CN113430925B - 一种桥梁抗共振伸缩缝 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁抗共振伸缩缝，涉及桥梁建设技术领域。本发明包括混凝土盖板和底板，混凝土盖板中间设置减震弹簧，下部设置橡胶垫。底板左右对称连接两个混凝土防水挡板，混凝土防水挡板上下两端设置不锈钢钢滑轮，底板中间由两个相互连接的混凝土块组成，混凝土块与混凝土防水挡板之间用不同弹性系数的抗共振弹簧连接，下混凝土块上的工字截面不锈钢梁嵌入到上混凝土块中，下混凝土块与上混凝土块的接触部位用橡胶垫覆盖，下混凝土块的上部嵌入工字截面不锈钢梁，工字截面不锈钢梁上部两端安装不锈钢钢滑轮，底板的T形不锈钢梁嵌入到下混凝土块中，底板的T形不锈钢梁与下混凝土块的接触部位用橡胶垫覆盖，底板上部嵌入T形不锈钢梁，两端带有不锈钢钢滑轮。本发明提高桥梁的抗裂性能、耐腐蚀性，减少桥梁受车辆荷载的共振影响，美化桥梁。

Description

一种桥梁抗共振伸缩缝

技术领域

本发明属于桥梁建设技术领域，特别是涉及一种桥梁抗共振伸缩缝。

背景技术

桥梁伸缩缝是桥梁构造中重要的组成部分。在温度变化、混凝土收缩、荷载作用、墩台的沉降及徐变等因素的影响下，桥跨结构会产生变形，从而使桥梁产生位移。为了适应这种位移，并且保持整个梁体平稳，以及保证行车安全舒适，桥跨结构中在桥面两端之间和梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩缝。但随着我国当前桥梁对伸缩的要求，近几年引进了许多国外先进的技术，耐腐蚀、承载力高、抗震性好的伸缩缝的技术逐步形成。

随着我国桥梁工程领域的发展，桥梁安全问题以及行车舒适程度等问题逐渐被人们重视，人们也越来越关注桥梁在不同环境下的伸缩与稳定性，现代化桥梁在设计方面现在已经把伸缩缝考虑在内，与传统的伸缩缝相比较，在桥面两端之间和梁端与桥台背墙之间设置横向伸缩装置的效果更完美，封闭的伸缩装置可以抵抗雨水、泥土等杂质的侵蚀，相对滑动伸缩装置让桥梁自身的收缩不受限制，装置内抗共振弹簧抵抗了桥梁由于外荷载作用产生的振幅，不仅提高了伸缩装置的耐久性，而且有较好的承载力。

按照伸缩缝的制造材料和使用方式，可将伸缩缝分为：钢板式伸缩缝：钢板式伸缩缝常见是搭接板式；填塞式伸缩缝：填塞式伸缩缝的伸缩量较小，约为0.25mm，其所使用的材料多为油毛毡和沥青。板式橡胶伸缩缝：橡胶材料的密易性和吸震性、伸缩量可以满足一般大桥的需要。

万宝模数式伸缩缝是美国先进的技术，Dexter通过参阅了大量的参考文献，收集了众多数量的交通调查报告，再加上自身去现场进行的实地考察，并通过研究分析提出自己的结论，当桥梁伸缩缝的间距即伸缩间隙超过100mm时，使用模数式伸缩装置的的频率最高。这一特征主要是因为模数式伸缩装置自身的结构特点决定的，它拥有着非常强的抗腐蚀能力，这种能力可以保护钢桥与混凝土，从而延长它们的使用寿命。

国外对模数式伸缩缝的研究比较全面，瑞士马格巴、英国霍内尔和德国毛勒为代表的伸缩装置。其中，德国的毛勒公司通过长期与权威科研机构的紧密合作，对大位移模数式伸缩缝进行深入的研究，生产出著名的模数式伸缩缝一毛勒缝。但并没有有效的运用有限元软件进行伸缩缝强度和刚度的分析。

