本发明属于桥梁附属功能部件技术领域，具体涉及一种桥梁无缝伸缩装置。
背景技术：
桥梁上部结构会因温度变化和混凝土收缩、徐变而发生顺桥梁纵向的伸缩变形，这种伸缩变形被约束就会导致桥梁结构破坏、桥面和路面的开裂、起拱，传统的做法也是目前常用的做法是在梁体之间、梁体与桥台之间安装带有变形缝的伸缩装置(即常称的伸缩缝)来适应这种伸缩变形。
传统的伸缩缝存在如下缺点：伸缩缝的存在使桥面成为不连续构造，车辆通过伸缩缝时会发生冲击，造成行车不平顺，影响行车舒适性；车辆通过时的反复冲击，使伸缩缝容易松动、变形和损坏，而伸缩缝的破坏又加重车辆的冲击，形成恶性循环，车辆冲击作用还会导致桥梁本身的损坏，降低桥梁使用寿命，严重情况下甚至危及行车安全；再者，桥梁伸缩缝暴露在外，长期累积的尘埃、垃圾会填满伸缩缝的间隙，导致伸缩缝失效。因此，桥梁伸缩缝“屡修屡坏”，成为桥梁维修养护的典型难点之一，不仅需要长期维护而且费用高。
造成传统桥梁伸缩缝缺陷的根本原因是桥面构造不连续，因此，开发无缝的伸缩装置，实现桥面连续，是解决传统伸缩缝缺陷的重要途经之一，“最好的伸缩缝是无伸缩缝”，这一理念推动桥梁无缝化技术的发展。上世纪70年代末始于英国，一种采用高弹塑性材料的填充式桥梁无缝伸缩装置得到发展和应用，这种填充式无缝伸缩装置是在桥梁伸缩缝处预留槽口，再在预留槽口内填充由多种高分子聚合物改性沥青、抗老化剂和骨料组成的热拌混合料弹塑体，从而实现桥面连续，提高了行车舒适性。这技术于上世纪90年代被引入我国，得到一定程度的发展和应用。但是，这种弹塑体填充式伸缩装置也存在一些明显的缺点，由于弹塑体本身材质较软、刚度较小，在车轮荷载作用下变形较大，弹塑体与桥面铺装层的交界面容易出现脱粘，桥面铺装层啃边破坏，因此这种伸缩缝装置的耐久性较差，其应用未能普及。
技术实现要素：
为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种桥梁无缝伸缩装置。
本发明所采用的技术方案为：
一种桥梁无缝伸缩装置，包括间隔设置的两个桥梁构件，两个桥梁构件的上端均设置有沥青混凝土面层；两个桥梁构件之间的间隙为梁缝，两个沥青混凝土面层之间设置有弹性材料填充空间，且弹性材料填充空间的宽度大于梁缝的宽度，弹性材料填充空间内设置有弹塑性填充材料；所述弹塑性填充材料内预埋有位于其两侧的固定件，两个固定件之间的弹塑性填充材料内预埋有活动件；所述活动件与两侧的固定件之间均设置有多个u型连接件；所述固定件的下端设置有加强弹塑性填充材料与两个桥梁构件之间的连接性的加强筋组件。
进一步优选的是，所述两个桥梁构件均为梁体，或是两个桥梁构件分别为梁体和桥台。
更进一步优选的是，所述固定件包括从上到下依次设置的第一带孔钢顶板、固定件钢底板和多个锚固筋，固定件钢底板设置于桥梁构件的上端，锚固筋埋设于桥梁构件内，且锚固筋与加强筋组件相连接；所述第一带孔钢顶板和固定件钢底板之间通过第一开孔钢腹板或第一短钢筋相连接，第一开孔钢腹板或第一短钢筋与u型连接件的一端相连接。
更进一步优选的是，所述加强筋组件包括彼此连接的桥梁构件预埋钢筋和横桥向钢筋，桥梁构件预埋钢筋和横桥向钢筋均预埋于桥梁构件内，且桥梁构件预埋钢筋和横桥向钢筋均与对应的锚固筋相连接。
更进一步优选的是，所述活动件包括第二带孔钢顶板和设置于第二带孔钢顶板下方的活动件钢底板，第二带孔钢顶板和活动件钢底板通过第二开孔钢腹板或第二短钢筋相连接，第二开孔钢腹板或第二短钢筋与u型连接件的另一端相连接；所述活动件钢底板的两端分别设置于两个固定件钢底板上。
更进一步优选的是，所述活动件钢底板下方的梁缝内填充有泡沫。
更进一步优选的是，所述第一带孔钢顶板和固定件钢底板之间通过第一开孔钢腹板相连接；所述固定件钢底板的上端面层与桥梁构件的上端面齐平。
更进一步优选的是，所述第一带孔钢顶板和固定件钢底板之间通过第一短钢筋相连接。
更进一步优选的是，所述第一带孔钢顶板为钢条，第一带孔钢顶板上均匀的设置有多个开孔。
本发明的有益效果为：
