一種橋梁伸縮縫結構的制作方法
【專利說明】一種橋梁伸縮縫結構
[0001]本申請申請號為2014101783047，申請日為2014年4月29日，發明名稱為一種橋梁伸縮縫結構，申請人為合肥工業大學的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及一種橋梁伸縮縫結構，屬于橋梁工程技術領域。
【背景技術】
[0003]隨季節及晝夜溫度變化，簡支橋梁及連續橋梁等橋梁中梁結構出現熱脹泠縮現象。為此需要在相鄰的橋梁面板之間設置伸縮縫以滿足橋梁上部結構受溫度變化、混凝土徐變、干縮以及荷載等產生的伸縮變形和轉動變形。橋梁伸縮縫應具有耐久、防水及施工方便等特性，并要求保證行車舒適性。
[0004]現有技術中，橋梁工程應用比較廣泛的伸縮縫有板式橡膠伸縮縫、TST伸縮縫和毛勒伸縮縫等。其中板式橡膠伸縮縫構造簡單、安裝方便、通用性強，但其剛度小、易變形，橡膠件容易破損，錨固件易損壞，容易導致伸縮裝置下陷；TST伸縮縫有效地避免或減緩了橋頭跳車問題，但其填料經車輛長期沖擊荷載作用，容易隆起與凹陷，造成行車沖擊較大，長時間使用易發生老化與脫落，開裂滲水，侵蝕橋跨結構；毛勒伸縮縫是目前最好的一種伸縮縫，它具有較長的使用壽命，其燕型橡膠帶更換方便，能滿足伸縮、止水等一系列要求。但其伸縮量過大，橡膠條被拉裂或擠出，并且其型鋼易發生斷裂。
【發明內容】
[0005]本發明是為避免上述現有技術所存在的不足之處，提供一種橋梁伸縮縫結構，能夠在受到沖擊荷載后迅速吸收動能，對沖擊荷載有效進行緩沖，以大大減弱行車動荷載對自由伸縮板的沖擊作用，延長使用壽命，提高行車舒適性。
[0006]本發明為解決技術問題采用如下技術方案:
[0007]本發明橋梁伸縮縫結構，其特點在于:對于處在相鄰節段梁體之間的伸縮縫，設置在所述伸縮縫中的伸縮板的頂部平面低于橋面高度形成下凹平臺，在所述下凹平臺上設置可更換的鋪裝層，并且使所述鋪裝層的頂面與橋面高度平齊；在所述伸縮板的底部設置支撐結構，所述支撐結構是在伸縮縫兩側梁體之間架設拱形支承體，在所述拱形支承體上設置各支撐桿，所述伸縮板是由伸縮縫兩側梁體的臺階面、支撐桿以及拱形支承體共同支撐，所述拱形支承體和支撐桿為鋼結構件，所述鋪裝層為彈性材料層；所述鋪裝層是具有力學功能梯度性能的結構層，所述具有力學功能梯度性能是指鋪裝層的上表面具有與伸縮縫周圍的路面相一致的路面性能，并且所述鋪裝層在沿豎向方向上、自上表面至下底面強度逐漸增強。
[0008]本發明橋梁伸縮縫結構，其特點還在于:
[0009]所述拱形支承體與相鄰節段梁體之間是由活動支座相連接。
[0010]所述伸縮板為一對相向設置形成為叉指的齒板，一對齒板之間的間距為可變，所述一對齒板之間的叉指的接觸面為圓弧面。
[0011]在所述鋪裝層中呈豎向設置各螺旋彈簧，所述呈豎向設置是指螺旋彈簧的軸線呈豎向，所述各螺旋彈簧在鋪裝層所在的平面中按矩形陣列的形式分布，所述螺旋彈簧的節距從上往下逐漸減小。
[0012]與已有技術相比，本發明有益效果體現在:
[0013]1、本發明以彈性鋪裝層、伸縮板以及拱形支撐體相結合，能夠在受到沖擊荷載后迅速吸收動能，對沖擊荷載有效進行緩沖，大大減弱了行車動荷載對自由伸縮板的沖擊作用，延長使用壽命，提高行車舒適性。
[0014]2、本發明中拱形支撐件與梁體之間采用鉸軸滑板鋼支座相連接，而非固定連接，使拱形支撐件自由移動，從而適應伸縮結構的較大的伸縮變形量。
[0015]3、本發明將伸縮板設置為一對叉指狀齒板，叉指狀齒板間接觸面為圓弧面，可以有效減弱伸縮縫收縮時齒板間的撞擊力。
[0016]4、本發明螺旋彈簧的設置可以增加鋪裝層強度，延伸其使用壽命，有效緩沖沖擊荷載，減弱沖擊荷載對底層結構的破壞。
