本发明涉及随桥电力电缆附属设施领域，具体地说是一种随桥电缆差动均变伸缩补偿装置及其构建方法，专用于解决长距离桥梁桥面对接处的不同伸缩缝宽度变化导致随桥电缆的频繁伸长和压缩的工程问题。
背景技术：
随着科技的进步和时代的发展，在架空线路通道紧张、海缆投资费用大和技术难度高的情况下，高压线路电缆随桥敷设，越来越受到公路桥梁设计和管理部门的接受和认可。
随桥敷设电缆工程，最大技术难点在于必须有效地解决桥面对接处因气候环境、桥面荷载等因素变化引起的缝隙变化。这些周期性变化，会导致敷设在两桥端缝隙间的电缆频繁伸长和压缩，使电力电缆疲劳损毁。对于跨海桥梁而言，不同区段存在不同的伸缩缝，尤其在主航道上的大跨度斜拉桥、吊桥桥面端部产生的伸缩量会超过1m以上。一般电缆敷设方式下伸缩弯曲远不能满足桥梁伸缩变形需要。只有通过随桥电缆伸缩补偿装置（offset），才能很好地解决这一工程难题。
伸缩补偿装置（offset）装置设计的核心理念是，在伸长和收缩过程中，整个弧长应均匀等量弯曲，使安装在其上的电缆在容许弯曲半径条件下保证其日应变和累积疲劳破坏系数满足规定要求。
国内外现有的伸缩补偿装置（offset）将随桥电缆在水平方向上形成一个圆弧形放置，固定在同样弧形的电缆托架上，通过均分连杆机构，滑动电缆框架拉动电缆拖架移动，从而带动随桥电缆的伸缩。当活动桥面收缩时，弧形电缆弯曲半径增大，弧弦拉长，伸长量等于动桥面的收缩量。当活动桥面伸长时，弧形电缆弯曲半径减小，弧弦变短，缩进量等于动桥面的伸长量。这种装置是水平方向弧形放置，安装占地面积要求较大，一般情况均需在桥箱外围搭建额外钢平台，且这种机构复杂，投资成本高。
上述的伸缩补偿装置（offset），无法实现小型化和模块化，不能适应在桥梁箱体中应用。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种在有限桥箱内（或平台上）实现小型化模块化的具有适应广域伸缩补偿能力的随桥电缆差动均变伸缩补偿装置，以简化结构、节省投资。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种随桥电缆差动均变伸缩补偿装置，其包括至少一个差动补偿单元；
所述的差动补偿单元包括用于承载电力电缆的拱形弹性钢板、前拉杆、后拉杆和用于固定在桥梁平台上的同向差动装置；
所述拱形弹性钢板的两端分别连接在前、后转轴上，所述转轴的两端各连接一滑轮，所述的滑轮置于导轨上，导轨用于支撑滑轮；
所述同向差动装置的前、后部分别连接前、后拉杆，所述前、后连杆分别与前、后转轴连接；
所述的同向差动装置、连杆、转轴和滑轮构成协同运动，拱形弹性钢板随转轴运动开合。
本发明在利用桥箱（或平台上）有限空间情况下，提供一种模块化构建随桥电缆广域伸缩补偿装置。
作为上述技术方案的补充，所述的差动补偿单元还包括两个呈八字形分布的活动撑臂，活动撑臂用于支撑拱形弹性钢板，两个活动撑臂的上端轴接，下端分别连接在前、后转轴上。
作为上述技术方案的补充，所述同向差动装置为齿轮差速器或杆杠差速器。
作为上述技术方案的补充，所述的导轨呈双列布置，固定在桥梁平台上。
作为上述技术方案的补充，所述的差动补偿单元有多个，从前往后依次拼接而成。
作为上述技术方案的补充，所述的同向差动装置具有两侧拉杆位移的差动系数k，所述的多个差动补偿单元按逻辑拼接成具有适应广域伸缩补偿能力的装置。
作为上述技术方案的补充，拼接时，各差动补偿单元中的同向差动装置的差动系数k，分别为0，1/2，2/3，……n/(n+1)，n为自然数；k=0的差动补偿单元的一端固定在桥梁缝隙的一侧桥梁平台上，另一端移动，其中k=(n-1)/n的差动补偿单元均两端同时差动；k=n/(n+1)的差动补偿单元的一端固定在桥梁缝隙的另一侧桥梁平台上，另一端移动。
本发明的另一技术方案为：一种随桥电缆差动均变伸缩补偿装置的构建方法，其利用差动补偿单元中拱形弹性钢板的弹性和拱形结构承载电力三相电缆同步均衡形变，通过差动补偿单元中的拉杆、同向差动装置、转轴、滑轮和导轨协同运动，实现可控、叠加、匀变的差动补偿，由多个差动补偿单元按逻辑连续拼接成具有适应广域伸缩补偿能力的补偿装置，适应桥梁各种大小伸缩缝的随桥电缆伸缩补偿。