本发明是用于公路桥梁的一种正交异性钢骨架无缝伸缩装置，通过连接设置固定件、活动件及固定件与活动件的u型连接件，具有正交异性的特点，在顺桥方向具有较小的变形刚度和较大的变形能力，以适应由温度变化引起的桥梁上部结构变形，同时在竖向具有较大的刚度以承受车辆荷载的重力及冲击；加强筋组件加强了沥青混凝土面层和桥梁构件之间的连接性，将层结构有效的形成整体，进一步加强了整体的抗变形能力、承重能力和抗冲击能力。以这种正交异性钢骨架无缝伸缩装置取代传统的伸缩缝，将实现桥梁路面的无缝连续，解决传统伸缩缝容易破坏、维修养护困难和行车不平顺的问题。
附图说明
图1是本发明桥梁无缝伸缩装置的剖面构造图；
图2是本发明桥梁无缝伸缩装置的俯视构造图；
图3是本发明的固定件中采用第一开孔钢腹板时的立体图；
图4是本发明的固定件中采用第一开孔钢腹板与u型连接件连接时的侧视图；
图5是本发明的活动件中采用第二开孔钢腹板时的立体图；
图6是发明的固定件中采用第一短钢筋时的立体图；
图7是本发明的固定件中采用第一短钢筋与u型连接件连接时的侧视图；
图8是本发明的活动件中采用第二短钢筋时的立体图。
图中：1-桥梁构件；2-沥青混凝土面层；3-弹塑性填充材料；4-固定件；41-第一带孔钢顶板；42-固定件钢底板；43-锚固筋；44-第一开孔钢腹板；45-第一短钢筋；5-活动件；51-第二带孔钢顶板；52-活动件钢底板；53-第二开孔钢腹板；54-第二短钢筋；6-u型连接件；7-加强筋组件；71-桥梁构件预埋钢筋；72-横桥向钢筋；8-泡沫。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明提供的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
在一些例子中，由于一些实施方式属于现有或常规技术，因此并没有描述或没有详细的描述。
此外，本文中记载的技术特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，在合理情况下(不构成自相矛盾的情况下)，均包括直接和间接连接(联接)。
实施例一：
如图1-8所示，本实施例提供一种桥梁无缝伸缩装置，包括间隔设置的两个桥梁构件1，两个桥梁构件1的上端均设置有沥青混凝土面层2；两个桥梁构件1之间的间隙为梁缝，两个沥青混凝土面层2之间设置有弹性材料填充空间，且弹性材料填充空间的宽度大于梁缝的宽度，弹性材料填充空间内设置有弹塑性填充材料3；所述弹塑性填充材料3内预埋有位于其两侧的固定件4，两个固定件4之间的弹塑性填充材料3内预埋有活动件5；所述活动件5与两侧的固定件4之间均设置有多个u型连接件6；所述固定件4的下端设置有加强弹塑性填充材料3与两个桥梁构件1之间的连接性的加强筋组件7。活动件5与固定件4通过u型连接件6焊接形成正交异性钢骨架，适应更大伸缩量，正交异性钢骨架和弹塑性填充材料3采用现有材料即可，例如所采用的弹塑性填充材料3可以为环氧沥青混合料或橡胶沥青混合料等现有的高弹性沥青类混凝土料，不做具体限定。需要进一步说明的是，所述两个桥梁构件1均为梁体，或是两个桥梁构件1分别为梁体和桥台。
本发明是用于公路桥梁的一种正交异性钢骨架无缝伸缩装置，通过连接设置固定件4、活动件5及固定件4与活动件5的u型连接件6，具有正交异性的特点，在顺桥方向具有较小的变形刚度和较大的变形能力，以适应由温度变化引起的桥梁上部结构变形，同时在竖向具有较大的刚度以承受车辆荷载的重力及冲击；加强筋组件7加强了沥青混凝土面层2和桥梁构件1之间的连接性，将层结构有效的形成整体，进一步加强了整体的抗变形能力、承重能力和抗冲击能力。以这种正交异性钢骨架无缝伸缩装置取代传统的伸缩缝，将实现桥梁路面的无缝连续，解决传统伸缩缝容易破坏、维修养护困难和行车不平顺的问题。同时，本发明还具有以下特点：
(1)在顺桥向以适当联长设置这种无缝伸缩装置，取代常规伸缩缝，可以实现全桥无缝化，提高行车平稳性和舒适性，可以避免常规伸缩缝因车辆冲击作用而引起的桥梁病害，大为减小养护维修工作量。
