一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置及使用方法与流程

1.本发明属于桥梁工程的技术领域，具体涉及一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置及使用方法。


背景技术：

2.斜拉桥是通过多根斜拉索将主梁与桥塔相连的一种桥型，是主塔、斜拉索和加劲梁组合起来的一种结构体系，斜拉桥按纵向结构支承体系可分为全漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和塔梁墩固结体系。梁桥结构常用的纵向结构支承体系有梁墩固结体系、以及部分桥墩设置固定支座部分桥墩设置纵向活动支座的常规连续梁支承体系。除斜拉桥采用的塔梁墩固结体系或梁桥采用的梁墩固结体系外，其余结构支承体系均难以实现梁端的协同变形。在地震作用下的常规做法是在墩梁之间设置黏滞阻尼器或速度锁定器，通过控制梁体的纵向位移，实现对主梁梁端位移的控制。但部分采用全漂浮或半漂浮体系的斜拉桥及非塔梁固结的连续梁结构，地震力作用下梁体均有较大的位移，需采用可靠的限位设备防止梁端相互撞击对梁体造成损伤。在非地震力作用的运营状态下，由于汽车、人群、风力等活载是离散无序加载，温度等作用是缓慢施加的过程，所安装的黏滞阻尼器或速度锁定器均无法实现控制梁端间隙的均匀程度的目的，也无法实现将梁体恢复到原始安装位置，无法保证实际梁体位置与结构理论计算分析所预设的位置的基本一致，即现有技术缺乏此类可测、可控和可调的梁端缓冲限位及复位装置。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置及使用方法，在桥梁纵桥向的前后相邻梁体的每个梁缝处安装本装置且每个装置上均设置位移监测元件，通过观测平台中数据来分析全桥体体系内梁缝的均匀度，解决了现有技术中缺乏此类可测、可控和可调的缓冲限位复位装置的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置,包括弹性元件、外导向套管组件、内导向套管组件、角度调节机构、承压板、调节板组件、预埋组件、锁紧组件和位移监测元件；所述外导向套管组件、所述内导向套管组件和所述角度调节机构均位于所述弹性元件的内部，所述内导向套管组件沿所述外导向套管组件的轴线方向移动；所述弹性元件的两端设置有所述承压板，一端的所述角度调节机构将所述外导向套管组件和对应侧的所述承压板连接，另一端的所述角度调节机构将所述内导向套管组件和对应侧的所述承压板连接；所述承压板依次连接有所述调节板组件和预埋组件，两组所述预埋组件位于整个缓冲限位复位装置的两端；两组所述承压板通过若干组所述锁紧组件形成长方体框架，所述位移监测元件安装在长方体框架内侧。
6.优选的，所述外导向套管组件包括外导向套管和第一端盖，所述外导向套管和所述第一端盖固定连接，所述外导向套管为中空圆柱体结构，所述第一端盖上开设有若干第
一螺纹孔，所述内导向套管组件包括内导向套管和第二端盖，所述内导向套管和所述第二端盖固定连接，所述内导向套管为中空圆柱体结构，所述第二端盖上开设有若干第二螺纹孔，所述内导向套管组件的外表面上设置有高强度耐磨涂层。
7.优选的，所述锁紧组件包括第一锁紧板和第二锁紧板，所述第一锁紧板和所述第二锁紧板均为l型结构，所述第一锁紧板靠近所述第二锁紧板的一端设置有第一凹槽，所述第二锁紧板靠近所述第一锁紧板的一端设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽均开设有齿槽。
8.优选的，所述第一锁紧板和所述第二锁紧板上均开设有腰圆孔，螺栓螺母穿过对应的腰圆孔将第一锁紧板和所述第二锁紧板锁紧。
9.优选的，所述角度调节机构包括导向套管连接盘、关节轴承和承接板连接盘，所述关节轴承位于所述导向套管连接盘和所述承接板连接盘之间。
10.优选的，所述导向套管连接盘为圆形凸台结构，所述导向套管连接盘的一端为连接轴，所述连接轴卡合在所述关节轴承的内圈中，所述导向套管连接盘的另一端圆盘上设置有第一通孔，螺栓穿过所述第一通孔和导向套管组件端板的螺纹孔将所述导向套管连接盘和导向套管组件固定连接，所述承接板连接盘的一端设置有关节轴承安装孔，所述关节轴承的外圈卡合在关节轴承安装孔中，所述承接板连接盘的另一端圆盘上设置有第二通孔，螺栓穿过所述第二通孔和第四螺纹孔将所述承接板连接盘和所述承压板固定连接。
