一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构及其施工方法。该机构包括：传力边梁，沿伸缩缝边缘布置；多个减震耗能装置，等间距分布在传力边梁等间距开槽的Z型板中；传震板装置，通过水平传震板连接螺栓和竖直传震板连接螺栓与减震耗能装置连接。传力边梁中的C形螺纹钢筋与梁体中预留n型钢筋焊接，桥面铺装层纵向钢筋与伸缩缝区域内的钢筋笼焊接。浇筑伸缩缝区域内混凝土后，在浇筑伸缩缝区域内混凝土和桥面沥青混合料铺装层上平铺应力分散钢板，并采用锚固螺栓固定。本发明专利技术能有效减小并分散汽车荷载对伸缩缝边缘混凝土的冲击震动及应力集中，有效防止汽车荷载对伸缩转置及周围混凝土的损害。

Bridge expansion joint mechanism with shock absorption and shock resistance and its construction method

The invention discloses a shock absorption and shock resistant bridge expansion joint mechanism and its construction method. The mechanism includes: the force transmission side beam, along the edge of the expansion joint layout; a damping device, such as spacing distribution in Z plate force transmission side beam spacing slot; a vibration transmission plate device, a connecting bolt and a vertical vibration transmission plate connected with the damping device connected by horizontal vibration transmission plate. C thread steel dowel edge beam in beam and write reserved type N welded steel bridge pavement longitudinal reinforcement and expansion joints of steel reinforcement cage area welding. After pouring the concrete in the expansion joint area, the stress dispersion steel plate is spread on the concrete and bridge deck asphalt mixture layer in the pouring expansion joint area, and the anchor bolt is used to fix the steel plate. The invention can effectively reduce and disperse the shock and vibration and stress concentration of the automobile load on the edge of the expansion joint concrete, and effectively prevent the automobile load from damaging the telescopic transposition and the surrounding concrete.

【技术实现步骤摘要】
一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构及其施工方法
本专利技术涉及公路桥梁伸缩缝及周围混凝土保护
，尤其涉及一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构及其施工方法。
技术介绍
