本发明涉及桥梁交通的技术领域，更具体地讲，涉及桥梁中跨结构减震型无级自锁顶推装置。
背景技术：
现有平旋开启桥的中跨连接普遍采用传统插销结构，由于桥梁上车辆产生的制动及车辆的重载，会产生较大的水平力和竖直方向的载荷，虽然传统插销能够承受水平、竖直方向载荷，但是传统插销结构在巨大水平力和重载冲击情况下，插销结构容易断裂，磨损，胶合损坏且不方便维修，并且不能实现无级连接，严重影响桥梁的正常运行。平旋开启桥中跨连接是一个普遍而严重的问题，车辆在经过桥梁时易引起桥梁的扭曲，疲劳损坏，严重时导致桥梁的断裂。为此，本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，相对于传统插销结构明显改善了平旋开启桥的中跨连接结构受力情况，使桥梁整体受力更加均匀，运行更加平稳有效。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的问题，本发明设计了一种明显改善桥梁中跨连接结构和桥梁整体受力情况，实现桥梁平稳运行的减震型无级自锁顶推装置。
本发明提供了一种平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置包括桥梁顶推结构、无级自锁结构、桥梁减震结构、步进电机伺服系统以及箱体。
所述桥梁减震结构设置在桥梁左侧，无级自锁结构、步进电机伺服系统设置在桥梁右侧，桥梁顶推结构在减震结构和无级自锁结构之间，箱体覆盖在上述结构外面。
桥梁减震结构设置在桥梁左侧，所述桥梁减震结构的一侧弹簧挡板与箱体通过滑动副连接，另一侧弹簧挡板和浮动块通过滑动副连接具有减震和调节水平力的功能。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的桥梁顶推结构由顶推杆、浮动块组成，无级自锁结构由顶推杆、楔块、滑动箱体组成。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的桥梁顶推结构中的浮动块为工字形长方体结构通过滑动副设置在桥梁减震结构中两个弹簧挡板之中，与左侧的箱体通过滑动摩擦副实现水平力载荷传递。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的桥梁顶推结构(图7零件示意图)中的顶推杆设置在浮动块与楔块之间，与浮动块通过插销结构形式连接，与楔块斜面配合连接，实现桥梁的载荷传递功能。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的桥梁顶推结构、无级自锁结构中的楔块为梯形结构通过销钉连接在滑动箱体上，因为楔块与顶推杆和箱体接触面的摩擦系数不同，以及斜面的角度设计能够实现自锁功能。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的桥梁顶推结构、无级自锁结构中的滑动箱体为中空长方体结构，前端开口用于与顶推杆配合，后端开孔用于安装丝杆。在顶推杆进给时，步进电机伺服系统能带动滑动箱体，进而带动楔块，使顶推杆前进；在顶推杆后退时，步进电机伺服系统能带动滑动箱体，进而实现楔块解锁，通过箱体使顶推杆后退。
根据本发明平旋开启桥中跨结构减震型无级自锁顶推装置，所述的步进电机设置在滑动箱体后方，通过丝杆传动实现桥梁顶推结构的顶推功能，依靠安装在桥梁顶推结构上的传感器和伺服系统使得自锁结构具有无级调节功能。
附图说明
图1示出了平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置整体结构示意图。
图2示出了平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置剖视装配结构(正视图)示意图。
图3示出了平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置剖视装配结构(俯视图)示意图。
图4示出了桥梁顶推结构受力结构示意图。
图5示出了示出了无级自锁结构受力结构及楔块尺寸示意图。
图6示出了桥梁减震结构受力结构示意图。
图7示出了平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置部分零件示意图。
附图标记说明：1-浮动块、2-减震装置、3-顶推杆、4-楔块、5-滑动箱体、6-箱体、7-丝杆、8-步进电机伺服系统。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
下面将对本发明的平旋开启桥中跨无级减震型自锁顶推装置的结构和原理进行详细的说明。
图1示出了根据本发明的平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置的整体结构示意图。本发明所述的平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置实际上是相对于桥梁而言的连接，顶推装置可以基于该装置的基本结构和实际工况推广应用到整体桥梁中跨连接及顶推装配桥面上。
