一种公路桥梁伸缩装置及其装配方法

技术领域

本发明属于伸缩装置技术领域，具体的讲涉及一种公路桥梁伸缩装置及其装配方法。

背景技术

通常在两梁端之间、梁端与桥台之间伸缩缝处设置伸缩装置，以适应在气温变化、混凝土收缩、活载作用、桥梁墩台的沉降及徐变等因素影响下的桥跨上部结构的变形，并保证桥面车辆的平稳通行。

现有模数式伸缩装置由承重系统、位移控制系统、锚固系统和密封系统构成，位移控制元件主要采用聚氨酯压缩弹簧、橡胶剪切弹簧和四连杆机构，聚氨酯压缩弹簧、橡胶剪切弹簧存在残余变形大、位移不均匀、老化等问题，四连杆机构存在加工件多、安装复杂等问题，需要改进。

现在伸缩装置的装配工艺一般按照边梁-中梁-边梁排列固定，边梁与锚固件焊接，位移箱体拼焊，位移箱体和支承横梁、承压支座、压紧支座组装成位移箱，位移箱的支承横梁与中梁、位移箱体与边梁分别焊接，然后安装位移控制元件。此种装配工艺需要在装有承压支座和压紧支座的位移箱上施焊，焊接时熔池温度超过1000℃，而橡胶硫化温度为140～160℃，因此极易烧损承压支座和压紧支座，从而影响伸缩装置质量、缩短使用寿命，因此很有必要改善传统装配方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种对伸缩间距控制均衡、弹性阻尼缓冲长效稳定的公路桥梁伸缩装置，该装置的装配过程，减少热操作，具有结构布局设计合理，操作安全便捷的特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种公路桥梁伸缩装置，包括由平行设置的两侧边梁以及位于二者之间的若干根中梁，两侧所述边梁分别连接位移箱，所述中梁下部连接支撑横梁，所述支撑横梁的两端分别位于所述位移箱内且滑动连接，其特征在于：所述支撑横梁两端均设有阻尼器，所述阻尼器置于位移箱内，其一端与支撑横梁连接，另一端与所述位移箱连接。

构成上述一种公路桥梁伸缩装置的附加技术特征还包括：

——所述支撑横梁两端的阻尼器位于支撑横梁水平两侧且斜向对角布置，或者所述支撑横梁端部两侧对称设置阻尼器；

——所述阻尼器由动力缸或弹簧件构成，所述弹簧件包括橡胶弹簧、空气弹簧、气动弹簧或金属弹簧，所述支撑横梁端部设置第一挡板，所述位移箱外侧设置第二挡板，所述阻尼器的两端分别与所述第一挡板、第二挡板连接；

——所述阻尼器由变径金属弹簧构成且两端直径大于中间直径，所述金属弹簧中间贯穿轴杆，所述轴杆两端分别贯穿所述第一挡板、第二挡板且端部设置限位销；

——所述第一挡板与所述支撑横梁焊接固定，所述第二挡板位于所述位移箱外侧开口部位，所述位移箱底板焊接螺纹套管，所述第二挡板外侧设置螺杆，所述螺杆贯穿第二挡板后与所述螺纹套管旋定；

——所述支撑横梁与位移箱的滑动连接结构包括分别设置在支撑横梁上下两侧的压紧支座和承压支座，所述压紧支座与所述位移箱的顶面连接，所述承压支座与所述位移箱的底面连接，所述压紧支座和承压支座分别与所述支撑横梁形成滑动摩擦副；

——所述压紧支座和承压支座均由橡胶基体以及内置其中的层叠钢板构成，所述位移箱的顶面或底面设置销孔，置于所述销孔内的销柱与所述压紧支座或承压支座内部的钢板连接，或者所述销孔设置在所述压紧支座或承压支座的表面，所述销柱设置在所述位移箱的顶面或底面；

