橋梁伸縮縫技術全球專利分析

摘要：為研究橋梁伸縮縫技術在全球的專利分布情況，為國內企業(yè)海外專利的布局提供參考，文章基于IncoPat專利數(shù)據(jù)庫，對近20年全球橋梁伸縮縫技術專利的發(fā)展趨勢進行了全面分析。文章分析的內容涵蓋了專利申請增長趨勢、技術領域分布及主要申請人等關鍵維度。研究發(fā)現(xiàn)，全球橋梁伸縮縫專利申請量整體呈上升趨勢，尤其在中國，其申請量顯著領先，反映出國內企業(yè)和研究機構在該領域的研發(fā)熱情及對知識產權保護的日益重視。同時，發(fā)現(xiàn)該領域在海外的專利布局明顯不足，指出中國企業(yè)需加強在關鍵國家的專利布局。

關鍵詞：橋梁伸縮縫技術；專利；分析

中圖分類號：U443 文獻標志碼：A

作者簡介：張躍華（1985—），男，助理研究員，碩士研究生；研究方向：專利初步審查分類建筑道橋。

0 引言

橋梁伸縮縫在橋梁工程中扮演著至關重要的角色，使得橋梁結構能夠適應由溫度波動、混凝土的收縮和徐變以及車輛荷載等引起的伸縮變化，以保障橋梁的穩(wěn)定性和功能性。在技術發(fā)展的早期，技術人員對伸縮縫技術的認識存在局限性，對伸縮縫技術的實現(xiàn)能力也有一定限制，橋梁伸縮縫19mWPo2OH3kcnJqP6K3Bfg==的設計相對簡單，通常采用鋼板或木板等材料，以實現(xiàn)基本的伸縮功能，其應用也僅限于小跨度橋梁。

隨著時代發(fā)展和橋梁工程學的不斷進步，傳統(tǒng)的橋梁伸縮縫缺點逐漸暴露，已不能滿足現(xiàn)有橋梁對于伸縮變形的需要，各種經過優(yōu)化和創(chuàng)新的橋梁伸縮縫應運而生。常用的橋梁伸縮縫多采用鋼材和橡膠制作，主要分為無縫式、對接式、鋼制支承式、組合式和模數(shù)式。通過采用更科學的結構設計，現(xiàn)代橋梁伸縮縫結構能夠適應大跨度橋梁的伸縮需求。近年來，隨著新材料和新技術的涌現(xiàn)，橋梁伸縮縫的設計在結構穩(wěn)定性、耐久性以及成本效益和施工便利性方面都取得了顯著進步。這些創(chuàng)新不僅提升了伸縮縫的性能，還促進了其在橋梁工程中的廣泛應用［1］。

盡管目前對橋梁伸縮縫的技術研究已經比較深入，但專利視角下的系統(tǒng)性研究尚顯不足。自1985年我國實施《中華人民能共和國專利法》以來，隨著專利保護的意識不斷深入人心，越來越多的創(chuàng)新主體選擇采用專利形式對創(chuàng)新成果進行保護。

本文基于IncoPat專利數(shù)據(jù)庫在對同族專利進行合并且人工篩選后，最終確認了約11000項與橋梁伸縮縫技術相關的專利。檢索的專利文獻范圍為2023年9月30日前公開的全球專利文獻，通過分析過去20年間全球范圍內的橋梁伸縮縫相關專利，得到橋梁伸縮縫領域的全球專利申請情況，包括申請量的發(fā)展趨勢、技術領域的分布情況、專利申請的主要來源，主要申請人的專利布局以及技術發(fā)展趨勢等。通過對現(xiàn)有專利技術布局的深入解析，揭示該技術領域的發(fā)展歷程和研究方向，旨在為相關領域的研究人員和工程師獲得有價值的參考信息，為未來的技術發(fā)展和市場布局提供有價值的指引［2-3］。