如图2，图3示出了根据本发明的平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置剖视结构图，所述结构包括桥梁顶推结构、无级自锁结构、桥梁减震装置、步进电机伺服系统以及箱体。其桥梁顶推结构由浮动块(1)与顶推杆(3)组成，完成左右桥梁的对接顶推。无级自锁结构由顶推杆(3)、楔块(4)、滑动箱体(5)、箱体(6)、丝杆(7)组成。顶推杆为工字形长方体结构，前端和浮动块通过插销结构形式连接，另一侧为四棱台结构与楔块通过摩擦副连接。当无级自锁顶推装置装配完成时，楔块与顶推杆的斜面存在一定的间隙、顶推杆后端的挡板与滑动箱体的特殊配合、当配合完成时候挡板与滑动箱体的前内端面紧密接触。楔块为梯形实体，斜面倾角为19°，斜面与顶推杆配合，楔块底面通过特殊处理摩擦副与桥面接触，同时用销钉连接在滑动箱体上。滑动箱体为中空长方体结构，前端开口能刚好与顶推杆配合，后端开孔安装丝杆。在进给阶段，步进电机伺服系统启动，因为桥梁顶推结构和无级自锁结构的特殊配合关系，丝杆正转带动滑动箱体前进时，滑动箱体能够推动楔块向前运动，当楔块与顶推杆的间隙为零时，楔块推动顶推杆向前运动实现顶推功能。在后退阶段，顶推杆卸载，丝杆反转带动滑动箱体后退时，因为桥梁顶推结构和无级自锁结构的特殊配合关系，滑动箱体先带动楔块后退，使得楔块与顶推杆产生间隙，实现楔块解锁功能，当滑动箱体与顶推杆的间隙为零时，滑动箱体带动顶推杆和楔块一起后退，解除顶推。
本发明的平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置的结构原理，在桥梁对接时，桥梁减震结构位于桥梁的左侧，无级自锁结构位于桥梁的右侧，桥梁顶推结构位于桥梁减震结构与无级自锁结构之间，步进电机伺服系统位于桥梁无级自锁结构一侧。桥梁减震结构依靠高强度弹簧、粘滞阻尼器实现桥梁平衡减震，使顶推装置能够平稳有效的工作。
本发明的平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置的工作流程。
在进给阶段，丝杆(7)正转带动滑动箱体(5)前进使得连接在滑动箱体上的楔块(4)前进，当楔块与顶推杆的配合间隙为零时楔块(4)推动顶推杆(3)前进，此时滑动箱体与顶推杆的配合间隙最大，当顶推杆(3)前进到与浮动块(1)完全配合时完成整个顶推过程，此时由于楔块的作用，顶推杆被锁住实现顶推。
在桥梁运行阶段，在顶推过程中因为传感器的信号反馈，可以时刻控制步进电机伺服系统进而控制桥梁顶推结构完成无级自锁，此时桥梁减震装置依靠高强度弹簧、粘滞阻尼器实现桥梁平衡减震，确保顶推装置能够平稳有效的工作。
在后退阶段，解除顶推过程丝杆(7)反转带动滑动箱体(5)向后运动，从而带动楔块(4)运动，此时楔块(4)与顶推杆(3)的配合存在间隙实现解锁，当滑动箱体与顶推杆的配合间隙为零时，滑动箱体带动顶推杆后退从而实现解除顶推。
桥梁顶推结构受力分析如图4所示，桥梁左边传递到桥梁右边载荷为7000kn，通过浮动块(1)传递到顶推杆(3)进而传递至楔块(4)，最终分配到桥梁两边。
桥梁无级自锁结构受力分析如图5所示，由楔块(4)特殊处理摩擦副来完成自锁功能，通过受力分析可得到楔块自锁条件：(工况载荷7000kn，q345钢)
(1)斜面角度要求及摩擦面粗糙度要求：
μ1*f3*cosθ+f3*sinθ≤μ2*f4
μ1*cosθ+sinθ≤μ2(cosθ-μ1sinθ)
(2)楔块受力分析：
f1＝2(f3*sinθ+f1*cosθ)
f3＝f1/(sinθ+μ1cosθ)
f1＝μ1*f3；f2＝μ2*f4；f4＝f3*cosθ
取μ1＝0.1(楔块(4)与顶推杆(3)的特殊处理面摩擦系数)，μ2＝0.48(楔块(4)与箱体(6)的特殊处理面摩擦系数)，θ＝19°。满足条件一自锁条件。得f1＝833.1kn，f2＝3781.1kn，f3＝8331.2kn，f4＝7877.3kn。可使顶推装置能在行程范围内，任意地点达到自锁功能，有效的传递载荷。
桥梁减震结构受力分析如图6所示，由浮动块(1)，减震装置(2)以及箱体(6)组成，避免由重载、风向等工况引起的冲击荷载(上下100mm)带给顶推装置的影响。桥梁上下竖直相对位移100mm条件：(工况载荷水平力7000kn，竖直力1000kn，q345钢)
f1＝f弹1+f弹2＝2nkx
根据国标gb/t2089-2009和设计要求(浮动块(1)的竖直相对总位移x≤100mm)确定弹簧参数如下：总根数z＝12(上下各6根)、自由高度＝360mm、刚度＝914n/mm、材料直径＝50mm、中径＝300mm、最大工作变形量＝106mm。并且弹簧采用正六边形分布，使得顶推装置能适用于更多工况，弹簧挡板受力均匀。在安装过程中，浮动块(1)采用工字形长方体结构，利用滑道与减震装置(2)装配，便于快捷安装施工，并为弹簧施加一定的预紧力，其减震装置(2)中，安装有粘滞阻尼器，使得桥梁能缩短振幅和频率，使顶推装置平稳有效的工作。
桥梁与箱体(6)采用m36的高强度摩擦型螺栓，呈扇形分布，保证载荷能经过顶推装置顺利传递至桥面。
综上所述，本发明通过在平旋开启桥的中跨结构设置减震型无级自锁顶推装置，使桥梁连接为整体，平稳有效的传递了载荷，提升桥梁的安全性能并降低了运营成本。
本发明平旋开启桥中跨减震型无级自锁顶推装置结构简单、设计合理且受力明确，大大降低了桥梁连接安装的复杂程度和难度，提高了桥梁的使用寿命并降低了桥梁中跨结构的成本。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。