CN115928567B - 一种无缝伸缩装置、桥面伸缩缝结构及其铺装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁伸缩装置技术领域，尤其涉及一种无缝伸缩装置、桥面伸缩缝结构及其铺装方法，该装置包括：拱形支撑结构、位移箱体和弹性支撑机构。其中：拱形支撑结构包括水平支撑板、竖直连接板以及拱形板，拱形板上还具有朝向两侧延伸的支撑腿；位移箱体呈单侧开口设置，且支撑腿通过位移箱体的开口侧进入位移箱体，位移箱体与支撑腿可相对滑动；弹性支撑机构设置在位移箱体内，且一端与位移箱体远离其开口侧的内壁连接，另一端与支撑腿连接。本发明所述伸缩装置通过拱形支撑结构，将车辆轮载作用力传递至位移箱体，且通过拱形支撑结构的相对滑动来适应主梁的伸缩变形，弹性支撑机构则减小了车辆荷载对主梁的冲击作用，提高了行车舒适性和无缝伸缩装置的使用寿命。

Description

一种无缝伸缩装置、桥面伸缩缝结构及其铺装方法

技术领域

本发明涉及桥梁伸缩装置技术领域，尤其涉及一种无缝伸缩装置、桥面伸缩缝结构及其铺装方法。

背景技术

桥梁伸缩装置是在两梁端之间、梁端与桥台之间设置的适应桥梁伸缩变形的机构，其主要作用是满足温差、车载条件等引起的桥梁在水平方向、竖直方向变位，保证桥梁结构的安全，提供平整、舒适的桥面环境，以保证车辆平稳、快速地通过。

无缝伸缩装置在我国小跨径桥梁结构上应用广泛，伸缩量一般在50mm以内，其常见一般构造是在梁端缝隙上方设置跨缝钢板，然后在伸缩缝槽口内填筑弹性材料至路面标高。通过弹性材料的拉压变形来适应主梁的伸缩，其主要特点在于：伸缩量小，构造简单，施工方便，舒适性好，平整度高，低温柔性和高温稳定性高。

调查发现，无缝伸缩缝营运期内开裂破损现象十分普遍，是其主要典型病害。无缝伸缩缝开裂破损病害又致使桥梁出现墩台渗漏水、混凝土锈胀、支座老化等问题，严重影响伸缩缝下方梁体、支座、下部结构的耐久性。

这类病害出现的主要原因在于跨缝钢板形变不可控。一方面，跨缝钢板的平面尺寸和厚度的选择无定量参考标准，无法真正实现梁端到背墙、梁端到梁端刚度的衔接过渡。在桥面车辆频繁行驶冲击作用下，跨缝钢板移位、变形和翘曲在所难免，从而导致无缝伸缩缝出现开裂破损病害；另一方面，梁体端部通常存在粗糙不平、梁端间隙大小不一等情况，跨缝钢板无法实现横向刚度的均匀且连续，后期使用过程中，无缝伸缩缝开裂塌陷亦将难以避免。

因此，为了规避常上述无缝伸缩装置存在的弊端或缺点，在提升使用寿命、确保施工质量、提高施工便捷性和车辆通行舒适性的前提下，发明一种新型桥梁无缝伸缩装置的需求十分迫切。

发明内容

鉴于以上技术问题中的至少一项，本发明提供了一种无缝伸缩装置、桥面伸缩缝结构及其铺装方法，采用改进的新型构造以提高无缝伸缩装置的使用寿命和行车舒适性。

根据本发明的第一方面，提供一种无缝伸缩装置，包括拱形支撑结构、位移箱体和弹性支撑机构，其中：所述拱形支撑结构包括水平支撑板、一端与水平支撑板垂直连接的竖直连接板以及拱形板，所述拱形板的拱顶与所述竖直连接板的另一端连接，所述拱形板上还具有朝向两侧延伸的支撑腿，所述支撑腿对称且间隔设置；

所述位移箱体呈单侧开口设置，所述位移箱体与所述支撑腿对应，且所述支撑腿通过所述位移箱体的开口侧进入位移箱体，所述位移箱体的顶部与所述水平支撑板的两侧滑动连接，所述位移箱体与所述支撑腿可相对滑动；

