桥梁加宽用伸缩装置的制作方法

1.本发明属于桥梁建设领域，涉及桥梁加宽技术，特别是涉及一种桥梁加宽用伸缩装置。


背景技术：

2.随着私家车拥有量逐年增加，城镇发展加速，人们出行频率增加，现有公路很多已经不能满足实际通行能力，设计载荷较低，桥面宽度过小，无法满足目前的交通需求。而重建桥梁费用较高，而且会引起交通中断，因此迫切需要对其进行改造，桥梁加宽则成为旧桥改造的常用方法。对老旧公路进行拓宽改造，新旧桥接在一起时，由于两者的收缩和徐变不一致，新桥的混凝土发生收缩、徐变，会对旧桥产生较大的附加应力。实际应用中多采用新旧桥上下均不连的加宽模式，在新旧桥间纵向设置伸缩装置，保证路面正常通行。这种方式能使桥梁整体受力均匀，且新旧桥梁上下部结构间互不影响，施工难度低，应用十分广泛，但新旧桥连接的纵向伸缩装置就显得尤为关键。
3.桥面加宽不同于新桥建设，对桥梁伸缩装置的要求更为严格。为了将两个单独的梁体(新桥和旧桥)相互连接成整体，使车辆在两梁之间自由平稳的通过，需要解决桥梁的纵向位移、横向位移以及两梁(新桥和旧桥)之间的上下错位等诸多问题，现有的伸缩装置已经不能满足要求。
4.现有工艺多采用型钢伸缩装置，两根型钢分别设置在新桥、旧桥两侧，中间用橡胶止水带连接，实际路面间隙仍然存在，纵向、横向变位没有问题，但是竖向变位存在较大隐患。旧桥的基础沉降基本定性，但新桥的沉降量无法有效定性，同时后期可能还会发生变化，很难保证新桥定型后与旧桥在一个高度，因此伸缩装置两侧的梁体会存在一定高差。同时纵向伸缩装置设置在新旧桥梁梁体翼缘位置，当车辆行驶通过时，在自重作用下梁体就会发生转动，翼缘位置下沉，与对面梁体形成高差。当上述两种情况叠加，车辆行驶由高到低不会存在问题，仅仅是跳车现象。但当车辆从低向高行驶，如果车速较快极易出现危险。另外，车辆不断冲击型钢，也会加速伸缩装置损坏，周围混凝土崩碎等问题。
5.因此，亟需一种新型的纵向伸缩装置，以有效适应桥梁加宽后新旧桥竖向高度的变化，保证车辆通过接缝时的平稳与舒适。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种桥梁加宽用伸缩装置，以有效适应桥梁加宽后新旧桥竖向高度的变化，保证车辆通过接缝时的平稳与舒适，进而解决上述现有技术存在的难以保证新桥定型后与旧桥处于同一高度的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明提供一种桥梁加宽用伸缩装置，包括：
9.盖板，所述盖板用于跨越新桥与旧桥之间的缝隙设置，以实现所述新桥与所述旧桥之间的平整过度；
10.阻尼器，所述阻尼器包括腔体结构、锚固件和弹塑性填充物，所述腔体结构用于固定在所述新桥或所述旧桥的梁体翼缘位置；所述弹塑性填充物填充于所述腔体结构内，所述锚固件的顶部与所述盖板的端部连接，所述锚固件的底部活动埋设于所述弹塑性填充物内；
11.所述盖板的两端分别通过所述阻尼器与所述新桥的梁体翼缘位置和所述旧桥的梁体翼缘位置连接。
12.可选的，所述盖板设置有若干块，若干块所述盖板沿所述缝隙的延伸方向依次设置。
13.可选的，所述腔体结构为圆柱形腔体或棱柱状腔体；所述腔体结构内填充满所述弹塑性填充物，或所述腔体结构内的部分空间填充有所述弹塑性填充物。
14.可选的，所述腔体结构为顶端开口的半封闭式腔体，所述锚固件的顶部经所述半封闭式腔体的顶端开口伸出，以与所述盖板的端部连接。
15.可选的，所述腔体结构为封闭式腔体，所述封闭式腔体的顶端开设有供所述锚固件的顶部穿过的活动避让孔。
16.可选的，所述锚固件上设置有凸起，所述凸起朝向所述锚固件的外周方向突出，所述凸起埋设于所述弹塑性填充物内。
17.可选的，所述锚固件为螺栓、螺杆、锚固筋、方钢或钢板；所述凸起与所述锚固件焊接、螺纹连接、铆接或一体成型，所述凸起位于所述锚固件的底部或靠近所述锚固件的底部设置。
18.可选的，所述弹塑性填充物为热熔有机材料填充物或高分子材料填充物。
19.可选的，所述弹塑性填充物为应变率敏感材料填充物。
20.可选的，所述腔体结构的底端设置有支座，所述腔体结构通过所述支座固定于所述新桥或所述旧桥的梁体翼缘位置。
