本實(shí)用新型涉及橋梁和建筑工程技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置。

背景技術(shù)：

橋梁伸縮裝置是為車輛和人平穩(wěn)通過(guò)橋面，而在橋梁伸縮縫處設(shè)置的由橡膠和鋼材等材料組成的一種裝置，是橋梁構(gòu)造的重要組成部分之一，其質(zhì)量高低直接影響著橋梁的服務(wù)質(zhì)量和行車舒適程度，以及橋梁的使用壽命。由于橋梁伸縮裝置在應(yīng)用中直接承受車輪荷載的反復(fù)沖擊作用，且長(zhǎng)期暴露在大氣中，使其極易破壞而又較難以修補(bǔ)，因此，在橋梁工程中選用優(yōu)良的伸縮裝置，就顯得尤為重要。同時(shí)隨著我國(guó)交通運(yùn)輸事業(yè)的迅猛發(fā)展，以及道路網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，橋梁的數(shù)量急劇增多、規(guī)模迅速的擴(kuò)大，最終導(dǎo)致橋梁的伸縮裝置用量也越來(lái)越大，重要性越來(lái)越突出。

作為伸縮裝置的重要參數(shù)，其所預(yù)留伸縮縫寬、伸縮體(如中梁、鋼板或密膠帶等)及澆筑砼等關(guān)鍵指標(biāo)一直是工程技術(shù)領(lǐng)域中的三個(gè)難點(diǎn)，若伸縮縫寬太小，伸縮裝置因超限擠壓凸起而產(chǎn)生跳車，甚至使伸縮裝置遭到破壞而失去應(yīng)有的功能，另外，如果伸縮縫寬過(guò)大，在車輛荷載沖擊和震動(dòng)下，邊梁、伸縮體和澆筑砼等也極易損壞，產(chǎn)生了另一類跳車，因此，采用過(guò)大或過(guò)小的伸縮間距，都會(huì)導(dǎo)致伸縮裝置破損；若伸縮體不能正常移動(dòng)或伸縮，伸縮裝置則會(huì)失去應(yīng)有的功能，造成伸縮間距過(guò)大或過(guò)?。粷仓?，在車輛反復(fù)瞬時(shí)振動(dòng)沖擊荷載作用下，極易引起伸縮裝置和錨固系統(tǒng)產(chǎn)生變形并與砼剝離，最終導(dǎo)致伸縮裝置破壞，尤其是當(dāng)伸縮體和伸縮體間的間距較大時(shí)，這種破壞作用更為突出。

傳統(tǒng)的伸縮裝置有四類：模數(shù)式伸縮裝置、梳齒板式伸縮裝置、橡膠式伸縮裝置、異型鋼單縫式伸縮裝置，這些裝置在應(yīng)用中均存在著一些缺陷或不足，即，一方面，由于預(yù)留伸縮縫寬，在夏季升溫時(shí)會(huì)擠緊變窄，而到了冬季溫度降低時(shí)卻會(huì)拉開增大，因此在應(yīng)用中造成了裝置的伸縮縫寬或大或小地不斷變化，特別地，溫度越低伸縮縫越寬，極易引起跳車，造成伸縮縫裝置起不到應(yīng)有的功能；另一方面，施工時(shí)，要考慮溫度影響，比如伸縮裝置的設(shè)計(jì)安裝寬度，設(shè)計(jì)者應(yīng)按選擇合適的安裝溫度計(jì)算確定，若伸縮裝置實(shí)際安裝溫度與設(shè)計(jì)安裝溫度不同，設(shè)計(jì)者應(yīng)按實(shí)際安裝溫度計(jì)算實(shí)際的安裝寬度。其中，已授權(quán)的傳統(tǒng)伸縮裝置，如，在2014年，由秦皇島路橋建設(shè)開發(fā)有限公司實(shí)用新型的‘一種橋梁伸縮裝置’(專利號(hào)CN103911947B)以及由沈陽(yáng)建筑大學(xué)實(shí)用新型的‘齒條式橋梁伸縮裝置’(專利號(hào)CN103850179B)、2013年由衡水寶力工程橡膠有限公司實(shí)用新型的‘一種模數(shù)式梳齒板伸縮裝置’(專利號(hào)CN103669203B)以及2012年由吳樹超實(shí)用新型的‘鏈?zhǔn)綗o(wú)縫橋梁伸縮裝置’(專利號(hào)CN102966036B)等裝置均存在不足，應(yīng)用中均不可避免的存在一定的伸縮縫寬度。因此，對(duì)于傳統(tǒng)的伸縮裝置所采用的伸縮機(jī)理、施工工藝和結(jié)構(gòu)材料等來(lái)說(shuō)，都難以實(shí)現(xiàn)無(wú)縫伸縮。

