DE3701937C1

DE3701937C1 - Device for bridging expansion joints in bridges or the like

Info

Publication number: DE3701937C1
Application number: DE19873701937
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Kober AG Glarus; Koerber AG
Current assignee: Kober AG Glarus; Koerber AG
Priority date: 1987-01-23
Filing date: 1987-01-23
Publication date: 1987-09-24
Also published as: JPS63197702A

Abstract

A device for bridging expansion joints in bridges or the like has at least three lamellae (1, 2, 3, 4) which are parallel to one another and to the joint edge and are supported in the joint edges via transverse supports. To control the lamellae spacing, there are provided control elements which each comprise a flexurally rigid strap (8) which is fixed to each lamella of a lamellae pair via a shear-deformable elastomer block (7). To obtain control forces which are greater than the horizontal forces obtained by the mere shear deformation of the elastomer blocks (7), provision is made for each elastomer block (7) to be assigned a tension-proof movable connecting member between lamella and strap (8), in such a way that when there is a change in spacing of the lamellae, in addition to the shear deformation of the elastomer blocks their deformation by compression also occurs. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Gat tungsbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a device according to the gat term of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung ist in der deutschen Patent schrift 33 33 880 beschrieben. Die dort zur Steuerung der Lamellenabstände verwendeten Elastomerblöcke werden rein auf Schub beansprucht. Diese Art der Elastomerver formung ermöglicht zwar ausreichend große Dehnwege; jedoch werden aus einer reinen Schubverformung der Elastomerblöcke nur verhältnismäßig geringe Steuerkräf te entwickelt. Um ausreichend große Steuerkräfte zu erzielen muß daher die gattungsgemäße Vorrichtung mit einer größeren Anzahl von Steuerketten aus derartigen Elastomerblöcken versehen werden.Such a device is in the German patent Scripture 33 33 880. The one there for control of the lamella spacings used claimed purely on thrust. This type of elastomer ver shaping enables sufficiently large expansion paths; however, from a pure shear deformation the Elastomer blocks only a relatively small steering force developed. To have sufficiently large taxpayers must therefore achieve the generic device with a larger number of timing chains from such Elastomer blocks are provided.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Auf gabe zugrunde, die bekannte Vorrichtung derart zu ver bessern, daß sie bei gleicher Anzahl von Steuerketten größere Steuerkräfte entwickelt.In contrast, the present invention is based on based on ver the known device improve that it develops larger control forces with the same number of timing chains.

Die erfindungsgemäße Lösung geht von der Überlegung aus, daß die bislang nur schubverformten Elastomer blöcke durch eine zusätzliche Verformung größere Steuerkräfte entwickeln können und daß die Einfachheit der Konstruktion dadurch erhalten bleiben kann, daß die zusätzliche Verformung ebenfalls durch die Änderung der Lamellenabstände erzeugt wird.The solution according to the invention is based on the consideration from that the only shear-deformed elastomer blocks through an additional deformation larger Taxpayers can develop and that simplicity the construction can be preserved in that the additional deformation also due to the change the lamella spacing is generated.

Diese Überlegung hat zu der Lösung gemäß dem Kennzeichen von Patentanspruch 1 geführt.This consideration has to the solution according to the mark led by claim 1.

Nach den Unteransprüchen können derartige Verbindungsglieder entweder Seile oder Zugstäbe sein, wobei letztere jeweils gelenkig bzw. schwenkbar einerseits an der zugeordneten Lamelle andererseits an der zugeordneten Lasche - entweder direkt oder über schubfest mit den Elastomerblöcken verbundene Kopfplatten - befestigt sind. According to the subclaims can such links either ropes or tension rods, the latter being articulated or pivotable on the one hand on the assigned slat on the other hand on the assigned tab - either directly or via shear resistant with the elastomer blocks connected head plates - are attached.