21.可选的，所述新桥与所述旧桥之间的缝隙两侧设置有止水结构。
22.本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
23.本发明提出的桥梁加宽用伸缩装置，具体为一种桥梁竖向伸缩调节装置，其结构简单新颖，盖板的两端通过基于弹塑性填充物缓冲的阻尼器与新桥和旧桥的梁体翼缘位置连接，能够有效适应新桥、旧桥两侧梁体的不均匀沉降(即桥体竖向上的高度变化)以及混凝土徐变、温度、风力、荷载等作用下产生的高差不一致，和折角变化，能够始终保持新桥、旧桥两侧梁体的接缝处为平面平整过度连接，保证车辆通过接缝时的平稳与舒适，不会产生跳车现象。本发明具有结构设计合理，安装更换方便，使用成本低等优势。
附图说明
24.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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
25.图1为本发明实施例所公开的新桥和旧桥之间的缝隙示意图；
26.图2为本发明实施例所公开的桥梁加宽用伸缩装置的结构示意图；
27.图3为本发明实施例所公开的第一种阻尼器的结构示意图；
28.图4为本发明实施例所公开的第二种阻尼器的结构示意图；
29.图5为本发明实施例所公开的第三种阻尼器的结构示意图；
30.图6为本发明实施例所公开的第四种阻尼器的结构示意图；
31.图7为本发明实施例所公开的第五种阻尼器的结构示意图；
32.图8为本发明实施例所公开的新桥梁体高度高于旧桥时桥梁加宽用伸缩装置的使用状态示意图；
33.图9为本发明实施例所公开的新桥梁体高度低于旧桥时桥梁加宽用伸缩装置的使用状态示意图；
34.图10为本发明实施例所公开的新桥梁体发生逆时针转角时桥梁加宽用伸缩装置的使用状态示意图；
35.图11为本发明实施例所公开的新桥梁体发生顺时针转角时桥梁加宽用伸缩装置的使用状态示意图；
36.图12为本发明实施例所公开的新桥梁体高度等于旧桥时桥梁加宽用伸缩装置的使用状态示意图。
37.其中，附图标记为：100、桥梁加宽用伸缩装置；
38.1、新桥；2、旧桥；3、缝隙；4、盖板；5、阻尼器；51、腔体结构；52、锚固件；53、弹塑性填充物；54、活动避让孔；55、凸起；56、支座；6、止水结构。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明的目的之一是提供一种桥梁加宽用伸缩装置，以有效适应桥梁加宽后新旧桥竖向高度的变化，保证车辆通过接缝时的平稳与舒适，进而解决现有技术存在的难以保证新桥定型后与旧桥处于同一高度的技术问题。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
42.实施例一
43.如图2所示，本实施例提供一种桥梁加宽用伸缩装置100，主要包括盖板4和阻尼器5，盖板4用于跨越新桥1与旧桥2之间的缝隙3设置，盖板4横跨缝隙3方向的两端分别搭设在新桥1和旧桥2的梁体翼缘位置，以实现新桥1与旧桥2之间的平整过度；阻尼器5包括腔体结构51、锚固件52和弹塑性填充物53，腔体结构51用于固定在新桥1或旧桥2的梁体翼缘位置；弹塑性填充物53填充于腔体结构51内，锚固件52的顶部与盖板4的端部连接，锚固件52的底部活动埋设于弹塑性填充物53内；盖板4的两端(即盖板4横跨缝隙3方向的两端)分别通过阻尼器5与新桥1的梁体翼缘位置和旧桥2的梁体翼缘位置连接。其中，盖板4的任意一端至少连接有一组阻尼器5。
44.本实施例中，盖板4设置有若干块，若干块盖板4沿缝隙3的延伸方向(即桥梁的纵
向，或称之为顺桥向、行车方向)依次设置。若干块盖板4连续铺设，覆盖整条缝隙3，任意相邻盖板4之间预留有盖板4晃动的间隙空间，该间隙空间较小，不影响新桥1与旧桥2之间的平板过度。
45.本实施例中，腔体结构51可为半封闭式腔体，具体可为一种顶端开口的圆柱形腔体，即圆柱形腔体的顶端面直接开口，如图3所示。该圆柱形腔体竖向放置(即圆柱形腔体的轴向与新桥1、旧桥2的高度方向平行或接近平行)，圆柱形腔体内填充有弹塑性填充物53，可以填充满弹塑性填充物53，也可以仅部分空间内填充弹塑性填充物53，比如仅在圆柱形腔体的底部填充弹塑性填充物53。锚固件52的顶部经圆柱形腔体的顶端开口伸出，以与盖板4的端部连接，此处的连接可以是焊接或螺纹连接。