为满足桥面变形的要求，消除温度应力的影响，在公路桥简支梁纵向相邻两跨梁体之间或梁体与桥台之间需要设置伸缩装置。对于公路桥梁中，车辆经过伸缩缝时行驶要求平顺、无突跳与噪声；设置伸缩装置时要求要能防止雨水和垃圾泥土渗入阻塞，同时安装、养护都要简易方便。设置伸缩缝处，栏杆与桥面铺装都要断开，设置伸缩装置后，在汽车荷载作用下，当车轮经过伸缩缝时，汽车荷载将对两边的伸缩装置及混凝土产生冲击，伸缩装置周围混凝土一方面受到较大冲击荷载，另一方面伸缩装置周围存在应力集中，致使伸缩装置及周围混凝土极易出现破坏。伸缩装置及周围混凝土破坏后，一方面可能使伸缩装置失效，另一方面极大影响了车辆的行车舒适性，甚至造成行车安全事故，对公路桥梁的安全运营带来极大影响。由于现有伸缩装置设计过程中未有效考虑汽车通过桥梁伸缩缝时产生的震动冲击作用，大量桥梁伸缩装置出现提前损坏。然而在进行伸缩缝更换时，一方面需要实行交通管制，另一方面施工困难且养护期较长。尤其是高等级公路，交通流量大且车速快，往往造成不良的社会压力及经济损失。为此，公路运营中伸缩装置及周围混凝土的破坏成为急需解决的工程技术问题。现有技术中，桥梁的各种类型的伸缩装置主要有：嵌填型伸缩缝、钢板式伸缩缝、橡胶式伸缩缝、模数式伸缩缝、无缝伸缩缝。以上伸缩装置中除无缝伸缩缝外，其余都是在伸缩缝两端安装型钢并进行锚固或填充处理后实现伸缩，但车辆行驶过程中，尤其是相邻梁体之间出现不均匀变形后，汽车动荷载都会对伸缩装置两端混凝土造成不同程度的冲击震动。无缝伸缩缝是采用橡胶沥青类混合料填充，该处理方法主要用在伸缩缝快速修补中，但实践表明该方式在重载交通下，填充材料可能出现老化、车辙、拥包等病害，变形后的伸缩缝周围混凝土将承受较大的车辆震动冲击作用而损坏。
技术实现思路
本专利技术主要是解决现有技术中所存在的技术问题，本专利技术提供一种可将冲击震动荷载均匀分散到伸缩缝周围混凝土中，且工程造价较低，工序较简单的减震抗冲击桥梁伸缩缝机构及其施工方法。本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，布置于相邻梁体之间的缝隙处，其外侧为桥面铺装层，车辆行进的方向为梁体长度方向，与梁体长度方向垂直的方向为梁体的宽度方向，在该缝隙两侧的梁体上对称设有沿梁体宽度方向的传力边梁，在传力边梁上沿梁体宽度方向并列设有多个减震耗能装置，在两个传力边梁之间连接有防水防渗橡胶条带。所述减震耗能装置包括由槽型钢围成的矩形内框，在矩形内框的上水平面上设有可以沿梁体长度方向滑动的水平传震块，在矩形内框靠近缝隙的竖直平面上设有可以沿竖直方向滑动的竖直传震块，在矩形内框的周向外侧固定连接有罩住矩形内框的矩形外框，矩形外框在对应水平传震块运动轨迹和竖直传震块运动轨迹处开有开口，在矩形内框靠近缝隙的上角端设有第一滑轮，矩形内框远离缝隙一侧的下角端设有个固定块，水平传震块靠近缝隙一端和竖直传震块上端之间连接有绕过第一滑轮的第一形状记忆合金丝束，水平传震块的另一端连接有第二形状记忆合金丝束，第二形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接，竖直传震块的下端连接有第三形状记忆合金丝束，第三形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接。在减震耗能装置的靠近缝隙侧设有传震板装置，所述传震板装置包括水平传震板和竖直传震板，水平传震板与水平传震块固定连接，竖直传震板与和竖直传震块固定连接，在多个减震耗能装置和传力边梁形成的空隙之内填充有与靠近缝隙的桥面铺装层平齐的混凝土填料层，在所述填料层与桥面铺装层上铺设有应力分散钢板，所述应力分散钢板的一端与填料层通过锚固螺栓固定连接，应力分散钢板的另一端与桥面铺装层通过锚固螺栓固定连接。在汽车通过伸缩缝时，一方面，应力分散钢板可以分散汽车荷载，使应力分散钢板下的桥面混凝土均匀受力；一方面，伸缩缝边缘的应力集中会通过Z型钢板、方形钢板、C型螺纹钢筋、直螺纹钢筋分散到伸缩缝周围的混凝土中；再一方面，汽车对伸缩缝边缘的冲击将通过水平传震板和竖直传震板经水平传震块和竖直传震块将冲击荷载经多个减震耗能装置中的形状记忆合金丝束耗能后，分散到减震耗能装置周围的混凝土中。所述矩形内框的远离缝隙一侧的上角端设有第二滑轮，矩形内框靠近缝隙一侧的下角端设置有第三滑轮，所述第二形状记忆合金丝束绕过第二滑轮固定连接在固定块上，所述第三形状记忆合金丝束绕过第三滑轮固定连接在固定块上，所述的竖直传震块上和水平传震块上设有螺栓孔并通过螺栓与传震板装置连接；所述的竖直传震块的两端和水平传震块的两端均连接有限位弹簧，矩形内框上水平面上设有两块水平限位板，矩形内框靠近缝隙侧的竖直面上设置有两块竖直限位板，竖直传震块位于两块竖直限位板之间并通过两端的竖直限位弹簧与竖直限位板固定连接；水平传震块位于两块水平限位板之间并通过水平限位弹簧与水平限位板固定连接，所述的矩形内框和矩形外框通过焊接进行连接。