In Folge einer Veränderung der Lamellenabstände, bezo gen auf einen Lamellenabstand, bei welchem die Elasto merblöcke unverformt sind - diese Ausgangsstellung entspricht entweder der vollständig geschlossenen oder der maximal offenen Fuge - bewirken die auf Zug bean spruchten Verbindungsglieder eine zusätzliche Druck verformung der Elastomerblöcke, dergestalt, daß die Höhe der Elastomerblöcke vor der Verformung auf eine geringere Höhe im druckverformten Zustand reduziert wird. Dabei können sich Steuerketten abwechseln, bei welchen die Verbindungsglieder eine zunehmende Druck verformung entweder mit zunehmendem oder abnehmendem Lamellenabstand erzeugen, je nachdem ob die Elastomer blöcke bei geschlossener oder offener Fuge spannungs frei sind.As a result of a change in the lamella spacing, bezo to a slat distance at which the Elasto blocks are not deformed - this starting position corresponds to either the fully closed or the maximum open joint - cause the pull on said connecting links an additional pressure deformation of the elastomer blocks, such that the Height of the elastomer blocks before deformation to one reduced height in the compression-molded state reduced becomes. Here, timing chains can alternate with which the connecting links an increasing pressure deformation either with increasing or decreasing Create lamella spacing, depending on whether the elastomer blocks with closed or open joint tension are free.

Ein besonderer Vorteil der zusätzlichen Druckverfor mung, durch welche die Schubverformung überlagert wird, besteht darin, daß den Elastomerblöcken ein innerer Spannungszustand aufgezwungen wird, der eine besonders günstige Beanspruchung der Elastomerblöcke zur Folge hat. A particular advantage of the additional pressure by which the shear deformation is superimposed, is that the elastomer blocks have an inner A state of tension is imposed, one particularly favorable stress on the elastomer blocks Has.

Die bei einer Schubverformung eines Elastomerblocks im Bereich der Befestigungsstellen stets auftretenden Zugspannungen werden durch die überlagerte Druckver formung wirkungsvoll abgebaut, so daß im Ergebnis ein optimierter Spannungszustand vorliegt, der eine erhöhte Festigkeit und Lebensdauer zur Folge hat. Gleichzeitig werden wie beabsichtigt die Steuerkräfte wesentlich vergrößert. Zur Steuerkraft aus der Schubverformung der Elastomerblöcke addiert sich nämlich die horizonta le Kraftkomponente der Zugkraft aus den zur vertikalen Richtung schräg verlaufenden Verbindungsgliedern, deren vertikale Kraftkomponente als Druckkraft in den Elasto merblöcken zur Auswirkung kommt.The one with a shear deformation of an elastomer block always occurring in the area of the fastening points Tensile stresses are caused by the superimposed pressure ver formation effectively degraded so that the result is a optimized voltage state is present, which is an increased Strength and durability. At the same time as intended, the taxpayers will become material enlarged. For control force from shear deformation the elastomer blocks add up the horizonta le force component of the tensile force from vertical to vertical Direction oblique links, their vertical force component as compressive force in the Elasto merblocks comes into effect.

Bezüglich zweckmäßiger Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche und die zugehörigen Erläu terungen in der Figurenbeschreibung verwiesen.With regard to expedient embodiments of the invention is based on the subclaims and the associated explanations referenced in the description of the figures.

Im fol genden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfin dung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt In fol Some examples of the inventions are given tion explained using the drawing. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch die Überbrückungsvor richtung längs einer vertikalen Ebene, Fig. 1 shows a section through the Überbrückungsvor direction along a vertical plane,

Fig. 2 eine Ansicht der Vorrichtung gem. Fig. 1 von unten, Fig. 2 is a view of the device acc. Fig. 1 from below,

Fig. 3 u. 4 ein Steuerelement der Steuerkette ohne Verformung seiner Elastomerblöcke bei geschlossener Fuge und das Steuerelement mit Schub-/Druckverformung bei geöffneter Fuge, Fig. 3 u. 4 a control element of the timing chain without deformation of its elastomer blocks when the joint is closed and the control element with thrust / compression deformation when the joint is open,

Fig. 5 u. 6 einen Elastomerblock im unverformten und im verformten Zustand, Fig. 5 u. 6 an elastomer block in the undeformed and in the deformed state,

Fig. 7 einen symmetrischen Halbschnitt durch einen Elastomerblock mit Kopfplatten für den Anschluß an die Konstruktion und Seilen als Verbindungsglied, und Fig. 7 shows a symmetrical half section through an elastomer block with head plates for connection to the construction and ropes as a connecting link, and

Fig. 8 eine Variante zu Fig. 7. Fig. 8 shows a variant of Fig. 7.

