阅读说明：本技术 一种模组式钢伸缩缝及其工作过程 (Module type steel expansion joint and working process thereof ) 是由 周勇军 王业路 宋一凡 赵煜 周先功 沈传东 孙楠楠 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种模组式钢伸缩缝及其工作过程,若干个中梳齿板并排设置并设置于底垫板的上方,每个中梳齿板的下端螺纹连接有中螺旋轴,中螺旋轴的下端与底垫板之间可旋转连接,中螺旋轴的下端同轴设有齿轮；滑条的一端与底垫板滑动连接,滑条的该端设有齿锤,当滑条滑动时,齿锤能够驱动中螺旋轴下端的齿轮转动；滑条的另一端与主梁二铰接；边梳齿板设置于中梳齿板的一侧,尾梳齿板和钢搭板位于中梳齿板的另一侧,边梳齿板与主梁一固定连接,转轴板固定安装于主梁二并与钢搭板轴连接；尾梳齿板安装于底垫板上,钢搭板的一端搭在尾梳齿板上。本发明解决了桥梁结构受温度、收缩和徐变作用变形后,两联之间无法平缓过度,行车不舒适的问题。(The invention discloses a modular steel expansion joint and a working process thereof.A plurality of middle comb plates are arranged side by side and are arranged above a bottom backing plate, the lower end of each middle comb plate is in threaded connection with a middle screw shaft, the lower end of the middle screw shaft is rotatably connected with the bottom backing plate, and the lower end of the middle screw shaft is coaxially provided with a gear; one end of the sliding strip is connected with the bottom cushion plate in a sliding mode, a tooth hammer is arranged at the end of the sliding strip, and when the sliding strip slides, the tooth hammer can drive a gear at the lower end of the middle spiral shaft to rotate; the other end of the sliding strip is hinged with the second main beam; the side comb plate is arranged on one side of the middle comb plate, the tail comb plate and the steel strap plate are positioned on the other side of the middle comb plate, the side comb plate is fixedly connected with the first main beam, and the rotating shaft plate is fixedly arranged on the second main beam and is connected with the steel strap plate shaft; the tail comb plate is arranged on the bottom base plate, and one end of the steel lapping plate is lapped on the tail comb plate. The invention solves the problems that the bridge structure cannot be smoothly and excessively deformed under the action of temperature, shrinkage and creep, and the driving is uncomfortable.)

一种模组式钢伸缩缝及其工作过程

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，尤其涉及到一种模组式钢伸缩缝及其工作过程。

背景技术

桥梁伸缩缝是为满足桥面变形的要求，通常在两梁端之间、梁端与桥台之间或桥梁的铰接位置上设置伸缩缝。要求伸缩缝在平行、垂直于桥梁轴线的两个方向，均能自由伸缩，牢固可靠，车辆行驶过时应平顺、无突跳与噪声。桥梁伸缩缝的作用在于调节由车辆荷载和桥梁所引起的上部结构之间的位移和联结。伸缩装置一旦被破坏，将严重影响行车的速度、舒适性与安全，甚至造成行车安全事故。现有伸缩缝大多采用一般有对接式、模数式伸缩装置、橡胶组合剪切式桥梁伸缩缝和无缝式桥梁伸缩缝等；对接式伸缩缝用于伸缩量在80mm以下的常规桥梁上，且桥梁并非无缝，会有纵横交错的凹槽，对行车舒适性有一定影响；模数式伸缩装置一般中间都会留有橡胶条，容易老化损坏且V形凹槽影响行车舒适；无缝式桥梁伸缩缝是接缝构造不伸出桥面时，在桥梁端部的伸缩间隙中填入弹性材料并铺上防水材料，然后在桥面铺装层铺筑粘弹性复合材料，使伸缩接缝处的桥面铺装与其它铺装部分形成一连续体，以连接缝的沥青混凝土等材料的变形承受伸缩的一种构造；复合材料相对成本较高，且尚未大范围推广使用，经济性有待商榷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模组式钢伸缩缝及其工作过程，以解决桥梁结构易受温度、收缩和徐变作用产生变形的问题，本发明能够实现桥梁结构两联之间平缓过度，满足行车舒适性的要求。

