RB模块式多向变位桥梁伸缩装置与其它类型伸缩装置性能的比较.doc

RB模块式多向变位桥梁伸缩装置与其它类型伸缩装置的比较宁波路宝科技实业集团有限公司2007年5月RB模块式多向变位桥梁伸缩装置与其它类型伸缩装置的比较随着经济的发展，人们对行车的舒适性、安全性、可靠性要求已越来越高。桥梁伸缩装置作为桥梁结构中行车安全性能的主要附构件已得到高度的重视。目前市场中的异型钢模数式伸缩装置，所存在的纵向伸缩间隙大、伸缩不均、冲击力集中、跳车严重、混凝土易碎、伸缩部件损坏率高、制造费用大、设计预留槽深度深等现象较为突出。特别是在悬索桥、斜拉桥上安装使用中已严重暴露出不适应横向及多向变位要求的缺陷。对竖向变形要求高，纵、横向变位大的斜拉桥、悬索桥等桥梁模数式伸缩装置则难以满足其多向变位的要求。目前市场上正在使用和研究的产品主要有：各类模数式桥梁伸缩装置和日本、法国及瑞士等国研制的梳形伸缩装置。这两类产品主要有以下不足：一、模数式伸缩装置损坏现象及原因1. 装置不能满足横向变位要求。当梁端发生水平转角时，中梁在扇形变位状态下发生塑性变形，中梁与边梁产生严重拉脱损坏。江阴长江大桥损坏照片 芜湖长江大桥损坏照片2. 当桥梁同时处于水平、竖向及扭动娈位时，中梁与支承梁形成夹角，桥梁伸缩的纵向力与支承梁运动方向形成夹角，支承梁运动阻力巨增，导致限位支座剪切断裂，承压支座及其他构件被挤磨破损。(江阴长江大桥损坏照片)3. 汽车通过时，巨大振动和冲击力导致支座的损坏，横梁、中梁钢和边梁钢折断脱落。上海南浦大桥损坏照片 钱江六桥（下沙大桥）损坏照片芜湖长江大桥损坏照片4. 支座的脱落损坏导致中梁下陷，装置表面凹凸不平，严重影响行车安全。芜湖长江大桥损坏照片 重庆市黄花园大桥损坏照片5. 外露的橡胶止水条不能适应恶劣环境的侵害，缝内垃圾积压，伸缩受阻，止水条破漏。杭州市钱江三桥损坏照片 甬台温高速公路凫溪特大桥损坏照片二、传统梳齿板类伸缩装置损坏现象及原因传统梳齿板类伸缩装置结构示意图1、装置不能满足桥梁梁体竖向转角要求。当梁体在受载下陷梁端上翘发生转角时，传统梳齿板类伸缩装置的梳齿板会随梁端转角而翘起，车辆辗压后会产生梳齿断裂，锚固拉脱等现象；2、梳形板底部的橡胶板在车辆通过时发生变形，垃圾侵入梳齿板底部，导致梳齿上翘，锚固螺栓受力弯曲，最终导致整体装置早衰破坏。3、装置的锚固结构多采用种植安装螺栓的形式安装，使用中装置受冲击锚固结构易松动并导致最后锚固结构拉脱。三、推荐产品“RB模块式多向变位桥梁伸缩装置”简介RB模块式多向变位桥梁伸缩装置是我公司针对传统模数式及梳形伸缩装置存在的不足，特别是在悬索桥、斜拉桥桥梁的纵、横、扭转等多向变位功能上展开了广泛的研究与实践，本着“安全、舒适、经济、耐用、方便”的宗旨，成功研制的新一代桥梁伸缩装置，该技术处于国际领先水平。 RB模块式多向变位伸缩装置的基本结构RB模块式多向变位桥梁伸缩装置是模块式梳齿板结构形式，一道伸缩缝由若干组标准模块与特殊模块组成。标准模块主要由多向变位铰、跨缝板和伸缩梳齿板组成，其它附件包括支承托架、锚固、防水防滑结构等。多向变位铰由竖向转动、横向变位、底盘等结构组成，是伸缩装置的核心部件，可随梁体作多向转动，满足桥梁的三维变形需要。跨缝板与伸缩梳齿板组成伸缩装置的承载和伸缩结构，伸缩梳齿板底部铺设不锈钢滑板和减震胶板，减少摩擦阻力，减缓冲击力，使伸缩装置伸缩自如。RB模块式多向变位伸缩装置三维结构图九江长江大桥主桥RB模块式多向变位桥梁伸缩装置实照 RB模块式多向变位伸缩装置的工作原理纵向伸缩变位原理：RB模块式多向变位桥梁伸缩装置采用简支跨缝板解决跨缝问题, 简支跨缝板一端与多向变位铰转动连接，另一端与固定齿板配合安装梁端顶面随梁体纵向位移。伸缩梳齿板由固定梳形齿板、活动梳形齿板、不锈钢滑板、钢垫板、减震胶板等组成。当桥梁因温差等原因产生纵向伸缩变形时，伸缩装置通过梳齿相互之间穿插移动来应对梁体伸缩位移。