——所述边梁外侧焊接锚固钢筋，所述锚固钢筋包括交替排布的直锚杆和曲锚杆，所述边梁下部与所述位移箱的顶板焊接固定。

本发明还提供了一种公路桥梁伸缩装置的装配方法，其特征在于：用于生产装配上述公路桥梁伸缩装置，包括：

步骤一，伸缩装置的预组装，

①，所述边梁外侧焊接锚固钢筋，边梁底部与所述位移箱焊接固定，中梁底部与支承横梁焊接固定；

②, 将所述边梁、中梁平行排列，边梁位于两侧，中梁位于二者之间，上述支承横梁两端伸入相对应的位移箱体内；

③，在所述位移箱内依次安装压紧支座和承压支座，压紧支座位于支撑横梁的上部，承压支座位于支撑横梁的下部；

步骤二、阻尼器的安装，

所述支撑横梁两端各设置一个阻尼器，所述阻尼器位于支撑横梁水平两侧且斜向对角布置，或者在所述支撑横梁端部两侧对称设置阻尼器。

该装配方法的附加技术特征还包括：

——所述阻尼器的安装，

在步骤一中，在分步①的同时，进行位移箱的加工：所述位移箱体的顶面和底面上打孔塞焊所述销柱，所述位移箱的底面靠近外侧开口处焊接螺纹套管；

对阻尼器两端的第一挡板、第二挡板进行加工：所述第一挡板立式焊接在支撑横梁端部，第一挡板和第二挡板表面开孔，用于轴杆贯穿，第二挡板下部开孔，与所述螺纹套管对应，用于螺杆贯穿；

在分步③中，所述位移箱体内安放所述压紧支座，并使位移箱体顶面的销柱插入到压紧支座表面的销孔内，在所述支承横梁上施加竖向外力，压缩压紧支座，将承压支座安放在支撑横梁的底部，使位移箱体底面的销柱插入到承压支座表面的销孔内；

在分步③之后，增加分步④，进行阻尼器的装配：轴杆贯穿变径金属弹簧后，其两端分别穿过第一挡板、第二挡板上的开孔后安装限位销，第二挡板下部开孔内插入螺杆，螺杆旋入位移箱内的螺纹套管内，完成第二挡板的定位；

——在步骤二中，位于支撑横梁两端的阻尼器的作用力是相均衡的，使所述中梁与相邻所述边梁之间的间距是相等的；

——增加步骤三，止水带的安装：在相邻边梁、中梁和相邻中梁之间安装止水带，所述止水带的侧边设置在所述边梁、中梁相对侧部的型钢卡槽内。

本发明所提供的一种公路桥梁伸缩装置同现有技术相比，具有以下优点：由于该新型公路桥梁伸缩装置在原有模数式桥梁伸缩装置的基础上，通过在支撑横梁两端均设有阻尼器，阻尼器置于位移箱内，其一端与支撑横梁连接，另一端与所述位移箱连接，为支撑横梁提供相对称的阻尼作用，确保伸缩缝运动过程中，使支撑横梁连接的中梁与相邻的边梁之间的间隙均衡变化，提高了弹性减振效果，并且快速缓冲形变冲击，使伸缩装置及时恢复至间隙等距状态，增强了伸缩装置的安全稳定性；进一步的，阻尼器采用变径钢弹簧，不存在老化现象，残余变形小，阻尼弹力始终存在，形变位移控制均衡、稳定；其二，该公路桥梁伸缩装置的装配过程采用边梁、中梁与位移箱预制组装、阻尼器加装以及止水带最后卡合填充分步完成，相较于传统的模数式伸缩装置装配过程，预装配时完成焊接等热操作，在位移箱定位后，其内部安装阻尼器以及橡胶支座完全采用机械组装等冷装配手段，避免了焊接高温对位移箱内橡胶支座以及其他元件的损伤，确保伸缩结构牢靠稳定，延长有效使用寿命，该装配方法操作简单、组装效率和成品质量都很优异。