所以，為了提高建筑結(jié)構(gòu)和橋梁工程伸縮裝置的伸縮效果以及減少或避免由傳統(tǒng)材料制作的伸縮裝置在應(yīng)用中的局限性，解決的方法之一就是尋找新材料，即為了縮小傳統(tǒng)的伸縮裝置在應(yīng)用中的局限性，必須采用其它的材料或結(jié)構(gòu)形式對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有裝置存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置，能夠提高伸縮裝置的伸縮效果、耐久性和適用范圍，達(dá)到對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)保護(hù)的目的，且其施工工藝簡(jiǎn)單、操作方便、效果安全可靠。

本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置，包括安裝在兩相鄰梁體上的留槽內(nèi)的邊梁；兩個(gè)所述邊梁相對(duì)，兩邊梁之間留有預(yù)留縫；所述預(yù)留縫內(nèi)安裝有多個(gè)并排布置記憶合金梁體；在所述梁體的兩側(cè)各固定有一條外伸支撐橫梁；在兩所述外伸支撐橫梁中的一條上，開有與所述預(yù)留縫相對(duì)的滑道；所述記憶合金梁體一端安裝在一條外伸支撐橫梁上的滑道上，另一端搭在另一條外伸支撐橫梁上。

其進(jìn)一步是：所述記憶合金梁體呈長(zhǎng)方體形狀，多個(gè)記憶合金梁體并排填充在兩邊梁之間的預(yù)留縫內(nèi)。

所述梁體端部的留槽內(nèi)設(shè)有多個(gè)預(yù)埋鋼筋孔，梁體的預(yù)埋鋼筋孔內(nèi)安裝有預(yù)埋鋼筋；多個(gè)所述預(yù)埋鋼筋之間連接有橫向筋；在由預(yù)埋鋼筋和橫向筋組成的支架上連接有錨筋；所述錨筋外側(cè)固定所述邊梁；在所述梁體端部的留槽內(nèi)澆筑有與邊梁平齊的混凝土層。

在兩所述邊梁之間連接有膠條，膠條位于所述記憶合金梁體的下方；所述記憶合金梁體與兩邊梁齊平。

所述梁體上設(shè)有與混凝土層齊平的鋪裝層；在兩混凝土層之間的縫隙內(nèi)填充有泡沫塑料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、安全可靠：本實(shí)用新型伸縮裝置為無(wú)縫結(jié)構(gòu)，大大減小了車輪荷載的反復(fù)沖擊作用，提高了伸縮裝置和橋梁的使用壽命，降低了橋梁的維護(hù)成本。

2、施工工藝簡(jiǎn)單、操作方便：只需通過(guò)對(duì)形狀記憶合金構(gòu)件進(jìn)行處理，就可以得到熱縮和冷脹的記憶合金梁體，以彌補(bǔ)橋臺(tái)熱脹和冷縮的變形，如要求的橋臺(tái)熱脹和冷縮的變形大，則設(shè)計(jì)的記憶合金梁體尺寸變形也較大。

3、整體結(jié)構(gòu)耐久性高：由于記憶合金梁體具有較大的回復(fù)變形、良好的耐腐蝕性、較好的塑性、較高的強(qiáng)度以及疲勞壽命長(zhǎng)和環(huán)境因素影響小等優(yōu)點(diǎn)，使得伸縮裝置的耐久性較高。

