由垂直纤维制成的。垂直纤维之间的间隔形成毛细管，从而可有效地排除水分，使其不会在伸缩接头处聚集。在另一实施例里，使用一特制的隔离件，在它的相对表面上有许多延伸的、垂直地交替偏置的凹槽。这种隔离件也能有效地排除聚集在伸缩接头内或其下的水分。

在更佳的形式里，本发明的伸缩组件是一种预制的笼状组件，它可由工厂制造并可在工地安装。这种结构包括若干X状的负载传递杆件，并带有前述的横向突出的支段和最未端的连接装置。还提供一种将各负载传递杆以横向间隔一定距离、并基本上是互相平行的关系固定的装置，它包括若干固定在各支段上的横向延伸的连杆。这些横向连杆用来分配斜向负载传递杆和周围的混凝土之间的支承应力。

用于预制组件的隔离板呈横向延伸的、直立的、带直槽的隔离件形状，它被安装在各X状负载传递杆件的交叉点上。隔离板由固定在负载传递杆件上的弹簧状金属丝网夹持定位。

所述的预制组件可方便地横置在预先加工过的路基上。然后用通常的方式灌注混凝土，使伸缩连接组件完全被埋入混凝土里，而隔离板的最高边缘位于灌注的混凝土的上部水平面。可以理解，所提供的直立隔离板形成了道路施工所需要的伸缩槽，而完全不需要此后用对灌注的混凝土进行切割。同时，埋入的组件既能适应通常的膨胀和收缩，又能有效地传递负载。

附图的简要说明

图1是本发明的较佳的、预制的伸缩连接组件的立体图，其中弹性负载传递杆套管和弹簧状的金属丝网间隔支承已被卸下，以便较好地表示该组件的结构；

图2是图1的已被埋入混凝土中的组件的纵剖视图；

图3是类似于图2的纵剖视图，但表示一替换的伸缩连接组件的实施例；

图4是表示图3中的组件的局部平面图；以及

图5是沿着图2中的5—5线的剖视图，它显示了较佳的、覆盖着组件的负载传递杆的弹性套管。

较佳的实施例的详细说明

现在参看附图，特别是图1和2，它描绘了一伸缩连接组件10。一般地说，组件10包括若干横向间隔一定距离的负载传递杆件12，与各杆件12相连的末端连接装置14，用来连接和稳定杆件12的横向连杆组件16，以及由各杆件支承的一垂直的、在中间的、横向延伸的隔离件18。

具体说来，各杆件12(参看图2)包括一对细长的、斜向的负载传递杆20和22，它们经组合后形成X状。杆20和22各具有相对端24、26和28、30。可以看到，杆20的一端24直接位于杆22的一端30的上方，而杆22的一端28同样地位于杆20一端26的上方。这些杆20和22最好是由每平方吋60千磅(60ksi)的钢材制成。

杆20和22沿其长度上各覆盖有一弹性套管32。最好参看图5，较佳的套管32包括一外层环状体34，以及若干向内延伸的、在圆周上间隔一定距离的、与金属杆20或22接合的肋36。较佳的是，环状体34的厚度约1/8吋，而肋36具有约1/32吋的厚度和约1/16吋的高度。肋36之间的间隔最好约1/3吋。肋36之间的间隔允许套管32在感应负载下的侧向变形。套管32可以制成有肋的或者无肋的，这取决于材料的性质；可以在较大范围内选用材料，如橡胶、聚乙烯、或硅橡胶。套管32用来分隔杆件与周围的混凝土，以减少应力。

连接装置14被设计成与形成各杆件12的杆的垂直间隔端互相连接。再参看图2，可看到连接装置14由一弧形的、与各X状的杆件12的各端连成一体的钢条形成，它具有上和下支段38和40，以及一弧形的弯曲段42。远离弯曲段42的支段38和40的各端分别与负载传递杆各端连接，即如图2所示，右侧组件的支段38与端24连接，而支段40与端30连接；同样地，左侧组件的支段38与端28连接，而支段40则与端26连接。在这方面较佳的是，U型连接装置14可焊接在负载传递杆的各端上，或可与负载传递杆件整体地形成。这种形状可用来减少组件与周围的混凝土之间的接触应力，从而使混凝土的破裂和损坏减到最低程度。