1 橋梁伸縮縫技術全球專利態(tài)勢分析

近20年來全球橋梁伸縮縫專利申請的演變趨勢，如圖1所示。根據(jù)圖1的數(shù)據(jù)可以看出，在2020年之前，全球橋梁伸縮縫的專利申請量總體上呈現(xiàn)出穩(wěn)定增長的態(tài)勢。以2012年為分界，之前的申請量均穩(wěn)定在每年200件以下；在2012年之后，申請量的增長速度明顯加快，直至2020年達到頂峰，當年申請量高達1072件。之后申請量開始呈現(xiàn)逐步減少的趨勢。值得注意的是，2022—2023年專利申請量的下降可能因為截至檢索日，一些專利申請尚未公開，這導致了圖1中出現(xiàn)了較為顯著的下降區(qū)間。

2 全球專利技術構成來源分析

全球不同國家（組織）在橋梁伸縮縫專利技術領域的公開數(shù)量，如圖2所示。從圖2中數(shù)據(jù)可以看出，中國、日本和韓國是該技術申請的主要來源國。中國在申請量上遙遙領先，達到6797項，占絕對優(yōu)勢；緊隨其后的是日本，其申請量為1839項；韓國則以764項排名第三。這3個國家的專利申請總量占到了全球橋梁伸縮縫技術專利申請的80%以上。中國基礎設施建設市場的蓬勃發(fā)展極大地推動了橋梁伸縮縫技術的應用和研發(fā)，為技術推廣提供了廣闊的市場空間。而日本，作為一個地震頻發(fā)的國家，對橋梁伸縮縫技術的研發(fā)具有天然的緊迫性和需求，這是其專利申請量居高的原因之一。此外，德國作為一個歷史悠久的工業(yè)強國，其在橋梁伸縮縫技術領域的技術積累同樣不容忽視。通過檢索發(fā)現(xiàn)，德國在該領域的早期專利申請占據(jù)了相當?shù)谋壤@示了其在該技術領域的深厚基礎。

3 全球專利技術主要申請人分析

全球橋梁伸縮縫專利技術領域主要申請人排名中，中國申請人占據(jù)了前10名中的8席，這一現(xiàn)象突顯了中國在橋梁伸縮縫技術研發(fā)和創(chuàng)新能力上的顯著優(yōu)勢。國內排名第一的申請人是寧波路寶科技實業(yè)集團有限公司，該公司專注于橋梁結構件的生產與施工以及橋梁健康運營的專業(yè)技術。寧波路寶科技實業(yè)集團有限公司自主研發(fā)的RB單元式多向變位橋梁伸縮裝置技術，已被應用于港珠澳大橋97%的橋梁伸縮縫裝置，彰顯了其在行業(yè)內的研發(fā)實力。在排名前10的申請人中，還有2位來自日本的申請人，分別是Arai Motonosuke（排名第一）和NITTA KK（排名第四）。NITTA KK業(yè)務涵蓋了復合樹脂材料柔性接頭的生產，此類產品在橋梁伸縮縫的應用中具有重要作用。

4 主要申請人典型專利介紹

寧波路寶科技實業(yè)集團有限公司的徐速等［4］在CN219604143U中提出了一種橋梁伸縮裝置，包括第一梁體上的跨縫梳齒板和第二梁體上的與跨縫梳齒板精確配合的相應梳齒板。跨縫梳齒板的一端固定于第一梁體，第二梳齒板下方設有梳齒固定板，該固定板與第二梁體頂部的下底板相連，通過垂直轉軸實現(xiàn)與下底板的旋轉連接。這種設計允許第二梳齒板所在的橋梁伸縮端部具備水平轉動的能力。當大橋面臨環(huán)境變化、溫度波動、重載影響、強風、海流、潮汐以及地震等自然因素時，該伸縮裝置能夠有效防止橋梁損壞，從而增強橋梁的安全性。

單國珠在CN215405574U提出了一種加強型梳齒式多向變位橋梁伸縮縫裝置。該方案融合了模數(shù)式和梳齒式橋梁伸縮裝置的優(yōu)勢，在位移系統(tǒng)中引入球形支座，以適應伸縮裝置在垂直、水平方向以及復合扭轉方向上的位移要求。通過增設阻尼彈簧，有效解決了伸縮裝置位移不均勻的問題，提高了其穩(wěn)定性。通過對齒板支承梁和支撐鋼的設計，為梳齒結構提供了必要的支撐力，增強了結構的耐久性，減少了常見故障的發(fā)生。整體結構采用梳齒式結構，結合科學的降噪設計，有效降低了伸縮裝置在運行中的噪聲。該伸縮裝置采用模塊化設計，既可以作為一個整體進行安裝，也可以拆分為多個模塊進行安裝。這種設計不僅簡化了生產和運輸過程，降低了施工難度，而且在后期的維護和更換過程中，可以實現(xiàn)分模塊的快速維修和更換［5］。