46.本实施例中，锚固件52可为螺栓、螺杆、锚固筋、方钢或钢板等。其优选贴合上述圆柱形腔体的轴线位置设置，即锚固件52位于圆柱形腔体的中心，其外周与圆柱形腔体的内壁之间预留有足够的空隙，以使锚固件52移动或转动(主要是以锚固件52的底部为支点的转动)，适应新、旧桥梁体的正常变位。
47.进一步地，本实施例还在锚固件52上设置有凸起55，凸起55朝向锚固件52的外周方向突出，该外周方向是指与锚固件52的长度方向垂直或交叉的反向，凸起55埋设于弹塑性填充物53内，目的是提高锚固件52与弹塑性填充物53的接触面积，同时限制锚固件52的底部徒然上拔脱离弹塑性填充物53。
48.本实施例中，凸起55可依据实际操作情况，与锚固件52焊接、螺纹连接、铆接或一体成型，凸起55位于锚固件52的底部或靠近锚固件52的底部设置，比如凸起55设置于锚固件52的中部，只要能够保证凸起55始终埋设于弹塑性填充物53内即可。其中，凸起55可以是垂直于锚固件52设置的圆盘结构、四边形板状结构或其他多边形板状结构，也可以是便于拆卸的螺栓头，形状不限。上述的圆盘结构、四边形板状结构、螺栓头等中的一者，可以与螺栓、螺杆、锚固筋、方钢、钢板等中的任意一者进行组合使用。
49.本实施例中，弹塑性填充物53也可称之为“可弹塑性体”，可采用热熔有机材料或具有弹塑性能的高分子材料，如复合改性沥青材料、丁基橡胶、硅基橡胶、热塑性弹塑体、应变率敏感材料等。弹塑性填充物53作为一种既表现有弹性，又表现有塑性的物质，在低缓力的作用下处于塑性状态，能适应新、旧桥梁体的任何缓慢变位，锚固件52和凸起55在弹塑性填充物53内部可以实现各向移动及转动(一种三维空间内的运动)；在冲击力或短时压应力作用下又具有弹性，当车辆冲击、制动，或是地震力作用，该弹塑性填充物53表现弹性，抵抗冲击作用，弹塑性填充物53直接承受锚固件52传递的竖向(桥体的高度方向或接近桥体的高度方向)冲击力，同时限制锚固件52徒然上拔。实际操作中，弹塑性填充物53可以选用应变率敏感材料，应变率敏感材料是一种应变率敏感型自适应材料，具有优良的应变率敏感性、自适应性、自修复性等独特性能，本实施例的弹塑性填充物53具体采用应变率敏感材料中的应变率敏感材料i型或应变率敏感材料iii型，比如基于聚硼硅氧烷的凝胶材料，具有较好的减震、高弹性，甚至高弹性-刚性转变等特性。其中，锚固件52的各向移动或转动均是基于三维空间的，可以是以桥梁横向、桥梁纵向以及桥梁竖向为坐标系的三维空间。
50.本实施例中，腔体结构51的底端设置有支座56，腔体结构51通过支座56固定于新桥1或旧桥2的梁体翼缘位置。为了提高阻尼器5与新桥1、旧桥2的连接稳固性，可在支座56与新桥1或旧桥2的梁体翼缘位置固定后，再进行混凝土浇筑。其中支座56与新桥1、旧桥2之
间的固定方式可以是螺栓固定或锚杆固定。
51.本实施例中，还在新桥1与旧桥2之间的缝隙3两侧设置有止水结构6。止水结构6为桥梁加宽领域的常规结构设置，具体结构和作用原理在此不再赘述。
52.下面结合不同的高差问题对上述桥梁加宽用伸缩装置100的工作原理做具体说明。
53.如图8至图12所示，为新桥1与旧桥2的梁体发生变位时桥梁加宽用伸缩装置100的状态，旧桥2的基础沉降(竖向变位)基本定性，但新桥1的沉降量(竖向变位)无法有效定性，后期可可能会发生变化，很难保证新桥1定性后与旧桥2在一个高度，因此桥梁加宽用伸缩装置100两侧的梁体会存在一定高差。桥梁加宽用伸缩装置100设置在新桥1与旧桥2的梁体翼缘位置，当车辆行驶通过时，在自重作用下桥梁梁体(此处一般是指新桥1的桥梁)会发生转动，翼缘位置下沉，与对面桥梁梁体(此处一般是指旧桥2的桥梁)形成高差。如图8所示为新桥1梁体高度高于旧桥2的情况，图9所示为新桥1梁体高度低于旧桥2的情况，图10所示为新桥1梁体发生逆时针转角(即背离旧桥2转动)的情况，图11所示为新桥1梁体发生顺时针转角(即靠近旧桥2转动)的情况，图12所示为新桥1梁体高度等于旧桥2的情况。当新桥1或旧桥2变位或转角不一致时就会出现上述多种情况，这时盖板4会在车辆自重以及两端阻尼器5内弹塑性填充物53的作用下进行适应性的升降或转动调节，确保盖板4始终跨越新桥1和旧桥2之间的缝隙3，并保持新桥1和旧桥2之间时平面过度衔接，比如在新桥1与旧桥2高度位置不同时，盖板4是斜置的，形成一个小坡起，但仍然是平面过度，不会跳车。当新桥1与旧桥2高度一致时，盖板4基本保持水平，并与两端的桥梁路面平齐。
