一种装配式无拉力伸缩装置

技术领域

本发明涉及桥梁技术领域，具体而言，涉及一种装配式无拉力伸缩装置。

背景技术

桥梁伸缩缝是桥梁结构的重要构件之一，其主要是为适应梁体的伸长、缩短变形以及转角变形。但是，由于伸缩缝处的伸缩装置处在梁端最大变形处，承受梁体因各种荷载作用下的转动变形和纵向拉压变形，特别是在温差较大地区，梁体缩短变形较大，伸缩装置的弹性体常常处于拉伸状态，容易导致弹性体拉伸开裂，进而缩短伸缩装置的使用寿命。

发明内容

本发明解决的问题是：如何提高桥梁伸缩缝处填充式伸缩装置的使用性能和使用寿命。

为解决上述问题，本发明提供一种装配式无拉力伸缩装置，用于设置于相邻两梁体之间的伸缩缝处，所述装配式无拉力伸缩装置包括第一锚固块、第二锚固块和弹性体，所述第一锚固块和所述第二锚固块用于分别设置于相邻两所述梁体上，所述弹性体的材料包括聚氨酯复合材料，所述弹性体设置于所述第一锚固块和所述第二锚固块之间并处于压缩状态，所述弹性体用于覆盖所述伸缩缝。

可选地，该装配式无拉力伸缩装置还包括填充体，所述填充体用于设置于所述伸缩缝中。

可选地，还包括第一找平垫层和第二找平垫层，所述第一找平垫层和所述第二找平垫层用于分别设置于相邻两所述梁体上，所述第一锚固块和所述第二锚固块分别设置于所述第一找平垫层和所述第二找平垫层上方，所述弹性体支撑于所述第一找平垫层和所述第二找平垫层上。

可选地，该装配式无拉力伸缩装置还包括跨缝板，所述跨缝板位于所述弹性体的下方，所述跨缝板的两端分别支撑于所述第一找平垫层和所述第二找平垫层上，所述跨缝板用于覆盖所述伸缩缝。

可选地，所述第一锚固块采用现浇方式浇筑于所述第一找平垫层上，所述第一锚固块的材料包括聚氨酯混凝土，所述第一锚固块的抗压强度达大于60MPa，所述第一锚固块的抗折强度大于25MPa。

可选地，该装配式无拉力伸缩装置还包括锚栓套筒和螺栓，所述锚栓套筒穿设于所述第二找平垫层和所述梁体，所述螺栓穿设于所述第二锚固块并与所述锚栓套筒螺纹连接。

可选地，所述第一找平垫层和所述第一锚固块分别通过锚固钢筋与所述梁体连接。

可选地，所述弹性体在零下30度的弯曲应变大于10000με。

可选地，所述第一锚固块与所述弹性体之间以及所述第二锚固块与所述弹性体之间分别设有粘结层。

可选地，所述聚氨酯复合材料包括A料和B料，所述弹性体的制备方法包括：

将所述A料预热至80℃，并在真空度0.95条件下抽真空；

将所述B料预热至113℃至115℃，并在真空度0.95条件下抽真空；

将模板预热至110℃，并将所述A料和所述B料在80℃至90℃下分散均匀，

将分散后的所述A料和所述B料在110℃至115℃条件下浇筑试件；

将所述试件在120℃条件下硫化1至1.5小时后，拆除所述模板，再将所述试件在120℃条件下后硫化8至12小时；

将后硫化的所述试件降温至常温后，形成所述弹性体。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

装配式无拉力伸缩装置的第一锚固块和装配式无拉力伸缩装置的第二锚固块分别用于设置于相邻两梁体上，弹性体的材料包括聚氨酯复合材料，弹性体设置于第一锚固块和第二锚固块之间并处于压缩状态，弹性体覆盖相邻两梁体之间的伸缩缝。这样，在装配式无拉力伸缩装置施工完成后，能够实现伸缩缝预先有一定的压缩变形量，当梁体发生缩短变形时，伸缩缝的开口量增大，聚氨酯复合材料利用其超高的变形恢复能力来适应伸缩缝的变形。当梁体发生伸长变形时，伸缩缝开口量减小，聚氨酯复合材料利用其抗压能力及压缩变形能力，承受压力及适应压缩变形的需要。也就是说，无论伸缩缝的开口量增大或者减小，弹性体始终处于无拉力状态，避免了传统伸缩缝开口量增大时，弹性体处于受拉的状态，而导致损坏。