11.优选的，所述角度调节机构包括导向套管连接架、十字轴万向接头和承接板连接架，所述十字轴万向接头位于所述导向套管连接架和所述承接板连接架之间。
12.优选的，所述导向套管连接架一端设置有两件连接块，另一端的圆盘上设置有第三通孔，螺栓穿过所述第三通孔和导向套管组件端板的螺纹孔将所述导向套管连接架和导向套管组件固定连接，所述承接板连接架一端设置有两件连接块，另一端的圆盘上设置有第四通孔，螺栓穿过所述第四通孔和第四螺纹孔将所述承接板连接架和所述承压板固定连接。
13.本发明还提供了一种所述装置的使用方法，包括以下步骤：
14.s1，根据全桥体各相邻梁的梁缝距离整体状况选择合适长度的所述弹性元件和所述锁紧组件，完成组装时所述弹性元件被压缩；
15.s2，根据具体相邻梁之间的实际距离，通过调整装置两端的所述调节板组件的调节螺母的位置使所述承压板和所述调节板组件的距离发生变化，使所述预埋组件与对应桥梁的梁端接触；
16.s3，将装置两端的所述预埋组件分别与对应桥梁的梁端牢固焊接；
17.s4，拆除所述锁紧组件和所述承压板之间的连接螺栓，使所述锁紧组件从装置中分离；
18.s5，通过观测平台中数据来分析每个装置的梁缝变化情况，判断是否需要人工调节；在步骤s5中，当每个装置随梁缝变化发生伸缩变形时，每个装置上的所述位移监测元件的伸出端长度相应增减，每个所述位移监测元件输出相应的电流、电压或脉冲变化量，这些变化量通过外接的终端机将模拟量转化为数字量，展示到相应观测平台中。
19.进一步地，在步骤s1中，包括以下步骤：
20.(1)在所述弹性元件处于自然状态下将所述弹性元件、所述外导向套管组件、所述
内导向套管组件、所述角度调节机构和两块所述承压板组装成一个部件；
21.(2)将步骤(1)中的部件放置在压力机的工作台上，将该部件的所述弹性元件的实际长度压缩至自然状态下的0.3～0.7倍，在两块所述承压板之间通过螺栓连接若干所述锁紧组件；
22.(3)将已被所述锁紧组件锁紧的部件放置与工作台上，并与所述调节板组件、所述预埋组件和所述位移监测元件完成后续组装。
23.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
24.(1)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，通过弹性元件、导向套管组件、角度调节机构、承压板、调节板组件、预埋组件、锁紧组件和位移监测元件的设置，可实时监测各处装置压缩变化量是否均匀一致，实现了桥梁梁体纵向限位及梁体复位的功能，从整体上提高了桥梁的安全可靠性。
25.(2)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，如发现某处相临梁端间隙变化不均匀，可方便快捷的调整承压板与调节板组件的相对位置，使弹性元件进行压缩或放松，从而调节体系内的各处弹力，使全桥梁端伸缩均匀。
26.(3)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，通过锁紧组件将弹性元件在初始状态下进行较大程度的压缩，保证了装置在实际工作中使弹性元件一直处于受压状态，保证各相邻梁均受压，从而使全桥梁端整体受力均匀。
27.(4)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，当因其它因素导致各梁之间存在较小的高度差时，通过角度调节机构的自动调节，可适应相邻梁端间的高度变化。
28.(5)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，当极端情况下出现两相邻梁有可能相互撞击趋势时，通过本装置弹性元件的设置，防止相邻两联主梁的梁端或主梁梁端与桥台之间发生直接碰撞，实现梁体的限位，保护了梁体结构。
29.(6)本发明提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，在非地震力作用的运营状态下，通过本装置弹性元件的设置，实现将梁体恢复到原始安装位置，将梁体复位，实现实际梁体位置与结构理论计算分析所预设的位置的一致性，保证了结构受力安全性。
附图说明
30.图1是本发明的结构主视图；
31.图2是本发明图1中的a-a剖视图；
32.图3是本发明实施例1中角度调节机构与内导向套管组件连接示意图；