54.在盖板4与锚固件52一起在腔体结构51内发生移动或转动，锚固件52的凸起55与腔体结构51内壁之间预留有足够的移动间隙，能够良好适应两侧新旧梁体的正常变位。
55.由此可见，本技术方案的桥梁加宽用伸缩装置100不仅实现了对新桥1与旧桥2的有效跨缝连接，而且能够有效适应新旧两侧梁体的不均匀沉降以及混凝土徐变、温度、风力、荷载作用下产生的高差不一致，和折角变化。可始终保持新旧两侧梁体连接面平整过度，不会产生跳车现象。
56.实施例二
57.本实施例一种桥梁加宽用伸缩装置100，其采用了不同于实施例一的阻尼器5。如图4所示，本实施例的阻尼器5的腔体结构51为封闭式腔体，具体为一种圆柱状封闭腔体，其顶端面开设有供锚固件52的顶部穿过的活动避让孔54。活动避让孔54与锚固件52之间预留有供锚固件52各向移动或转动的空间，比如当活动避让孔54为圆孔，且锚固件52为螺栓或锚杆等圆柱状杆结构时，锚固件52的外径是小于活动避让孔54的内径的。实际操作中，活动避让孔54还可以是多边形孔或其他不规则孔，能够满足锚固件52的变位需求即可。
58.锚固件52的移动或转动均是基于三维空间的，可以是以桥梁横向、桥梁纵向以及桥梁竖向为坐标系的三维空间。
59.本实施例的桥梁加宽用伸缩装置100除上述腔体结构51的结构布置与实施例一不同，其余均采用实施例一的设置方式，在此不再赘述。
60.实施例三
61.本实施例一种桥梁加宽用伸缩装置100，其采用了不同于实施例一的阻尼器5。如图5所示，本实施例的阻尼器5的腔体结构51为半封闭式腔体，具体为一种正方体敞口腔体，
其顶端直接开口供锚固件52穿过，并具有足够的空间供锚固件52各向移动或转动。
62.锚固件52的移动或转动均是基于三维空间的，可以是以桥梁横向、桥梁纵向以及桥梁竖向为坐标系的三维空间。
63.本实施例的桥梁加宽用伸缩装置100除上述腔体结构51的结构布置与实施例一不同，其余均采用实施例一的设置方式，在此不再赘述。
64.实施例四
65.本实施例一种桥梁加宽用伸缩装置100，其采用了不同于实施例一的阻尼器5。如图6所示，本实施例的阻尼器5的腔体结构51为半封闭式腔体，具体为一种长方体敞口腔体，其顶端为长方体敞口腔体的长度方向的一端，该端直接开口供锚固件52穿过，并具有足够的空间供锚固件52各向移动或转动。
66.锚固件52的移动或转动均是基于三维空间的，可以是以桥梁横向、桥梁纵向以及桥梁竖向为坐标系的三维空间。
67.本实施例的桥梁加宽用伸缩装置100除上述腔体结构51的结构布置与实施例一不同，其余均采用实施例一的设置方式，在此不再赘述。
68.实施例五
69.本实施例一种桥梁加宽用伸缩装置100，其采用了不同于实施例一的阻尼器5。如图7所示，本实施例的阻尼器5的腔体结构51为封闭式腔体，具体为一种长方体封闭腔体，其可以竖向放置也可以横向放置，其顶端面开设有供锚固件52的顶部穿过的活动避让孔54。活动避让孔54与锚固件52之间预留有供锚固件52各向移动或转动的空间，活动避让孔54可以是圆形孔、长条孔或其他不规则孔，能够满足锚固件52的变位需求即可。
70.锚固件52的移动或转动均是基于三维空间的，可以是以桥梁横向、桥梁纵向以及桥梁竖向为坐标系的三维空间。
71.本实施例的桥梁加宽用伸缩装置100除上述腔体结构51的结构布置与实施例一不同，其余均采用实施例一的设置方式，在此不再赘述。
72.实施例六