(2)本发明形成的正交异性钢骨架和弹塑性填充材料3结合形成组合结构，提高了伸缩缝的整体竖向刚度，使其与桥面的竖向刚度匹配，与常规填充式伸缩缝比较，可以避免车轮碾过伸缩缝时因存在较大的变形差而导致的预留槽啃边、开裂等病害。
(3)因正交异性钢骨架的支撑和约束作用，也可避免弹塑性填充材料3的凹陷和凸起。
(4)在顺桥向具有较好的变形能力，以适应梁体因收缩、徐变和温度变化而产生的缓慢伸缩变形，但又具有一定的顺桥向刚度，可以有效抵抗桥梁上部结构在制动力作用下的水平位移，也可减小桥墩偏位，这对桥墩的受力是有利的。
(5)由于限制了制动力作用下的梁体位移，也不必如常规伸缩缝考虑安装误差而增加的伸缩量，因此对于相同的联长，所需要的伸缩量较小。
(6)由于这种伸缩装置的正交异性钢骨架有效提高了其竖向刚度，可以采用更大的弹塑性填充材料3宽度和高度，与常规的填充式伸缩缝比较，可以制作伸缩量更大的伸缩装置。当要求的伸缩量较大时，可以通过增加活动部件的数量来实现。
(7)这种无缝伸缩装置在顺桥向既有较好的变形能力又有合理的刚度，在受地震水平地震作用时，可以起到良好的缓冲和限制梁体位移的作用；同时正交异性钢骨架与弹塑性填充材料3组成的组合结构，具有较好的粘弹性性能，可以起到地震消能作用。因此，采用这种无缝伸缩装置可以明显改善桥梁的抗震性能。
(8)施工速度快，一般几个小时即可完成一处伸缩装置的安装和浇注，完工后24小时即可开放交通。
(9)维修养护方便、工作量小。这种无缝伸缩装置耐久性好，可以减少维修养护工作量；即使出现病害养护也很方便，如果出现裂缝，可采用热熔弹塑性材料进行封闭，出现磨损、坑槽，可以热熔重做面层。另外，这种伸缩装置具有较好的竖向剪切变形能力，对于顶升更换支座作业也很方便，在合理控制顶升量的情况下，伸缩装置不会破坏。
(10)这种无缝伸缩装置造价比普通伸缩缝要高大约50％，但因其可以提高耐久性，减少维修养护工作量，改善桥梁性能和行车条件，从性能和全寿命周期费用的角度综合考虑，具有良好技术和经济效益。
实施例二：
本实施例是在实施例一基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例一的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，如图3、图4、图6和图7所示，所述固定件4包括从上到下依次设置的第一带孔钢顶板41、固定件钢底板42和多个锚固筋43，固定件钢底板42设置于桥梁构件1的上端，锚固筋43埋设于桥梁构件1内，且锚固筋43与加强筋组件7相连接；所述第一带孔钢顶板41和固定件钢底板42之间通过第一开孔钢腹板44或第一短钢筋45相连接，第一开孔钢腹板或第一短钢筋与u型连接件6的一端相连接。进一步需要说明的是，所述第一带孔钢顶板41为钢条，第一带孔钢顶板41上均匀的设置有多个开孔。如图3或图6所示，固定件4被组合成工字型结构，提供竖向刚度支撑；第一带孔钢顶板41优选为窄钢条，每隔一定间距开孔，以便填充的弹塑性材料互相连通形成整体。固定件4共有两个，设在伸缩缝(即两个梁体之间的间隙)的两侧，活动件5设在两固定件4之间，根据所要求的伸缩量的大小，可设一个或奇数多个。相邻的活动件5与固定件4之间，通过水平布置的u型连接件4连接和架立，u型连接件4优选用钢筋制成，使伸缩缝在顺桥向具有适合的刚度和变形能力。采用第一开孔钢腹板44，可以加强对位于固定件4与弹塑性填充材料3的约束，避免弹塑性填充材料3与沥青混凝土面层2侧面间脱粘。采用第一短钢筋45与采用第一开孔钢腹板44的作用相同，且采用第一短钢筋45的构造更简单，制作更方便，且造价较低，从实际使用情况来看，与采用第一开孔钢腹板44相同的均达到了预期的效果。
实施例三：
