梳齿板伸缩装置的预应力防翘齿机构的制作方法

梳齿板伸缩装置的预应力防翘齿机构
所属技术领域
1.本实用新型涉及桥梁伸缩装置，特别是指一种梳齿板伸缩装置的预应力防翘齿机构。


背景技术：

2.伸缩装置是桥梁工程的重要功能构件之一，为了满足桥梁梁体变形的需要，一般在桥梁的两梁端之间、梁端与桥台之间或者桥梁的铰接位置上安装有桥梁伸缩装置。桥梁工程在运营过程中受车辆荷载、桥梁自身材料和气温影响产生的徐变、风力作用等，会引起桥梁收缩伸张变形。为了使车辆安全平稳行驶，安装在桥梁上的伸缩装置就要满足梁体的各种变化需求。桥梁工程中常见的梳齿板伸缩装置由活动梳齿板和固定梳齿板构成，固定梳齿板用连接螺栓在桥梁一端与桥面连接，活动梳齿板采用螺栓锚固在另一端的桥面上。梳齿板伸缩装置凭借其特有的安装深度浅、表面平整性好，行车舒适等优点，在国内公路桥梁上应用广泛。现有梳齿板伸缩装置参考执行《单元式多向变位梳形板桥梁伸缩装置》(jt/t 723-2008)，随着梳齿板式伸缩装置的广泛应用其存在的问题也日趋凸显，尤其在某些距离较大的梁缝处，由于梁缝距离过宽，梳齿板齿形相应较长，在车辆冲击载荷作用以及两侧梁部结构不均匀沉降时，易发生翘齿，并产生较大噪音的现象，影响行车舒适性及安全性。
3.《低噪声桥梁伸缩装置的设计》(谢源，孔艳艳；兰州工业学院学报第20 卷第6期，2013年12月)通过参数化驱动和结构的创新设计，在噪音、舒适度、耐久性和维护方面对于伸缩装置有所改进。
4.《桥梁减噪伸缩装置研究应用》(周喜龙，陆元春，李雄，赵鹏贤；公路 2015年7月第7期)中主要采用对型钢面板进行结构设计、取消模数式型钢的型腔、橡胶条通过螺栓、螺母及压条固定在型钢上等技术措施，整体型钢减噪伸缩装置减少车轮通过产生的噪音2～4db左右，减噪效果明显，提高了结构整体刚度和疲劳性能，同时成功解决了胶条的更换问题。
5.申请人未在国内专利数据库中发现与本技术相关的专利文献报道。


技术实现要素：

6.本实用新型提供一种梳齿板伸缩装置的预应力防翘齿机构，将本实用新型中的预应力防翘齿机构能有效防止活动梳齿板的翘齿现象产生，具有较好的减振降噪效果。
7.本实用新型的整体技术构思是：
8.梳齿板伸缩装置的预应力防翘齿机构，包括含有设于伸缩缝上的活动梳齿板以及与其梳齿相对设置的固定梳齿板的梳齿板伸缩装置；其特征在于活动梳齿板后部与其下方基础形成空腔，还包括分别沿横桥向间隔设于活动梳齿板后部下方空腔中的预应力拉板、承压橡胶支座及弹性元件，预应力拉板、承压橡胶支座及弹性元件的上端与活动梳齿板配接，其下端与活动梳齿板下方基础固定。
9.本实用新型的具体技术构思还有：
10.为便于活动梳齿板沿水平方向的移动顺畅，以及零部件之间的配合可靠，优选的
技术实现手段是，所述的活动梳齿板前部及固定梳齿板下方的基础上表面设有齿板垫板，锚固件的外露端将齿板垫板与固定梳齿板穿接连接固定，伸缩缝的结合部设有止水带。
11.为便于实现预应力拉板与活动梳齿板之间的连接，同时便于调整活动梳齿板后实现对于承压橡胶支座的预紧。优选的技术实现手段是，所述的预应力拉板下端与活动梳齿板下方基础固定，预应力拉板上端与活动梳齿板设有间隙且通过第三连接构件连接，第三连接构件选用螺栓以及设于预应力拉板上并与之适配的螺纹孔。
12.弹性元件的主要作用是作用于活动梳齿板以防止其产生翘齿现象，其可以采用多种具有上述功能的结构件及材质，其中包括但不局限于采用如下技术实现手段，所述的弹性元件选用橡胶、聚氨酯、弹簧中的一种或其结合。