所述弹性支撑机构设置在所述位移箱体内，且一端与所述位移箱体远离其开口侧的内壁连接，另一端与所述支撑腿连接。

根据本发明的第二方面，还提供了一种桥面伸缩缝结构，包括第一梁体和第二梁体，所述第一梁体和第二梁体端部上方预留有槽口，所述槽口内放置有如第一方面所述的无缝伸缩装置，所述槽口内位移箱体顶面以下部分浇筑有槽口混凝土，以上部分铺设有与桥面上表面齐平的弹性面层。

根据本发明的第三方面，还提供了上述第二方面所述的桥面伸缩缝结构的铺装方法，包括以下步骤：

在第一梁体和第二梁体端部上方预留无缝伸缩缝安装槽口；

预制拱形支撑结构、位移箱体和弹性支撑机构，并将位移箱体通过所述弹性支撑机构与所述拱形支撑结构的支撑腿连接形成无缝伸缩装置；

根据现场安装的环境温度调整支撑腿伸入至位移箱体的距离，然后进行临时锁定；

将无缝伸缩装置吊装放置在所述槽口内，安装侧模板；

在梁端槽口下半部分内浇筑混凝土，待混凝土达到设计强度后解除临时锁定约束；

浇注槽口上部分弹性面层，使得弹性面层与第一梁体和第二梁体的表面齐平。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过在拱形支撑结构两侧的支撑腿上通过弹性支撑机构与位移箱体连接，实现新型无缝伸缩装置的组装，装置结构简单，受力明确，便于加工及施工安装。在梁端缝隙的宽度受环境温度等因素发生改变时，主梁带动位移箱体的相对靠近或者远离，弹性支撑机构则在位移箱体内滑动；

2、本发明所述无缝伸缩装置的适用变形量更大，通过调整拱形支撑结构的高度及钢板厚度，可适用变形量160mm以内的桥梁；

3、本发明所述伸缩装置通过拱形支撑结构，将车辆轮载作用力传递至位移箱体，弹性支撑机构则减小了车辆荷载对主梁的冲击作用，具有减震降噪效果，提高了行车舒适性和无缝伸缩装置的使用寿命。

4、本发明通过在位移箱体顶面设置操作窗口和盖板，便于位移箱体内弹性支撑机构的安装。后期进行维护时，凿除部分弹性面层后打开盖板即可实现位移箱体内支撑弹性元件的更换，降低了伸缩缝的维护成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中无缝伸缩装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中图1中的A-A向剖视图；

图3为本发明实施例中拱形支撑结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中图1中的B处局部放大图；

图5为本发明实施例中安装了临时锁定机构的无缝伸缩装置的结构示意图；

图6为本发明实施例中图5中的C处局部放大图；

图7为本发明实施例中位移箱体上刻度的布置结构示意图；

图8为本发明实施例中桥面伸缩缝结构的剖面示意图；

图9为本发明实施例中桥面伸缩缝结构铺装方法的步骤流程图；

图10为纵向两位移箱体之间浇筑混凝土的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8所示的无缝伸缩装置，包括拱形支撑结构1、位移箱体2和弹性支撑机构3，其中：如图2和图3中所示，拱形支撑结构1包括水平支撑板11、一端与水平支撑板11垂直连接的竖直连接板12以及拱形板13，拱形板13的拱顶与竖直连接板12的另一端连接，拱形板13上还具有朝向两侧延伸的支撑腿14，支撑腿14对称且间隔设置；在本发明实施例中，如图8中所示，拱形支撑结构1横跨梁端缝隙30，并且为上部提供支撑；

请继续参照图2，在本发明实施例中，位移箱体2呈单侧开口设置，位移箱体2与支撑腿14对应，这里的对应是指个数对应，位移箱体2应根据桥面的宽度及装置受力要求设置多组，支撑腿14的个数与位移箱体2对应；且支撑腿14通过位移箱体2的开口侧进入位移箱体2，位移箱体2的顶部与水平支撑板11的两侧滑动连接，位移箱体2与支撑腿14可相对滑动设置；在本发明实施例中，位移箱体2与拱形支撑结构1滑动连接，具体为伸入位移箱体2内部的支撑腿14在位移箱体2内可相对滑动，并且水平支撑板11与位移箱体2上表面搭接处也可相对滑动，这样，如图8中所示，当梁端缝隙30缩小时，桥体就会推动两位移箱体2互相靠近，反之则拉动两位移箱体2互相远离；