根据日本建设省北陆技术事务所1989年和1992年两次对使用中的埋设型伸缩缝的跟踪调查，在40处伸缩缝中，约半数有轻微的破损。ASPAX伸缩缝主要是出现车辙；THORMA伸缩缝则是车辙和在路肩处出现裂缝；SEAMLESS伸缩缝则无破损实例。据分析，出现破损的原因主要使对伸缩缝处的桥面铺装碾压不足和施工季节不合适。对8号国道池之岛高架桥伸缩缝处的噪音和振动进行了检测，结果表明，与以往的伸缩缝相比，噪音和振动都降低了约10％，以此证明埋设型伸缩缝在降低噪音和振动方面是有效的。

我国针对桥梁伸缩装置产品进行的规划与设计，重点还是进行静载设计，辅以疲劳验算，这种设计方式远远未达到国外的动载疲劳设计水平。比较先进的模数式伸缩装置参考国外成功经验，从我国的桥梁建设的特点出发，自主研制出一种伸缩结构。不过中国的公路运营情况存在着比较多的缺陷，许多问题依旧存在，如公路桥梁上受到过多车辆超载的作用，缩短了伸缩缝的使用寿命及降低伸缩缝的耐久性，在负载作用下，各种物理性能严重退化，不能满足承载的任务，导致安装时间不久就出现问题，很早就受到破坏。根据目前国内公路桥梁建设存在的问题，许多专家己经开始开展对伸缩装置进行课题研究，寻找实际公路桥梁在使用不同类型的伸缩装置时所出现的现实问题及病害需求，并且在多方位多角度的去解释应用在这些桥梁上的伸缩装置出现这些问题的原因。

在国外，1971年美国Brown公司创造的一种大伸缩量弹性弯曲的橡胶伸缩缝，最大伸缩量可达838mm，己在欧洲、中东和非洲推广使用。在日本为了弥补梳齿型钢板伸缩缝漏水的弊病，采用了密封材料把梳齿板之间的空隙填满，改为非排水型接缝；在英国曾制造了一种由薄钢板和橡胶条组合的组合橡胶伸缩缝。此外，国外还有在同一伸缩缝位置上使用两种装置的构造实例，如在钢梳齿形伸缩缝装置的上面再安装空心橡胶组合体。二十世纪六十年代，美国为了避免伸缩装置自身的弊病和减少后期高额的养护费用，率先采用了整体式无伸缩缝桥梁，虽然己经成功使用很长时间，但是至今还没有一个比较完整的理论或试验工作报告及设计程序的应用，目前的设计方法基本上依赖经验和观察。

相对滑动的混凝土块使伸缩缝的伸缩量不在受限，混凝土盖板、混凝土防水挡板和底板形成的封闭结构，减少了对装置维护的次数，混凝土盖板上的减震弹簧让过桥的车辆更加舒适，装置中的抗共振弹簧更好的抵抗了车辆等外来荷载所产生的振幅，不仅提高了伸缩装置的承载力，而且是桥梁更加的美观、整洁。

伸缩缝广泛的应用于桥梁中，根据桥梁对伸缩缝的要求不同，可分为三类：①镀锌薄钢板伸缩缝，在中小跨径的装配式简支梁桥上，当梁的变形量在20-40mm以内时常选用。②刚伸缩缝，它的构造比较复杂，只有在温差较大的地区或跨径较大的桥梁上才采用。③橡胶伸缩缝，它是以橡胶带作为跨缝材料，这种伸缩缝的构造简单，使用方便、效果好，在变形较大的大跨度桥上，可以采用橡胶钢板组合的伸缩缝。

