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我国与美国DS布朗桥梁伸缩缝产品设计工艺比较

日期: 2016-09-29
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     摘 要: 国内伸缩缝的产品结构大都是类似德国毛勒式伸缩缝,美国DS布朗伸缩缝产品的制作和设计有许多优点值得我们借鉴和学习,本文通过和国内产品的比较得到一些体会,供大家参考。 

    目前国内伸缩缝的产品结构大都是类似德国毛勒式伸缩缝,故行业内也有言“伸缩缝”必指“毛勒缝”之说,而采用布朗形式伸缩缝较为少见,在江苏更是罕有。江苏平山交通设施有限公司2012年承接了湖南省长沙至湘潭高速公路(复线)伸缩缝的制作和安装业务,其长湘高速湘江特大桥的主桥伸缩缝为D320型,根据招标要求D320伸缩缝的型钢和橡胶元件需用欧美国家生产的产品,江苏平山交通设施有限公司采用了从美国DS布朗公司进口的型钢和橡胶元件,参照使用了其先进的生产工艺,进行了湘江特大桥D320伸缩缝的生产的制作和安装,笔者作为公司制作伸缩缝的具体负责人,对此次的布朗伸缩缝和以往的同类国产伸缩缝产品作出了一些比较,得出一些体会。 
  1 产品设计原理的比较 
  国内产品和布朗产品的伸缩装置均可称为模数式伸缩装置,以80 mm为模数,分为D160、D240、D320、D400、D480及D480以上型号的伸缩缝,产品结构的总体设计方案也一样,以中梁和支承横梁、承压支座和支承箱作为承重系统,并且每根中梁对应一根支承梁,以支承横梁(含不锈钢)承压和滑动支座和聚氨脂弹簧作为位移控制系统。作为模数式伸缩装置的两大功能块,承重结构和位移控制系统,国内产品和美国DS布朗伸缩缝的原理是一致的,证明了我们国家的伸缩缝的设计理念已达到了发达国家的水平。 
  2 产品中各个组成部分的比较 
  2.1 中梁的比较 
  国内中梁钢的结构采用“王”字形式,故亦通称“王字钢”,截面类似于工字钢,比工字钢两边多出用于橡胶条连接的榫槽部分,国内采用整体热扎成型工艺,规范要求每公斤在36 kg以上,每根中梁长度在12 m以上,通过力学性能的试验和化学成分的分析目前国内的生产厂家生产的中梁钢都能符合规范要求。 
  DS布朗伸缩缝中梁钢采用马蹄形式,一次热扎成形后,两边铣削用于橡胶条连接的榫槽部分,由于其截面饱满,故每米重量达51 kg之多,超过国内产品的30%以上。可能是出于便利运输的缘故,但其每根长度都在6 m左右。 
  2.2 边梁的比较 
  国内中梁钢的结构采用“Z”或“E”字形式,截面类似于“Z”或“E”,右边多出用于橡胶条连接的榫槽部分,国内采用整体热扎成型工艺,规范要求每公斤在19 kg以上,目前国内能生产出合格的边梁钢的厂家更多。 
  如果把DS布朗伸缩缝中梁钢的截面看成是轴对称图形,那么DS布朗伸缩缝边梁钢就是其一半,其右边铣削出了用于橡胶条连接的榫槽部分,其每米重量在19.5 kg左右,和国内产品相当,但其长度仍在6 m左右。 
  2.3 聚氨脂控制弹簧的比较 
  国内产聚氨脂控制弹簧的截面为椭圆形,控制弹簧的尼龙轴与弹簧体为紧密配合,DS布朗伸缩缝控制弹簧的截面为圆形,控制弹簧的尼龙轴与弹簧体为活动配合,尼龙轴两端有插销加以控制。 
  2.4 支承箱的比较 
  DS布朗伸缩缝的位移箱采用厚度为10 mm的方管拼制而成,D160一边为一根方管,D240一边为二根方管,D320一边为三根方管,方管的后盖板采用塑料扣板,以此类推,由方管拼成支承箱,既是整体又可单独成体,模数式的概念更强。 
  国内伸缩缝的位移箱采用由厚度为10 mm的钢板下料后拼焊而成。制作的难度和强度要远高于布朗伸缩缝。 
  3 产品生产工艺的比较 
  3.1 下料后梁与梁对接的工艺 
  承重部分的中梁梁与梁的对接是所有对接中最重要的部分,国内规范中明确要求中梁对接时必须采用20 mm以上厚的钢板进行帮焊,国内高速公路桥梁伸缩缝业主招标时通常会明确要求缝长在12 m以上时才能接长,故双向六车道高速公路桥梁伸缩缝只能对接一次(正交情况下)。 
  布朗伸缩缝中梁钢的对接,没有采用20 mm以上厚的钢板进行帮焊,而是采用倒×型坡口的形式进行对接,坡口深度达30 mm宽度亦达20 mm,焊接时需两侧对称焊接,并及时配合打磨工艺。橡胶条连接的榫槽部分的焊接是难点需仔细打磨和焊接。 
  从焊接难度来讲,布朗伸缩缝中梁钢的对接难度要超过国内中梁的对接难度。 
  从产品的外观来看, 布朗伸缩缝中梁钢对接后经过打磨处理喷涂防腐后美感要强于国内中梁的对接。 
  3.2 边梁与箱体连接工艺 
  根据规范要求,国产伸缩缝D160以上的伸缩缝的边梁采用“E”或“Z”型钢,边梁钢与箱体的顶面进行焊接,平整度的调整的自由度较小。 
  布朗伸缩缝边梁钢与箱体(由方管锯成)的顶面和侧面进行连接,平整度的调整的自由度较多。 
  3.3 控制弹簧安装工艺的比较 
  国产伸缩缝控制弹簧与箱体的间隙较小,而布朗伸缩缝控制弹簧与箱体的间隙较大。 
  3.4 通过比较得出的一些体会 
  布朗伸缩缝的箱体采用方管制作的方案值得我们借鉴,如若使用方管,边梁钢须与箱体横截面相连接,目前国内规范中明确的“Z”或“E”型钢不适用于该连接形式,国内型钢生产厂家、伸缩缝制作厂家、科研单位需联手开发出新型的“F”型钢,目前规范中没有将“F”型钢列入边梁钢使用范畴,但在实际的桥梁伸缩缝中却在大量使用。目前的“F”型钢的高度为7 cm,截面厚度也过于单薄,需开发出的新型“F”型钢高度要10 cm以上,截面厚度也要在20 mm以上方能保证质量。 
  另布朗伸缩缝的箱体的后盖板采用塑料扣板的方案值得推广,目前在国内还没有采用,其特点有制作方便、如若更换支座可将其破坏等。后盖板在伸缩缝体中不受力、仅承担密封箱体的作用。从节能降耗的角度来讲更具优越性。 
  美国布朗伸缩缝随着美国高速公路网的早就建成,产品的质量和性能日趋成熟,而我国的伸缩缝产品和相应规范都有待改进和值得商榷的地方。故撰此文,以求共鸣。不足之处,请大家指正。 
  注:布朗为音译名,英文为BROWN。 
  参考文献 
  [1]JT/T327-2004.公路桥梁伸缩装置[M].人民交通出版社出版,2004. 
  [2]李扬海,程潮洋,编著.公路桥梁伸缩装置[M].人民交通出版社出版,1999. 
  [3]陈庆华.《公路桥梁伸缩装置》(JT/T327-2004)在实践中运用的歧义及研究[J].科技传播,2012(9).

       原文地址:http://www.xzbu.com/8/view-4233583.htm





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