33.图4是本发明实施例2中角度调节机构与外导向套管组件连接示意图；
34.图5是本发明调节板组件与预埋板连接示意图；
35.图6是本发明锁紧组件的结构示意图。
36.图中：100、弹性元件；200、外导向套管组件；210、外导向套管；220、第一端盖；221、第一螺纹孔；300、内导向套管组件；310、内导向套管；320、第二端盖；321、第二螺纹孔；400、角度调节机构；410、导向套管连接盘；411、第一通孔；412、连接轴；420、关节轴承；430、承接板连接盘；431、关节轴承安装孔；432、第二通孔；440、导向套管连接架；441、第三通孔；442、
连接块；450、十字轴万向接头；460、承接板连接架；461、第四通孔；500、承压板；501、承压板弧形槽；502、第五通孔；503、第三螺纹孔；504、第四螺纹孔；600、调节板组件；610、调节底板；620、调节螺杆；630、调节螺母；700预埋组件；710、预埋板；720、锚筋；800、锁紧组件；810、第一锁紧板；811、第一凹槽；812、第七通孔；820、第二锁紧板；821、第二凹槽；900、位移监测元件。
具体实施方式
37.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
38.需要指出的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“内”、“外”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
39.应当可以理解的是，本发明的中使用到“第一”、“第二”等术语来描述各种组件，但这些组件不应受这些术语的限制，这些术语主要是用以区分一组件与另一组件。在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”均应做广义理解。
40.实施例1
41.参见附图1至图3、图5和图6，本实施例提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置，包括弹性元件100、外导向套管组件200、内导向套管组件300、角度调节机构400、承压板500、调节板组件600、预埋组件700、锁紧组件800和位移监测元件900。
42.弹性元件100是螺旋弹簧、碟簧、橡胶弹簧中的一种或多种组合。
43.外导向套管组件200、内导向套管组件300和角度调节机构400均位于弹性元件100的内部，内导向套管组件300沿外导向套管组件200的轴线方向移动，内导向套管组件300的外表面上设置有高强度耐磨涂层。
44.外导向套管组件200包括外导向套管210和第一端盖220，外导向套管210和第一端盖220固定连接，外导向套管210为中空圆柱体结构，第一端盖220上开设有若干第一螺纹孔221，内导向套管组件300包括内导向套管310和第二端盖320，内导向套管310和第二端盖320固定连接，内导向套管310为中空圆柱体结构，第二端盖320上开设有若干第二螺纹孔321。
45.弹性元件100的两端设置有承压板500，左端的角度调节机构400将外导向套管组件200和对应侧的承压板500连接，右端的角度调节机构400将内导向套管组件300和对应侧的承压板500连接，承压板500上开设有四组承压板弧形槽501，承压板500还设置有第五通孔502、第三螺纹孔503和第四螺纹孔504。
46.承压板500依次连接有调节板组件600和预埋组件700，两组预埋组件700位于整个缓冲限位复位装置的两端；调节板组件600包括调节底板610、调节螺杆620和调节螺母630，调节底板610和调节螺杆620固定连接，调节螺杆620的外表面为全螺纹结构，调节螺杆620可贯穿承压板500的第五通孔502，每个调节螺杆620上设有两个与其规格对应的调节螺母
630，调节底板610上设置有若干第六通孔611；预埋组件700包括预埋板710和若干锚筋720，若干锚筋720和预埋板710固定连接，预埋板710设置有若干第五螺纹孔711，螺栓穿过第六通孔611和第五螺纹孔711将调节板组件600和预埋组件700固定连接。