新型桥梁抗共振伸缩缝由混凝土盖板、混凝土防水挡板、底板、混凝土块和抗共振弹簧组成，它抛弃了传统橡胶或钢材料的伸缩缝，而且能够很好的满足多种桥梁的使用需求。

1)从抗侵蚀上看，相对于其他伸缩缝而言，混凝土盖板、底板、混凝土防水挡板形成一个封闭的箱型结构，抵抗雨水等侵蚀具有显著的作用。

2)从伸缩量来看，相对滑动的混凝土块能够为桥梁的伸缩提供充足的滑动空间，是一种很有发展前途的伸缩缝形式。

3)从抗共振的角度来看，混凝土防水挡板与混凝土块之间不同弹性系数的抗共振弹簧能够与车辆荷载以及其他荷载震动时产生的振幅相抵消，从而减小共振对桥梁的危害。

4)从舒适程度来看，当车辆经过伸缩缝时，混凝土盖板中间的减震弹簧被压缩，从而使车辆经过时不受颠簸，保证了行车的舒适。

5)从承载力上来说，混凝土防水挡板、混凝土块提供了良好承载力，避免在车辆荷载的长期作用下发生破坏，延长了对伸缩缝的维护周期。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明的目的在与提供一种公路桥梁抗共振伸缩缝，通过设置混凝土盖板、混凝土块、底板和混凝土防水挡板在增强结构强度的同时有助于封闭装置避免雨水和灰土等杂质侵蚀堵塞伸缩缝，混凝土防水挡板与混凝土块之间设置不同弹性系数的弹簧用于抵抗桥梁由于车辆的震动所造成的共振效应，解决了现有桥梁伸缩缝结构强度低、抗振性能差、易受雨水和灰土等杂质侵蚀堵塞，年久的伸缩缝不能正常发挥其作用的问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明使一种桥梁抗共振伸缩缝，一种桥梁抗共振伸缩缝，其特征在于：包括混凝土盖板和底板，混凝土盖板中间设置减震弹簧，下部设置橡胶垫，底板左右两侧对称连接两个混凝土防水挡板，混凝土防水挡板上下两端设置不锈钢钢滑轮，底板中间由两个相互连接的混凝土块组成，混凝土块与混凝土防水挡板之间用不同弹性系数的抗共振弹簧连接，下混凝土块上的工字截面不锈钢梁嵌入到上混凝土块中，下混凝土块与上混凝土块的接触部位用橡胶垫覆盖，下混凝土块的上部嵌入工字截面不锈钢梁，工字截面不锈钢梁上部两端安装不锈钢钢滑轮，底板的T形不锈钢梁嵌入到下混凝土块中，底板的T形不锈钢梁与下混凝土块的接触部位用橡胶垫覆盖，底板上部嵌入T形不锈钢梁，两端带有不锈钢钢滑轮。

进一步地，所述一种桥梁抗共振伸缩缝连接时，混凝土盖板、底板和混凝土防水挡板形成一个密闭的箱形结构。

进一步地，所述一种桥梁抗共振伸缩缝抗共振时，所述混凝土块分别与混凝土防水挡板用不同弹性系数的抗共振弹簧连接。

本发明的有益效果：

1、本发明通过设置混凝土盖板、混凝土防水挡板、混凝土底板形成封闭的结构，当桥梁在受雨水以及风雪侵蚀时，能够起到阻挡侵蚀的作用的同时美化桥梁结构。

2、本发明通过设置两个混凝土块，混凝土块通过T形滑槽连接，在桥梁进行伸缩时，通过滑槽内滑轮的滑动来抵消桥梁伸缩时自身产生的内力，同时混凝土块也提高了该装置的承载力。

3、本发明通过在混凝土防水挡板和混凝土块的两端设置抗共振弹簧，抗共振弹簧在混凝土防水挡板和混凝土块之间，当桥梁受到车辆荷载或其他荷载震动时，不同弹性系数的弹簧在相同的振幅下产生不同频率的震动，抵抗桥梁共振；当桥梁在伸缩时可能会受力不均，抗共振弹簧同时能提供持续的力来达到均匀受力的效果。

附图说明

图1为本发明的一种桥梁抗共振伸缩缝的结构示意图；

图2是图1混凝土块拆解时的结构示意图，左面是上混凝土块，右面是下混凝土块；

图3是图2下混凝土块上部的工字形不锈钢梁的俯视图；

图4是图1中混凝土盖板的刨析图；

图5是混凝土底板拆解时的结构示意图；

图6是混凝土防水挡板的刨析图；

图中，1为混凝土盖板；1-1为减震弹簧；1-2为橡胶垫；2为底板；2-1为T形不锈钢梁；2-1-1为不锈钢钢滑轮；3、4为混凝土防水挡板；4-1为不锈钢钢滑轮；5、6为混凝土块；5-1为橡胶垫；6-1为工字截面不锈钢梁；6-1-1为不锈钢钢滑轮；6-2为橡胶垫；7、8为抗共振弹簧。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

