專利名稱：使用柔性抗彎連接件和摩擦彈簧的伸縮接頭系統(tǒng)的制作方法
使用柔性抗彎連接件和摩擦彈簧的伸縮接頭系統(tǒng)公開了一種用于橋接位于間隔開的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的間隙的伸縮接頭(expansionjoint)系統(tǒng)。在相鄰的混凝土結(jié)構(gòu)之間特意設(shè)置一個開口或間隙，用于適應(yīng)由于膨脹和收縮而在該間隙內(nèi)出現(xiàn)的尺寸變化，所述膨脹和收縮由于溫度變化、預(yù)應(yīng)力、地震周期和振動造成的混凝土的縮短和徐變、活動負(fù)載造成的偏移以及車輛交通導(dǎo)致的縱向力引起。伸縮接頭系統(tǒng)通常安裝在間隙中，以提供跨越該間隙的橋接，并且適應(yīng)該間隙附近的移動。響應(yīng)于熱變化、地震事件和車輛負(fù)載的出現(xiàn)，橋梁和道路構(gòu)造尤其會經(jīng)受相對移動。這產(chǎn)生了特別的問題，因為在所述事件期間出現(xiàn)的移動在移動的幅度或者移動的方向方面是不可預(yù)測的。在許多情況下，由于車輛不能行駛跨越損壞的伸縮接頭這一事實，橋梁在長時間后變得無法使用。模塊化伸縮接頭系統(tǒng)通常采用相對于車輛交通方向橫向延伸的多個間隔開的承·重構(gòu)件或者“中心梁”。承重構(gòu)件的頂部表面被車輛輪胎接合。彈性體密封件在承重構(gòu)件之間延伸，與承重構(gòu)件的頂部相鄰，以填充承重構(gòu)件之間的空間。因此,這些密封件是柔性的，從而響應(yīng)于承重構(gòu)件的移動而伸展和收縮。多個細(xì)長的支撐構(gòu)件定位在橫向承重構(gòu)件下方，橫跨道路部分之間的伸縮間隙。支撐構(gòu)件相對于車輛交通方向縱向延伸。細(xì)長的支撐構(gòu)件支撐該橫向承重構(gòu)件。支撐構(gòu)件的相對端部被接收在嵌入到道路部分的殼體中。在單支撐桿(SSB)的模塊化伸縮接頭系統(tǒng)中，單個支撐構(gòu)件連接至所有橫向承重構(gòu)件。承重構(gòu)件與單個支撐桿構(gòu)件的連接通常包括叉臂。單個支撐桿構(gòu)件與多個橫向承重構(gòu)件的叉臂連接(yoked connection)提供了 SSB模塊化伸縮接頭系統(tǒng)中的滑動連接或者樞軸轉(zhuǎn)動連接。在多支撐桿(MSB)的模塊化伸縮接頭系統(tǒng)中，每一橫向車輛承重構(gòu)件(中心梁)都剛性連接至單個縱向的支撐桿構(gòu)件。在此之前，未公開或者暗示將所述橫向車輛承重構(gòu)件和所述縱向支撐桿構(gòu)件之間的叉臂連接件用于MSB模塊化伸縮接頭系統(tǒng)，這是因為MSB連接件是剛性的并且不需要滑動或者樞軸轉(zhuǎn)動能力。在工業(yè)中所使用的典型多支撐桿(MSB)的伸縮接頭系統(tǒng)中，每一縱向支撐桿構(gòu)件都僅被焊接至一個橫向車輛承重構(gòu)件。每一橫向車輛承重構(gòu)件通過全熔透焊縫(fullpenetration weld)剛性連接至其自身的支撐構(gòu)件。盡管全熔透焊縫確實提供了在惡劣環(huán)境中所需要的伸縮接頭的相當(dāng)大的結(jié)構(gòu)強度和剛性，但是該焊縫具有難以制造的缺陷。焊縫必須被超聲測試以用于滿足工作要求和適于使用。在MSB的伸縮接頭系統(tǒng)中，用于將承重構(gòu)件連接至其自身的支撐構(gòu)件的全熔透焊縫的故障需要大量且昂貴的工作來維護(hù)該焊縫。為了充分維護(hù)，必須在高額費用和時間延遲的情況下割斷、磨光并重新焊接焊縫。圖IA是伸縮接頭系統(tǒng)處于完全打開位置且間隙處于其最大寬度的一個圖解實施方案的側(cè)視圖。圖IB是圖IA中示出的伸縮接頭系統(tǒng)處于完全打開和完全閉合之間的中間位置處的圖解實施方案的側(cè)視圖。圖IC是圖IA的伸縮接頭系統(tǒng)處于完全閉合位置且間隙處于其最小寬度的圖解實施方案的側(cè)視圖。圖2A是伸縮接頭系統(tǒng)處于完全打開位置且間隙處于其最大寬度的另一圖解實施方案的側(cè)視圖。圖2B是圖2A中示出的伸縮接頭系統(tǒng)處于完全打開和完全閉合之間的中間位置處的圖解實施方案的側(cè)視圖。圖2C是圖2A的伸縮接頭系統(tǒng)處于完全閉合位置且間隙處于其最小寬度的圖解實施方案的側(cè)視圖。圖3A是連接至車輛承重構(gòu)件的柔性抗彎連接件(momentconnection)的一個圖解實施方案的側(cè)視圖。圖3B是連接至車輛承重構(gòu)件的柔性抗彎連接件的另一圖解實施方案的側(cè)視圖?！?br> 圖4是一個自由體圖，描繪了與伸縮接頭系統(tǒng)的縱向支撐桿構(gòu)件接觸的支承座所施加的力。提供了一種位于相鄰的第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間所限定的間隙內(nèi)的伸縮接頭系統(tǒng)。所公開的伸縮接頭系統(tǒng)可不限于應(yīng)用在小量移動的應(yīng)用中，例如10英寸或者更小的小量移動應(yīng)用中。而是，應(yīng)理解，所公開的伸縮接頭系統(tǒng)可用在各種大量移動的應(yīng)用中或小量移動的應(yīng)用中。