4、適用范圍廣：將普通金屬材料的中梁用記憶合金梁體來(lái)代替，顯著地?cái)U(kuò)大了伸縮裝置的應(yīng)用范圍，使得此類伸縮裝置不僅適用于溫差小的地區(qū)，而且也適用于溫差較大的地區(qū)，不僅適用單縫，而且也適用于多縫伸縮裝置。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的施工過(guò)程流程圖；

圖2為本實(shí)用新型的平面示意圖；

圖3為圖2中記憶合金梁體最短狀態(tài)的示意圖；

圖4為圖2中記憶合金梁體最長(zhǎng)狀態(tài)的示意圖；

圖5為圖2中有外伸支撐橫梁的梁體的主視圖；

圖6為圖2中有外伸支撐橫梁的梁體的俯視圖；

圖7為圖2中無(wú)外伸支撐橫梁的梁體的主視圖；

圖8為圖2中無(wú)外伸支撐橫梁的梁體的俯視圖。

圖中：1、梁體，2、預(yù)埋鋼筋，3、外伸支撐橫梁，4、滑道，5、泡沫塑料，6、鋪裝層，7、澆注砼，8、邊梁，9、記憶合金梁體，10、膠條，11、錨筋，12、橫向筋。

具體實(shí)施方式

以下是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例，現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖2至圖8所示，一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置，伸縮裝置安裝在兩相鄰梁體1上的留槽內(nèi)；梁體1端部的留槽內(nèi)設(shè)有多個(gè)預(yù)埋鋼筋孔，梁體1的預(yù)埋鋼筋孔內(nèi)安裝豎向的預(yù)埋鋼筋2；多個(gè)預(yù)埋鋼筋2之間連接有橫向筋12，在梁體1留槽內(nèi)形成一個(gè)由預(yù)埋鋼筋2和橫向筋12組成的支架；在這個(gè)支架上焊接有U型的錨筋11，錨筋11勾住支架，在錨筋11外側(cè)焊接邊梁8；在梁體1端部的留槽內(nèi)澆筑與邊梁8平齊的混凝土層7，梁體1上設(shè)有與混凝土層7齊平的鋪裝層6；在兩混凝土層7之間的縫隙內(nèi)填充泡沫塑料5；兩個(gè)邊梁8相對(duì)，兩邊梁8之間留有預(yù)留縫。如圖5至圖8所示，兩個(gè)梁體1中，有一個(gè)梁體1的兩側(cè)固定有外伸支撐橫梁3；在其中一條外伸支撐橫梁3的上表面，開有與預(yù)留縫相對(duì)的滑道4。如圖3、圖4所示，記憶合金梁體9呈長(zhǎng)方體形狀，多個(gè)設(shè)計(jì)好的記憶合金梁體9作為中梁并排填充在兩邊梁8之間的預(yù)留縫內(nèi)，直至將縫完全填充，記憶合金梁體9上表面與邊梁上表面保持順高程；記憶合金梁體9一端安裝在一條外伸支撐橫梁3上的滑道4上，另一端搭在另一條外伸支撐橫梁3上；兩邊梁8之間連接有膠條10，膠條10位于記憶合金梁體9的下方。

記憶合金梁體9是預(yù)先設(shè)計(jì)好的，每根記憶合金梁體9的一端固定在一外伸支撐橫梁3的滑道4上，另一端自由放在另一外伸支撐橫梁3上；這樣，能保證記憶合金梁體9在邊梁8之間往返移動(dòng)，隨后依靠記憶合金梁體9熱縮和冷脹的特性來(lái)彌補(bǔ)橋臺(tái)熱脹和冷縮的變形，進(jìn)而達(dá)到無(wú)縫的目的，這種伸縮裝置大大減小了車輪荷載的反復(fù)沖擊作用，提高了伸縮裝置和橋梁的使用壽命，降低了橋梁的維護(hù)成本。

如圖1至圖8所示，一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置的施工工藝，采用上述的一種自動(dòng)無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置，其具體步驟如下：