实施例：如图1、图6所示，本发明包括混凝土盖板1、混凝土防水挡板3、4、底板2，混凝土块5、6，所述混凝土防水挡板3、4下的不锈钢钢滑轮4-1与底板2和混凝土盖板1接触，形成封闭的箱型结构，保证了伸缩缝抗侵蚀的特性的同时美化了桥梁结构,所述抗共振弹簧7、8连接混凝土防水挡板3、4和混凝土块5、6之间，它们的弹性系数各不相同，在桥梁受到车辆荷载震动时产生的振幅与弹簧的振动频率相抵消，进而保证桥梁结构的稳定性。

如图1、图2和图5所示，所述混凝土块5、6设置在底板2的中间，且底板2的T形不锈钢梁嵌入到下混凝土块6中，通过T形不锈钢梁2-1上面的不锈钢钢滑轮2-1-1的滑动来维持两个混凝土块5、6整体运动，下混凝土块6的工字截面不锈钢梁嵌入到上混凝土块5中，通过工字形不锈钢梁6-1上的不锈钢钢滑轮6-1-1的滑动，来满足伸缩缝的功能特性，进而能适应伸缩缝在桥梁中的伸缩要求。

如图4，所述盖板1之间有一层减震弹簧1-1，当车辆经过时，为了减少行车的颠簸，该层弹簧起到减震的作用，分散直接施加在伸缩缝上的作用力。

本实施例一种桥梁抗共振伸缩缝的实施原理为：桥梁抗共振伸缩缝安装完成之后，当车辆经过伸缩缝时，混凝土盖板1中的减震弹簧能够减缓车辆的颠簸，进而保证车辆平稳的运行，在桥梁受到车辆荷载等其他振动时产生的振幅，在抗共振弹簧处得以平衡，同时混凝土盖板1、混凝土防水挡板3、4、底板2形成封闭的箱型结构，防雨水、泥土等杂质的侵蚀，进而提高了伸缩缝的稳定性和耐久性。

Claims (3)

1.一种桥梁抗共振伸缩缝，其特征在于：包括混凝土盖板(1)和底板(2)，混凝土盖板(1)中间设置减震弹簧(1-1)，下部设置橡胶垫(1-2)，底板左右两侧对称连接两个混凝土防水挡板(3)(4)，混凝土防水挡板(3)(4)上下两端设置不锈钢钢滑轮(4-1)，底板中间由两个相互连接的混凝土块(5)(6)组成，混凝土块(5)(6)与混凝土防水挡板(3)(4)之间用不同弹性系数的抗共振弹簧(7)(8)连接，下混凝土块(6)上的工字截面不锈钢梁(6-1)嵌入到上混凝土块(5)中，下混凝土块(6)与上混凝土块(5)的接触部位用橡胶垫(5-1)覆盖，下混凝土块(6)的上部嵌入工字截面不锈钢梁(6-1)，工字截面不锈钢梁(6-1)上部两端安装不锈钢钢滑轮(6-1-1)，底板的T形不锈钢梁(2-1)嵌入到下混凝土块(6)中，底板的T形不锈钢梁(2-1)与下混凝土块(6)的接触部位用橡胶垫(6-2)覆盖，底板(2)上部嵌入T形不锈钢梁(2-1)，两端带有不锈钢钢滑轮(2-1-1)。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁抗共振伸缩缝，其特征在于：所述混凝土盖板(1)、底板(2)和混凝土防水挡板(3)(4)形成一个密闭的箱形结构。

3.根据权利要求2所述的一种桥梁抗共振伸缩缝，其特征在于：所述混凝土块(5)(6)分别与混凝土防水挡板(3)(4)用不同弹性系数的抗共振弹簧(7)(8)连接。

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