附图说明

图1为本发明一种公路桥梁伸缩装置的整体结构示意图；

图2为该公路桥梁伸缩装置的水平断面结构示意图；

图3为该公路桥梁伸缩装置的俯视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的公路桥梁伸缩装置的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1-3，构成该公路桥梁伸缩装置的结构包括由平行设置的两侧边梁11以及位于二者之间的若干根中梁12，两侧边梁11分别连接位移箱2，中梁12下部连接支撑横梁13，支撑横梁13的两端分别位于位移箱2内且滑动连接，支撑横梁13两端均设有阻尼器3，阻尼器3置于位移箱2内，其一端与支撑横梁13连接，另一端与位移箱2连接。

其工作原理为：该装置在原有模式伸缩装置的基础上，在位移箱2内加装阻尼器3并改进了装配方式，阻尼器3一端连接支撑横梁13，一端连接位移箱2，由于位移箱2在边梁11上均匀分布，所以阻尼器3在伸缩缝的走向内也是均匀分布的，其通过对支撑横梁13的阻尼作用反应在中梁12上，确保中梁12与相邻边梁11的间距变化均衡，并确保弹性变形快速回复，提高了伸缩装置的减振安全性能。

在构成上述公路桥梁伸缩装置的结构中，

——为了确保中梁12与相邻边梁11或者相邻中梁12之间的缝隙是均等的，上述支撑横梁13两端的阻尼器3位于支撑横梁13水平两侧且斜向对角布置，即一根支撑横梁13两端各设置一个阻尼器3且位于支撑横梁13的水平两侧，斜向对角布置即斜向对称分布，两个阻尼器3的连线中心与支撑横梁13的中心重合，使支撑横梁13两端受力均衡；

另外，根据伸缩缝所处的具体位置不同，比如在桥面倾斜幅度较大时，支撑横梁13两端的阻尼器3对支撑横梁13的初始力度可能不同，因为需要抵消一部分重力作用，才可能确保伸缩装置的型钢间隙是等距的；

为了提高均衡阻尼缓冲效果，可以在支撑横梁13端部两侧对称设置阻尼器3，即支撑横梁13的两端各设置多台阻尼器3，比如在端部水平两侧对称设置两台阻尼器3，实现了多方向弹性缓冲效果，阻尼减振能力更好，安全稳定使用寿命更长；

——优选地，上述阻尼器3由动力缸或弹簧件构成，弹簧件包括橡胶弹簧、空气弹簧、气动弹簧或金属弹簧30，优选地采用变径钢弹簧，即两端直径大于中间直径，其价格经济、制造成本低，且不存在老化现象，残余变形小，阻尼弹力始终存在，形变位移控制均衡、稳定；

上述金属弹簧30阻尼器3的组装也更加适用于冷装配方法，结构包括在支撑横梁13端部设置第一挡板31，位移箱2外侧设置第二挡板32，阻尼器3的两端分别与第一挡板31、第二挡板32连接，具体连接方式为，将金属弹簧30中间贯穿轴杆33，轴杆33两端分别贯穿第一挡板31、第二挡板32且端部设置限位销34；

——进一步的，上述第一挡板31与支撑横梁13焊接固定，第二挡板32位于所述位移箱2外侧开口部位，位移箱2底板焊接螺纹套管35，第二挡板32外侧设置螺杆36，螺杆36贯穿第二挡板32后与螺纹套管35旋定，采用螺杆36旋紧方式可以调节第二挡板32的初始定位，适用不同长度、弹性强度的金属弹簧30，也为调整阻尼弹力提供了有效手段；

——为了提高了支撑横梁13端部在位移箱2内顺畅滑动，实现了伸缩装置变形缓冲效果，上述支撑横梁13与位移箱2的滑动连接结构包括分别设置在支撑横梁13上下两侧的压紧支座21和承压支座22，压紧支座21与位移箱2的顶面连接，承压支座22与位移箱2的底面连接，压紧支座21和承压支座22分别与支撑横梁13形成滑动摩擦副，采用上下双层滑动结构，提高了支撑横梁13的灵活性，对振动响应灵敏，增强缓冲减振能力；