弹性支撑机构3设置在位移箱体2内，且一端与位移箱体2远离其开口侧的内壁连接，另一端与支撑腿14连接。弹性支撑机构3可以是弹簧或者其他型号的阻尼器或橡胶块，通过弹性支撑机构3的设置，一方面将位移箱体2与拱形支撑结构1连接，另一方面还具有缓冲作用，从而提高整个装置的使用寿命；

可以理解地是，在上述实施例中，所采用的发明构思为利用位移箱体2的移动来适应梁端缝隙30的伸缩，利用拱形支撑结构1以及弹性支撑机构3的设置，来提供支撑和缓冲，将竖向力转移至位移箱体2内，减小车辆荷载对桥梁的冲击，从而提高整个装置的使用寿命和行车舒适度；这里对于拱形支撑结构1的具体结构形式以及材料不做限定，在本发明一些实施例中，可以是采用钢构件焊接、铸造成型，对于支撑腿14的结构也不作限定，可以是如图2和图3中所示的T型结构，也可以采用横梁结构，通过滑板、滑轨或者滚轮等方式来实现相对滑动；

在上述实施例中，拱形支撑结构1两侧的支撑腿14通过弹性支撑机构3与位移箱体2连接，使得位移箱体2可以相对拱形支撑结构1滑动，进而在具体使用时梁端缝隙30的大小的改变带动两位移箱体2距离的改变，而拱形支撑结构1的位置保持不动。

在上述实施例的基础上，在本发明一些实施例中，关于支撑腿14的具体结构如图3中所示，支撑腿14呈横T型设置，包括水平连接板14a和竖直滑动块14b，水平连接板14a与水平支撑板11平行设置。在本发明一些实施例中，支撑腿14可以通过焊接的形式与拱形板13连接，通过水平连接板14a的设置，使得位移箱体2的移动方向与水平支撑板11的延伸方向平行，这样，通过水平支撑板11与位移箱体2的搭接，一方面提高了位移箱体2移动的平稳性，另一方面也提高了拱形支撑结构1的使用可靠性。

在本发明一些实施例中，关于位移箱体2与支撑腿14可相对滑动连接的具体结构形式如图2中所示，位移箱体2上焊接有镜面不锈钢板21，镜面不锈钢板21固定于拱形支撑结构1与位移箱体2滑动接触的部位。由于镜面不锈钢板21具有耐腐蚀性、防锈性并且表面光滑，因此，在具体实施时，可以将镜面不锈钢板21焊接在位移箱体2内部的底面和顶面，以及与位移箱体2上表面与水平支撑板11接触的区域，利用镜面不锈钢板21的光滑性来降低位移箱体2移动时的摩擦力。

在本发明一些实施例中，弹性支撑机构3为弹簧、阻尼器或橡胶块。以弹簧为例，在具体进行连接时，如图3中所示，位移箱体2内壁以及支撑腿14上均具有连接件14c，弹性支撑机构3的两端与连接件14c连接。这里的连接件14c可以是如图3中所示的耳板，也可以是其他例如连接法兰等结构。

由于在本发明实施例中，位移箱体2为单侧开口的结构，在将支撑腿14伸入至位移箱体2内后，没有办法安装弹性支撑机构3，故如图5和图6中所示，在本发明实施例中，位移箱体2的顶面开有操作窗22，操作窗22上固定有可拆卸盖板22a，操作窗22用于弹性支撑机构3的安装或拆卸。通过这种设置，在具体进行连接时，可以通过将位移箱体2侧壁上的盖板22a拆卸的方式，实现弹性支撑机构3与支撑腿14以及位移箱体2内壁的连接，在连接完成后，通过紧固件将盖板22a固定在位移箱体2顶面上，同样在需要更换弹性支撑机构3时也可以通过盖板22a的拆卸来实现。在本发明实施例中，请继续参照图4至图6，操作窗22和盖板22a设置在位移箱体2的顶部，通过这种设置，便于后期对位移箱体2内的弹性支撑机构3的安装和更换，相对来说维护成本更小。