所述传力边梁包括有Z型钢、方形钢板、C型螺纹钢筋、直螺纹钢筋，方形钢板沿梁体宽度方向设置，Z型钢包括有相互平行的顶部和底部以及与顶部垂直的腹部，Z型钢与方形钢板的靠近缝隙一侧固定连接，方形钢板的远离缝隙一侧与C型螺纹钢筋固定连接，C型螺纹钢筋的开口朝向方形钢板，直螺纹钢筋斜置在C型螺纹钢筋上方，直螺纹钢筋较高的一端与Z型钢顶部固定连接，另一端与C型螺纹钢筋固定连接，所述Z型钢靠近减震耗能装置一侧的顶部和腹部开用于安装减震耗能装置的槽。所述竖直传震板压在Z型钢的腹部靠近缝隙一侧，水平传震板压在Z型钢的顶部，竖直传震板和Z型钢的腹部之间设有竖直橡胶垫板，水平传震板和Z型钢的顶部之间设有水平橡胶垫板。所述竖直传震板和防水防渗橡胶条带之间设有竖直缓冲橡胶条带，防水防渗橡胶条带通过位于竖直传震板下方的锚固螺栓固定在传力边梁上，在水平传震板和应力分散钢板之间设有水平缓冲橡胶条带。所述的传震板连接螺栓与传震块拧紧后，汽车在伸缩缝处产生的冲击使形状记忆合金丝束受到拉伸，形状记忆合金丝束在受拉伸过程中，其拉伸弹性模量具有随拉伸变形增大而减小的性能，能有效减小冲击荷载，且冲击荷载解除后形状记忆合金丝将完全恢复原状，具有良好的减震抗冲击性能。冲击荷载经形状记忆合金丝束减小后，荷载分散在减震耗能装置的四个角点，最后传递到浇筑的伸缩缝区域内混凝土中。一种上述减震抗冲击桥梁伸缩缝机构的施工方法，步骤如下：第一步、预留伸缩缝机构安装区域在桥梁的梁体安装好后，在梁体缝隙间用泡沫板填充，分别在相邻梁体的上表面沿梁体宽度方向上架设挡板并固定，挡板用于阻隔施工时的水泥混凝土或沥青混合料，挡板离缝隙中央约400~500mm，挡板高度与桥面铺装层设计高度相同。在挡板远离缝隙一侧浇筑混凝土形成桥面铺装层的混凝土层，靠近挡板的桥面铺装层中的沿梁体长度方向的钢筋向上垂直弯起，弯起长度约100~150mm。在缝隙两侧挡板之间用砂石填满并整平，在混凝土层上铺装桥面沥青混合料层。桥面铺装层凝固完成，取出挡板间的砂石，拆卸挡板，将桥面铺装混凝土层中被垂直弯起的钢筋掰直。第二步、减震耗能装置与传力边梁组装将三个滑轮分别固定在矩形内框的三个角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，布置于相邻梁体之间的缝隙处，其外侧为桥面铺装层，车辆行进的方向为梁体长度方向，与梁体长度方向垂直的方向为梁体的宽度方向，其特征在于：在该缝隙两侧的梁体上对称设有沿梁体宽度方向的传力边梁，在传力边梁上沿梁体宽度方向并列设有多个减震耗能装置，在两个传力边梁之间连接有防水防渗橡胶条带；所述减震耗能装置包括由槽型钢围成的矩形内框，在矩形内框的上水平面上设有可以沿梁体长度方向滑动的水平传震块，在矩形内框靠近缝隙的竖直平面上设有可以沿竖直方向滑动的竖直传震块，在矩形内框的周向外侧固定连接有罩住矩形内框的矩形外框，矩形外框在对应水平传震块运动轨迹和竖直传震块运动轨迹处开有开口，在矩形内框靠近缝隙的上角端设有第一滑轮，矩形内框远离缝隙一侧的下角端设有个固定块，水平传震块靠近缝隙一端和竖直传震块上端之间连接有绕过第一滑轮的第一形状记忆合金丝束，水平传震块的另一端连接有第二形状记忆合金丝束，第二形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接，竖直传震块的下端连接有第三形状记忆合金丝束，第三形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接，在减震耗能装置的靠近缝隙侧设有传震板装置，所述传震板装置包括水平传震板和竖直传震板，水平传震板与水平传震块固定连接，竖直传震板与和竖直传震块固定连接，在多个减震耗能装置和传力边梁形成的空隙之内填充有与靠近缝隙的桥面铺装层平齐的混凝土填料层，在所述填料层与桥面铺装层上铺设有应力分散钢板，所述应力分散钢板的一端与填料层通过锚固螺栓固定连接，应力分散钢板的另一端与桥面铺装层通过锚固螺栓固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，布置于相邻梁体之间的缝隙处，其外侧为桥面铺装层，车辆行进的方向为梁体长度方向，与梁体长度方向垂直