一种桥梁伸缩缝结构.pdf

本发明公开了一种桥梁伸缩缝结构，其特征是对于处在相邻节段梁体之间的伸缩缝，设置在伸缩缝中的伸缩板的顶部平面低于桥面高度形成下凹平台，在下凹平台上设置可更换的铺装层，并且使铺装层的顶面与桥面高度平齐；在伸缩板的底部设置支撑结构，支撑结构是在伸缩缝两侧梁体之间架设拱形支承体，在拱形支承体上设置各支撑杆，伸缩板是由伸缩缝两侧梁体的台阶面、支撑杆以及拱形支承体共同支撑，拱形支承体和支撑杆为钢结构件，铺装层为弹性材料层，铺装层是具有力学功能梯度性能的结构层，铺装层在沿竖向方向上、自上表面至下底面强度逐渐增强。本发明能够在受到冲击荷载后迅速吸收动能，对冲击荷载有效进行缓冲，延长使用寿命，提高行车舒适性。

1.  一种桥梁伸缩缝结构，其特征是：对于处在相邻节段梁体(1)之间的伸缩缝，设置在所述伸缩缝中的伸缩板(5)的顶部平面低于桥面高度形成下凹平台，在所述下凹平台上设置可更换的铺装层(3)，并且使所述铺装层(3)的顶面与桥面高度平齐；在所述伸缩板(5)的底部设置支撑结构，所述支撑结构是在伸缩缝两侧梁体(1)之间架设拱形支承体(7)，在所述拱形支承体(7)上设置各支撑杆(2)，所述伸缩板(5)是由伸缩缝两侧梁体(1)的台阶面、支撑杆(2)以及拱形支承体(7)共同支撑，所述拱形支承体(7)和支撑杆(2)为钢结构件，所述铺装层(3)为弹性材料层，所述铺装层(3)是具有力学功能梯度性能的结构层，所述具有力学功能梯度性能是指铺装层(3)的上表面具有与伸缩缝周围的路面相一致的路面性能，并且所述铺装层(3)在沿竖向方向上、自上表面至下底面强度逐渐增强。

2.  根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是：所述拱形支承体(7)与相邻节段梁体(1)之间是由活动支座(9)相连接。

3.  根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是：所述伸缩板(5)为一对相向设置形成为叉指(15)的齿板，一对齿板之间的间距为可变，所述一对齿板之间的叉指的接触面为圆弧面。

4.  根据权利要求1所述的桥梁伸缩缝结构，其特征是：在所述铺装层(3)中呈竖向设置各螺旋弹簧，所述呈竖向设置是指螺旋弹簧的轴线呈竖向，所述各螺旋弹簧在铺装层(3)所在的平面中按矩形阵列的形式分布，所述螺旋弹簧(4)的节距从上往下逐渐减小。