同时，由于聚氨酯复合材料的柔韧性好，吸能效果好，对车辆荷载作用具有良好的缓冲作用，而且，第一锚固块和第二锚固块提供了刚度过渡，保证该装配式无拉力伸缩装置行车舒适，震动噪音小，解决了传统伸缩缝振动噪音大的问题。

附图说明

图1为本发明中装配式无拉力伸缩装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明中相邻两梁体未安装装配式无拉力伸缩装置的示意图；

图3为本发明中第二锚固块的一种实施方式的结构示意图；

图4为本发明中临时板件的一种实施方式的结构示意图；

图5为本发明中预埋板件的一种实施方式的结构示意图；

图6为本发明中预制锚固块的一种实施方式的结构示意图；

图7为本发明中弹性体的一种实施方式的剖视图；

图8为本发明中跨缝板的一种实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1、第一锚固块；2、第二锚固块；3、第一找平垫层；4、第二找平垫层；5、弹性体；6、跨缝板、7、填充体；8、锚栓套筒；9、螺栓；10、梁体；11、第一铺装层；12、第二铺装层；13、伸缩缝砼；14、伸缩缝；15、钢筋；101、台阶结构；21、临时板件；22、预埋板件；23、预制锚固块；24、预埋螺栓固定板；211、第一腰型孔；212、第一孔结构；221、卡块；222、第二孔结构；231、第二腰型孔；232、第四孔结构；241、第三孔结构；51、避让槽；52、卡槽；61、水平段；62、竖直段。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

如图1所示，本发明的实施例提供一种装配式无拉力伸缩装置，用于设置于相邻两梁体10之间的伸缩缝14处，装配式无拉力伸缩装置包括第一锚固块1、第二锚固块2和弹性体5，第一锚固块1和第二锚固块2用于分别设置于相邻两梁体10上，弹性体5的材料包括聚氨酯复合材料，弹性体5设置于第一锚固块1和第二锚固块2之间并处于压缩状态，弹性体5用于覆盖伸缩缝14。

本实施例中，装配式无拉力伸缩装置是指为防止建筑物构件由于气候温度变化(热胀、冷缩)，使结构产生裂缝或破坏而沿建筑物或者构筑物施工缝方向的适当部位设置的一条伸缩缝。装配式无拉力伸缩装置是将基础以上的建筑构件如墙体、楼板、屋顶(木屋顶除外)等分成两个独立部分，使建筑物或构筑物沿长方向可做水平伸缩。后文将以伸缩缝应用于桥梁进行举例说明。

如图2所示，相邻两梁体10相互朝向的一端设有台阶结构101，相邻两梁体10的台阶结构形成伸缩缝14的槽口，在本实施例中，施工第一锚固块1和第二锚固块2时需要对相邻两梁体10进行找平，即相邻两梁体10上分别设有第一找平垫层3和第二找平垫层4。也就是说，装配式无拉力伸缩装置包括第一锚固块1、第二锚固块2、第一找平垫层3、第二找平垫层4和弹性体5，第一找平垫层3和第二找平垫层4分别浇筑于两梁体10的台阶结构上，第一锚固块1浇筑于第一找平垫层3上，第二锚固块2为预制结构，其固定于第二找平垫层4上，弹性体5的材料包括聚氨酯复合材料，其由几段2m长的预制体组合形成，其设置于第一锚固块1和第二锚固块2之间并处于压缩状态，弹性体5支撑于第一找平垫层3和第二找平垫层4上并用于覆盖伸缩缝14。

在本实施例中，相邻两梁体10上还分别设有第一铺装层11和第二铺装层12，第一铺装层11分别与第一找平垫层3和第一锚固块1连接，第二铺装层12分别与第二找平垫层4和第二锚固块2连接，且第一铺装层11、第一锚固块1、弹性体5、第二锚固块2和第二铺装层12的外表面平齐。第一找平垫层3和第二找平垫层4起到找平作用，可确保弹性体5底面与梁体10紧密接触，避免脱空。同时，在需要将旧桥的槽口缩小时，可以在相邻两梁体10的槽口处增设伸缩缝砼13。