13.承压橡胶支座的主要作用是承受车辆冲击载荷，对活动梳齿板起到支撑作用，并达到减振降噪的效果。其中优选的技术实现手段是，所述的承压橡胶支座采用橡胶及水平分布且纵向间隔设置于橡胶内的薄层钢板组成。
14.为对活动梳齿板施加一组顺时针叠加力矩，对防止活动梳齿板翘起具有更好的技术效果。更为优选的技术实现手段是，所述的承压橡胶支座采用一体化结构，或至少两个并联且不同刚度及高度的橡胶支座的组合。
15.为便于承压橡胶支座与活动梳齿板的连接，优选的技术实现手段是，所述的承压橡胶支座上端通过第二连接构件与活动梳齿板连接，第二连接构件优选采用螺栓及开设于承压橡胶支座上且与之适配的螺纹孔。
16.为便于承压橡胶支座、弹性元件、预应力拉板与活动梳齿板下方基础的连接，进而满足标准化快速装配的需要，优选的技术实现手段是活动梳齿板后部下方基础上表面沿横桥向设有底板，底板与其下方基础内锚固的l型螺栓紧固连接，预应力拉板、承压橡胶支座及弹性元件与底板通过连接构件实现定位装配。
17.为便于实现弹性元件与底板的装配，优选的技术实现手段是，底板上表面沿横桥向设有整体呈n型且与弹性元件适配的顶板，顶板的上表面与活动梳齿板下表面设有间隙。
18.弹性元件优选的装配方式是，弹性元件位于顶板内，且通过第一连接构件与活动梳齿板连接，第一连接构件选用螺栓以及与之适配的螺母。
19.为验证本实用新型的技术效果，申请人进行了如下实验：
20.一、降噪试验
21.1、试验场所：荣乌高速高碑店段。
22.2、试验人员：桂鉴臣、张兴、陈政、戎建丁。
23.3、试验时间：2021年8月16日。
24.4、试验设备：awa5636型声级计，采样间隔0.01s。
25.5、试验条件：车辆质量约1.5吨，噪声监测点距离车轮70cm。
26.6、试验步骤：车辆以60km/h、90km/h、120km/h的速度分别通过本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置和160型普通梳齿板伸缩装置。
27.7、试验结果：记录噪声曲线如图5a、5b、6a、6b、7a、7b，结果显示，相同车辆以不同车速通过两种伸缩装置时，本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置均表现出更加优异的降噪性能。
28.二、振动试验
29.1、试验场所：河北宝力工程装备股份有限公司。
30.2、试验人员：桂鉴臣、张兴、陈政、戎建丁。
31.3、试验时间：2021年1月8日。
32.4、试验设备：cyt9200型振动变送器、xsw型数显仪表、wqsf-400型微机控制电液伺服桥梁伸缩装置测试试验机、本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置、160型普通梳齿板伸缩装置。
33.5、试验条件：
34.(1)试验前确保伸缩装置梳齿叠合长度为梳齿长度的1/2，保证伸缩装置和试验工装在整个试验过程中不产生偏斜和滑移；
35.(2)荷载加载面积为轮胎实际作用面积，加载位置为缝宽中心位置， cyt9200型振动变送器及xsw型数显仪表放置在活动梳齿板侧工作台横向距齿板侧面20cm处。
36.6、试验步骤：分别将本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置和160型普通梳齿板伸缩装置置于工作台上，通过伸缩装置试验机施加力，振动变送器采集数据。对伸缩装置分别施加如表1所示荷载，加载过程中不得出现伸缩装置及工装偏斜或滑移。
37.表1
38.名称最大荷载(kn)最小荷载(kn)荷载幅值(kn)荷载频率(hz)加载值909815