根據(jù)某些圖解實施方案，所述伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個車輛承重構(gòu)件，在相對于跨越伸縮接頭間隙的車輛交通方向上橫向延伸；至少一個支撐構(gòu)件，定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭間隙縱向延伸；以及，一個柔性抗彎連接件，將每一橫向車輛承重構(gòu)件連接至單個縱向支撐桿構(gòu)件。根據(jù)另一些圖解實施方案，該伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個車輛承重構(gòu)件，在相對于跨越所述伸縮接頭間隙的車輛交通方向上橫向延伸；至少一個支撐構(gòu)件，定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭間隙縱向延伸；以及，至少一個摩擦彈簧。所述縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的相對的錐形縱向端部與支承座的協(xié)作共同構(gòu)成了摩擦彈簧組件。根據(jù)另一些圖解實施方案，所述伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個車輛承重構(gòu)件，在相對于跨越所述伸縮接頭間隙的車輛交通方向上橫向延伸；至少一個支撐構(gòu)件，定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭間隙縱向延伸；至少一個摩擦彈簧；以及，一個柔性抗彎連接件，將每一橫向車輛承重構(gòu)件連接至單個縱向支撐桿構(gòu)件。由柔性抗彎連接件響應(yīng)于車輛沖擊所產(chǎn)生的額外的小幅振動促使相對的摩擦彈簧之間的應(yīng)變能均衡，從而形成了改善的密封間隙等距。轉(zhuǎn)而，良好的密封間隙等距減小了車輛對中心梁的沖擊。柔性抗彎連接件和摩擦彈簧之間的協(xié)作提供了該系統(tǒng)的一個有效的實施方案。根據(jù)另一些圖解實施方案，該伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個車輛承重構(gòu)件，在相對于跨越所述伸縮接頭間隙的車輛交通方向上橫向延伸；多個支撐構(gòu)件，被定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭間隙縱向延伸；所述多個支撐構(gòu)件包括外部支撐構(gòu)件和定位在所述外部支撐構(gòu)件、摩擦彈簧和非摩擦彈簧之間的至少一個內(nèi)部支撐構(gòu)件。所述外部支撐桿構(gòu)件的相對的錐形縱向端部與支承座協(xié)作，以構(gòu)成摩擦彈簧，而所述一個或多個內(nèi)部支撐桿構(gòu)件的相對端部與標(biāo)準(zhǔn)的彈性體彈簧協(xié)作。
根據(jù)另一些圖解實施方案，所述伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個車輛承重構(gòu)件，在相對于跨越所述伸縮接頭間隙的車輛交通方向上橫向延伸；至少一個支撐構(gòu)件，被定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭間隙縱向延伸；以及，摩擦彈簧組件。摩擦彈簧組件包括縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的相對的錐形端部，所述支撐桿構(gòu)件與具有不同彈簧剛度(spring rate)的支承座協(xié)作。所述支撐桿構(gòu)件的相對的錐形端部位于嵌入到間隔開的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的殼體內(nèi)。所述支承座被定位在所述支撐桿構(gòu)件的錐形端部的上部表面和所述殼體的上部壁之間的空間內(nèi)。所述支撐桿構(gòu)件的第一相對的錐形端部與具有第一彈簧剛度的支承座協(xié)作，所述支撐桿構(gòu)件的第二相對的錐形端部與具有不同于第一彈簧剛度的第二彈簧剛度的支承座協(xié)作。所述伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個橫向延伸的車輛承重構(gòu)件，所述車輛承重構(gòu)件具有暴露至車輛的頂部表面和與所述頂部表面相對的底部表面。所述伸縮接頭系統(tǒng)包括至少一個支撐構(gòu)件，所述至少一個支撐構(gòu)件被定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭從所述第一結(jié)構(gòu)縱向延伸至所述第二結(jié)構(gòu)，且其中所述至少一個支撐構(gòu)件包括至少一個成角度的表面或者錐形表面。