一加工出記憶合金梁體9，方法如下：

①設(shè)計(jì)記憶合金梁體9的雙程形狀記憶；

為保證在等于或者小于5℃的環(huán)境溫度變化下，多個(gè)記憶合金梁體9總的熱縮量或冷脹量等于邊梁8之間的預(yù)留縫的變化量；將預(yù)施工的實(shí)地環(huán)境溫度變化范圍劃分為多等份，每一等份對(duì)應(yīng)有一根記憶合金梁體9；保證記憶合金梁體9在對(duì)應(yīng)的一等份溫度范圍內(nèi)具有雙程形狀記憶效應(yīng)；記憶合金梁體9截面寬度尺寸方向具有熱縮和冷脹物理特性，長(zhǎng)度方向具有熱脹和冷縮特性，高度尺寸始終不變；

例如：假設(shè)實(shí)地環(huán)境溫度變化范圍為-10℃~40℃，設(shè)定5℃的環(huán)境溫度變化，可將實(shí)地環(huán)境溫度變化范圍-10℃~40℃劃分為10等份，各等分依次為-10℃~-5℃，-5℃~0℃…,30℃~35℃,35℃~40℃。共需要10根梁體，每一等份對(duì)應(yīng)有一根記憶合金梁體，采用的記憶合金梁體在對(duì)應(yīng)的一等份溫度范圍內(nèi)具有雙程形狀記憶效應(yīng)(比如，在30℃~35℃等份溫度內(nèi)，那么當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)35℃時(shí)，這根梁體寬度尺寸就會(huì)自動(dòng)減小一設(shè)計(jì)的恒定量，這一恒定量和兩橋臺(tái)間構(gòu)造縫寬的變化量相等，否則低于30℃的話，梁體的寬度尺寸就會(huì)自動(dòng)增大同一值)。

②對(duì)形狀記憶合金在母相狀態(tài)下采用機(jī)械加工工序；

將形狀記憶合金坯料加工成等截面矩形的初始記憶合金構(gòu)件，其寬度尺寸不小于40mm，高度尺寸不小于50mm，長(zhǎng)度尺寸不小于相鄰?fù)馍熘螜M梁的支撐跨度；

③根據(jù)步驟①設(shè)計(jì)對(duì)初始記憶合金構(gòu)件進(jìn)行形狀記憶處理；

在一定溫度環(huán)境下（對(duì)應(yīng)的是步驟①中的設(shè)計(jì)溫度變化范圍）對(duì)處于馬氏體狀態(tài)的初始記憶合金構(gòu)件進(jìn)行熱機(jī)械循環(huán)訓(xùn)練；使初始記憶合金構(gòu)件長(zhǎng)度伸長(zhǎng)2%～8%，寬度尺寸縮小2%～8%，高度尺寸保持不變；寬度縮小后初始記憶合金構(gòu)件的寬度不小于40mm；

④經(jīng)過(guò)上述步驟得到雙程形狀記憶效應(yīng)的記憶合金梁體9。

當(dāng)相鄰的兩個(gè)邊梁8之間的預(yù)留縫寬度大于320mm時(shí)，記憶合金梁體9上表面防滑處理。

二施工安裝，方法如下：

①對(duì)兩個(gè)相鄰的梁體1預(yù)留槽進(jìn)行清理；

②在梁體1預(yù)留槽內(nèi)安裝預(yù)埋鋼筋2、橫向筋12和錨筋11；

③將邊梁8放入梁體1預(yù)留槽內(nèi)并與錨筋11焊接；相鄰的兩個(gè)邊梁8之間留有預(yù)留縫；預(yù)留縫的寬度是根據(jù)實(shí)地環(huán)境溫度、記憶合金梁體9、梁體1的物理特性(如跨長(zhǎng)、熱脹冷縮和蠕變等)和兩梁體1間構(gòu)造縫寬進(jìn)行設(shè)計(jì)；預(yù)留縫寬和構(gòu)造縫寬可以不等；