平面转动变位原理：当梁体在风力、车载等作用下出现摆动和扭转变形，梁端产生转角和横向位移时，伸缩装置的横向变位机构会随着桥梁同时产生转动，跨缝板及底盘之间的相互转动和梳齿间的间隙及梳齿的移动来满足桥梁平面转角与扭转变形的要求。伸缩装置平面旋转角度可根据设计要求制作。竖向旋转变位原理：当梁体中部受载下陷两端翘起，梁端发生竖向转角时，RB模块式多向变位桥梁伸缩装置的跨缝板以转轴为中心，通过多向变位铰的支承座与转轴之间产生整体转动，满足桥梁竖向转角的要求，使装置紧贴梁端。伸缩装置竖向旋转角度可根据设计要求制作。 RB模块式多向变位伸缩装置的性能特点 优越的平面转角性能当梁体在风力等作用下出现大幅摆动，梁端产生水平转角和扭转变位时，伸缩装置通过转盘构造的转动满足桥梁横向及多向变位的要求。装置顺桥宽方向每米一组自成模块，克服模数式伸缩装置因“扇形”变位产生的中梁变形、支座脱裂等现象。以30米宽，梁体设计水平转角0.03弧度的桥梁为例。在水平转角过程中模数式伸缩装置的两端最大间隙差距为900mm；且这个转动多在迅猛的风力下产生，巨大的冲击力与角度变化使通长的型钢中梁瞬间发生塑性变形；滑动支座与支承梁之间的运动阻力巨增，出现破损断裂现象。而RB模块式多向变位桥梁伸缩装置每米一组，化整为零，转角过程中各组模块端部最大间隙差距仅为30mm，且跨缝板仍然垂直紧贴另一边梁端作常规位移。 优越的竖向转角性能当梁端发生竖向转角时，伸缩装置以转轴为中心通过轴转控制座整体产生转动，满足桥梁竖向转角的要求，使装置紧贴梁端。而模数式伸缩装置不能满足桥梁竖向转角的要求，当梁端发生竖向转角时，模数式伸缩装置的中梁与横梁之间出现夹角，导致限位支座和承压支座与横梁扣死，最终导致支座被挤脱，中钢梁下陷折断。而传统梳形伸缩装置的梳齿板会随梁端转角而翘起，车辆辗压后会产生梳齿断裂，锚固拉脱等现象；考虑小量的转角变形，梳形板底部垫有较厚的橡胶板，车辆通过时橡胶板发生变形，垃圾侵入梳齿板底部，锚固螺栓受力弯曲，最终导致整体装置早衰破坏。 优越的结构性能RB模块式多向变位桥梁伸缩装置结构元件少、组件功能明确。整个装置由若干组模块组成。每组模块由多向变位铰、跨缝板、伸缩梳齿板组成，极大方便了制造、运输、安装、更换等工作。组件的功能独立、明确，有利于设计、制造、检测、安装、监测等各个环节的质量控制。按照车轴轮载的分布规律来确定模块的宽度，模块之间相互独立，不需要考虑荷载横向分布问题，弱化了整个伸缩装置的振动与变形。模块的力学模型简单明确，模块式结构的整体协调性、与车轴轮载的协调性、适应变形的能力、抵御疲劳破坏的能力等要明显优于模数式结构。伸缩装置的伸缩梳形齿相互穿插布列，每个梳齿仅为5-8宽，位移时始终交叉不脱离。车轮通过时没有过渡冲击间隙，保证行车平顺，行车舒适性良好。而汽车通过模数式伸缩装置时，必然会发生高频振动，产生过大噪音。 优越的防水、防病害性能RB模块式多向变位桥梁伸缩装置没有弹簧或弹性伸缩构造，也没有模数缝隙概念，因此不存在伸缩受阻或中梁间隙不均衡等问题。装置的跨缝板整体覆盖着梁端缝隙上，减震橡胶板不直接受压，伸缩装置与不锈钢滑板紧贴无间，不会被杂质侵入，梳齿间的垃圾被坡形梳齿强行推出，并被行车带走，不会进入梁端缝隙。止水装置不受垃圾侵害，雨水经装置底面渗入导水构造疏流，防水性能极佳，并不易老化、破损。模数式伸缩装置的伸缩橡胶止水带嵌置于两侧异型钢槽内，且直接暴露，易老化破损；当杂质侵入“V”型胶带内多会往下压挤，在一个伸缩周期（一年）后，胶带会被挤破漏水。普通梳形齿板伸缩装置梳形板底部垫有较厚的橡胶板，在车辆通过时橡胶板变形量大，同时杂质侵入梳形板底部，导致不锈钢板和橡胶破损，锚固螺栓松动。跟模数式伸缩缝相比较，RB模块式多向变位桥梁伸缩装置的构造简单、元件少，可能发生破坏的因子的数量大大减少。承载的组件与应对变位组件在功能上独立。