將橫向延伸的車輛承重構(gòu)件連接至支撐構(gòu)件的柔性抗彎連接件可包括一個叉臂組件。根據(jù)某些實施方案，叉臂組件與所述承重構(gòu)件固定地接合，用于將所述承重構(gòu)件連接至所述支撐構(gòu)件。所述叉臂組件可整體連接至所述車輛承重構(gòu)件。或者，所述叉臂組件可以通過機(jī)械緊固件或者合適的焊縫被機(jī)械地附接至一個承重構(gòu)件。并非限制地并且僅借助于圖解，該叉臂組件可包括一個大體U形橫截面的叉臂。所述叉臂組件承載一個彈簧，該彈簧彈性地將該支撐構(gòu)件推向所述承重構(gòu)件。所述彈簧定位在基本為U形的叉臂的鞍部處，并且接合所述縱向支撐桿構(gòu)件的下部表面。還可在所述承重構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件之間定位一個基座構(gòu)件，用作所述承重構(gòu)件的基座。所述基座構(gòu)件可包括一種彈性材料。并非限制地，彈性材料可選自聚氨酯、聚氯丁烯、異戊二烯、丁苯橡膠、天然橡膠以及這些彈性材料的組合。根據(jù)某些實施方案，用于制造所述基座構(gòu)件的彈性材料包括尿烷材料。在操作時，所述承重構(gòu)件彈性地接合所述支撐構(gòu)件，且所述基座構(gòu)件允許所述承重構(gòu)件少量的移動，從而允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件的對準(zhǔn)。少量的彈性柔性基本上消除了在裝運、處理和安裝期間在剛性連接件接頭中出現(xiàn)的永久損壞(變形)。所述柔性抗彎連接件可固定地布置在所述車輛承重構(gòu)件的底部表面上，而所述柔性抗彎連接件允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性地平移和轉(zhuǎn)動，以有助于吸收車輛沖擊。振動響應(yīng)促進(jìn)了在摩擦彈簧的所謂“停滯地帶”中的密封間隙均衡移動。此外，盡管叉臂組件允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性平移和轉(zhuǎn)動，但是它防止所述承重構(gòu)件滑動到一個完全新的位置中。所述縱向延伸的支撐構(gòu)件的相對端部位于被嵌入到所述間隔開的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的殼體內(nèi)。所述殼體被設(shè)置用于適應(yīng)所述支撐桿構(gòu)件的縱向移動和樞軸轉(zhuǎn)動，并且適應(yīng)減小的間隙寬度。并非限制地，用于接收跨越所述間隙縱向延伸的細(xì)長的支撐構(gòu)件的端部的第一殼體和第二殼體可包括一個盒狀的貯器。然而，應(yīng)注意，用于接收所述支撐桿構(gòu)件的端部的殼體可包括任何結(jié)構(gòu)，例如貯器、腔室、容器、罩、通道、軌道、縫、凹槽或者過道，這些結(jié)構(gòu)包括用于接收所述支撐桿構(gòu)件相對的端部的合適的孔。所述伸縮接頭系統(tǒng)還可包括在所述承重構(gòu)件和所述邊緣構(gòu)件之間延伸的柔性且可壓縮的密封件，所述邊緣構(gòu)件與所述第一結(jié)構(gòu)構(gòu)件和第二結(jié)構(gòu)構(gòu)件接合。根據(jù)采用多于一個的橫向車輛承重構(gòu)件的伸縮接頭系統(tǒng)的實施方案，該系統(tǒng)可包括柔性且可壓縮的密封件，所述密封件在所述承重構(gòu)件之間延伸，且在所述承重構(gòu)件和所述系統(tǒng)的邊緣構(gòu)件之間延伸?？墒褂玫拿芊饧ǖ幌抻趲芊饧?、壓蓋密封件(glandular seal)和膜密封件。提供了一種柔性抗彎連接件，所述柔性抗彎連接件將承重構(gòu)件連接至定位在所述承重構(gòu)件下方的支撐構(gòu)件，所述柔性抗彎連接件包括一個叉臂組件，所述叉臂組件與所述承重構(gòu)件固定接合，用于將所述承重構(gòu)件連接至所述支撐構(gòu)件和由所述叉臂組件承載的彈簧裝置，所述彈簧裝置彈性地將所述支撐構(gòu)件推向所述承重構(gòu)件，但是防止滑動。根據(jù)某些實施方案，一個基座構(gòu)件置于所述承重構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件之間，以用作所述承重構(gòu)件的基座，所述基座構(gòu)件由彈性材料形成，所述承重構(gòu)件彈性地接合所述支撐構(gòu)件，由此所述基座構(gòu)件允許所述承重構(gòu)件進(jìn)行小量的移動，以允許所述承重構(gòu)件相對·于所述支撐構(gòu)件的對準(zhǔn)。一種伸縮接頭系統(tǒng)被另外提供用于道路構(gòu)造，在所述道路構(gòu)造中，間隙被限定在相鄰的第一道路部分和第二道路部分之間，所述伸縮接頭系統(tǒng)跨越所述間隙延伸，以允許車輛通過，所述伸縮接頭系統(tǒng)包括橫向延伸的、間隔開的車輛承重構(gòu)件，具有暴露至車輛的頂部表面以及與所述頂部表面相對的底部表面；具有相對端部的細(xì)長的支撐構(gòu)件，定位在所述橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭從所述第一道路部分縱向延伸至所述第二道路部分；以及，至少一個柔性抗彎連接件，被固定地置于所述承重構(gòu)件中的一個的底部表面上，所述柔性抗彎連接件將所述承重構(gòu)件與所述支撐構(gòu)件中的僅一個連接，從而允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性平移和轉(zhuǎn)動，但是不滑動。