一种桥梁伸缩缝结构
本申请申请号为2014101783047，申请日为2014年4月29日，发明名称为一种桥梁伸缩缝结构，申请人为合肥工业大学的分案申请。
技术领域
本发明涉及一种桥梁伸缩缝结构，属于桥梁工程技术领域。
背景技术
随季节及昼夜温度变化，简支桥梁及连续桥梁等桥梁中梁结构出现热胀泠缩现象。为此需要在相邻的桥梁面板之间设置伸缩缝以满足桥梁上部结构受温度变化、混凝土徐变、干缩以及荷载等产生的伸缩变形和转动变形。桥梁伸缩缝应具有耐久、防水及施工方便等特性，并要求保证行车舒适性。
现有技术中，桥梁工程应用比较广泛的伸缩缝有板式橡胶伸缩缝、TST伸缩缝和毛勒伸缩缝等。其中板式橡胶伸缩缝构造简单、安装方便、通用性强，但其刚度小、易变形，橡胶件容易破损，锚固件易损坏，容易导致伸缩装置下陷；TST伸缩缝有效地避免或减缓了桥头跳车问题，但其填料经车辆长期冲击荷载作用，容易隆起与凹陷，造成行车冲击较大，长时间使用易发生老化与脱落，开裂渗水，侵蚀桥跨结构；毛勒伸缩缝是目前最好的一种伸缩缝，它具有较长的使用寿命，其燕型橡胶带更换方便，能满足伸缩、止水等一系列要求。但其伸缩量过大，橡胶条被拉裂或挤出，并且其型钢易发生断裂。
发明内容
本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种桥梁伸缩缝结构，能够在受到冲击荷载后迅速吸收动能，对冲击荷载有效进行缓冲，以大大减弱行车动荷载对自由伸缩板的冲击作用，延长使用寿命，提高行车舒适性。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明桥梁伸缩缝结构，其特点在于：对于处在相邻节段梁体之间的伸缩缝，设置在所述伸缩缝中的伸缩板的顶部平面低于桥面高度形成下凹平台，在所述下凹平台上设置可更换的铺装层，并且使所述铺装层的顶面与桥面高度平齐；在所述伸缩板的底部设置支撑结构，所述支撑结构是在伸缩缝两侧梁体之间架设拱形支承体，在所述拱形支承体上设置各支撑杆，所述伸缩板是由伸缩缝两侧梁体的台阶面、支撑杆以及拱形支承体共同支撑，所述拱形支承体和支撑杆为钢结构件，所述铺装层为弹性材料层；所述铺装层是具有力学功能梯度性能的结构层，所述具有力学功能梯度性能是指铺装层的上表面具有与伸缩缝周围的路面相一致的路面性能，并且所述铺装层在沿竖向方向上、自上表面至下底面强度逐渐增强。
本发明桥梁伸缩缝结构，其特点还在于：
所述拱形支承体与相邻节段梁体之间是由活动支座相连接。
所述伸缩板为一对相向设置形成为叉指的齿板，一对齿板之间的间距为可变，所述一对齿板之间的叉指的接触面为圆弧面。
在所述铺装层中呈竖向设置各螺旋弹簧，所述呈竖向设置是指螺旋弹簧的轴线呈竖向，所述各螺旋弹簧在铺装层所在的平面中按矩形阵列的形式分布，所述螺旋弹簧的节距从上往下逐渐减小。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明以弹性铺装层、伸缩板以及拱形支撑体相结合，能够在受到冲击荷载后迅速吸收动能，对冲击荷载有效进行缓冲，大大减弱了行车动荷载对自由伸缩板的冲击作用，延长使用寿命，提高行车舒适性。
2、本发明中拱形支撑件与梁体之间采用铰轴滑板钢支座相连接，而非固定连接，使拱形支撑件自由移动，从而适应伸缩结构的较大的伸缩变形量。
3、本发明将伸缩板设置为一对叉指状齿板，叉指状齿板间接触面为圆弧面，可以有效减弱伸缩缝收缩时齿板间的撞击力。
4、本发明螺旋弹簧的设置可以增加铺装层强度，延伸其使用寿命，有效缓冲冲击荷载，减弱冲击荷载对底层结构的破坏。
5、本发明将铺装层设置为具有力学功能梯度性能的结构层，既能使铺装层表面路用性能与正常桥梁路面的路用性能连续，使车辆在行驶过程中平顺不易发生跳车现象，又能有效地将动荷载转化为静荷载，从而使伸缩缝从上至下传递的冲击力逐渐减弱。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图1a为本发明中拱形支撑件与梁体之间活动支座结构示意图；