在本发明实施例中，无缝伸缩装置组装完成以后吊装入槽前，需要根据现场安装的环境温度来计算并调整位移箱体2的相对距离并进行临时锁定。例如气温较低时，应该将两个相对的位移箱体2之间的距离扩大，从而保证在温度升高时有足够的移动空间；为了实现位移箱体2距离的调整，如图5和图6中所示，该无缝伸缩装置上还可拆卸地固定有临时锁定机构4，临时锁定机构4包括可拆卸地固定在位移箱体2和水平支撑板11边缘处的固定座41，两固定座41上具有共轴线的圆孔，还包括穿过两固定座41的丝杆42、以及螺接在丝杆42两端上的多个螺母43。这里需要指出的是，丝杆42是指表面具有螺纹的圆柱结构，通过丝杆42与螺母43的配合，可以实现将丝杆42的一端固定在水平支撑件边缘上的固定座41上，然后通过在位移箱体2的固定座41的外侧或者内侧旋拧螺母43的方式，实现位移箱体2朝内或者朝外移动并锁定；由于固定座41设置在位移箱体2以及水平支撑板11的上表面上，并且为可拆卸连接，在无缝伸缩装置安装到位固定以后，便于临时锁定机构4的解除，进而提高作业的精准度和效率。

在具体进行位移箱体2位置调节时，在本发明实施例中，为了提高多个位移箱体2移动的一致性，如图7中所示，位移箱体2的侧壁上还具有刻度，用于临时锁定机构4调节距离时的参照。可以理解的是，刻度的布置具有多种形式，均沿着位无缝伸缩装置的宽度方向布置；在本发明一些实施例中，当支撑腿14处于位移箱体2的中间位置处时，此时水平支撑板11边缘所处的位置的可刻度为0，两侧对称，通过这种方式，可以减少测量误差，提高多个位移箱体2位置调节的一致性。

在本发明实施例中，还提供了一种桥面伸缩缝结构，如图8中所示，包括第一梁体10和第二梁体20，第一梁体10和第二梁体20之间预留有梁端缝隙30，梁端上方预留有槽口40，槽口40内放置有上述无缝伸缩装置，槽口40内上部分铺设有与桥面上表面齐平的弹性面层50、下部分浇筑槽口混凝土60。这里需要指出的是，在本发明实施例中，弹性面层50为在沥青基材料中加入SBS、轻质油分、抗车辙剂和橡胶粉改性材料并混入5-10mm骨料混合而成的材料，该种材质可以适应梁端缝隙30的变形，在梁端缝隙30变大时弹性面层50不留坑，在梁端缝隙30变小时弹性面层50不拱起，还具有支撑车辆的结构强度。此外，这里还需要指出的是，在本发明实施例中，如图10中所示，弹性面层50存在于水平位移箱体2的上部，在位移箱体2顶面以下部分浇筑槽口混凝土60。通过这种槽口构造，使得弹性面层50、槽口混凝土60与无缝伸缩装置形成了一个覆盖在两端缝隙上方的整体结构，弹性面层50还可以更好的保护槽口混凝土60，进而可以进一步提高桥面伸缩缝结构的结构强度和使用寿命。

本发明实施例中还提供了一种上述桥面伸缩缝结构的铺装方法，如图9中所示，包括以下步骤：

S10：在第一梁体10和第二梁体20之间预留无缝伸缩缝安装槽口40；这里的槽口40为如图8中所示设置在梁端上方的槽口40；

S20：预制拱形支撑结构1、位移箱体2和弹性支撑机构3，并将位移箱体2通过弹性支撑机构3与拱形支撑结构1的支撑腿14连接形成无缝伸缩装置；此处的预制与连接可以在工厂内完成，连接完成后再运输至安装现场，从而提高施工效率，加快施工进度；