本发明采用的技术方案如下：

一种模组式钢伸缩缝，用于调节主梁一和主梁二之间的位移和联结，包括主梁一、主梁二、边梳齿板、中梳齿板、尾梳齿板、钢搭板、底垫板、转轴板和滑条，底垫板固定安装于主梁一；中梳齿板沿缝宽方向设置若干个，若干个中梳齿板并排设置；若干个中梳齿板设置于底垫板的上方，每个中梳齿板的下端螺纹连接有中螺旋轴，中螺旋轴的下端与底垫板之间可旋转连接，中螺旋轴的下端同轴设有齿轮；

滑条的一端与底垫板滑动连接，滑条的该端设有能够与齿轮啮合的齿锤，齿锤采用一段齿条，当滑条滑动时，齿锤能够驱动中螺旋轴下端的齿轮转动；当滑条向底垫板滑动时，中螺旋轴转动并使中梳齿板下移；当滑条向远离底垫板的方向滑动时，中螺旋轴转动并使中梳齿板上移；滑条的另一端与主梁二铰接；

边梳齿板设置于中梳齿板的一侧，尾梳齿板和钢搭板位于中梳齿板的另一侧，边梳齿板与主梁一固定连接，转轴板固定安装于主梁二并与钢搭板轴连接；尾梳齿板安装于底垫板上，钢搭板的一端搭在尾梳齿板上。

中梳齿板的结构分上下两层，上层为W形钢条，下层为矩形长条钢，矩形长条钢每隔预设距离设置一个带螺纹的螺旋通孔，中螺旋轴的上端与螺旋通孔配合连接；上下两层为一个整体构造；相邻两个中梳齿板之间，上层的W形钢条互相嵌入。

中梳齿板上层W形钢条两侧设置橡胶条一，橡胶条一用于相邻中梳齿板之间密封防水和防止相邻中梳齿板(5)之间缝隙过大造成泥沙堵塞。

边梳齿板包括矩形钢板，矩形钢板上部靠近中梳齿板的一侧设有梳齿状结构，梳齿状结构为W形并与W形钢条形状相适配；矩形钢板与底垫板以及主梁一固定连接。

齿状结构靠近中梳齿板的一侧的前设有橡胶条。

钢搭板为边缘带梳齿结构的钢板；梳齿结构朝向中梳齿板一侧，梳齿结构朝向中梳齿板的方向，厚度逐渐变薄；该梳齿结构的端部设置橡胶条二。

梳齿结构朝向中梳齿板一侧边缘的厚度为钢搭板正常段的一半。

底垫板采用U型钢板，底垫板底边固定于主梁一；若干个中梳齿板设置于底垫板底边上，并位于底垫板两个翼边之间；中螺旋轴的下端与底垫板的底边可旋转连接；底垫板的底边上设有供滑条滑动的滑道。

滑道包括滑槽和用于对滑条限位的挡块，滑槽与滑条适配连接，滑槽和挡块与底垫板的底边焊接；滑条与主梁二之间通过半箍环连接。

本发明模组式钢伸缩缝的工作过程，包括：主梁一和主梁二的相对移动，使得主梁一和主梁二间距变小或变大；

当主梁一和主梁二间距变小时，主梁二驱使滑条和钢搭板向主梁一方向移动，齿锤驱动中螺旋轴转动，中螺旋轴转动使得中梳齿板向下移动，中梳齿板向下移动后为钢搭板留出空间，钢搭板正好搭接在相应下降的中梳齿板上；

当主梁一和主梁二间距变大时，主梁二驱使滑条和钢搭板向远离主梁一的方向移动，齿锤带动中螺旋轴转动，中螺旋轴转动使得中梳齿板向上移动，中梳齿板向上移动后填补钢搭板移动后留出的空间，钢搭板正好搭接在相应下降的中梳齿板上。