[0017]5、本發明將鋪裝層設置為具有力學功能梯度性能的結構層，既能使鋪裝層表面路用性能與正常橋梁路面的路用性能連續，使車輛在行駛過程中平順不易發生跳車現象，又能有效地將動荷載轉化為靜荷載，從而使伸縮縫從上至下傳遞的沖擊力逐漸減弱。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發明結構示意圖；
[0019]圖1a為本發明中拱形支撐件與梁體之間活動支座結構示意圖；
[0020]圖2為本發明伸縮板結構示意圖；
[0021 ] 圖中標號:I梁體，2支撐桿，3鋪裝層，4螺旋彈簧，5伸縮板，6間隙，7拱形支撐件，8泡沫填縫料，9活動支座，10上擺，11鉸軸，12下擺，13不銹鋼板，14座板，15叉指。
【具體實施方式】
[0022]參見圖1，本實施例中橋梁伸縮縫結構形式是:對于處在相鄰節段梁體I之間的伸縮縫，設置在伸縮縫中的伸縮板5的頂部平面低于橋面高度形成下凹平臺，在下凹平臺上設置可更換的鋪裝層3，并且使鋪裝層3的頂面與橋面高度平齊，鋪裝層3與橋面之間的預留縫隙用泡沫填縫料8進行填充，泡沫填縫料8質輕、比強度高、可吸收沖擊荷載、隔熱和密封性能好；在伸縮板5的底部設置支撐結構，支撐結構是在伸縮縫兩側梁體I之間架設拱形支承體7，在拱形支承體7上設置各支撐桿2，伸縮板5是由伸縮縫兩側梁體I的臺階面、支撐桿2以及拱形支承體7共同支撐，拱形支承體7和支撐桿2為鋼結構件，拱形支撐件7用于將伸縮板所受到的荷載傳遞到梁體1，并使荷載在豎直方向減弱，鋪裝層3為彈性材料層，鋪裝層3的寬度為伸縮縫寬的90-95%，用鋁合金耐腐蝕螺釘將其錨固在伸縮板5上。
[0023]具體實施中，相應的結構設置也包括:
[0024]如圖1所示，本實施例中的拱形支承體7與伸縮縫兩側梁體I之間是由活動支座9相連接。活動支座9為常用于大跨度鋼梁及跨度簡支梁上的鉸軸滑板鋼支座，如圖1a所示，活動支座9包括上擺10、下擺12、鉸軸11、不銹鋼板13和座板14，其中上擺10固定設置在拱形支承體7的底端，座板14與梁體I固定連接，不銹鋼板13固定在座板14上，上擺10和下擺12與鉸軸11之間為弧面接觸，下擺12底部平面附有一層聚四氟乙烯板與不銹鋼板13組成摩擦副。活動支座9的傳力途徑為:自上擺依次經鉸軸、下擺、不銹鋼板、座板直至梁體，其傳力途徑明確，傳力分散性好，以下擺12相對于鉸軸的轉動來滿足轉角位移。從而，當溫度變化引起梁縫伸縮時，利用拱形支撐件的移動有效避免對伸縮結構造成破壞。
[0025]如圖2所示，伸縮板5為一對相向設置形成為叉指15的齒板，一對齒板之間的間距為可變，其間形成有間隙6，一對齒板之間的叉指的接觸面為圓弧面，以此有效減弱伸縮縫收縮時齒板間的撞擊力，避免使伸縮板5因撞擊而損壞。
[0026]為了增加強度，如圖1所示，在鋪裝層3中呈豎向設置各螺旋彈簧4，呈豎向設置是指螺旋彈簧4的軸線呈豎向，各螺旋彈簧4在鋪裝層3所在的平面中按矩形陣列的形式分布，螺旋彈簧4的節距從上往下逐漸減小，用以緩沖沖擊荷載，減弱沖擊荷載對底層結構的破壞。
[0027]鋪裝層3可以是環氧樹脂材料層。
[0028]鋪裝層3也可以是環氧樹脂基材料層，是以環氧樹脂為基體材料，以陶瓷顆粒和玻璃纖維為增強材料，環氧樹脂、陶瓷顆粒及玻璃纖維的質量配比為1:3:6，陶瓷顆粒的粒徑為7 μ m?35 μ m，玻璃纖維的直徑為1.5mm?2.5mm。