在另一實施方案中，一種伸縮接頭系統(tǒng)被提供用于道路構(gòu)造，在該道路構(gòu)造中，一個間隙被限定在相鄰的第一道路部分和第二道路部分之間，所述伸縮接頭系統(tǒng)跨越所述間隙延伸，以允許車輛通過，所述伸縮接頭系統(tǒng)包括橫向延伸的、間隔開的車輛承重構(gòu)件，具有暴露至車輛的頂部表面以及與所述頂部表面相對的底部表面；具有相對端部的細(xì)長的支撐構(gòu)件，定位在該橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭從所述第一道路部分縱向延伸至所述第二道路部分；以及，至少一個柔性抗彎連接件，將所述承重構(gòu)件中的一個與所述支撐構(gòu)件中的僅一個連接，所述柔性抗彎連接件包括一個與所述承重構(gòu)件固定接合的叉臂組件；由所述叉臂組件承載的彈簧裝置，其彈性地將所述支撐構(gòu)件推向所述承重構(gòu)件，其中所述叉臂組件允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性平移和轉(zhuǎn)動，但是不滑動到一個新的位置。并非限制地，在道路構(gòu)造、橋梁構(gòu)造、隧道構(gòu)造和于間隔開的相鄰混凝土部分之間形成間隙的其他構(gòu)造中，所述柔性抗彎連接件可與多個支撐桿的伸縮接頭系統(tǒng)結(jié)合使用。包括柔性抗彎連接件的所述伸縮接頭系統(tǒng)可在如下情形中被利用期望吸收施加至伸縮接頭系統(tǒng)的負(fù)載，并適應(yīng)響應(yīng)于所施加至伸縮接頭系統(tǒng)的負(fù)載而在所述伸縮接頭間隙的附近出現(xiàn)的移動。柔性抗彎連接件在必須抵抗由側(cè)向負(fù)載所引起的彎矩(moment)的連接件的設(shè)計方面提供了一個簡單、可靠且經(jīng)濟(jì)的替代方案。柔性抗彎連接件已經(jīng)在在鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計中使用，但是它們的設(shè)計和用途與建議在MSB伸縮接頭系統(tǒng)中的使用顯著不同。除了設(shè)計和用途差別，由伸縮接頭系統(tǒng)所提供的靈活度水平的數(shù)量級高于剛連接件。所述柔性抗彎連接件維持了支撐構(gòu)件相對于承重梁構(gòu)件的底部表面的位置。此夕卜，所述柔性抗彎連接件包括一個固定的叉臂，該叉臂相對于所述承重構(gòu)件不會滑動或移動。然而，內(nèi)置于固定的叉臂連接件存在微小的靈活度或者彈性，這允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性平移和轉(zhuǎn)動，但是不會滑動到一個新的位置。與單支撐桿的伸縮接頭系統(tǒng)不同，所述支撐構(gòu)件不會滑動穿過所述叉臂。該柔性抗彎連接件的叉臂組件不會允許所述承重構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件的可移動接合或可滑動接合。所述柔性抗彎連接件將彎矩和應(yīng)力更加均勻地分散在整個連接件上，從而實現(xiàn)了一個固定卻有彈性的連接件。圖IA-圖IC示出了伸縮接頭系統(tǒng)10的一個圖解實施方案，該伸縮接頭系統(tǒng)10位于道路的兩個間隔開的部分14、16之間的間隙12中。在圖IA-圖IC中示出的圖解實施方案中，伸縮接頭系統(tǒng)10包括一個車輛承重構(gòu)件18，所述車輛承重構(gòu)件18相對于跨越伸縮接 頭系統(tǒng)10和間隙12的車輛交通方向在間隙12中橫向延伸。盡管圖IA-圖IC中示出的圖解實施方案示出了單個橫向延伸的承重構(gòu)件18，但是應(yīng)注意到，根據(jù)間隙的尺寸和預(yù)期待適應(yīng)的移動，可在該伸縮接頭系統(tǒng)中使用任何數(shù)目的橫向延伸的車輛承重構(gòu)件。當(dāng)在伸縮接頭系統(tǒng)中使用多于一個的橫向延伸的車輛承重構(gòu)件時，所述多個橫向延伸的車輛承重構(gòu)件、梁構(gòu)件通常以并排關(guān)系定位，并且相對于車輛行進(jìn)的方向在伸縮接頭中橫向延伸。當(dāng)車輛在該伸縮接頭上經(jīng)過時，車輛承重構(gòu)件18的頂部表面適于支撐車輛輪胎。根據(jù)某些實施方案，車輛承重構(gòu)件18具有大體正方形或矩形橫截面。然而，應(yīng)注意，承重構(gòu)件不限于具有近似正方形或矩形橫截面的構(gòu)件，而是承重構(gòu)件可包括任何數(shù)目的橫截面配置或形狀。承重構(gòu)件的橫截面的形狀的限制僅在于所述承重構(gòu)件的形狀必須能夠跨越車輛承重構(gòu)件的頂部表面提供相對平滑且暢通的車輛交通。仍參考圖IA-