73.本实施例提出一种桥梁，包括旧桥2和靠近旧桥2设置的用于加宽的新桥1，新桥1与旧桥2之间具有缝隙3，在缝隙3处设置有实施例一至实施例五任意一实施例所公开的桥梁加宽用伸缩装置100，桥梁加宽用伸缩装置100连接新桥1与旧桥2，不仅实现了对新桥1与旧桥2的有效跨缝连接，而且能够有效适应新旧两侧梁体的不均匀沉降以及混凝土徐变、温度、风力、荷载作用下产生的高差不一致，和折角变化。可始终保持新旧两侧梁体连接面平整过度，不会产生跳车现象。
74.需要说明的是，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
75.本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依
据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，包括：盖板，所述盖板用于跨越新桥与旧桥之间的缝隙设置，以实现所述新桥与所述旧桥之间的平整过度；阻尼器，所述阻尼器包括腔体结构、锚固件和弹塑性填充物，所述腔体结构用于固定在所述新桥或所述旧桥的梁体翼缘位置；所述弹塑性填充物填充于所述腔体结构内，所述锚固件的顶部与所述盖板的端部连接，所述锚固件的底部活动埋设于所述弹塑性填充物内；所述盖板的两端分别通过所述阻尼器与所述新桥的梁体翼缘位置和所述旧桥的梁体翼缘位置连接。2.根据权利要求1所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述盖板设置有若干块，若干块所述盖板沿所述缝隙的延伸方向依次设置。3.根据权利要求1所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述腔体结构为圆柱形腔体或棱柱状腔体；所述腔体结构内填充满所述弹塑性填充物，或所述腔体结构内的部分空间填充有所述弹塑性填充物。4.根据权利要求1所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述腔体结构为顶端开口的半封闭式腔体，所述锚固件的顶部经所述半封闭式腔体的顶端开口伸出，以与所述盖板的端部连接。5.根据权利要求1所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述腔体结构为封闭式腔体，所述封闭式腔体的顶端开设有供所述锚固件的顶部穿过的活动避让孔。6.根据权利要求1～5任意一项所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述锚固件上设置有凸起，所述凸起朝向所述锚固件的外周方向突出，所述凸起埋设于所述弹塑性填充物内。7.根据权利要求6所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述锚固件为螺栓、螺杆、锚固筋、方钢或钢板；所述凸起与所述锚固件焊接、螺纹连接、铆接或一体成型，所述凸起位于所述锚固件的底部或靠近所述锚固件的底部设置。8.根据权利要求1～5任意一项所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述弹塑性填充物为热熔有机材料填充物或高分子材料填充物。9.根据权利要求1～5任意一项所述的桥梁加宽用伸缩装置，其特征在于，所述腔体结构的底端设置有支座，所述腔体结构通过所述支座固定于所述新桥或所述旧桥的梁体翼缘位置。

技术总结
本发明公开一种桥梁加宽用伸缩装置，包括盖板和阻尼器，盖板用于跨越新桥与旧桥之间的缝隙设置，阻尼器包括腔体结构、锚固件和弹塑性填充物，腔体结构用于固定在新桥或旧桥的梁体翼缘位置；弹塑性填充物填充于腔体结构内，锚固件的顶部与盖板的端部连接，锚固件的底部活动埋设于弹塑性填充物内；盖板的两端分别通过阻尼器与新桥的梁体翼缘位置和旧桥的梁体翼缘位置连接。本发明盖板的两端通过基于弹塑性填充物缓冲的阻尼器与新桥和旧桥的梁体翼缘位置连接，能够有效适应新桥、旧桥两侧梁体的不均匀沉降以及混凝土徐变、温度、风力、荷载等作用下产生的高差不一致，和折角变化，保持新桥、旧桥两侧梁体的接缝处为平面平整过度连接。接。接。


技术研发人员：应伟强 宋鑫 陈晖 韩磊 杨思敏 黎抒婕 赵杰 高建华
受保护的技术使用者：衡水中交信德工程橡塑有限公司
技术研发日：2021.12.30
技术公布日：2022/3/8