Fig. 1 zeigt eine Fugenüberbrückungsvorrichtung mit zwei Randlamellen (1, 2) und zwei dazwischen angeordne ten Lamellen (3, 4), jeweils im Querschnitt. Die Rand lamellen (1, 2) sind jeweils fest in den anschließenden Fugenrändern (5, 6) eingespannt, z. B. durch nicht darge stellte Verankerungsteile im Betonkörper der Fugenrän der (5, 6) verankert. Jedes Steuerelement verbindet zwei benachbarte Lamellen (1, 2, 3, 4) miteinander. Es umfaßt je weils zwei Elastomerblöcke (7). Diese sind einerseits an den Unterseiten der Lamellen (1, 2, 3, 4) über Kopfplatten (10), andererseits an eine gemeinsame biegesteife Lasche (8) entweder direkt oder ebenfalls über Kopfplatten (10) angeschlossen. An jeder Lasche (8) sind demnach zwei Elastomerblöcke (7), welche entweder mit benachbarten Lamellen (3, 4) oder einer Randlamelle (1, 2 ) und einer Lamelle (3, 4) verbunden sind, be festigt. In der gem. Fig. 1 gezeigten geöffneten Stel lung der Fuge, in welcher der Abstand zwischen den Lamellen (1, 2, 3, 4) maximal ist, sind seitlich an den Kopfplatten (10) bzw. Laschen (8) angelenkte Zugstäbe (9) entspre chend schräg gestellt. Dadurch wird der Abstand zwi schen den Kopfplatten (10) und den Laschen (8) gegen über dem Zustand bei geschlossener Fuge reduziert, so daß sich die einfachheitshalber geradlinig gezeich neten Flanken der Elastomerblöcke (7) unter Druck verfor men, wobei deren qualitativer Verlauf den beim linken Steuerelement strichlierten Linien (11) entspricht. Fig. 1 shows a joint bridging device with two edge lamellae ( 1, 2 ) and two lamellae ( 3, 4 ) arranged between them, each in cross section. The edge lamellae ( 1, 2 ) are each firmly clamped in the subsequent joint edges ( 5, 6 ), e.g. B. by not Darge provided anchoring parts in the concrete body of the joint rails ( 5, 6 ) anchored. Each control element connects two adjacent slats ( 1, 2, 3, 4 ) with each other. It comprises two elastomer blocks ( 7 ) each. These are connected on the one hand to the undersides of the lamellae ( 1, 2, 3, 4 ) via head plates ( 10 ) and, on the other hand, to a common, rigid tab ( 8 ) either directly or also via head plates ( 10 ). On each tab ( 8 ) are two elastomer blocks ( 7 ), which are either connected to adjacent slats ( 3, 4 ) or an edge slat ( 1, 2 ) and a slat ( 3, 4 ), be fastened. In the gem. Fig. 1 shown open Stel development of the joint, in which the distance between the slats ( 1, 2, 3, 4 ) is maximum, are laterally on the head plates ( 10 ) or tabs ( 8 ) articulated tension rods ( 9 ) accordingly slanted. As a result, the distance between the head plates ( 10 ) and the tabs ( 8 ) is reduced compared to the state when the joint is closed, so that the edges of the elastomer blocks ( 7 ) drawn in a straight line for simplicity are deformed under pressure, the quality profile of which corresponds to dashed lines ( 11 ) in the left control.