在本实施例中，如图1、5、7所示，弹性体5和第二锚固块2上分别设有匹配的卡槽52和卡块221，安装弹性体5时，先将弹性体5和第二锚固块2分别倾斜一定角度，利用弹性体5优良的变形及变形恢复能力，通过对第二锚固块2施加竖向压力，第二锚固块2逐渐变为水平状态，在卡块221和卡槽52的作用下，第二锚固块2会带动弹性体5逐渐变为水平状态，直至将弹性体5压至水平状态，压缩量根据伸缩缝14的开口量大小确定。

这样，在装配式无拉力伸缩装置施工完成后，能够实现伸缩缝14预先有一定的压缩变形量，当梁体10发生缩短变形时，伸缩缝14的开口量增大，聚氨酯复合材料利用其超高的变形恢复能力来适应伸缩缝14的变形。当梁体10发生伸长变形时，伸缩缝14开口量减小，聚氨酯复合材料利用其抗压能力及压缩变形能力，承受压力及适应压缩变形的需要。也就是说，无论伸缩缝14的开口量增大或者减小，弹性体5始终处于无拉力状态，避免了传统伸缩缝14的开口量增大时，弹性体5处于受拉的状态，而导致损坏。

同时，由于聚氨酯复合材料的柔韧性好，吸能效果好，对车辆荷载作用具有良好的缓冲作用，而且，第一锚固块1和第二锚固块2提供了刚度过渡，保证该装配式无拉力伸缩装置行车舒适，震动噪音小，解决了传统伸缩缝14振动噪音大的问题。

可选地，该装配式无拉力伸缩装置还包括填充体7，填充体7用于设置于伸缩缝14中。

本实施例中，填充体7的材料包括泡沫，也就是说填充体7为泡沫填充体，如图1所示，泡沫填充体的竖直横截面为圆形，其设置于相邻两梁体10的伸缩缝14上端。这样，在施工第一找平垫层3和第二找平垫层4时，能够有效防止垫层材料落入相邻两梁体10之间的伸缩缝14，制约结构变形。同时，也避免雨水下渗，浸蚀梁体10。

在本实施例中，泡沫填充体在正常状态时，其直径大于伸缩缝14的宽度，安装时，先在梁端涂涮粘结胶，然后强行将泡沫填充体嵌入相邻两梁体10之间的伸缩缝14。

可选地，该装配式无拉力伸缩装置还包括跨缝板6，跨缝板6位于弹性体5的下方，跨缝板6的两端分别支撑于第一找平垫层3和第二找平垫层4上，跨缝板6用于覆盖伸缩缝14。

在本实施例中，跨缝板6选用钢板制成，如图8所示，跨缝板6呈T型，其水平段61分别设置于第一找平垫层3和第二找平垫层4上，其竖直段62设置于第一找平垫层3和第二找平垫层4之间的间隙中。这样，利用跨缝板6及弹性体5的抗压性能来承受车轮荷载的竖向压力，避免弹性体5发生过大的竖向变形。

在本实施例中，安装跨缝板6时，先在第一找平垫层3和第二找平垫层4上分别涂刷1mm的粘结材料，然后将跨缝板6的水平端压平，确保跨缝板6的水平端分别与第一找平垫层3和第二找平垫层4紧密结合。

在本实施例中，如图7所示，弹性体5的下端面设有避让槽51，跨缝板6的水平端位于该避让槽51中。如此，弹性体5的下端形成有相对设置的底脚。

在其他实施方式中，还可以选用其他造型的支撑结构代替T型的跨缝板，起到和弹性体一起承受车轮荷载的竖向压力。这里不做限制，根据实际需求而定。

可选地，弹性体5在零下30度的弯曲应变大于10000με。

在本实施例中，弹性体5具有优良的弯曲变形能力来适应梁端转角变形的需要。优选地，弹性体5在零下30度的弯曲应变大于10000με，这样，能够满足高低温条件下梁端转角的变形需要。

可选地，第一锚固块1采用现浇方式浇筑于第一找平垫层3上，第一锚固块1的材料包括聚氨酯混凝土。

在本实施例中，第一锚固块1的材料包括聚氨酯混凝土，第一锚固块1采用现浇方式浇筑于第一找平垫层3上，梁体10设有延伸至第一锚固块1浇筑区域的钢筋15，这样，第一锚固块1具有良好的缓冲性能，避免锚固区破坏。