作为上述构建方法的补充，每一个差动补偿单元负责本单元的匀变和同等的补偿范围，每一个差动补偿单元只需预设本单元同向差动装置的差动系数k；单元与单元之间实现连续连接，以满足不同补偿范围的需求。
作为上述构建方法的补充，所述的差动补偿单元有多个，布置在桥梁缝隙的同一侧或两侧。
本发明具有的有益效果如下：本发明优化了结构，具有小型化、模块化、通用化特点，可大幅节省投资。构建的随桥电缆差动均变伸缩补偿装置，随桥梁缝隙伸缩，具有唯一的运动轨迹，每一个差动补偿单元的补偿量均衡发生，各拱形弹性钢板开合一致，保证了其上的电力三相电缆弯曲形变同步均匀。本发明解决了长距离桥梁桥面对接处的不同伸缩缝宽度变化导致随桥电缆的频繁伸长和压缩的工程问题。
附图说明
图1为本发明差动补偿单元的结构示意图；
图2为本发明随桥电缆差动均变伸缩补偿装置的结构示意图；
图3为本发明同向差动装置的结构示意图。
图2中，由第一差动补偿单元、第二差动补偿单元、第三差动补偿单元拼接成伸缩补偿装置。
差动补偿单元由拱形弹性钢板、活动撑臂（两个呈八字设置）、拉杆、同向差动装置、滑轮、导轨、转轴构成。第一差动补偿单元的一端固定于伸缩一侧的桥梁平台上，同向差动装置也固定于桥梁平台上；双向箭头表示桥梁缝隙来回伸缩，即表示另一侧桥梁的相对运动。
图3中，同向差动装置固定于桥梁平台上。它的两端的移动量△m与△n之比为差动系数k=n/(n+1)，n为自然数0，1，2，3……。实施例对应的第一差动补偿单元模块、第二差动补偿单元模块、第三差动补偿单元模块构建伸缩补偿装置的n为0，1，2。k分别为0，1/2，2/3。
具体实施方式
为了使发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图2所示的随桥电缆差动均变伸缩补偿装置，其由第一差动补偿单元11、第二差动补偿单元12、第三差动补偿单元13拼接而成。
如图1所示，所述的差动补偿单元包括用于承载电力电缆10的拱形弹性钢板1、前拉杆2、后拉杆3、用于固定在桥梁平台上的同向差动装置4和两个呈八字形分布的活动撑臂9。
所述拱形弹性钢板1的两端分别连接在前、后转轴5、6上，所述转轴的两端各连接一个滑轮7，所述的滑轮7置于导轨8上，导轨8用于支撑滑轮7；
所述同向差动装置4的前、后部分别连接前、后拉杆2、3，所述前、后连杆2、3分别与前、后转轴5、6连接；
所述的同向差动装置、连杆、转轴和滑轮构成协同运动，拱形弹性钢板随转轴运动开合。
活动撑臂9用于支撑拱形弹性钢板1，两个活动撑臂9的上端轴接，下端分别连接在前、后转轴5、6上。
所述同向差动装置4为齿轮差速器或杆杠差速器。所述的导轨8呈双列布置，固定在桥梁平台上。
如图3所示，所述的同向差动装置具有两侧拉杆位移的差动系数k，所述的多个差动补偿单元按逻辑拼接成具有适应广域伸缩补偿能力的装置。
图2中，当双向箭头向右移动3x（x为移动量）时，即f点位移3x，受差动补偿单元13作用，e点位移将变为2x，e点与d点硬连接，则d点的位移量也为2x；受差动补偿单元12作用，c点位移将变为x，c点与b点硬连接，则b点的位移量也为x；a点是固定的，它的位移量永远为零。这一过程是同时发生的，因此，b-a=x,d-c=x,f-e=x,也就是说，三块拱形弹性钢板的同时张开量均为x，这样就实现了安装在上面的电力电缆均匀形变之目的。
当双向箭头向左移动3x（x为移动量）时，原理相同，只是变成合拢过程。不再赘述。
实施例2
本实施例提供一种随桥电缆差动均变伸缩补偿装置的构建方法，其利用实施例1差动补偿单元中拱形弹性钢板的弹性和拱形结构承载电力三相电缆同步均衡形变，通过差动补偿单元中的拉杆、同向差动装置、转轴、滑轮和导轨协同运动，实现可控、叠加、匀变的差动补偿，由多个差动补偿单元按逻辑连续拼接成具有适应广域伸缩补偿能力的补偿装置，适应桥梁各种大小伸缩缝的随桥电缆伸缩补偿。
每一个差动补偿单元负责本单元的匀变和同等的补偿范围，每一个差动补偿单元只需预设本单元同向差动装置的差动系数k；单元与单元之间实现连续连接，以满足不同补偿范围的需求。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，并不能因此理解为对发明专利范围的限制，也并非对本发明的结构作任何形式上的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进，这些都属于本发明的保护范围。