47.两组承压板500通过若干组锁紧组件800形成长方体框架，位移监测元件900安装在长方体框架内侧；锁紧组件800包括第一锁紧板810和第二锁紧板820，第一锁紧板810和第二锁紧板820均为l型结构，第一锁紧板810和第二锁紧板820均开设有第七通孔812，螺栓穿过第七通孔812和第三螺纹孔503将锁紧组件800和承压板500固定连接；第一锁紧板810靠近第二锁紧板820的一端设置有第一凹槽811，第二锁紧板820靠近第一锁紧板810的一端设置有第二凹槽821，第一凹槽811和第二凹槽821均开设有齿槽；第一锁紧板810和第二锁紧板820上均开设有腰圆孔，螺栓螺母穿过对应的腰圆孔将第一锁紧板810和第二锁紧板820锁紧。
48.角度调节机构400包括导向套管连接盘410、关节轴承420和承接板连接盘430，关节轴承420位于导向套管连接盘410和承接板连接盘430之间；导向套管连接盘410为圆形凸台结构，导向套管连接盘410的一端为连接轴412，连接轴412卡合在关节轴承420的内圈中，导向套管连接盘410的另一端圆盘上设置有第一通孔411，螺栓穿过第一通孔411和第二端盖320上的的第二螺纹孔321将导向套管连接盘410和内导向套管组件300固定连接，同理若将螺栓穿过第一通孔411和第一端盖220上的第一螺纹孔221将导向套管连接盘410和外导向套管组件200固定连接，承接板连接盘430的一端设置有关节轴承安装孔431，关节轴承420的外圈卡合在关节轴承安装孔431中，承接板连接盘430的另一端圆盘上设置有第二通孔432，螺栓穿过第二通孔432和第四螺纹孔504将承接板连接盘430和承压板500固定连接。
49.实施例2
50.参见附图1、图2、图4至图6，本实施例提供的一种梁端间隙调节和监测的缓冲限位复位装置与实施例1的区别在于角度调节机构400的结构不同，在本实施例中，角度调节机构400包括导向套管连接架440、十字轴万向接头450和承接板连接架460，十字轴万向接头450位于导向套管连接架440和承接板连接架460之间。
51.导向套管连接架440一端设置有两件连接块442，另一端的圆盘上设置有第三通孔441，承接板连接架460一端设置有两件连接块442，在另一端的圆盘上设置有第四通孔461，螺栓穿过第四通孔461和第四螺纹孔504将承接板连接架460和承压板500固定连接，连接块442上设置有贯通的安装孔，连接块442的安装孔的规格与十字轴万向接头450的规格相对应，实际安装中将四件连接块442的安装孔与十字轴万向接头450卡合后焊接在对应的导向套管连接架440和承接板连接架460上从而使本实施例中的角度调节机构400为一个整体，螺栓穿过第三通孔441和第一端盖220上的第一螺纹孔221可将导向套管连接架440和外导向套管组件200固定连接，同理若将螺栓穿过第三通孔441和第二端盖320上的第二螺纹孔321可将导向套管连接架440和内导向套管组件300固定连接。
52.实施例3
53.本实施例提供的一种利用上述装置的使用方法，该使用方法适用与上述实施例1和实施例2，该使用方法包括以下步骤：
54.s1，根据全桥体各相邻梁的梁缝距离整体状况选择合适长度的弹性元件100和锁紧组件800，完成组装时弹性元件100被压缩；
55.s2，根据具体相邻梁之间的实际距离，通过调整装置两端的调节板组件600的调节螺母630的位置使承压板500和调节板组件600的距离发生变化，使预埋组件700与对应桥梁的梁端接触；
56.s3，将装置两端的预埋组件700分别与对应桥梁的梁端牢固焊接；
57.s4，拆除锁紧组件800和承压板500之间的连接螺栓，使锁紧组件800从装置中分离。
58.具体的，在步骤s1中，包括以下步骤：
59.(1)在弹性元件100处于自然状态下将弹性元件100、外导向套管组件200、内导向套管组件300、角度调节机构400和两块承压板500组装成一个部件；
60.(2)将步骤(1)中的部件放置在压力机的工作台上，将该部件的弹性元件100的实际长度压缩至自然状态下的0.3～0.7倍，在两块承压板之间通过螺栓连接若干锁紧组件800；
61.(3)将已被锁紧组件800锁紧的部件放置与工作台上，并与调节板组件600、预埋组件700和位移监测元件900完成后续组装。
62.具体的，在步骤s5中，当每个装置随梁缝变化发生伸缩变形时，每个装置上的位移监测元件900的伸出端长度相应增减，每个位移监测元件900输出相应的电流、电压或脉冲变化量，这些变化量通过外接的终端机将模拟量转化为数字量，展示到相应观测平台中，为后续是否进行人工干预提供了理论保证。
63.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。