随着我国高等公路和城市高架桥建设事业的快速发展,桥梁的用量不断增加,各式各样的组合桥型和大跨径桥梁的突破与创新不断刷新对桥梁伸缩装置的需求。为了满足伸缩装置对于梁体在多种方向上伸缩变形的需求,对桥梁伸缩装置开展相应的研究也变得尤为重要。目前的桥梁伸缩装置由于设计、加工工艺、施工质量和管理养护上不足等原因,导致这类伸缩装置不能满足横向和竖向变位上的要求脱落产生变形、跳车、噪声、伸缩缝阻塞等问题。论文针对模数式伸缩装置存在型钢材质不稳定、锚固件破坏、均匀性差等问题,研发了一种新型桥梁多向变位模数式伸缩装置。通过有限元数值仿真、室内试验、现场工程应用研究,进一步研究了新型桥梁多向变位模数式伸缩装置。论文主要研究工作如下:(1)研发了桥梁多向变位模数式伸缩装置。在分析现有桥梁伸缩装置病害的基础上,结合伸缩装置的工作原理,提出了一种新型桥梁多向变位模数式伸缩装置。与常规模数式伸缩装置相比,具有支承平台的防水胶条结构,防水、防积尘、防卡石效果好;弓形钢体弹形元件,具有良好的位移控制效果及耐久性;支承横梁顶、底、侧板凹凸球面具有良好的竖向转角适应性;双层防水措施确保伸缩缝防水性能;经济性能好。(2)桥梁多向变位模数式伸缩装置构造优化。通过有限元仿真进行模型建立,对伸缩装置的弹性元件形式和尺寸还有锚固端的连接方式进行优化。通过对弹性元件进行疲劳试验结合弹性元件建立有限元模型,对弹性元件形式和尺寸进行了优化,确定了 12mm厚的弓形弹性元件。通过比对在最大伸缩、竖向错位、横向错位、纵向错位工况下有无转动系统的伸缩装置均匀性,发现这两种系统都能满足变位均匀性,最终采用工序比较简单的无转动系统多向变位模数式伸缩装置。(3)桥梁多向变位模数式伸缩装置结构性能研究。通过有限元仿真,对伸缩装置的静力、动力性能进行了研究,主要对伸缩装置的中梁和横梁的强度和刚度进行了验算,结果表明中梁和横梁的挠度和等效应力满足要求。在动力性能分析中模态分析结果显示伸缩装置刚度较大,可以看出,中梁在频率为25Hz左右时的水平振动位移最大,加速度也最大。中梁在频率为50Hz时的竖直振动位移最大,加速度也最大,刚好对应边梁的第7阶模态。所以在实际工况下,应避免此频率范围下的动荷载,以免造成中梁在水平方向和竖直方向产生较大的振动而引发共振,最终造成伸缩装置失效,造成重大经济损失。速度为70km/h时,冲击系数达到最大值,故应限制车辆通过伸缩装置时的速度。(4)新型桥梁多向变位模数式伸缩装置工作性能研究。开展了关于伸缩装置变位均匀性的试验研究,依托厦门BRT维保工程,采集相关数据,试验和工程应用结果表明,新型桥梁多向变位模数式伸缩装置在变位均匀性和噪音要求上都能满足要求。