S30：根据现场安装环境和温度计算并调整位移箱体2伸入至支撑腿14的距离，然后进行临时锁定；当然这里需要指出的是，位移箱体2距离的临时锁定具有多种形式，可以采用上文中的紧固件可拆卸连接的方式，也可以采用焊接耳板，在固定完成后再将耳板敲除的方式来实现；

S40：将无缝伸缩装置吊装放置在槽口40内，安装侧模板；如图10中所示，侧模板用于位移箱体2之间混凝土60的浇注；

S50：在梁端槽口的下部分内浇筑混凝土，混凝土需浇筑至不超过位移箱体顶面，待混凝土达到设计强度后解除临时锁定机构4；

S60：浇筑梁端槽口上部分弹性面层50，使得弹性面层50与第一梁体10和第二梁体20的表面齐平。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种无缝伸缩装置，其特征在于，包括拱形支撑结构、位移箱体和弹性支撑机构，其中：所述拱形支撑结构包括水平支撑板、一端与水平支撑板垂直连接的竖直连接板以及拱形板，所述拱形板的拱顶与所述竖直连接板的另一端连接，所述拱形板上还具有朝向两侧延伸的支撑腿，所述支撑腿对称且间隔设置；

所述位移箱体呈单侧开口设置，所述位移箱体与所述支撑腿对应，且所述支撑腿通过所述位移箱体的开口侧进入位移箱体，所述位移箱体的顶部与所述水平支撑板的两侧滑动连接，所述位移箱体与所述支撑腿可相对滑动连接；

所述弹性支撑机构设置在所述位移箱体内，且一端与所述位移箱体远离其开口侧的内壁连接，另一端与所述支撑腿连接。

2.根据权利要求1所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述支撑腿呈横T型设置，包括水平连接板和竖直滑动块，所述水平连接板与所述水平支撑板平行设置。

3.根据权利要求1所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述位移箱体上焊接有镜面不锈钢板，所述镜面不锈钢板固定于所述拱形支撑结构与所述位移箱体滑动接触的部位。

4.根据权利要求1所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述弹性支撑机构为弹簧、阻尼器或橡胶块。

5.根据权利要求4所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述位移箱体内壁以及支撑腿上均具有连接件，所述弹性支撑机构的两端与所述连接件连接。

6.根据权利要求5所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述位移箱体的侧壁上具有操作窗，所述操作窗上可拆卸地固定有盖板，所述操作窗用于所述弹性支撑机构的安装或拆卸。

7.根据权利要求1所述的无缝伸缩装置，其特征在于，该无缝伸缩装置上还可拆卸地固定有临时锁定机构，所述临时锁定机构包括可拆卸地固定在所述位移箱体和水平支撑板边缘处的固定座，两所述固定座上具有共轴线的圆孔，还包括穿过两所述固定座的丝杆、以及螺接在所述丝杆两端上的多个螺母。

8.根据权利要求7所述的无缝伸缩装置，其特征在于，所述位移箱体的侧壁上还具有刻度，用于临时锁定机构调节距离时的参照。

9.一种桥面伸缩缝结构，其特征在于，包括第一梁体和第二梁体，所述第一梁体和第二梁体端部上方预留槽口，所述槽口内放置有如权利要求1至8中任一项所述的无缝伸缩装置，所述槽口内位移箱体顶面以下部分浇筑有槽口混凝土，以上部分铺设有与桥面上表面齐平的弹性面层。

10.一种如权利要求9所述的桥面伸缩缝结构的铺装方法，其特征在于，包括以下步骤：

在第一梁体和第二梁体端部上方预留无缝伸缩缝安装槽口；

预制拱形支撑结构、位移箱体和弹性支撑机构，并将位移箱体通过所述弹性支撑机构与所述拱形支撑结构的支撑腿连接形成无缝伸缩装置；

根据现场安装的环境温度调整支撑腿伸入至位移箱体的距离，然后进行临时锁定；

将无缝伸缩装置吊装放置在所述槽口内，安装侧模板；

在梁端槽口下半部分内浇筑混凝土，混凝土需浇筑至不超过位移箱体顶面，待混凝土达到设计强度后解除临时锁定约束；

浇注槽口上部分弹性面层，使得弹性面层与第一梁体和第二梁体的表面齐平。