本发明具有如下有益效果：

本发明模组式钢伸缩缝中，每个中梳齿板的下端螺纹连接有中螺旋轴，中螺旋轴的下端与底垫板之间可旋转连接，中螺旋轴的下端同轴设有齿轮；滑条的一端与底垫板滑动连接，滑条的该端设有能够与齿轮啮合的齿锤，当滑条滑动时，齿锤能够驱动中螺旋轴下端的齿轮转动；当滑条向底垫板滑动(即当主梁一和主梁二之间的缝隙缩小)时，中螺旋轴转动并使中梳齿板下移，此时中梳齿板向下移动后为钢搭板留出空间，钢搭板正好搭接在相应下降的中梳齿板上；当滑条向远离底垫板的方向滑动时，中螺旋轴转动并使中梳齿板上移，此时中梳齿板向上移动后填补钢搭板移动后留出的空间，钢搭板正好搭接在相应下降的中梳齿板上；上述工作原理保证了主梁一和主梁二之间接缝能够平缓过度，接缝处平整，满足行车舒适性的要求。

本发明的模组式钢伸缩缝的工作过程保证了主梁一和主梁二之间接缝能够平缓过度，使得行车能够平稳通过主梁一和主梁二之间接缝，保证了行车的舒适性。

附图说明

图1为本发明模组式钢伸缩缝装置连接图；

图2为本发明模组式钢伸缩缝装置第一三维结构图；

图3为本发明模组式钢伸缩缝装置第二三维结构图；

图4为本发明模组式钢伸缩缝装置侧视图；

图5为本发明模组式钢伸缩缝装置第一内视图；

图6为本发明模组式钢伸缩缝装置第二内视图；

图7为本发明模组式钢伸缩缝装置第三内视图；

图8为本发明模组式钢伸缩缝装置中锚固垫块安装位置图

图9为本发明模组式钢伸缩缝装置找中若干中梳齿板组合后的示意图；

图10为本发明模组式钢伸缩缝装置中底垫板的三维构造图；

图11为本发明模组式钢伸缩缝装置中底垫板的细部详图；

图12为本发明模组式钢伸缩缝装置中螺旋轴的连接示意图；

图13为本发明模组式钢伸缩缝装置中边螺旋轴的连接示意图；

图14为本发明模组式钢伸缩缝装置中滑条、滑道相对位置图；

图15为本发明模组式钢伸缩缝装置中钢搭板的三维构造图；

图16为本发明模组式钢伸缩缝装置中钢搭板的细部构造图；

图17为本发明模组式钢伸缩缝装置中边梳齿板的三维构造图；

图18为本发明模组式钢伸缩缝装置中边梳齿板的细部构造详图；

图19为本发明模组式钢伸缩缝装置中梳齿板的三维构造图；

图20为本发明模组式钢伸缩缝装置中梳齿板的细部构造图；

图21为本发明模组式钢伸缩缝装置中转轴板的细部构造图；

图22为本发明模组式钢伸缩缝装置中转轴板的连接示意图；

图中，1-主梁一，2-主梁二，3-钢搭板，4-边梳齿板，4-1-矩形钢板，4-2-梳齿状结构，5-中梳齿板，6-底垫板，7-转轴板，8-滑条，9-螺纹钢筋，10-锚固垫块，11-螺纹钢筋二，12-边螺旋轴，13-中螺旋轴，14-滑道，15-橡胶条一，16-销轴，17-半箍环，18-橡胶条二，19-矩形长条钢，20-螺旋通孔，21-W形钢条，22-滑槽，23-挡块，24-齿锤，25-导杆，26-半箍环通孔，27-U型钢板，28-螺纹筋通孔，29-销轴槽，30-尾梳齿板，31-螺帽，32-螺纹钢筋三，33-齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。

参照图1～图7，本发明模组式钢伸缩缝，用于调节主梁一1和主梁二2之间的位移和联结，包括边梳齿板4、中梳齿板5、尾梳齿板30、钢搭板3、底垫板6、转轴板7和滑条8，底垫板6固定安装于主梁一1；中梳齿板5沿缝宽方向设置若干个，若干个中梳齿板5并排设置；若干个中梳齿板5设置于底垫板6的上方，每个中梳齿板5的下端螺纹连接有中螺旋轴13，中螺旋轴13的下端与底垫板6之间可旋转连接，中螺旋轴13的下端同轴设有齿轮33；滑条8的一端与底垫板6滑动连接，滑条8的该端设有能够与齿轮33啮合的齿锤24，齿锤24采用一段齿条，当滑条8滑动时，齿锤24能够驱动中螺旋轴13下端的齿轮33转动；当滑条8向底垫板6滑动时，中螺旋轴13转动并使中梳齿板5下移；当滑条8向远离底垫板6的方向滑动时，中螺旋轴13转动并使中梳齿板5上移；滑条8的另一端与主梁二2铰接；边梳齿板4设置于中梳齿板5的一侧，尾梳齿板30和钢搭板3位于中梳齿板5的另一侧，边梳齿板4与主梁一1固定连接，转轴板7固定安装于主梁二2并与钢搭板3轴连接；尾梳齿板30安装于底垫板6上，钢搭板3的一端搭在尾梳齿板30上。