另外，在较佳的形式中，一对垂直延伸系杆44和46被安装在互相垂直的杆的各端24、30和28、26附近。系杆各有一对相对取向的、U型连接端48、50和52、54。这些连接端布置在支段38和40与有关负载传递杆的各端之间的接合点附近，它们是被焊接在这些点上的。这些垂直系杆被设计成承受大约一半的、完工的车行道承受的车轮负载。

连杆组件16包括总共8根细长的、横向延伸的连杆56，58，60，62，64，66，68和70。如图所示，连杆56—62与右侧U型连接装置14连接，而连杆64—70连接与左侧U型连接装置14连接，在所有情况下，一对连杆被焊接在各连接装置14的上支段38上，而对应的下面一对连杆被焊接在支段40上。连杆56—70将支承应力分配在杆件12和完工后的车行道的周围混凝土之间。

隔离件8由一块延伸的板状件72构成，它有一系列从它的下边缘向上延伸的直槽74。直槽74以互相间隔的方式设置，并被定向以接纳和被装配在各X状负载传递杆件12的交叉部分上。在这种方式里，板状件72可以基本垂直的取向安装，并沿着组件10的整个宽度横向延伸，如图2所示，一组弹簧状的金属丝网护圈76被焊接在上支段38上，并被设计成在组件10周围灌注混凝土和混凝土凝固期间使板状件72保持垂直的取向。

较佳的隔离件18包括若干沿着其相对表面垂直地交替偏置的凹槽78、80、82和84，且各凹槽沿着它的下边缘有一倾斜端面86。隔离件可由内置丝网的塑料薄片构成，该丝网由合成树脂或天然纤维制成，它们已经过处理以防腐烂，且该纤维是垂直和水平定向的。垂直纤维具有将水份引向表面的通道，而水平纤维使垂直纤维保持定位。可利用合成树脂薄板来加强薄片。去除水分是通过毛细管作用而引起的，随着水分向上运动，从而在表面上被蒸发。

组件10最好在一中心工厂里制造，以便具有图1所示的形状，可以理解：套管32将安装在负载传递杆20和22上，而弹簧护圈76也将安装到位；为了表示清楚，这些零件未在图1上画出。不管怎样，完工的、预制的组件10可用卡车装运到施工道路现场，并被横置在预先准备好的路基88上(见图2)。当然，最好将许多预制的组件放置在间隔的位置上，而该位置对应于需要放置伸缩接头的区域。不管怎样，在这样初步安装后，就只需以通常的方式将混凝土90灌注在伸缩连接组件和路基88上。一旦混凝土10凝固后，就有关提供传递负载的伸缩连接组件而言，该道路已基本完工。也就是说，提供由伸缩连接组件支承的、可以互换的隔离件18或18a确定了相邻混凝土板(例如，图2所示的板90a和90b)之间的必需的连接，而不再需要此后的锯切。

使用时，垂直取向的系杆44和46传递垂直的车轮荷载，由此产生分别输入X状杆件的拉力和压缩力。这样，杆件起桁架的作用，并传递负载，而不在周围的混凝土里产生过度的拉应力。

图3-4表示一按照本发明的替换的实施例，它使用一个伸缩连接组件10a。组件10a的大部分类似于组件10，除了最末端的连接装置14a略有不同，并使用了一改进的隔离件18a。由于这些实施例的相似性，相同的标号被用来表示所有相同的部件，并且下面的讨论将限于组件10a在材料方面与组件10不同的地方。

具体地说来，可以看到图3实施例中的连接装置14a以细长的、水平延伸的支段38a和40a形状出现，它们分别固定在负载传递杆的各端24、30和28、26上。当然，这些支段38a和40a对应于前述的支段38和40，并同样地固定在负载传递杆的各端。然而，远离负载传递杆的支段38a和40a的各端与垂直系杆92互连，它们类似于系杆44和46。如图所示，系杆92可同样地焊接在支段38a和40a的各端上。

隔离件18a呈直立件93的形状，它带有一组与前述的槽74的形状和用途相同的槽96。然后，直立件93呈现出基本平坦的侧表面，并包括若干间隔的垂直纤维，以在其间形成毛细管，每一垂直纤维具有较佳的、约0.03mm的半径。

组件10a的使用严格地按照与组件10相同的方式进行。然而，组件10a在降低制造费用和形成较稳定的形状方面是较佳的。

虽然在较佳的形式中，支段38和40是与弯曲段42或系杆92互连的，但本发明并不受其限制。如果这些支段是足够长的，就不需要机械互连。然而，较短的、互连的支段是较佳的，因为它易于制造。