福州大學在CN219280469U中提出了一種適于橋面連續(xù)化的橋梁伸縮縫裝置。通過在橡膠蓋板內部嵌入波形板，該波形板具有沿縱向易于伸縮而豎向難以彎曲的特性，從而為伸縮裝置提供必要的豎向支撐力。通過在橡膠蓋板上設置豎向固定管和現(xiàn)澆塊單元的方式，使橡膠蓋板本身良好的彈性得以充分發(fā)揮。在橋梁伸縮縫的兩側能夠實現(xiàn)無縫連接，在縫隙收縮或擴張時，能夠避免對瀝青層造成過度的擠壓或拉扯。通過在現(xiàn)澆塊單元上設置豎向固定管，可以對橡膠蓋板和波形板構成的復合板體進行有效的防翹起和防移位控制。這種設計不僅優(yōu)化了伸縮裝置的力學性能，還提高了其在實際應用中的穩(wěn)定性和耐久性，確保了橋梁伸縮縫處的瀝青層得到妥善保護，延長了橋梁的使用壽命［6］。

5 全球橋梁伸縮縫技術分支發(fā)展趨勢

近10年全球橋梁伸縮縫技術發(fā)展趨勢，如表1所示。從表1中可以看出，橋梁伸縮縫技術分支中，排名前三位的技術分支的IPC分類號大組分別為E01D19、E01C11和E01D21。分類號E01D19表示橋梁結構零部件，包含有橋梁伸縮縫技術；分類號E01C11表示道路鋪面細部；分類號E01D21表示用于架設或裝配橋梁的方法或設備。經過進一步分析可知，橋梁伸縮縫技術以和“路面鋪面細部”的關系最為密切。從本領域的常規(guī)認識來看，“路橋不分家”，橋梁通常作為道路的一部分或節(jié)點，用以連接道路兩端。道路與橋梁在功能上互補，設計和規(guī)劃時兩者需要協(xié)調設計。在運營和維護、經濟和社會效益、適用的法律法規(guī)方面有著許多共同點。此外橋梁伸縮縫技術以和橋梁建造技術E01D21之間的緊密聯(lián)系。從申請量的波動趨勢來看，兩者呈現(xiàn)出明顯的正相關性，這表明橋梁伸縮縫技術的發(fā)展和應用與建造技術的進步密切相關。橋梁伸縮縫技術中新材料和新技術的應用，使伸縮變形能力大幅提高，而這些新技術的應用要靠先進的施工技術和施工設備才能應用到工程實踐中，兩者相輔相成。此外，橋梁維修與加固技術相關的分類號E01D22，其專利申請量也與伸縮縫技術顯示出一定的相關性，這反映出橋梁伸縮縫技術在橋梁維修加固領域同樣得到了廣泛的應用。這是因為隨著橋梁使用年限的增加，現(xiàn)有的伸縮縫不可避免地出現(xiàn)老化，失效等問題，這些問題也催生了橋梁伸縮縫技術與維修加固更新等技術的聯(lián)合研發(fā)應用。另外，與橋梁伸縮縫中異物清理相關的技術主題的分類號E01H也出現(xiàn)在技術發(fā)展趨勢圖里，其專利申請量也在逐漸增加。這表明與橋面清潔技術主題相關的領域，也就是利于清潔，不易殘留污物等技術方向已經成為橋梁伸縮縫技術與其他專利技術結合的新焦點，相關的企業(yè)可以以此為契機開展相關技術的研發(fā)。

6 全球主要申請人技術構成分布

從全球主要申請人技術構成分布的整體趨勢來看，橋梁伸縮縫技術作為一個相對獨立的技術領域，與其他技術的交叉融合并不十分普遍。在全球排名前列的申請人中，大多數(shù)的專利申請主要集中在橋梁伸縮縫技術本身和與其緊密相關的道路技術等應用領域，與其他周邊技術領域的結合明顯偏少。