圖1C，伸縮接頭系統(tǒng)10包括邊梁(edge beam)或邊緣構(gòu)件20、22。邊緣構(gòu)件20、22與結(jié)構(gòu)構(gòu)件14、16的邊緣面表面24、26相鄰。仍參考圖IA-圖1C，伸縮接頭系統(tǒng)10包括支撐桿構(gòu)件30。細(xì)長的支撐桿構(gòu)件30在伸縮接頭間隙12內(nèi)縱向延伸，即，支撐桿構(gòu)件30相對于跨越伸縮接頭系統(tǒng)10和間隙12的車輛行駛方向基本平行延伸。當(dāng)車輛越過該伸縮接頭系統(tǒng)10和間隙12時，支撐桿構(gòu)件30為車輛承重構(gòu)件18提供支撐。細(xì)長的支撐桿構(gòu)件30包括相對端部32、34。支撐桿構(gòu)件30的每一相對端部32、34位于一個合適的殼體36、38中，所述殼體36、38用于接收支撐桿構(gòu)件30的端部32、34。如本文更加詳細(xì)地討論的，用于接收支撐桿構(gòu)件30的端部32、34的殼體36、38被放置或者嵌入到道路構(gòu)造中對應(yīng)的相鄰道路部分的“預(yù)留孔堵塊”(block-out)(14a、16a)區(qū)域中。通過將伸縮接頭系統(tǒng)10放置到道路部分之間的間隙中以及將混凝土引入預(yù)留孔堵塊區(qū)域中，或者通過將該間隙中的伸縮接頭系統(tǒng)機(jī)械地加接到下面的結(jié)構(gòu)支撐件，可將該伸縮接頭系統(tǒng)加接到兩個道路部分之間的預(yù)留孔堵塊區(qū)內(nèi)。可例如通過將伸縮接頭系統(tǒng)螺栓連接或焊接至下面的結(jié)構(gòu)支撐件來實現(xiàn)機(jī)械附接。伸縮接頭系統(tǒng)10包括下部支承座66&1^叩)40、42，所述下部支承座40、42被定位在支撐桿構(gòu)件30的底部表面和殼體36、38的底部壁的上部表面之間。下部支承座40、42的上部表面為支撐桿構(gòu)件30的下部表面提供滑動表面。伸縮接頭系統(tǒng)10還包括上部支承座44、46，所述上部支承座44、46被定位在支撐桿構(gòu)件30的上部表面和殼體37、39的上部壁的表面之間。上部支承座44、46的下部表面為支撐桿構(gòu)件30的上部表面提供滑動表面。支撐桿構(gòu)件30包括成角度的或者錐形的端部區(qū)域32、34。支撐桿構(gòu)件30的錐形區(qū)域32、34和支承座44、46 —起構(gòu)成了摩擦彈簧。這些摩擦彈簧通過使用成角度區(qū)域來組合回復(fù)力和支撐桿構(gòu)件的支承座功能。不限于任何特定原理，通過在伸縮接頭間隙被打開或閉合時更改支承座預(yù)壓縮，摩擦彈簧工作。當(dāng)伸縮接頭間隙被打開時，支撐桿的錐形端部32、34迫使支承座增大支承座預(yù)壓縮，從而引起更大的水平力。增大的摩擦力有助于穩(wěn)定伸縮接頭系統(tǒng)抵抗水平的車輛沖擊，同時增大的回復(fù)(彈簧)力有助于維持車輛承重構(gòu)件之間的等距離，以及車輛承重構(gòu)件與伸縮接頭系統(tǒng)的邊緣構(gòu)件之間的等距離。通過使用錐形支撐桿構(gòu)件30，產(chǎn)生了彈簧力，這是因為上部支承座44、46中的預(yù)壓縮被布置為相對于支撐桿構(gòu)件30成一角度。當(dāng)支撐桿構(gòu)件30相對于上部支承座改變位置時，預(yù)壓縮改變，在支撐桿構(gòu)件30方向上的力改變。當(dāng)支撐桿構(gòu)件30改變位置時，回復(fù)力成比例地改變，類似于線性彈簧。由于打開伸縮接頭間隙時預(yù)壓縮增大，接頭摩擦也增大，從而為更大的接頭開口提供了更高的側(cè)向阻力。這些性質(zhì)最終提供一個抵抗更高的側(cè)向水平?jīng)_擊負(fù)載的伸縮接頭系統(tǒng)。因而，在不使用分立的彈簧部件的情況下，伸縮接頭系統(tǒng)可提·供橫向的車輛承重構(gòu)件之間的等距離，以及車輛承重構(gòu)件和邊緣構(gòu)件之間的等距離。根據(jù)圖2A-圖2C示出的圖解實施方案，兩個間隔開的車輛承重構(gòu)件18定位在間隙內(nèi)。細(xì)長的支撐桿構(gòu)件50在伸縮接頭間隙52內(nèi)縱向延伸，所述伸縮接頭間隙52位于間隔開的道路部分54、56之間。當(dāng)車輛越過伸縮接頭間隙52時，支撐桿構(gòu)件50為車輛承重構(gòu)件提供支撐。細(xì)長的支撐桿構(gòu)件50包括相對端部58、60。支撐桿構(gòu)件50的每一相對端部58、60位于一個合適的殼體62、64中，所述殼體62、64用于接收支撐桿構(gòu)件50的端部58、60。用于接收支撐桿構(gòu)件50的端部58、60的殼體62、64被布置或嵌入到道路構(gòu)造中對應(yīng)的相鄰道路部分的“預(yù)留孔堵塊”區(qū)域中。支撐桿構(gòu)件50的錐形端部區(qū)域58、60可以設(shè)有不同的角度。由于支撐桿構(gòu)件50的錐形端部區(qū)域58、60的不同的錐形角度，產(chǎn)生了不同的彈簧剛度。舉例而言，但是并非限制地，伸縮接頭系統(tǒng)的支撐桿構(gòu)件50可設(shè)有如下錐形角度，其中第一錐形角度58產(chǎn)生第一彈簧剛度，第二錐形角度60產(chǎn)生的彈簧剛度約為由第一錐形角度58產(chǎn)生的彈簧剛度的一半。因此，具有產(chǎn)生較低彈簧剛度的錐形角度58的支撐桿構(gòu)件50的端部的移動為產(chǎn)生較高彈簧剛度的支撐桿構(gòu)件50的端部60的移動的約兩倍。仍參考圖2A-圖2C，伸縮接頭系統(tǒng)包括下部支承座66、68，所述下部支承座66、68定位在支撐桿構(gòu)件50的底部表面和殼體62、64的底部壁的上部表面之間。下部支承座66、68的上部表面為支撐桿構(gòu)件50的下部表面提供滑動表面。伸縮接頭系統(tǒng)還包括上部支承座70、72，所述上部支承座70、72定位在支撐桿構(gòu)件50的上部表面和殼體62、64的上部壁63、65的表面之間。