In der geöffneten Fugenstellung gem. Fig. 1 sind die Elastomerblöcke (7) maximal verformt, d. h. die der Öffnungsrichtung entgegen wirkenden Steuerkräfte sind am größten. Deren Wert setzt sich zusammen aus einer Schubkraftkomponente und einer horizontalen Kraftkompo nente entspechend der Zugkraft in den Zugstäben (9). Die Laschen (8) verhindern zudem ein Verdrehen der Elastomerblöcke (7). Die jeweils zwei Elastomerblöcke umfassenden Steuerelemente sind an der Unterseite der Lamellen (1, 2, 3, 4) gestaffelt angeordnet, wie Fig. 2 zeigt, so daß eine durchgehende Steuerkette zwischen den beiden Fugenrändern (5, 6) entsteht. Jedem Elastomerblock (7) sind in gegenüberliegender Anordnung zwei Zugstäbe (9) zugeordnet.In the open joint position acc. Fig. 1, the elastomer blocks ( 7 ) are deformed to the maximum, ie the control forces counteracting the opening direction are greatest. Their value is made up of a shear force component and a horizontal force component corresponding to the tensile force in the tension rods ( 9 ). The tabs ( 8 ) also prevent the elastomer blocks ( 7 ) from twisting. The control elements, each comprising two elastomer blocks, are staggered on the underside of the slats ( 1, 2, 3, 4 ), as shown in FIG. 2, so that a continuous control chain is formed between the two joint edges ( 5, 6 ). Two tension rods ( 9 ) are assigned to each elastomer block ( 7 ) in an opposite arrangement.

Gemäß den Fig. 3 und 4 sind lediglich zwei Lamellen ( 3, 4) herausgegriffen, welche mit einem Steuerelement verbunden sind. Das Steuerelement entspricht der Aus führung in den Fig. 1 und 2. Gemäß Fig. 3 verlaufen die Zugstäbe (9) bei geschlossener Fuge etwa vertikal und die Elastomerblöcke (7) sind im wesentlichen spannungs los. Deren Höhe beträgt dabei h _o. Demgegenüber ist die Höhe der Elastomerblöcke (7) bei geöffneter Fuge gem. Fig. 4 auf den Wert h ₁ reduziert, bedingt durch die Schrägstellung der Zugstäbe (9). Die Zugstäbe (9) bewirken somit eine Erhöhung der Steuerkraft über die bloße Schubkraft hinaus, und zwar um den Betrag, der der horizontalen Kraftkomponente der Zugkraft in den Zugstäben (9) entspricht. Das bedeutet, daß die Steuer kraft, d. h. jene Kraft welcher der Öffnung der Lamel len (3, 4) entgegen wirkt, mit zunehmender Öffnung an wächst.Referring to FIGS. 3 and 4 are only two blades (3, 4) picked out, which are connected to a control. The control corresponds to that of lead in FIGS. 1 and 2. In accordance with Fig. 3 the tie rods (9) in the closed joint extend approximately vertically, and the elastomer blocks (7) are substantially rid of voltage. Their height is h _o . In contrast, the height of the elastomer blocks ( 7 ) according to the open joint. Fig. 4 reduced to the value h ₁ , due to the inclined position of the tension rods ( 9 ). The tension rods ( 9 ) thus cause an increase in the control force beyond the mere thrust force, namely by the amount that corresponds to the horizontal force component of the tensile force in the tension rods ( 9 ). This means that the control force, ie the force which counteracts the opening of the lamellae ( 3, 4 ), increases with increasing opening.