39.7、试验结果：记录数显仪数据并绘制曲线如图8a、8b,结果显示，在同样竖向载荷下，本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置响应振幅幅值较小，行车舒适度较优异。
40.三、防翘齿试验
41.1、试验场所：河北宝力工程装备股份有限公司。
42.2、试验人员：桂鉴臣、张兴、陈政、戎建丁。
43.3、试验时间：2021年1月8日。
44.4、试验设备：wqsf-400型微机控制电液伺服桥梁伸缩装置测试试验机、本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置、160型普通梳齿板伸缩装置、直尺。
45.5、试验条件：保持工作台台面水平，两种伸缩装置齿板厚度相同，跨过工作台模拟梁缝的齿长相同。
46.6、试验步骤：分别将本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置和160型普通梳齿板伸缩装置置于工作台上，使伸缩装置处于最大伸缩状态，调整固定梳齿板侧工作台，使固定梳齿板一侧的工作台依次下降5mm、10mm、15mm、20mm，观察活动梳齿板齿端与固定梳齿板垫板的接触情况，并记录活动梳齿板齿端底面与固定梳齿板垫板顶面的距离。
47.7、试验结果：记录所测数据如表2，结果表明160型普通梳齿板伸缩装置在竖向变位较小时活动梳齿板不会与垫板发生悬空，但当竖向变位较大时，活动梳齿板与垫板悬空，发生翘齿现象。由于预应力防翘齿伸缩装置设有预紧结构，在竖向变位较大的情况下，可以保证活动梳齿板与垫板不发生悬空，能适应更大的竖向转角，防止翘齿现象的发生。
48.表2
49.工作台下降高度5mm10mm15mm20mm本实用新型中的防翘齿伸缩装置0mm0mm0mm0mm160型普通梳齿板伸缩装置0mm0mm3mm8mm
50.本实用新型所取得的技术进步在于：
51.1、本实用新型通过在对第三连接构件实现紧固，进而将预应力拉板与活动梳齿板连接紧固，实现对活动梳齿板及承压橡胶支座的预紧，承压橡胶支座对活动梳齿板起到支撑作用，承压橡胶支座还可达到减振降噪及竖向变位的效果。
52.2、弹性元件通过顶板、第一连接构件连接于活动梳齿板和底板之间，底板与活动梳齿板设有间隙以适应活动梳齿板的竖向变位，通过紧固第一连接构件防止活动梳齿板翘起。
53.3、采用底板并配合活动梳齿板后部下方基础中空的结构设计，在有效实现对结构部件容纳的同时，底板为承压橡胶板、弹性元件以及预应力拉板提供了安装基础，便于实现零部件的快速标准化装配。
54.4、l型螺栓的结构设计，在便于实现与基础锚固的同时，有利于实现与底板的快速装配。
55.5、申请人通过试验证实，采用本实用新型中的预应力防翘齿机构的梳齿板伸缩装置，相比现有的普通梳齿板伸缩装置能够有效降低噪声，能够适应更大的竖向转角并预防翘齿的发生，在同样竖向载荷情况下，本实用新型中的预应力防翘齿伸缩装置响应振幅幅值较小，行车舒适度较优异。
附图说明
56.本实用新型的附图有：
57.图1本实用新型预应力防翘齿伸缩装置第一种结构示意图。
58.图1a是图1的a-a向视图。
59.图1b是图1的b-b向视图。
60.图1c是图1的c-c向视图。
61.图1d是图1的d向视图。
62.图2本实用新型预应力防翘齿伸缩装置第二种结构示意图.
63.图2a是图2的a-a向视图。
64.图2b是图2的b-b向视图。
65.图2c是图2的c-c向视图。
66.图2d是图2的d向视图。
67.图3本实用新型预应力防翘齿伸缩装置第三种结构示意图.