上部支承座70、72的下部表面為支撐桿構(gòu)件50的上部表面提供滑動表面。根據(jù)其他實施方案，伸縮接頭系統(tǒng)可包括柔性抗彎連接件，用于將支撐桿構(gòu)件連接至車輛承重構(gòu)件。柔性抗彎連接件可采用一個固定但有彈性的柔性叉臂組件。下面將參考圖3A-圖3B來更加詳細(xì)地描述伸縮接頭系統(tǒng)的柔性抗彎連接件。應(yīng)注意，柔性抗彎連接件不旨在受限于這些圖中示出的圖解實施方案?，F(xiàn)在參考圖3A-圖3B，柔性抗彎連接件80將承重構(gòu)件82連接至定位在承重構(gòu)件82下方的支撐桿構(gòu)件84。柔性抗彎連接件80包括一個叉臂組件，該叉臂組件與承重構(gòu)件82的底部表面86固定接合，用于將承重構(gòu)件82連接至支撐桿構(gòu)件84。并非限制地，該叉臂組件80與承重構(gòu)件82整體成型為單一件。整體成型的柔性抗彎連接件去除了對于額外部件的需要，便于制造和組裝?；蛘?，叉臂組件80可以是一個分立部件，其機(jī)械地連接至承重構(gòu)件82的底部表面。例如，叉臂組件80可通過機(jī)械緊固件100、102，通過焊接或者現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其他合適的方式連接至承重構(gòu)件82。由叉臂組件80承載的彈簧裝置88彈性地將支撐構(gòu)件84推向承重構(gòu)件82。并非限制地，叉臂組件80可以是U形橫截面，并且包括一對平行的臂90、92，該對平行的臂90、92被橫跨所述臂90、92之間的間隙的彎曲橫跨部分(或橫向構(gòu)件)94間隔開。彎曲橫跨部分94還可以稱為叉臂組件80的“鞍部”區(qū)域。盡管叉臂組件80可以是U形的，但是目前也可設(shè)想出其他配置，例如所述臂可大體垂直于所述橫跨部分。當(dāng)U形叉臂組件被用在伸縮接頭系統(tǒng)中時，彈簧裝置88定位在叉臂組件80的鞍部區(qū)域94中。

承重構(gòu)件82位于叉臂組件80內(nèi)的扁平的基座構(gòu)件96上，所述扁平的基座構(gòu)件96置于承重構(gòu)件82和支撐構(gòu)件84之間?；鶚?gòu)件96倚靠在支撐構(gòu)件84的上部表面98上?；鶚?gòu)件96可居中位于支撐構(gòu)件84上，并且可借助于一個或多個榫釘(未示出)而被固定
至支撐構(gòu)件84。應(yīng)理解，基座構(gòu)件96可通過任何合適的方式-例如通過焊接、緊固、摩擦
接合或者通過任何其他合適的機(jī)構(gòu)——附接至支撐構(gòu)件84。如所示出的，基座構(gòu)件96的形狀為矩形，然而可以是任何形狀。承重構(gòu)件82彈性接合支撐構(gòu)件84，從而基座構(gòu)件96允許承重構(gòu)件82進(jìn)行小量的移動，以允許承重構(gòu)件82相對于支撐構(gòu)件84的對準(zhǔn)。壓縮彈簧88位于叉臂組件80的橫跨部分94，從而法向促使支撐構(gòu)件80接觸承重構(gòu)件82。支撐構(gòu)件84位于基座構(gòu)件96和彈簧88之間，所述彈簧88用于抑制動態(tài)負(fù)載。彈簧88保持支撐構(gòu)件84就位，并且減緩松弛、咔噠聲以及抬高。彈簧的低剛度和高阻尼性質(zhì)用于減小來自車輛負(fù)載的沖擊力，減緩在施加大的車輛負(fù)載時的振動，并且防止由金屬接觸所造成的噪聲。彈簧被預(yù)壓縮以適配到叉臂84中，并且在車輛負(fù)載期間防止在連接件中形成間隙。壓縮彈簧88可以由市售的聚氨酯組成。彈簧88為柔性抗彎連接件80提供了一定程度的柔性。因而，通過提供一定彈性柔性的抗彎連接件叉臂組件80，伸縮接頭系統(tǒng)的每一承重構(gòu)件82被固定至其自身的支撐構(gòu)件84。柔性抗彎連接件的固定的叉臂組件80防止了支撐構(gòu)件84縱向移動，或者響應(yīng)于道路的膨脹和收縮以及其他移動來防止支撐構(gòu)件84滑動到一個相對于承重構(gòu)件的新位置。然而，彈簧裝置88與叉臂組件80中的彈性體基座構(gòu)件96的結(jié)合允許承重構(gòu)件82相對于支撐桿84彈性轉(zhuǎn)動。如圖3B所示，柔性抗彎連接件80可通過使機(jī)械緊固件100、102穿過設(shè)置在連接件80的凸緣部分104、106中的孔而加接至承重構(gòu)件82。圖4示出了兩個自由體圖，描繪了由與伸縮接頭系統(tǒng)的縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的錐形端部接觸且具有不同水平的壓縮的支承座所施加的力。如圖4中所示，矢量箭頭R代表由支承座在縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的錐形端部上所施加的彈簧力，矢量箭頭H代表由支承座在縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的錐形端部上所施加的彈簧力的水平分量，矢量箭頭V代表由支承座在縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的錐形端部上所施加的彈簧力的豎直分量。根據(jù)圖4的自由體圖，示出了具有增大壓縮的支承座導(dǎo)致縱向延伸的支撐桿構(gòu)件的錐形端部上的彈簧力的水平分量增大的情況。