Umgekehrt könnte man die Elastomerblöcke (7) bei ent sprechend vertikaler Stellung der Zugstäbe (9) auf einer entsprechend verlängerten Lasche (8) auch mit einem gegenseitigen Abstand (nicht gezeichnet) anbrin gen, welcher dem Abstand bei geöffneter Fuge ent spricht, d. h. in diesem Falle wären die Elastomerblöcke (7) bei geöffneter Fuge spannungslos. Bei dieser Aus führungsform würden der Fugenverengung entgegenwirken de Steuerkräfte erzeugt, welche mit zunehmender Fugen verengung entsprechend anwachsen. In der Praxis kann es wünschenswert sein, daß jeder Fugenveränderung (Öffnen oder Schließen) entgegenwirkende Steuerkräfte vorhanden sind; in diesem Fall erscheint es zweckmäßig, das zeichnerisch dargestellte und das vorstehend be schriebene alternative Steuerelement für den Aufbau entsprechender Steuerketten zu verwenden und diese nebeneinander in dieselbe Überbrückungsvorrichtung einzubauen. Conversely, one could attach the elastomer blocks ( 7 ) at a correspondingly vertical position of the tension rods ( 9 ) on a correspondingly extended tab ( 8 ) with a mutual distance (not shown), which speaks to the distance when the joint is open, ie in this The elastomer blocks ( 7 ) would be dead when the joint was open. In this embodiment, the contraction counteracting control forces would be generated, which increase with increasing joint narrowing accordingly. In practice, it may be desirable to have counteracting control forces for every joint change (opening or closing); In this case, it appears useful to use the illustrated and the above-described alternative control element for the construction of corresponding timing chains and to install them side by side in the same bridging device.

Die Fig. 5 und 6 zeigen jeweils in einem Vertikal schnitt einen Elastomerblock (7) mit einer zentralen Bohrung (12). In dieser Bohrung verläuft ein Zugstab (13) mit Gelenksköpfen (14) an seinen gegenüberlie genden Enden, wobei die Gelenksköpfe (14) in einer kugelkalottenförmigen Lagerschale (15) der Kopfplatte (10) bzw. der Lasche (8) schwenkbar gelagert ist. Der Zugstab (13) erzwingt auch hier bei einer Auslenkung der Lamellen (1, 2, 3, 4) gem. Fig. 6 eine Verkürzung des Elastomer blocks (7) in vertikaler Richtung von der Höhe h _o auf die Höhe h ₁. FIGS. 5 and 6 respectively show a vertical section of an elastomer block (7) with a central bore (12). A tension rod ( 13 ) with joint heads ( 14 ) runs in this bore at its opposite ends, the joint heads ( 14 ) being pivotably mounted in a spherical cap-shaped bearing shell ( 15 ) of the head plate ( 10 ) or the tab ( 8 ). The tension rod ( 13 ) also forces here in the event of a deflection of the slats ( 1, 2, 3, 4 ). Fig. 6 is a shortening of the elastomeric blocks (7) in the vertical direction from the height h _o of the height h _1.

Fig. 7 zeigt die obere Hälfte eines symmetrischen Elastomerblocks (7), bei welchem das Verbindungsglied zwischen oberer und (nicht dargestellter) unterer Kopfplatte (10) aus mehreren, bevorzugt sechs stern förmig angeordneten Seilen (16) besteht, welche zusammen ein zentrales Zugglied bilden. Die umgelenkten oberen Enden (17) der Seile (16) werden mittels einer eingeschraubten Klemmplatte (18) verankert. Dank der Flexibilität der Seile (16) kann auf eine besondere Schwenklagerung des Zugglieds verzichtet werden. Fig. 7 shows the upper half of a symmetrical elastomer block ( 7 ), in which the connecting link between the upper and (not shown) lower head plate ( 10 ) consists of several, preferably six star-shaped cables ( 16 ), which together form a central tension member . The deflected upper ends ( 17 ) of the cables ( 16 ) are anchored by means of a screwed-in clamping plate ( 18 ). Thanks to the flexibility of the ropes ( 16 ), there is no need for a special pivot bearing of the tension member.

Alternativ können die Seile (16) auch jeweils in gesonderten außermittig, z. B. auf einem Kreis verteilt angeordneten Bohrungen geführt sein. Alternatively, the ropes ( 16 ) can also be located in separate off-center, z. B. be distributed on a circle arranged holes.