④將泡沫塑料5放入邊梁8下方、兩梁體1預(yù)留槽之間的構(gòu)造縫內(nèi)；

⑤安裝模板，澆筑混凝土層7；

⑥在兩邊梁8之間安裝膠條10；

⑦將多個(gè)記憶合金梁體9作為中梁并排依次安放到兩個(gè)邊梁8之間的預(yù)留縫內(nèi)，直至將縫完全填充。

本領(lǐng)域設(shè)計(jì)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的主體思路，雖然本實(shí)用新型是對(duì)一個(gè)矩形截面的記憶合金梁體進(jìn)行描述的，但是本實(shí)用新型適用范圍并非僅僅局限于此。舉例來(lái)說(shuō)，本領(lǐng)域技術(shù)人員完全可以將圖2中記憶合金梁體9設(shè)計(jì)為工字形等其它形式，又可將其擴(kuò)展為梳齒板式伸縮裝置，還可以將其設(shè)計(jì)成為單縫式伸縮裝置結(jié)構(gòu)等等，以圖2進(jìn)行具體的描述僅僅是為了清楚說(shuō)明本實(shí)用新型的思路，本領(lǐng)域設(shè)計(jì)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其精髓，只要利用形狀記憶合金進(jìn)行伸縮裝置設(shè)計(jì)的思想均為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。

本實(shí)用新型的伸縮工作機(jī)理是：當(dāng)兩梁體1（橋臺(tái)）間的構(gòu)造縫和預(yù)留縫寬因溫度變化而變大或變小時(shí)，記憶合金梁體9寬度就同時(shí)發(fā)生變小或變大，但兩者的變化量相等，即其一的膨脹量等于另一的伸縮量，于是通過(guò)記憶合金梁體9熱縮和冷脹的特性彌補(bǔ)了普通材料因熱脹和冷縮帶來(lái)的缺陷，保證了預(yù)留縫處一直保持無(wú)縫伸縮。因此，相對(duì)傳統(tǒng)的伸縮裝置，本實(shí)用新型具有縫隙小，甚至無(wú)縫隙，施工方便，造價(jià)成本低等優(yōu)點(diǎn)，歸根結(jié)底是因?yàn)榇祟惿炜s裝置的伸縮體具有熱縮和冷脹的特性。綜上所述，采用新材料記憶合金進(jìn)行結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)，則可以很容易地使伸縮裝置的性能、適用性等得到很大的改善和提高。

由上述結(jié)構(gòu)可見，本實(shí)用新型伸縮裝置通過(guò)在傳統(tǒng)的伸縮裝置的基礎(chǔ)上，吸取了新型形狀記憶合金材料的優(yōu)點(diǎn)，把原來(lái)由普通材料的伸縮體組成的伸縮裝置改為形狀記憶合金構(gòu)件來(lái)代替，借助于形狀記憶合金(如鎳鈦合金)本身具有的優(yōu)點(diǎn)，即，較大的回復(fù)力和變形、較高的耐腐蝕性、較高的強(qiáng)度、較好的塑性等特性，此外還具有疲勞壽命長(zhǎng)和環(huán)境因素影響小等優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而大大降低了伸縮裝置在應(yīng)用中的局限性，所以伸縮裝置的伸縮體就不必依靠中梁來(lái)提供充當(dāng)，而是簡(jiǎn)單地通過(guò)形狀記憶合金構(gòu)件來(lái)達(dá)到目的。同時(shí)，伸縮裝置的伸縮控制就轉(zhuǎn)化為對(duì)記憶合金構(gòu)件的記憶效應(yīng)處理，而記憶效應(yīng)的處理只需根據(jù)工程的需要對(duì)記憶合金構(gòu)件進(jìn)行一定的熱-機(jī)械加工工序即可，這樣對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工來(lái)說(shuō)，其施工工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、效果安全可靠。由此可見，無(wú)縫形狀記憶合金伸縮裝置不僅提高了結(jié)構(gòu)的安全性、耐久性和適用范圍，而且還表現(xiàn)在其施工工藝簡(jiǎn)單、可靠、投資和造價(jià)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。