因此，摩擦彈簧被設(shè)計為通過使用分立的彈簧部件來提供回復(fù)力功能。該設(shè)計去除了彈簧，減少了摩擦?xí)r間和成本，降低了設(shè)計復(fù)雜度，便于接頭組裝。標(biāo)準(zhǔn)模塊化接頭上的彈性體彈簧部件是最經(jīng)常出現(xiàn)故障的部件，使用摩擦彈簧將消除故障模式，從而降低了維修成本。因此，柔性抗彎連接件被設(shè)計為通過去除疲勞敏感的抗彎連接件的焊接部分來延長疲勞壽命，通過濾除應(yīng)力波來增大抗沖擊性，增大車輛的沖擊振動特性，并且提供一個更緊、更穩(wěn)定的承重構(gòu)件/支撐桿連接件。使用本發(fā)明的柔性抗彎連接件使得連接件的成本顯著降低，而連接件成本是制造或勞動成本的一個大部分。因此，本發(fā)明的柔性抗彎連接件提供了可原位更換連接件的能力。伸縮接頭系統(tǒng)可用在相鄰的混凝土道路部分之間的間隙中?；炷镣ǔ１坏谷胂噜彽牡缆凡糠值念A(yù)留孔堵塊部中。該間隙被設(shè)置在第一道路部分和第二道路部分之間，以適應(yīng)由于熱波動和地震周期所造成的膨脹和收縮?？赏ㄟ^將伸縮接頭系統(tǒng)布置到道路部分之間的間隙中并且將混凝土倒入預(yù)留孔堵塊部中，或者通過將該間隙中的伸縮接頭系統(tǒng)機(jī)械加接至下面的結(jié)構(gòu)支撐件，伸縮接頭系統(tǒng)能夠被加接到兩個道路部分之間的預(yù)留孔堵塊部中。可通過例如將伸縮接頭系統(tǒng)螺栓連接或焊接至下面的結(jié)構(gòu)支撐件來完成機(jī)械附接。 因此，證實本發(fā)明提供了一種柔性抗彎連接件，該抗彎連接件可與道路構(gòu)造、橋梁構(gòu)造、隧道構(gòu)造或間隙被形成在間隔開的相鄰混凝土部分之間的其他構(gòu)造中的伸縮接頭系統(tǒng)結(jié)合使用。在以下情形中，可使用一個包括柔性抗彎連接件的伸縮接頭系統(tǒng)，即，預(yù)期吸收施加至伸縮接頭系統(tǒng)的負(fù)載，并且適應(yīng)響應(yīng)于溫度變化、地震周期而在伸縮接頭附近出現(xiàn)的移動以及由車輛負(fù)載引起的偏移。柔性抗彎連接件提供了一種牢固且可靠的改進(jìn)的連接件，以及提供包括一種能夠替代難于制造和易于發(fā)生故障的全熔透焊縫的改進(jìn)的連接件的多支撐桿的模塊化伸縮接頭系統(tǒng)，從而將伸縮接頭的每一承重構(gòu)件固定連接至其自身的支撐構(gòu)件。包括該改進(jìn)的連接件的伸縮接頭系統(tǒng)能夠適應(yīng)大的移動，所述大的移動在兩個相鄰的道路部分之間具有伸縮接頭的間隙附近的多個方向上單獨出現(xiàn)或同時出現(xiàn)，例如在相對于車輛交通的縱向方向和橫向方向上出現(xiàn)的移動，以及由于熱變化、預(yù)應(yīng)力、地震事件和車輛負(fù)載偏移引起的移動。盡管上面結(jié)合某些圖解實施方案(如各個圖中所示出的)描述了伸縮接頭系統(tǒng)，但是應(yīng)理解，在不偏離本發(fā)明的情況下，可使用其他類似實施方案，或者可對所描述的實施方案做出改型和附加，用于執(zhí)行伸縮接頭系統(tǒng)的相同的功能。此外，在替代方案中并不是必須具有公開的所有實施方案，因為可結(jié)合不同的實施方案以提供預(yù)期特性。在不背離本公開內(nèi)容的精神和范圍的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可做出多種變體。
權(quán)利要求
1.一種用于相鄰的第一結(jié)構(gòu)和第二結(jié)構(gòu)之間所限定的間隙的伸縮接頭系統(tǒng)，該伸縮接頭系統(tǒng)包括 至少一個橫向延伸的車輛承重構(gòu)件，具有暴露至車輛的頂部表面和與所述頂部表面相對的底部表面； 至少一個支撐構(gòu)件，定位在所述至少一個橫向延伸的承重構(gòu)件下方，并且跨越所述伸縮接頭從所述第一結(jié)構(gòu)縱向延伸至所述第二結(jié)構(gòu)；以及 至少一個柔性抗彎連接件，將所述至少一個橫向延伸的車輛承重構(gòu)件連接至所述至少一個支撐構(gòu)件。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的伸縮接頭系統(tǒng)，包括一個柔性抗彎連接件，該柔性抗彎連接件將所述至少一個橫向延伸的車輛承重構(gòu)件連接至所述至少一個支撐構(gòu)件中的僅一個支撐構(gòu)件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述柔性抗彎連接件包括 叉臂組件，與所述承重構(gòu)件固定地接合，用于將所述承重構(gòu)件連接至所述支撐構(gòu)件；以及 彈簧裝置，由所述叉臂組件承載，并推動所述支撐構(gòu)件朝向所述承重構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮接頭，其中所述叉臂組件具有一個基本U形的橫截面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述叉臂組件機(jī)械地附接至所述至少一個承重構(gòu)件中的一個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述機(jī)械地附接包括機(jī)械緊固件。