Claims (20)

1.  一种伸缩连接组件，用于一对相邻的混凝土板，并具有一在它们之间的、延伸的伸缩接头，所述组件包括：

一对细长的负载传递杆，各有一对相对端，

所述的杆相对于所述接头是倾斜取向的、并互相配合呈跨接所述接头的X状杆，而各杆的相对端被埋入各自的混凝土板里，

所述负载传递杆在所述接头的区域内互相不连接。

2.  如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，还包括在远离所述接头的区域内将埋入各混凝土板的杆的端部互相连接的装置。

3.  如权利要求2所述的连接组件，其特征在于，所述连接装置包括一被埋入各混凝土板内的弧形的、呈U型的杆段，它具有一对间隔的支段和一弯曲段，所述支段与埋入混凝土板的杆的端部连接。

4.  如权利要求3所述的连接组件，其特征在于，还包括一系杆，它与靠近所述负载传递杆端部的所述支段互连。

5.  如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，还包括一隔离件，它被置于所述接头内，并与所述混凝土板以及在槽内的所述负载传递杆部分接合。

6.  如权利要求5所述的连接组件，其特征在于，所述隔离件沿着它的相对表面具有诸垂直地交替偏置的凹槽。

7.  如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，还包括弹性套管，它复盖在所述各倾斜取向的负载传递杆上。

8.  如权利要求7所述的连接组件，其特征在于，所述各套管包括诸周向间隔一定距离的、延伸的、与相关的负载传递杆接合的内肋。

9.  如权利要求1所述的连接组件，其特征在于，所述负载传递杆在它的倾斜取向的全部长度上互不连接。

10.  如权利要求2所述的连接组件，其特征在于，所述连接装置包括一对细长的、埋入各混凝土板里的、分别与对应的杆的端部连接的支段，以及在所述支段之间延伸并与它们连接的系杆。

11.  如权利要求10所述的连接组件，其特征在于，所述支段是水平的，并相对于所述接头是横向取向的，一对间隔一定距离的系杆与所述支段互连。

12.  一种预制的伸缩连接组件，可置于一地基上，并可埋入和桥接此后在该地基上形成的、相邻的混凝土板，所述组件包括：

诸负载传递杆件，各包括一对倾斜取向的、互相配合而成一X状的负载传递杆，而各负载传递杆具有一对相对端；

连接所述负载传递杆的端部的装置，它包括与所述各负载传递杆的各端连接的支段，以及与所述杆的端部隔开的，且与相邻支段互连的构件；以及

使所述杆件以横向间隔一定距离和互相平行的关系固定的装置，它包括诸横向延伸的、固定在所述支段上的连杆。

13.  如权利要求12所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，所述各连接装置包括一与远离所述负载传递杆的所述支段端部互连的弧形弯曲段，所述构件包括位于所述负载传递杆各端附近的系杆。

14.  如权利要求12所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，还包括一细长的隔离件，它在所述杆件之间延伸并与它们接合，且位于所述各混凝土板之间。

15.  如权利要求14所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，所述隔离件沿着其相对表面具有垂直地交替偏置的诸凹槽。

16.  如权利要求12所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，还包括一弹性套管，它复盖在各倾斜取向的负载传递杆上。

17.  如权利要求16所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，所述各套管包括诸围向隔开一定距离的、细长的、与相关的负载传递杆接合的内肋。

18.  如权利要求12所述的预制的伸缩连接组件，其特征在于，所述负载传递杆沿着它们倾斜取向的全长上互不相连。

19.  一种预制的伸缩连接组件，可置于一地基上，并可埋入和桥接此后在该地基上形成的、相邻的混凝土板，所述组件包括：

诸负载传递杆件，各包括一对倾斜取向的、互相配合而成一X状的负载传递杆，而各负载传递杆具有一对相对端；

所述诸对倾斜取向的杆在它们所述相对的端部之间的全部长度上互不相连；以及

使所述杆件以横向间隔一定距离和互相平行关系固定的装置，它包括诸横向延伸的、固定在所述杆件附近的连杆。

20.  如权利要求19所述的组件，其特征在于，还包括与所述各负载传递杆的各端部连接的支段，以及与所述杆的端部隔开的、且与相邻支段互连的构件。

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