图2为本发明伸缩板结构示意图；
图中标号：1梁体，2支撑杆，3铺装层，4螺旋弹簧，5伸缩板，6间隙，7拱形支撑件，8泡沫填缝料，9活动支座，10上摆，11铰轴，12下摆，13不锈钢板，14座板，15叉指。
具体实施方式
参见图1，本实施例中桥梁伸缩缝结构形式是：对于处在相邻节段梁体1之间的伸缩缝，设置在伸缩缝中的伸缩板5的顶部平面低于桥面高度形成下凹平台，在下凹平台上设置可更换的铺装层3，并且使铺装层3的顶面与桥面高度平齐，铺装层3与桥面之间的预留缝隙用泡沫填缝料8进行填充，泡沫填缝料8质轻、比强度高、可吸收冲击荷载、隔热和密封性能好；在伸缩板5的底部设置支撑结构，支撑结构是在伸缩缝两侧梁体1之间架设拱形支承体7，在拱形支 承体7上设置各支撑杆2，伸缩板5是由伸缩缝两侧梁体1的台阶面、支撑杆2以及拱形支承体7共同支撑，拱形支承体7和支撑杆2为钢结构件，拱形支撑件7用于将伸缩板所受到的荷载传递到梁体1，并使荷载在竖直方向减弱，铺装层3为弹性材料层，铺装层3的宽度为伸缩缝宽的90-95％，用铝合金耐腐蚀螺钉将其锚固在伸缩板5上。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
如图1所示，本实施例中的拱形支承体7与伸缩缝两侧梁体1之间是由活动支座9相连接。活动支座9为常用于大跨度钢梁及跨度简支梁上的铰轴滑板钢支座，如图1a所示，活动支座9包括上摆10、下摆12、铰轴11、不锈钢板13和座板14，其中上摆10固定设置在拱形支承体7的底端，座板14与梁体1固定连接，不锈钢板13固定在座板14上，上摆10和下摆12与铰轴11之间为弧面接触，下摆12底部平面附有一层聚四氟乙烯板与不锈钢板13组成摩擦副。活动支座9的传力途径为：自上摆依次经铰轴、下摆、不锈钢板、座板直至梁体，其传力途径明确，传力分散性好，以下摆12相对于铰轴的转动来满足转角位移。从而，当温度变化引起梁缝伸缩时，利用拱形支撑件的移动有效避免对伸缩结构造成破坏。
如图2所示，伸缩板5为一对相向设置形成为叉指15的齿板，一对齿板之间的间距为可变，其间形成有间隙6，一对齿板之间的叉指的接触面为圆弧面，以此有效减弱伸缩缝收缩时齿板间的撞击力，避免使伸缩板5因撞击而损坏。
为了增加强度，如图1所示，在铺装层3中呈竖向设置各螺旋弹簧4，呈竖向设置是指螺旋弹簧4的轴线呈竖向，各螺旋弹簧4在铺装层3所在的平面中按矩形阵列的形式分布，螺旋弹簧4的节距从上往下逐渐减小，用以缓冲冲击荷载，减弱冲击荷载对底层结构的破坏。
铺装层3可以是环氧树脂材料层。
铺装层3也可以是环氧树脂基材料层，是以环氧树脂为基体材料，以陶瓷颗粒和玻璃纤维为增强材料，环氧树脂、陶瓷颗粒及玻璃纤维的质量配比为1:3:6，陶瓷颗粒的粒径为7μm～35μm，玻璃纤维的直径为1.5mm～2.5mm。
本实施例中还给出铺装层3是具有力学功能梯度性能的结构层，具有力学功能梯度性能是指铺装层3的上表面具有与伸缩缝周围的路面相一致的路面性能，铺装层3在沿竖向方向上、自上表面至下底面强度逐渐增强。具体实施是以环氧树脂为基体材料，以陶瓷颗粒和玻璃纤维为增强材料，通过离心铸造法生产。陶瓷颗粒具有高硬度、高弹性模量及耐磨损等性能；玻璃纤维具有耐腐蚀、耐高温及减震等功能。铺装层在其表面层实现与桥面力学性能的连续，在中间层实现较好地吸收冲击动能，在底层增加强度以提高铺装层结构的抗破坏性能，该具有力学功能梯度性能的结构层即铺装层3设置为：以环氧树脂为基体材料，环氧树脂收缩性小，液态下具有很高的粘附性；以陶瓷颗粒和玻璃纤维为增强材料，陶瓷陶瓷颗粒的粒 径为7μm～35μm，玻璃纤维的直径为1.5mm～2.5mm；铺装层3自表面到底面按三层分布，依次为上层、中层和下层；环氧树脂、陶瓷颗粒以及玻璃纤维的质量配比在上层为2∶6∶12，在中层为2∶6∶15，在下层为2∶6∶18。
预先用粘结剂将增强材料制成块状，再将基体溶液在离心力的作用下对增强材料的进行铸渗，再经固化完成制备。