[0029]本實施例中還給出鋪裝層3是具有力學功能梯度性能的結構層，具有力學功能梯度性能是指鋪裝層3的上表面具有與伸縮縫周圍的路面相一致的路面性能，鋪裝層3在沿豎向方向上、自上表面至下底面強度逐漸增強。具體實施是以環氧樹脂為基體材料，以陶瓷顆粒和玻璃纖維為增強材料，通過離心鑄造法生產。陶瓷顆粒具有高硬度、高彈性模量及耐磨損等性能；玻璃纖維具有耐腐蝕、耐高溫及減震等功能。鋪裝層在其表面層實現與橋面力學性能的連續，在中間層實現較好地吸收沖擊動能，在底層增加強度以提高鋪裝層結構的抗破壞性能，該具有力學功能梯度性能的結構層即鋪裝層3設置為:以環氧樹脂為基體材料，環氧樹脂收縮性小，液態下具有很高的粘附性；以陶瓷顆粒和玻璃纖維為增強材料，陶瓷陶瓷顆粒的粒徑為7 μ m?35 μ m，玻璃纖維的直徑為1.5mm?2.5mm ;鋪裝層3自表面到底面按三層分布，依次為上層、中層和下層；環氧樹脂、陶瓷顆粒以及玻璃纖維的質量配比在上層為2: 6: 12，在中層為2: 6: 15，在下層為2: 6: 18。
[0030]預先用粘結劑將增強材料制成塊狀，再將基體溶液在離心力的作用下對增強材料的進行鑄滲，再經固化完成制備。
【主權項】
1.一種橋梁伸縮縫結構，其特征是:對于處在相鄰節段梁體(I)之間的伸縮縫，設置在所述伸縮縫中的伸縮板(5)的頂部平面低于橋面高度形成下凹平臺，在所述下凹平臺上設置可更換的鋪裝層(3)，并且使所述鋪裝層(3)的頂面與橋面高度平齊；在所述伸縮板(5)的底部設置支撐結構，所述支撐結構是在伸縮縫兩側梁體(I)之間架設拱形支承體(7)，在所述拱形支承體(7)上設置各支撐桿(2)，所述伸縮板(5)是由伸縮縫兩側梁體(I)的臺階面、支撐桿(2)以及拱形支承體(7)共同支撐，所述拱形支承體(7)和支撐桿(2)為鋼結構件，所述鋪裝層(3)為彈性材料層，所述鋪裝層(3)是具有力學功能梯度性能的結構層，所述具有力學功能梯度性能是指鋪裝層(3)的上表面具有與伸縮縫周圍的路面相一致的路面性能，并且所述鋪裝層(3)在沿豎向方向上、自上表面至下底面強度逐漸增強。
2.根據權利要求1所述的橋梁伸縮縫結構，其特征是:所述拱形支承體(7)與相鄰節段梁體(I)之間是由活動支座(9)相連接。
3.根據權利要求1所述的橋梁伸縮縫結構，其特征是:所述伸縮板(5)為一對相向設置形成為叉指(15)的齒板，一對齒板之間的間距為可變，所述一對齒板之間的叉指的接觸面為圓弧面。
4.根據權利要求1所述的橋梁伸縮縫結構，其特征是:在所述鋪裝層(3)中呈豎向設置各螺旋彈簧，所述呈豎向設置是指螺旋彈簧的軸線呈豎向，所述各螺旋彈簧在鋪裝層(3)所在的平面中按矩形陣列的形式分布，所述螺旋彈簧(4)的節距從上往下逐漸減小。
【專利摘要】本發明公開了一種橋梁伸縮縫結構，其特征是對于處在相鄰節段梁體之間的伸縮縫，設置在伸縮縫中的伸縮板的頂部平面低于橋面高度形成下凹平臺，在下凹平臺上設置可更換的鋪裝層，并且使鋪裝層的頂面與橋面高度平齊；在伸縮板的底部設置支撐結構，支撐結構是在伸縮縫兩側梁體之間架設拱形支承體，在拱形支承體上設置各支撐桿，伸縮板是由伸縮縫兩側梁體的臺階面、支撐桿以及拱形支承體共同支撐，拱形支承體和支撐桿為鋼結構件，鋪裝層為彈性材料層，鋪裝層是具有力學功能梯度性能的結構層，鋪裝層在沿豎向方向上、自上表面至下底面強度逐漸增強。本發明能夠在受到沖擊荷載后迅速吸收動能，對沖擊荷載有效進行緩沖，延長使用壽命，提高行車舒適性。
【IPC分類】E01D19-06
【公開號】CN104746425
【申請號】CN201510181246
【發明人】董滿生, 李滿, 儲誠富, 李淑琴
【申請人】合肥工業大學
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2014年4月29日
【公告號】CN103952972A, CN103952972B