本发明上述模组式钢伸缩缝工作时：主梁一1和主梁二2的相对移动，使得主梁一1和主梁二2间距变小或变大；

当主梁一1和主梁二2间距变小时，主梁二2驱使滑条8和钢搭板3向主梁一1方向移动，齿锤24驱动中螺旋轴13转动，中螺旋轴13转动使得中梳齿板5向下移动，中梳齿板5向下移动后为钢搭板3留出空间，钢搭板3正好搭接在相应下降的中梳齿板5上；

当主梁一1和主梁二2间距变大时，主梁二2驱使滑条8和钢搭板3向远离主梁一1的方向移动，齿锤24带动中螺旋轴13转动，中螺旋轴13转动使得中梳齿板5向上移动，中梳齿板5向上移动后填补钢搭板3移动后留出的空间，钢搭板3正好搭接在相应下降的中梳齿板5上。

作为本发明优选的实施方案，参照1～图4、图19、图20，本发明的中梳齿板5的结构分上下两层，上层为W形钢条21，下层为矩形长条钢19，矩形长条钢19每隔预设距离设置一个带螺纹的螺旋通孔20，中螺旋轴13的上端与螺旋通孔20配合连接；上下两层为一个整体构造；相邻两个中梳齿板5之间，上层的W形钢条21互相嵌入。

作为本发明优选的实施方案，如图20所示，中梳齿板5上层W形钢条两侧设置橡胶条一15，橡胶条一15用于相邻中梳齿板5之间密封防水和防止相邻中梳齿板5之间缝隙过大泥沙堵塞。

作为本发明优选的实施方案，参照图1～图6、图17、图18所示，边梳齿板4包括矩形钢板，矩形钢板4-1上部靠近中梳齿板5的一侧设有梳齿状结构4-2，梳齿状结构4-2为W形并与W形钢条21形状相适配；矩形钢板4-1与底垫板6以及主梁一1固定连接。

作为本发明优选的实施方案，参齿状结构4-2靠近中梳齿板5的一侧的前设有橡胶条。

作为本发明优选的实施方案，参照图1、图2、图4和图16，钢搭板3为边缘带梳齿结构的钢板；梳齿结构朝向中梳齿板5一侧，梳齿结构朝向中梳齿板5的方向，厚度逐渐变薄；该梳齿结构的端部设置橡胶条二18。

作为本发明优选的实施方案，梳齿结构朝向中梳齿板5一侧边缘的厚度为钢搭板3正常段的一半。

作为本发明优选的实施方案，参照图1～图3、图5～图7、图10、图11和图14，底垫板6采用U型钢板27，底垫板6底边固定于主梁一1；若干个中梳齿板5设置于底垫板6底边上，并位于底垫板6两个翼边之间；中螺旋轴13的下端与底垫板6的底边可旋转连接；底垫板6的底边上设有供滑条8滑动的滑道14。

作为本发明优选的实施方案，参照图5～图7、图11和图14，滑道14包括滑槽22和用于对滑条8限位的挡块23，滑槽22与滑条8适配连接，滑槽22和挡块23与底垫板6的底边焊接；参照图8，滑条8与主梁二2之间通过半箍环17连接。