Fig. 8 zeigt eine der Fig. 7 ähnliche Lösung jedoch mit dem Unterschied, daß die Seilenden (17) in der jeweiligen Kopfplatte (10) eingegossen sind. Die Kopfplatten können hier aus Aluminiumguß oder aushärtendem Kunststoff bestehen. Fig. 8 shows a solution similar to Fig. 7 but with the difference that the cable ends ( 17 ) are cast in the respective head plate ( 10 ). The top plates can be made of cast aluminum or hardening plastic.

Die Kopfplatten (10) sind mit den Elastomerblöcken (7) zweckmäßig durch Vulkanisieren verbunden; ihre Verbindung mit Lamellen (1, 2, 3, 4) oder Laschen (8) ist in der Zeichnung nicht näher dargestellt; beispielsweise kommt eine Schraubenverbindung mittels seitlich von den Kopfplatten (10 ) abstehender Ohren, welche Ösen aufweisen, infrage.The top plates ( 10 ) are expediently connected to the elastomer blocks ( 7 ) by vulcanization; their connection with slats ( 1, 2, 3, 4 ) or tabs ( 8 ) is not shown in the drawing; For example, a screw connection by means of ears projecting laterally from the head plates ( 10 ) and having eyelets is possible.

Die biegesteifen Laschen (8) bestehen bevorzugt aus Metall oder einem steifen Kunststoff. Ein geeigneter Werkstoff für die Elastomerblöcke (7) ist Gummi oder Poly urethan.The rigid tabs ( 8 ) are preferably made of metal or a rigid plastic. A suitable material for the elastomer blocks ( 7 ) is rubber or polyurethane.

Claims

1. Device for bridging expansion joints in bridges or the like, which is supported by cross members on the joint edges ( 5, 6 ) and the at least three to each other and to the joint edge ( 5, 6 ) parallel slats ( 1, 2, 3, 4 ), of which the two edge lamellae ( 1, 2 ) are attached to the joint edge ( 5, 6 ), all lamellae ( 1, 2, 3, 4 ) forming a control chain in pairs with one another by means of at least one rigid link plate ( 8 ), which is attached to each lamella ( 1, 2, 3, 4 ) of a pair of lamellae via a shear-deformable elastomer block ( 7 ), characterized in that each elastomer block ( 7 ) has a tensile, movable connecting member between the lamella ( 1, 2, 3, 4 ) and tab ( 8 ) is assigned such that in the event of a change in the spacing of the lamellae ( 1, 2, 3, 4 ), in addition to the shear deformation of the elastomer blocks ( 7 ), their pressure deformation also occurs.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the elastomer blocks ( 7 ) on the lamella side and / or lug side are each connected to a head plate ( 10 ) in a thrust-resistant manner, on which the associated connecting member is anchored, and in that the head plates ( 10 ) are fixed with a lug ( 8 ) or lamella ( 1, 2, 3, 4 ) are connected.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized, that the connecting link is designed to be movable in itself and / or is articulated.

4. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting member is designed as a rope or as a bundle of such ropes ( 16 ).

5. The device according to claim 3, characterized in that the or the ropes ( 16 ) through a central bore in the elastomer block ( 7 ).

6. The device according to claim 3, characterized in that a plurality of ropes ( 16 ) through bores outside the center of the elastomer block ( 7 ).

7. The device according to claim 1 or 2, characterized in that the connecting member comprises one or more rigid tie rods ( 9, 13 ).

8. The device according to claim 7, characterized in that the one or more tension rods ( 9, 13 ) are aligned approximately vertically in the tension-free state of the associated elastomer block ( 7 ).

9. The device according to claim 7, characterized in that each elastomer block ( 7 ) are assigned two tie rods ( 9 ) outside and opposite one another.

10. The device according to claim 7, characterized in that each elastomer block ( 7 ) by a Mittelboh tion ( 12 ) of the same extending tie rod ( 13 ) is assigned, the ends of which are each via a joint with lamella ( 1, 2, 3, 4 ) and tab ( 8 ) or with the head plates ( 10 ) are connected.