装置与梁体之间柔性连接，荷载冲击力通过橡胶支座吸收传递，大大弱化了梁体振动、变形对伸缩装置的破坏作用，而且模块之间相互独立，避免了车轴轮载相互影响，改善了伸缩装置抵抗疲劳破坏的能力，提高了伸缩装置的安全性和可靠性。 安装、更换方便，运行成本低RB模块式多向变位桥梁伸缩装置对安装温度没有特殊的要求，梳齿板之间安装间隙可根据现场安装温度随时调整。模块式结构组件简单而且安装高度要求低，安装简单。模块式伸缩装置的工作部件具有全寿命性设计概念，每一模块是相对独立的。当装置需要维修时，只要求横桥向有3米宽度作业面，就可对损坏的模块进行单独拆装维护，可以在不中断交通的情况下进行单元局部的更换，运行维护成本低。而模数式伸缩装置是由若干根通长（整幅桥宽度）中梁和横梁组成，一旦出现局部损坏很快就会“感染”整体，维修更换时需全幅封闭中断交通，整条更改，维护成本高。 梁端间隙及安装深度RB模块式多向变位桥梁伸缩装置由跨缝板代替了模数式伸缩装置中的中梁和支承梁，直接跨过梁端缝隙至另一侧梁体，致使两联间的梁端间距大大缩小，一般地梁端间隙就等于伸缩量。安装深度要求低，一般大于15cm就可以安装，1500mm伸缩量的安装深度不超过35cm，大大降低桥梁造价与施工难度。而160mm位移量以上的异型钢伸缩装置由多道中梁组成，每道中梁均支承在横梁上，即使都收缩在一起（每道中梁紧挨着），也有一定的宽度，势必增加梁端间距的宽度，梁端预留间距一般为伸缩量的2倍以上；预留槽安装深度要求高，一般1500mm伸缩量的安装深度要求达到60cm以上，设计施工时就需要采取加宽盖梁等方法保证桥梁结构的强度，从而增加桥梁的造价和施工难度。 产品质量验证为验证产品的质量和使用性能，2004年7月公司将2280伸缩量的特大多向变位伸缩装置送至北京交通部公路试验场，进行了Accelerated Pavement Test模拟性破坏试验。结果表明：该装置设计合理，性能可靠，完全能适应各类桥梁上设计使用，使用寿命达到62年以上。 产品使用业绩目前该伸缩装置已在全国各类桥梁中广泛使用，如杭宁高速东苕溪特大桥、甬台温高速公路凫溪大桥、安徽芜湖长江大桥、安庆长江大桥引桥、江西九江长江大桥、舟山鲁家屿连岛大桥、温州大小门岛连岛大桥、重庆黄花园大桥；徽杭高速、金丽温高速、江西景婺常黄高速、申苏浙皖高速、杭徽高速、云南罗富高速伸缩装置改造等工程。同时在建项目有杭州湾跨海大桥、广州珠江黄埔大桥、杭州湾大桥南连接线等工程。 甬台温高速公路凫溪特大桥 芜湖长江大桥RBDX-240型多向变位伸缩装置 RBDX-500型多向变位伸缩装置重庆黄花园大桥 徽杭高速公路工程RBDX-560型多向变位伸缩装置 RBDX-320型多向变位伸缩装置 九江长江大桥（RBDX模块式多向变位伸缩装置）(梁端间距分别为：2030毫米、1850毫米、1830毫米）四、梳齿类伸缩装置在国外工程中的应用日本是著名的桥梁大国，由于其受台风、地震的严重影响，桥梁建设的抗风、抗震技术要求已渗透到桥梁尤其是长大型桥梁的每一个零部件中。据日本桥梁的主要设计单位长大公司介绍，包括明石大桥在内的各座大型桥梁的不同建设时期，欧洲伸缩装置的生产商均在极力推荐使用模数式结构，但最终都因为这种装置不能满足水平及扭转等变位要求而未被采用。以本州四国连络桥为例，各座吊桥或斜拉桥中的伸缩装置没有一条是模数式的，所使用的均具有水平转动性能的模块式（1.5米一块）滚轮或梳齿型装置。这些伸缩装置已经过20多年的实践应用，除防尘防水外其他性能均良好。日本明石海峡大桥 日本濑户大桥日本安云滩大桥 日本来岛大桥日本大鸣门大桥 日本东神户大桥RB模块式多向变位桥梁伸缩装置从开发到应用，经过了漫长而不断改进的过程，得到了国内外诸多专家和科研机构的大力关心和支持，装置的结构和使用性能日臻完善，并逐步成为我国大型桥梁尤其是特大型悬索类桥梁伸缩装置的主要类型之一。