本发明中，主梁一1和主梁二2为混凝土桥梁的两联的端部。边梳齿板4和中梳齿板5共同工作完成伸缩缝的缝宽调整。

实施例

本实施例模组式钢伸缩缝装置包含一个边梳齿板4和六个中梳齿板5。边梳齿板4为异形结构，前段(即朝向中梳齿板5的一端)有梳齿状结构4-2，梳齿状结构4-2处的厚度为10mm，梳齿状结构4-2的前缘贴有橡胶条一15，采用可靠热熔胶胶结使橡胶条一15与梳齿状结构4-2可靠粘接。边梳齿板4的梳齿状结构4-2与矩形钢板4-1焊接，矩形钢板4-1的厚度为14mm，矩形钢板4-1朝向主梁一1一侧焊接有单排HRB400的Ф28cm的螺纹钢筋9，螺纹钢筋9的间距为30cm，螺纹钢筋9伸入主梁一1中的长度为112cm。结构详见图2、图3、图5和图6。橡胶条一15采用天然橡胶，厚度为5mm。

如图20所示，中梳齿板5为异形结构，分上下两层，上层为W形钢条21，W形钢条21为实心结构。下层为矩形长条钢19，矩形长条钢19每隔一段距离设置一个带螺纹的螺旋通孔20，螺旋通孔20与中螺旋轴13的上端螺纹连接。中梳齿板5上层W形钢条21两侧设置橡胶条一15，采用可靠热熔胶胶结使橡胶条一15与W形钢条21可靠粘接。上下两层为一个整体构造。上层厚20mm，下层厚40mm。

底垫板6为异形结构，底垫板6由采用U型钢板27。U型钢板27厚度为25mm，U型钢板27的底板下部焊接有多排螺纹钢筋二11(如图3所示)，底垫板6通过螺纹钢筋二11与主梁一1固定连接。螺纹钢筋二11采用HRB400的Ф28cm的钢筋，间距为30cm，螺纹钢筋二11伸入主梁一1的长度为112cm。

如图11和图14所示，滑道14为异形结构，由滑槽22和挡块23组成；滑槽22为中空且开口的构造，挡块23为一实心六面体。滑槽22和挡块23均采用Q345钢材；滑槽22和挡块23与底垫板6焊接在一起，滑槽22作为滑条8的移动轨道。

滑条8为异形结构，滑条8的齿锤24和导杆25均采用Q345钢材。齿锤24采用一段齿条；导杆25截面为倒T型。齿锤24位于导杆25的端部。导杆25的另一端开有半箍环通孔26，半箍环通孔26上连接有半箍环17，半箍环17与锚固垫块10连接，锚固垫块10安装于主梁二2。

滑条8的导杆25与滑道14的滑槽22相契合，使得滑条8能够在滑道14相对移动。由于挡块23的存在，使得滑条8无法脱离滑道14，详细见图14。

如图16所示，钢搭板3为边缘带梳齿的钢板，梳齿为图16所示钢搭板3的右上角部分，图16所示钢搭板3的右下角部分为正常厚度部分，厚度为20mm，梳齿侧设置橡胶条二18，橡胶条二18采用天然橡胶，厚度为5mm。采用可靠热熔胶胶结使其与钢搭板3可靠粘接。钢搭板3的梳齿侧结构厚度逐渐变薄(图16所示钢搭板3从右下角至左上角的方向，厚度逐渐变薄)，梳齿部分的厚度为正常段厚度的一半，即10mm，目的是为了使钢搭板3能够在中梳齿板5上前后自由移动，而不会受到阻碍。如图16所示，钢搭板3远离梳齿的一侧有单排销轴16，单排销轴16与钢搭板3焊接相连，销轴16设置间距为50cm一个。销轴16设置在钢搭板3的厚度方向的底侧。

如图5～图7、图12所示，中螺旋轴13为中间带有齿轮的结构。如图12，中螺旋轴13底部尺寸变大，且曲圆滑。边螺旋轴12与中螺旋轴13的区别是中间部分无齿状结构。中螺旋轴13和边螺旋轴12的底部嵌固在底垫板6的底板中，并可以自由转动。中螺旋轴13有多排多列。排数比中梳齿板5数量少一。边螺旋轴12布置在底垫板6靠近锚固垫块10的一侧，仅布置多排一列。中螺旋轴13的齿状结构与齿锤24相互啮合运动。