68.图3a是图1的a-a向视图。
69.图3b是图1的b-b向视图。
70.图3c是图1的c-c向视图。
71.图3d是图1的d向视图。
72.图4本实用新型中的底板结构示意图。
73.图5a是车辆以60km/h速度通过预应力防翘齿伸缩装置的噪声曲线图。
74.图5b是车辆以60km/h速度通过普通梳齿板伸缩装置的噪声曲线图。
75.图6a是车辆以90km/h速度通过预应力防翘齿伸缩装置的噪声曲线图。
76.图6b是车辆以90km/h速度通过普通梳齿板伸缩装置的噪声曲线图。
77.图7a是车辆以120km/h速度通过预应力防翘齿伸缩装置的噪声曲线图。
78.图7b是车辆以120km/h速度通过普通梳齿板伸缩装置的噪声曲线图。
79.图8a是通过cyt9200型振动变送器对预应力防翘齿伸缩装置施加荷载后响应振幅曲线图。
80.图8b是通过cyt9200型振动变送器对普通梳齿板伸缩装置施加荷载后响应振幅曲线图。
81.附图中的附图标记如下：
82.1、活动梳齿板；2、固定梳齿板；3、弹性元件；3a、第一连接构件；4、承压橡胶支座；4a、第二连接构件；4b、第一承压橡胶支座；4c、第二承压橡胶支座；5、锚固件；6、预应力拉板；6a、第三连接构件；7、底板；7a、顶板；8、齿板垫板；9、止水带；10、l型螺栓。
具体实施方式
83.附图给出了本实用新型的实施例，以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述，但不应理解为对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本实用新型的保护范围。
84.实施例1
85.本实施例的整体结构如图1、1a、1b、1c、1d所示，其中包括含有设于伸缩缝上的活动梳齿板1以及与其梳齿相对设置的固定梳齿板2的梳齿板伸缩装置；其特征在于活动梳齿板1后部与其下方基础形成空腔，还包括分别沿横桥向间隔设于活动梳齿板1后部下方空腔中的预应力拉板6、承压橡胶支座4及弹性元件3，预应力拉板6、承压橡胶支座4及弹性元件3的上端与活动梳齿板1配接，其下端与活动梳齿板1下方基础固定。
86.所述的活动梳齿板1前部及固定梳齿板2下方的基础上表面设有齿板垫板8，锚固件5的外露端将齿板垫板8与固定梳齿板2穿接连接固定，伸缩缝的结合部设有止水带9。
87.活动梳齿板1后部下方基础上表面沿横桥向设有底板7，底板7与其下方基础内锚固的l型螺栓10紧固连接。
88.底板7上表面沿横桥向设有整体呈n型且与弹性元件3适配的顶板7a，顶板7a的上表面与活动梳齿板1下表面间隔设置。弹性元件3位于顶板7a 内，且通过第一连接构件3a与活动梳齿板1连接，第一连接构件3a选用螺栓以及与之适配的螺母。
89.所述的预应力拉板6下端与底板7通过螺栓及螺母固定，预应力拉板6 上端与活动梳齿板1设有间隙且通过第三连接构件6a连接，第三连接构件选用螺栓以及设于预应力拉板6上并与之适配的螺纹孔。
90.所述的弹性元件3选用橡胶、聚氨酯、弹簧中的一种或其结合。
91.所述的承压橡胶支座采用橡胶及水平分布且纵向间隔设置于橡胶内的薄层钢板组成。承压橡胶支座4采用一体化结构。
92.所述的承压橡胶支座4上端通过第二连接构件4a与活动梳齿板1连接，第二连接构件4a采用螺栓及开设于承压橡胶支座4上且与之适配的螺纹孔。承压橡胶支座4下端与底板7之间通过l型螺栓10紧固。
93.实施例2
94.本实施例的整体结构如图2、2a、2b、2c、2d所示，本实施例与实施例1 的区别在于：
预应力拉板6和承压橡胶支座4不在同一轴线上，在顺桥向方向上预应力拉板6设置在承压橡胶支座4和弹性元件3之间，弹性元件3和承压橡胶支座4在预应力拉板6预紧的情况下可对活动梳齿板1施加一组顺时针叠加力矩，对防止活动梳齿板1翘起有更显著的效果。
95.其余结构与实施例1相同。
96.实施例3
97.本实施例的整体结构如图3、3a、3b、3c、3d所示，本实施例与实施例1 的区别在于：承压橡胶支座4包括并列设置的第一承压橡胶支座4b以及第二承压橡胶支座4c，第一承压橡胶支座4b的刚度大于第二承压橡胶支座4c的刚度，且第二承压橡胶支座4c的高度小于第一承压橡胶支座4b的高度，第二承压橡胶支座4c靠近梁端外侧布置，第二承压橡胶支座4c与活动梳齿板1 间设有适当间隙，因此在预紧力的作用下第一承压橡胶支座4b和第二承压橡胶支座4c间可对活动梳齿板1施加一组顺时针叠加力矩，对防止活动梳齿板 1翘起有更显著的效果。
98.其余结构与实施例1相同。