具体地，第一锚固块1的抗压强度达大于60MPa，第一锚固块1的抗折强度大于25MPa。

可选地，还包括锚栓套筒8和螺栓9，锚栓套筒8穿设于第二找平垫层4和梁体10，螺栓9穿设于第二锚固块2并与锚栓套筒8螺纹连接。

在本实施例中，第二找平垫层4浇筑于梁体10上后，在第二找平垫层4上钻孔直至延伸至梁体10，然后将锚栓套筒8穿设于第二找平垫层4和梁体10的孔中并进行固定，第二锚固块2上设有供螺栓9的杆身穿过的通孔，在将第二锚固块2压平至第二找平垫层4后，螺栓9穿过第二锚固块2螺纹连接于锚栓套筒8上，从而实现第二锚固块2的固定。

在本实施例中，第二锚固块2为预制的，如图3、4、5、6所示，其包括临时板件21、预埋板件22、预制锚固块23以及预埋螺栓固定板24，其中，临时板件21和预埋板件22为钢板，预制锚固块23为聚氨酯混凝土浇筑制成，在生产时，临时板件21沿桥梁的宽度方向设有多个第一腰型孔211和第一孔结构212，预埋板件22沿桥梁的宽度方向设有多个开口和第二孔结构222，预埋螺栓固定板24与开口一一对应设置，预埋螺栓固定板24上设有至少两个第三孔结构241，预制锚固块23沿桥梁的宽度方向设有第二腰型孔231和第四孔结构232，第二锚固块2未固定于第二找平垫层4时，预制锚固块23的上端和下端分别与临时板件21和预埋板件22连接，即第一孔结构212、第四孔结构232和第二孔结构222对准后，用螺纹件进行连接，此时，第一腰型孔211、第二腰型孔231和开口对准，螺栓9穿过第一腰型孔211、第二腰型孔231进入第二锚固块2内部，螺栓9的杆身穿过第三孔结构241、开口后螺纹连接于锚栓套筒8中，在螺栓9安装完成后，将临时板件21拆卸，然后将第二腰型孔231利用聚氨酯混凝土封堵。

可选地，第一锚固块1与弹性体5之间以及第二锚固块2与弹性体5之间分别设有粘结层。

在本实施中，安装弹性体5时，需要在第一锚固块1和弹性体5相互朝向的端面以及第二锚固块2和弹性体5相互朝向的端面分别涂刷1mm的粘结材料，在弹性体5安装完成后，第一锚固块1与弹性体5之间以及第二锚固块2与弹性体5之间分别形成粘结层。

这样，不仅加强了弹性体5分别与第一锚固块1和第二锚固块2的连接，而且有效地避免弹性体5分别与第一锚固块1和第二锚固块2在交界处渗水。

可选地，第一找平垫层3和第一锚固块1分别通过锚固钢筋15与梁体10连接。

在本实施例中，第一找平垫层3和第一锚固块1分别采用现浇的方式，一种实施方式中，在施工时，先在梁体10上设置高度不同的两种钢筋笼，其中，高度较低的钢筋笼用于配合浇筑第一找平垫层3，高度较高的钢筋笼用于配合浇筑第一锚固块1。另一种实施方式中，先在梁体10上设置用于加工第一找平垫层3的钢筋笼，然后在第一找平垫层3加工完成后，再在第一找平垫层3上设置用于加工第一锚固块1的钢筋笼。这样，不仅使得第一找平垫层3和第一锚固块1分别与梁体10协调变形。而且保护桥面铺装材料，避免破坏。