以日本的申請人Arai Motonosuke為例，其專利申請主要集中在與道路技術相關的領域，顯示出其專注于特定技術領域的深入研究。中國的公司如上海市政工程設計研究總院，因其強勁的技術研發(fā)能力，在專利申請上則略微表現(xiàn)出更廣泛的技術興趣，它們不僅關注橋梁伸縮縫技術，還涉足道路、鐵路以及一般建筑物構造等相關技術領域，反映出中國企業(yè)在技術多元化和綜合應用方面的積極探索。

7 全球主要申請人申請地域分布

在全球主要申請人的地域分布中，可以看出橋梁伸縮縫技術的專利申請主要集中在各自國家的本土市場。在申請量排名中，2家位于前列的日本公司不僅在日本本土進行了專利布局，還在德國、法國以及通過歐洲專利局（EPO）進行了專利申請。這反映出這兩家公司對于全球化市場有一定的考量。

相較之下，我國的企業(yè)和個人在專利申請上主要聚焦于國內市場，即僅在中國提交了專利申請。這顯示出我國在技術全球化布局方面還存在一定的局限性，缺乏“走出去”的主動性和勇氣。對于實現(xiàn)技術在全球范圍內的布局，仍面臨重大挑戰(zhàn)和長遠的任務。

8 結論與建議

（1）從專利申請的趨勢來看，全球范圍內與橋梁伸縮縫相關的專利申請數(shù)量顯示出明顯的上升趨勢。這一現(xiàn)象反映出該行業(yè)的技術研究和開發(fā)活動持續(xù)活躍，同時表明各國特別是中國的研發(fā)機構對知識產權的保護意識日益增強。

（2）進一步觀察專利申請的主體分布，中國在該領域的申請量位居首位，其數(shù)量遠超其他國家，這突顯了國內企業(yè)和研究機構對橋梁伸縮縫技術研究的極高熱情。然而，在中國的專利申請中，大約僅29%為發(fā)明專利，其余為實用新型專利。這一比例背后的原因值得深入探討和思考。

（3）在全球化的市場中，專利布局是企業(yè)開拓市場的先導。中國企業(yè)若想在國際舞臺上獲得更廣闊的發(fā)展空間，必須在關鍵國家進行專利布局，這不僅能夠為企業(yè)的國際化戰(zhàn)略提供堅實的法律保障，也是實現(xiàn)更有效“走出去”戰(zhàn)略的關鍵一步。

參考文獻

［1］趙衡平.現(xiàn)代橋梁伸縮裝置［M］.北京：人民交通出版社，2008.

［2］李陽海，程潮洋，鮑衛(wèi)剛，等.公路橋梁伸縮裝置實用手冊［M］.北京：人民交通出版社，2007.

［3］張建康.道路橋梁工程伸縮縫施工技術研究［J］.智能城市應用，2020（7）：53-54.

［4］徐速，徐斌.一種橋梁伸縮裝置：中國，CN219604143U［P］.2023-08-29.

［5］楊大余，張維維.加強型梳齒式多向變位橋梁伸縮裝置：中國，CN215405574U［P］.2022-01-04.

［6］吳慶雄，陳榮剛.一種橋面連續(xù)化裝置：CN219280469U［P］.2023-06-30.

（編輯 姚鑫）

Global patent analysis of bridge expansion joint technology

ZHANG Yuehua

（China Patent Technology Development Co.， Ltd.， Beijing 100044，China）

Abstract： To study the global patent distribution of bridge expansion joint technology， and to serve as a reference for the layout of overseas patents， this study is based on the IncoPat patent database to conduct a comprehensive analysis of the global patent development trends in bridge expansion joint technology over the past 20 years. The analysis covers key dimensions such as the growth trend of patent applications， the distribution of technological fields， and the layout of patents by major applicants. The study reveals a general upward trend in global patent applications related to bridge expansion joints， reflecting continuous active research and development in the industry and an increasing awareness of intellectual property protection， especially among Chinese research institutions. The distribution of patent applicants shows that China leads in the field with a significant volume of applications， highlighting the high enthusiasm of domestic enterprises and institutions for research in bridge expansion joint technology. Furthermore， the study emphasizes the importance of patent layout in the global market..

Key words： bridge expansion joint technology; patent; analysis