本实施例是在实施例二基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例二的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，所述加强筋组件7包括彼此连接的桥梁构件预埋钢筋71和横桥向钢筋72，桥梁构件预埋钢筋71和横桥向钢筋72均预埋于桥梁构件1内，且桥梁构件预埋钢筋71和横桥向钢筋72均与对应的锚固筋43相连接。桥梁构件预埋钢筋71和横桥向钢筋72均连接桥梁构件1，同时与锚固筋43相连接，可以很好的加强弹塑性填充材料3和桥梁构件1之间的连接性，将层结构有效的形成整体，避免在长久使用中弹塑性填充材料3的损坏。
实施例四：
本实施例是在实施例二或实施例三基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例二或实施例三的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，如图5和图8所示，所述活动件5包括第二带孔钢顶板51和设置于第二带孔钢顶板51下方的活动件钢底板52，第二带孔钢顶板51和活动件钢底板52通过第二开孔钢腹板53或第二短钢筋54相连接，第二开孔钢腹板53或第二短钢筋54与u型连接件6的另一端相连接；所述活动件钢底板52的两端分别设置于两个固定件钢底板42上。一般情况下，活动件5的所有零部件之间均采用焊接的方式进行连接，稳固性好。采用第二开孔钢腹板53，可以加强对位于活动件5与弹塑性填充材料3的约束，避免弹塑性填充材料3与沥青混凝土面层2侧面间脱粘。采用第二短钢筋54与采用第二开孔钢腹板53的作用相同，且采用第二短钢筋54的构造更简单，制作更方便，且造价较低，从实际使用情况来看，与采用第二开孔钢腹板53相同的均达到了预期的效果。
实施例五：
本实施例是在实施例四基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例四的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，所述活动件钢底板52下方的梁缝内填充有泡沫8。泡沫8可起到一定的缓冲作用，使保护效果更好。
实施例六：
本实施例是在实施例二至实施例五中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例二至实施例五中任一实施例的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，所述第一带孔钢顶板41和固定件钢底板42之间通过第一开孔钢腹板相连接；所述固定件钢底板42的上端面层与桥梁构件1的上端面齐平。本实施例中适中的距离可以保证稳固效果更好，起到很好的保护作用。
实施例七：
本实施例是在实施例二至实施例六中任一实施例基础上做出的进一步改进，本实施例与实施例二至实施例六中任一实施例的具体区别是：
本实施例中需要进一步说明的是，所述第一带孔钢顶板41和固定件钢底板42之间通过第一短钢筋相连接。本实施例中适中的距离可以保证稳固效果更好，起到很好的保护作用，同时两端固定件4与槽口侧面间的距离较小，固定件4对其与槽口侧面间的这一小部分弹塑性填充体有较好的约束作用，从而可以有效阻止弹塑性填充体与槽口处沥青层侧面间脱粘，发生桥面啃边破坏。
本发明不局限于上述可选实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本发明权利要求界定范围内的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
技术特征：