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述機(jī)械地附接包括焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮系統(tǒng)，其中一個基座構(gòu)件置于所述承重構(gòu)件和所述支撐構(gòu)件之間，用作所述承重構(gòu)件的基座。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述承重構(gòu)件彈性地接合所述支撐構(gòu)件，并且所述基座構(gòu)件允許所述承重構(gòu)件進(jìn)行小量的移動，從而允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件的對準(zhǔn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述基座構(gòu)件包括彈性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的伸縮接頭，其中所述彈性材料選自聚氨酯、聚氯丁烯、異戊二烯、丁苯橡膠、天然橡膠及它們的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的伸縮接頭，其中所述彈性材料包括尿烷材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個柔性抗彎連接件被固定地放置在所述承重構(gòu)件中的一個的底部表面上，所述柔性抗彎連接件將所述承重構(gòu)件與所述支撐構(gòu)件中的一個連接，從而允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性地平移和轉(zhuǎn)動。
14.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述叉臂組件允許所述承重構(gòu)件相對于所述支撐構(gòu)件彈性地平移和轉(zhuǎn)動，但是不允許滑動至一個新的位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的伸縮接頭系統(tǒng)，還包括用于接收所述支撐構(gòu)件的所述相對端部的第一裝置和第二裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個支撐構(gòu)件包括至少一個錐形端部。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個支撐構(gòu)件包括兩個錐形端部。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的伸縮接頭系統(tǒng)，還包括定位在錐形的所述支撐構(gòu)件的上部表面和所述殼體之間的支承座。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個支撐構(gòu)件的所述兩個錐形端部包括不同的錐形角度。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個支撐構(gòu)件的所述兩個錐形端部產(chǎn)生基本相同的彈簧剛度。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述至少一個支撐構(gòu)件的所述兩個錐形端部產(chǎn)生不同的彈簧剛度。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中用于接收所述支撐構(gòu)件的端部的所述第一裝置和所述第二裝置選自盒子、貯器、腔室、殼體、容器、罩、通道、軌道、縫、凹槽和過道。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的伸縮接頭系統(tǒng)，包括柔性且可壓縮的密封件，所述密封件在所述承重構(gòu)件中的至少兩個之間延伸，以及在所述承重構(gòu)件與所述第一道路部分和所述第二道路部分的邊緣部分之間延伸。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的伸縮接頭系統(tǒng)，其中所述密封件選自帶密封件、壓蓋密封件和膜密封件。
全文摘要
一種伸縮接頭系統(tǒng)，用于橋接位于間隔開的結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的間隙。所述伸縮接頭系統(tǒng)可被用在例如于間隔開的相鄰混凝土部分之間形成間隙的道路構(gòu)造、橋梁構(gòu)造和隧道構(gòu)造。該伸縮接頭系統(tǒng)包括柔性抗彎連接件，用于將車輛承重構(gòu)件(18)連接至支撐構(gòu)件(30)。伸縮接頭系統(tǒng)包括柔性抗彎連接件，且在某些實施方案中包括摩擦彈簧。
文檔編號E01D19/06GK102892956SQ201180024194
公開日2013年1月23日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者P·布拉德福 申請人:建筑研究和技術(shù)有限公司