——进一步的，上述压紧支座21和承压支座22均由橡胶基体以及内置其中的层叠钢板构成，结构强度高，兼具良好的弹性，位移箱2的顶面或底面设置销孔23，置于销孔23内的销柱24与压紧支座21或承压支座22内部的钢板连接，增强了压紧支座21和承压支座22与位移箱2的连接紧密性；

作为等效替换，上述销孔23也可以设置在压紧支座21或承压支座22的表面，销柱24设置在位移箱2的顶面或底面，即为可拆卸连接结构，便于冷装配操作；

——优选地，上述边梁11外侧焊接锚固钢筋，为了增强与安装槽混凝土的连接强度，锚固钢筋包括交替排布的直锚杆和曲锚杆，便于形成立体锚定体系，增强锚固稳定性，边梁11下部与位移箱2的顶板焊接固定，边梁11与中梁12、相邻中梁12之间设置止水带5，止水带5的侧边固定在相对型钢卡槽内。

上述公路桥梁伸缩装置的装配制造过程如下：

步骤一，伸缩装置的预组装，

①，边梁11外侧焊接锚固钢筋，边梁11底部与位移箱2焊接固定，中梁12底部与支承横梁焊接固定；

②, 将边梁11、中梁12平行排列，边梁11位于两侧，中梁12位于二者之间，上述支承横梁两端伸入相对应的位移箱2体内；

③，在位移箱2内依次安装压紧支座21和承压支座22，压紧支座21位于支撑横梁13的上部，承压支座22位于支撑横梁13的下部；

步骤二、阻尼器3的安装，

支撑横梁13两端各设置一个阻尼器3，阻尼器3位于支撑横梁13水平两侧且斜向对角布置，或者在支撑横梁13端部两侧对称设置阻尼器3，即支撑横梁13每一端部水平两侧各设置一个阻尼器3。

——进一步的，在阻尼器3的安装时，

在步骤一中，在分步①的同时，进行位移箱2的加工：所述位移箱2体的顶面和底面上打孔塞焊销柱24，用于压紧支座21、承压支座22的定位，位移箱2的底面靠近外侧开口处焊接螺纹套管35，便于第二挡板32的定位；

对阻尼器3两端的第一挡板31、第二挡板32进行加工：第一挡板31立式焊接在支撑横梁13端部，第一挡板31和第二挡板32表面开孔，用于轴杆33贯穿，第二挡板32下部开孔，与螺纹套管35对应，用于螺杆36贯穿；

在分步③中，位移箱2体内安放压紧支座21，并使位移箱2体顶面的销柱24插入到压紧支座21表面的销孔23内，在支承横梁上施加竖向外力，压缩压紧支座21，将承压支座22安放在支撑横梁13的底部，使位移箱2体底面的销柱24插入到承压支座22表面的销孔23内；

在分步③之后，增加分步④，进行阻尼器3的装配：轴杆33贯穿变径金属弹簧30后，其两端分别穿过第一挡板31、第二挡板32上的开孔后安装限位销34，第二挡板32下部开孔内插入螺杆36，螺杆36旋入位移箱2内的螺纹套管35内，完成第二挡板32的定位；

——在步骤二中，位于支撑横梁13两端的阻尼器3的作用力是相均衡的，使中梁12与相邻边梁11之间的间距是相等的，实现了伸缩间隙均衡变化，提高了弹性减振效果，并且快速缓冲形变冲击，使伸缩装置及时恢复至间隙等距状态，增强了伸缩装置的安全稳定性；

——增加步骤三，止水带5的安装：在相邻边梁11、中梁12和相邻中梁12之间安装止水带5，止水带5的侧边设置在边梁11、中梁12相对侧部的型钢卡槽内。