1.一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：包括间隔设置的两个桥梁构件(1)，两个桥梁构件(1)的上端均设置有沥青混凝土面层(2)；两个桥梁构件(1)之间的间隙为梁缝，两个沥青混凝土面层(2)之间设置有弹性材料填充空间，且弹性材料填充空间的宽度大于梁缝的宽度，弹性材料填充空间内设置有弹塑性填充材料(3)；所述弹塑性填充材料(3)内预埋有位于其两侧的固定件(4)，两个固定件(4)之间的弹塑性填充材料(3)内预埋有活动件(5)；所述活动件(5)与两侧的固定件(4)之间均设置有多个u型连接件(6)；所述固定件(4)的下端设置有加强弹塑性填充材料(3)与两个桥梁构件(1)之间的连接性的加强筋组件(7)。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述两个桥梁构件(1)均为梁体，或是两个桥梁构件(1)分别为梁体和桥台。
3.根据权利要求2所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述固定件(4)包括从上到下依次设置的第一带孔钢顶板(41)、固定件钢底板(42)和多个锚固筋(43)，固定件钢底板(42)设置于桥梁构件(1)的上端，锚固筋(43)埋设于桥梁构件(1)内，且锚固筋(43)与加强筋组件(7)相连接；所述第一带孔钢顶板(41)和固定件钢底板(42)之间通过第一开孔钢腹板(44)或第一短钢筋(45)相连接，第一开孔钢腹板或第一短钢筋与u型连接件(6)的一端相连接。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述加强筋组件(7)包括彼此连接的桥梁构件预埋钢筋(71)和横桥向钢筋(72)，桥梁构件预埋钢筋(71)和横桥向钢筋(72)均预埋于桥梁构件(1)内，且桥梁构件预埋钢筋(71)和横桥向钢筋(72)均与对应的锚固筋(43)相连接。
5.根据权利要求3或4所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述活动件(5)包括第二带孔钢顶板(51)和设置于第二带孔钢顶板(51)下方的活动件钢底板(52)，第二带孔钢顶板(51)和活动件钢底板(52)通过第二开孔钢腹板(53)或第二短钢筋(54)相连接，第二开孔钢腹板(53)或第二短钢筋(54)与u型连接件(6)的另一端相连接；所述活动件钢底板(52)的两端分别设置于两个固定件钢底板(42)上。
6.根据权利要求5所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述活动件钢底板(52)下方的梁缝内填充有泡沫(8)。
7.根据权利要求3所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述第一带孔钢顶板(41)和固定件钢底板(42)之间通过第一开孔钢腹板(44)相连接；所述固定件钢底板(42)的上端面层与桥梁构件(1)的上端面齐平。
8.根据权利要求3或6所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述第一带孔钢顶板(41)和固定件钢底板(42)之间通过第一短钢筋(45)相连接。
9.根据权利要求3所述的一种桥梁无缝伸缩装置，其特征在于：所述第一带孔钢顶板(41)为钢条，第一带孔钢顶板(41)上均匀的设置有多个开孔。
技术总结
本发明属于桥梁附属功能部件技术领域，公开了一种桥梁无缝伸缩装置。本发明包括两个桥梁构件，两个桥梁构件的上端均设置有沥青混凝土面层，两个沥青混凝土面层之间设置有弹塑性填充材料；弹塑性填充材料内预埋有固定件，两个固定件之间预埋有活动件；活动件与两侧的固定件之间均设置有多个U型连接件；固定件的下端设置有加强筋组件。本发明具有正交异性的特点，在顺桥方向具有较小的变形刚度和较大的变形能力，以适应由温度变化引起的桥梁上部结构变形，同时在竖向具有较大的刚度以承受车辆荷载的重力及冲击，解决了传统伸缩缝容易破坏、维修养护困难和行车不平顺的问题。
技术研发人员：彭友松;赵启华;余万福;游宏;吴兴祥
受保护的技术使用者：四川省交通勘察设计研究院有限公司
技术研发日：.11.18
技术公布日：.01.14