可选地，聚氨酯复合材料包括A料和B料，弹性体5的制备方法包括：

S100、将A料预热至80℃，并在真空度0.95条件下抽真空；

S200、将B料预热至113℃至115℃，并在真空度0.95条件下抽真空；

S300、将模板预热至110℃，并将A料和B料在80℃至90℃下分散均匀，S400、将分散后的A料和B料在110℃至115℃条件下浇筑试件；

S500、将试件在120℃条件下硫化1至1.5小时后，拆除模板，再将试件在120℃条件下后硫化8至12小时；

S600、将后硫化的试件降温至常温后，形成弹性体5。

可选地，聚氨酯混凝土的制备方法包括：

S110、先将A料倒入分散机中，再将B料倒入A料中，分散均匀。(根据结合料的胶凝时间及施工能力合理确定一次分散量，避免浪费)。

S120、按1:4的质量比，将分散后的结合料倒入装有石料的搅拌灌中，进行搅拌，搅拌均匀后，及时浇筑。石料采用粒径3mm、5mm的玄武岩，质量比按1:2计。

在本实施例中，原材料应严格控制含水率，A料≤0.1％、石料≤0.2％。原材料的温度控制：A料温度为：29至33℃，石料温度为：17至20℃,B料温度为：20-30℃。考虑到A料在长时间运输、存储过程中会出现离析想象，使用前应采用分散机，将A料分散均匀，静止2至4h后待用。

上述聚氨酯复合材料以及聚氨酯混凝土的制备方法中，A料包括聚四氟氢呋喃预聚体以及聚醚多元醇等其他辅料，B料包括异氰酸酯。

本发明的装配式无拉力伸缩装置在桥梁上的施工过程包括下列工序：

1、弹性体5的选型及槽口宽度确定：结合桥梁最大跨径及桥梁分孔联长，依据伸缩缝构造参数表，确定槽口宽度、弹性体5参数以及施工的预压缩量等，上述伸缩缝构造参数表可以如下述表1所示：

表1

对于更换旧桥伸缩缝项目，按照确定的槽口宽度开槽。注意开槽时，避免损伤梁体10，清除槽口内松动混凝土、杂物及浮尘，如使用聚氨酯混凝土做第一找平垫层3和第二找平垫层4，应严格按照聚氨酯混凝土工艺施工，严禁用水清洗槽口；对新建项目，应按设计文件，进行伸缩缝的槽口预留。

2、安装填充体7：梁端涂涮粘结胶后，强行将填充体7嵌入相邻两梁体10之间的伸缩缝14中。

3、钻孔、植筋：按设计图纸在梁体10上进行钻孔、植筋，植筋工艺按《公路桥梁加固施工技术规范》相应要求执行。

4、绑扎、焊接钢筋15骨架：钢筋15绑扎及焊接工艺要求按《公路桥梁施工技术规范》相应条款执行。

5、浇筑第一找平垫层3和第二找平垫层4：如第一找平垫层3和第二找平垫层4采用水泥混凝土，混凝土强度等级为C50,施工及养护按《公路桥梁施工技术规范》相应条款执行；如工期紧张，第一找平垫层3和第二找平垫层4采用聚氨酯混凝土，应在绑扎、焊接钢筋15骨架前，对槽口进行除湿，然后涂刷1mm至2mm厚粘结材料。然后，进行第一找平垫层3和第二找平垫层4施工。

6、安装跨缝板6：在第一找平垫层3和第二找平垫层4的上表面以及跨缝板6底面涂刷1mm至2mm粘结材料，要求涂刷均匀不留死角，及时安装跨缝板6，安装时跨缝板6应压平，避免脱空、不平等现象。

7、浇筑第一锚固块1：浇筑前，用热风机对第一找平垫层3和第二找平垫层4的上表面的粘结层进行预热，然后浇筑第一锚固块1，采用平板振捣器振捣至密实。然后在常温条件下，用防水、保温模覆盖养生，4h后可拆除养生模。

8、安装锚栓套筒8：在第二找平垫层4以及对应梁体10上钻孔，并植入带内螺口的锚栓套筒8。

9、安装弹性体5及第二锚固块2：待胶体强度达到40Mpa以上，在第一锚固块1内侧面、弹性体5侧面涂刷粘结材料，按预定的倾斜角度，预安装第二锚固块2及弹性体5，就位后，拧紧螺栓9，施加竖向压力，将弹性体5及第二锚固块2压至水平位置。

10、灌缝：拆除第二锚固块2临时施工用的临时板件21，采用聚氨酯混凝土的结合料进行灌缝，第二锚固块2与桥面间接缝、第二锚固块2间接缝进行灌缝处理，弹性体5间接缝采用聚氨酯界面粘结料进行灌缝。

在本实施例中，对于斜桥，中间部分可采用2m长度弹性体5直接安装，根据斜角大小确定两端调整块的切割角度，调整块长度方向最小尺寸不得低于500mm,调整快可采用现场切割第二锚固块2及弹性体5获得。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。