如图22所示，转轴板7用于连接主梁二2和钢搭板3。转轴板7上有螺纹筋通孔28和销轴槽29，转轴板7通过螺纹钢筋三32、螺帽31和螺纹筋通孔28与主梁二2固定连接，转轴板7通过销轴槽29与销轴16轴接。销轴槽29位于转轴板7的底部，销轴槽29与销轴16相互契合。

本实施例的模组式钢伸缩缝装置在使用时，由边梳齿板4和多个中梳齿板5组成伸缩缝模组；边梳齿板4提前预埋入主梁一1，边梳齿板4上的螺纹钢筋一9伸入主梁一1中。

底垫板6预埋入主梁一1中，底垫板6上的螺纹钢筋二11伸入主梁一1中。底垫板6和边梳齿板4垂直对齐。滑道14与底垫板6焊接相连。

中梳齿板5与中螺旋轴13螺纹连接，尾梳齿板30和边螺旋轴12螺纹连接，中螺旋轴13和边螺旋轴12螺纹连接，他们的上端可以分别伸入中梳齿板5和尾梳齿板30的螺旋通孔20中，中螺旋轴13和边螺旋轴12的底部凸起伸入底垫板6底板中开设的安装孔中。中螺旋轴13和边螺旋轴12可绕底垫板6自由转动而不脱出。中螺旋轴13的齿轮33与齿锤24相互咬合，参照图7和图14。

滑条8可在滑道14内相对滑动，端部的齿锤24带动中螺旋轴13相对转动。中螺旋轴13的转动使得中梳齿板5相对上下移动，完成伸缩缝装置的伸缩功能。

由于挡块23的存在，使得滑条8限制在滑道14内，防止其脱出滑道14。边螺旋轴12不随滑条8的移动而转动，安装时可以手动旋转调整，其目的是为了调整尾梳齿板30的相对高度，使得钢搭板3搭接在尾梳齿板30上，高度与桥梁纵向坡度保持一致。

锚固垫块10预埋入主梁二2中，锚固垫块10上的半箍环17与滑条8尾部的半箍环通孔26套在一起。

转轴板7主要用于连接主梁二2和钢搭板3。钢搭板3尾部的销轴16***转轴板7中。转轴板7面板上开有多排多列的螺纹筋通孔28。螺纹筋通孔28内插有螺纹钢筋三32，上部用螺帽(31)拧紧固定在主梁二2上。

待各个部件均安装到位后，主梁一1和主梁二2的相对移动，使得主梁间距变小或变大。

当主梁间距变小时，主梁二2驱使滑条8和钢搭板3向主梁一1方向移动，齿锤24带动中螺旋轴13转动，螺旋轴13的相对自转会使得中梳齿板5向下移动，为钢搭板3留出空间，中梳齿板5的向下运动高度等于钢搭板3的厚度，钢搭板3正好搭接在相应下降的中梳齿板5上。主梁间距继续变小时，前进方向的中梳齿板5会依次下移，为钢搭板3留出移动空间并作为钢搭板3的竖向支撑。

当主梁间距变大时，主梁二2驱使滑条8和钢搭板3向主梁二2方向移动，齿锤24带动中螺旋轴13转动，螺旋轴13的相对自转会使得中梳齿板5向上移动，填补钢搭板3留出空间，中梳齿板5的向上运动高度等于钢搭板3的厚度，钢搭板3正好搭接在相应下降的中梳齿板5上。主梁间距继续变大时，前进方向的中梳齿板5会依次上移，继续填补钢搭板3留出空间并保持与钢搭板3高度一致。

中梳齿板5间的橡胶条一15作为缝隙间的弥补措施，防止中梳齿板5间的不密实造成雨水下渗对伸缩缝装置的锈蚀，橡胶条一15紧密挤压可以起到防水的效果。

本发明可以实现伸缩缝微缝伸缩工作，在中梳齿板5与钢搭板3连接部位缝隙稍大，约1cm；中梳齿板5间缝隙相对较小，为无缝挤密，行车舒适性良好。该伸缩缝装置可以实现大伸缩量，适合特大跨径桥梁，通过调整中梳齿板5的模组数量，伸缩宽度最大可达到48cm，与同类现有伸缩装置相比具有明显优势。