的方向为梁体的宽度方向，其特征在于：在该缝隙两侧的梁体上对称设有沿梁体宽度方向的传力边梁，在传力边梁上沿梁体宽度方向并列设有多个减震耗能装置，在两个传力边梁之间连接有防水防渗橡胶条带；所述减震耗能装置包括由槽型钢围成的矩形内框，在矩形内框的上水平面上设有可以沿梁体长度方向滑动的水平传震块，在矩形内框靠近缝隙的竖直平面上设有可以沿竖直方向滑动的竖直传震块，在矩形内框的周向外侧固定连接有罩住矩形内框的矩形外框，矩形外框在对应水平传震块运动轨迹和竖直传震块运动轨迹处开有开口，在矩形内框靠近缝隙的上角端设有第一滑轮，矩形内框远离缝隙一侧的下角端设有个固定块，水平传震块靠近缝隙一端和竖直传震块上端之间连接有绕过第一滑轮的第一形状记忆合金丝束，水平传震块的另一端连接有第二形状记忆合金丝束，第二形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接，竖直传震块的下端连接有第三形状记忆合金丝束，第三形状记忆合金丝束的另一端与固定块连接，在减震耗能装置的靠近缝隙侧设有传震板装置，所述传震板装置包括水平传震板和竖直传震板，水平传震板与水平传震块固定连接，竖直传震板与和竖直传震块固定连接，在多个减震耗能装置和传力边梁形成的空隙之内填充有与靠近缝隙的桥面铺装层平齐的混凝土填料层，在所述填料层与桥面铺装层上铺设有应力分散钢板，所述应力分散钢板的一端与填料层通过锚固螺栓固定连接，应力分散钢板的另一端与桥面铺装层通过锚固螺栓固定连接。2.如权利要求1所述的一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，其特征在于：所述矩形内框的远离缝隙一侧的上角端设有第二滑轮，矩形内框靠近缝隙一侧的下角端设置有第三滑轮，所述第二形状记忆合金丝束绕过第二滑轮固定连接在固定块上，所述第三形状记忆合金丝束绕过第三滑轮固定连接在固定块上，所述的竖直传震块上和水平传震块上设有螺栓孔并通过螺栓与传震板装置连接；所述的竖直传震块的两端和水平传震块的两端均连接有限位弹簧，矩形内框上水平面上设有两块水平限位板，矩形内框靠近缝隙侧的竖直面上设置有两块竖直限位板，竖直传震块位于两块竖直限位板之间并通过两端的竖直限位弹簧与竖直限位板固定连接；水平传震块位于两块水平限位板之间并通过水平限位弹簧与水平限位板固定连接，所述的矩形内框和矩形外框通过焊接进行连接。3.如权利要求1或2所述的一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，其特征在于：所述传力边梁包括有Z型钢、方形钢板、C型螺纹钢筋、直螺纹钢筋，方形钢板沿梁体宽度方向设置，Z型钢包括有相互平行的顶部和底部以及与顶部垂直的腹部，Z型钢与方形钢板的靠近缝隙一侧固定连接，方形钢板的远离缝隙一侧与C型螺纹钢筋固定连接，C型螺纹钢筋的开口朝向方形钢板，直螺纹钢筋斜置在C型螺纹钢筋上方，直螺纹钢筋较高的一端与Z型钢顶部固定连接，另一端与C型螺纹钢筋固定连接，所述Z型钢靠近减震耗能装置一侧的顶部开有用于安装减震耗能装置的槽。4.如权利要求3所述的一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，其特征在于：所述竖直传震板压在Z型钢的腹部靠近缝隙一侧，水平传震板压在Z型钢的顶部，竖直传震板和Z型钢的腹部之间设有竖直橡胶垫板，水平传震板和Z型钢的顶部之间设有水平橡胶垫板。5.如权利要求4所述的一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构，其特征在于：所述竖直传震板和防水防渗橡胶条带之间设有竖直缓冲橡胶条带，防水防渗橡胶条带通过位于竖直传震板下方的锚固螺栓固定在传力边梁上，在水平传震板和应力分散钢板之间设有水平缓冲橡胶条带。6.一种如权利要求1-5任一所述的一种减震抗冲击桥梁伸缩缝机构的施工方法，其特征在于，步骤如下：第一步、预留伸缩缝机构安装区域在桥梁的梁体安装好后，在梁体缝隙间用泡沫板填充，分别在相邻梁体的上表面沿梁体宽度方向上架设挡板并固定，挡板用于阻隔施工时的水泥混凝土或沥青混合料，挡板离...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐平，张敏霞，杨小林，丁亚红，张春生，王兴国，徐海宾，张振华，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41