CN101793003B - 可熔断锁定装置 - Google Patents

Abstract

可熔断锁定装置，旨在能方便地在地震后快速修复，并大幅度地节省修复和维护费用。它包括一端与主梁支承体铰接的锁定装置(10)，还包括套筒(20)、拉杆(30)和熔断环(40)，套筒(20)与锁定装置(10)的缸体串联，拉杆(30)的一端与主梁铰接，另一端则通过熔断环(40)与套筒(20)刚性连接。本发明的有益效果是，可很好地与粘滞阻尼器配合使用，将刹车荷载和地震荷载分开控制，并且两种工况都实现了非常好的控制效果，大大降低了控制系统的造价；熔断环可有效避免了锁定装置的损坏，能方便地在地震后快速修复，可大幅度地节省修复和维护费用。

Description

可熔断锁定装置

技术领域

本发明涉及桥梁，特别涉及一种能方便地在地震后快速修复的可熔断锁定装置。

背景技术

锁定装置是一种类似速度开关的约束位移装置，当桥梁运动到某一速度时启动，锁定两个安置点间的相对位移。其工作原理就像汽车上的安全带。以设定的锁定速度为界限，在慢速运动中它不发生任何作用，允许桥梁在温度和正常活荷载下自由变形。在急速运动中会起到锁定运动的作用。这种装置尽管不能耗散能量。但它对于制动力等荷载带来的桥梁各部分间的运动和碰撞，可有效地起到减少、转移和限制作用。现有的锁定装由一个在液体中运动的活塞头产生粘滞锁定力，控制速度通常选择在0.127～0.25mm/sec之间。这种设备在国内外得到了广泛的应用，特别适用于非抗震区铁路桥梁的位移控制，制动力工况下可以将桥梁的纵向位移减少80％-90％以上，既可以提供足够的安全保证，又可以减少伸缩缝的造价。

粘滞阻尼器已成为目前各类桥梁减弱地震反应的主要手段，它的最大特点是可将其两端相对运动的机械动能通过其腔内液体对活塞头运动的阻碍转换成液体热能耗散掉，消减了振动能量，特别对于地震荷载具有十分奏效的减震效果。目前粘滞阻尼器已经成为抗震区大型公路、铁路桥梁设计必须考虑的抗震设备。通过设置阻尼器，结构的抗震能力将得到大幅提高，阻尼比一般可以提高到10～20％，地震工况下，可将结构的纵飘位移减少约为30％(连续梁桥)、50以上(悬索桥、斜拉桥)，基底弯矩减少20-30％。

根据以上两种装置工作原理的不同，最合理的办法是将刹车和地震荷载进行分开控制，即将锁定装置、粘滞阻尼器配合使用。这种控制思路已经不是第一次在铁路斜拉桥中实现，在我国已建成的公铁两用斜拉桥桥上就有采用了双重并用锁定装置、粘滞阻尼器，以解决刹车和地震的问题，即在桥梁纵向设置多个小的磁流变锁定装置限制刹车引起的小振动，并采用4个最大出力的大型粘滞阻尼器来控制主桥受地震荷载所产生的漂移。一旦发生地震，用来控制刹车制动力的多个磁流变锁定装置会因地震荷载的突发性和超大性率先破坏，再由粘滞阻尼器正式启动进行耗能工作，在地震工况下保证桥梁的安全。但是在地震过后，必须全部重新更换所有全新的磁流变锁定装置，才能使桥梁继续使用，存在震后桥梁修复工程量大和更换锁定装置费用高的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可熔断锁定装置，能方便地在地震后快速修复，可大幅度地节省修复和维护费用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明可熔断锁定装置，包括一端与主梁支承体铰接的锁定装置，其特征是：它还包括套筒、拉杆和熔断环，套筒与锁定装置的缸体串联，拉杆的一端与主梁铰接，另一端则通过熔断环与套筒刚性连接。

本发明的有益效果是，可很好地与粘滞阻尼器配合使用，将刹车荷载和地震荷载分开控制，并且两种工况都实现了非常好的控制效果，大大降低了控制系统的造价；熔断环可有效避免了锁定装置的损坏，能方便地在地震后快速修复，可大幅度地节省修复和维护费用。

附图说明

本说明书包括如下五幅附图：

图1是本发明可熔断锁定装置的结构示意图；

图2是图1中局部A的放大图；

图3是本发明可熔断锁定装置的右视图；

图4是本发明可熔断锁定装置中熔断片的构成示意图；

图5是本发明可熔断锁定装置的使用状态示意图。

图中示出零部件、部位名称及所对应的标记：锁定装置10、套筒20、螺栓21、外环22、拉杆30、螺栓31、内环32、熔断环40、粘滞阻尼器50。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1，本发明的可熔断锁定装置，包括一端与主梁支承体铰接的锁定装置10，该锁定装置10与现有的锁定装置一样，由一个在液体中运动的活塞头产生粘滞锁定力。参照图1和图5，它还包括套筒20、拉杆30和熔断环40，套筒20与锁定装置10的缸体串联，拉杆30的一端与主梁铰接，另一端则通过熔断环40与套筒20刚性连接。

熔断环40具有精确的熔断力，在小于设计的熔断力前，锁定装置10等同于普通锁定装置——具有速度开关的锁定设备，锁定速度通常可设定为0.18mm/s。当可熔断锁定装置两端的运动速度小于锁定速度时，锁定装置10不发生任何作用，如温度变形速度在0.000254mm/s～0.00254mm/s之间，允许桥梁在温度下桥梁的自由变形，并由此来确定可熔断锁定装置装置的最大冲程。一旦可熔断锁定装置两端的相对速度达到0.18mm/s，锁定装置10立刻将两段位移锁定，自动转换成一个刚性连杆，通过精确计算得到，在最不利刹车工况下，锁定装置两端的相对位移完全控制在10mm以内，达到最大位移时刻也是该锁定装置10两端的最大受力时刻，达到170吨，因此将熔断力设定为200吨，以此保证可熔断锁定装置在桥梁正常使用下所遇刹车等常遇荷载下的可将桥梁“锁死”的有效性和安全性。出现地震等超大荷载时，经过计算得知，锁定装置两端受力可达800吨左右，当锁定力达到由熔断环40设定的熔断力时，拉杆30与锁定装置10自动断开，拉杆30和锁定装置10缸体的刚接约束关系完全解除，锁定装置10自动退出工作状态，两端受力为零。此时，主梁和支承体之间的相对约束关系完全反映到粘滞阻尼器50两端，粘滞阻尼器50两端相对速度瞬间增大，开始带动其活塞杆运动，通过活塞杆在粘滞液体中遇到的阻尼作用开始进行耗能工作，在地震工况下保证桥梁的安全。地震过后，更换新的熔断环40即能可熔断锁定装置得到快速修复，可大幅度地节省修复和维护费用。

熔断环40与套筒20、拉杆30之间可以采用多种连接方式。最为简单的连接方式是所述熔断环40由周向间隔布设的外环螺栓21与套筒20端面连接，并由周向间隔布设的内环螺栓31与拉杆30端面连接。图2和图3示出的是一种优选的连接方式，即所述熔断环40由外环22和周向间隔布设的外环螺栓21固定连接在套筒20端面上，并由内环32和周向间隔布设的内环螺栓31与拉杆30端面连接。参照图4，所述熔断环40通常可由沿周向均布的4个熔断片构成。地震过后，可熔断锁定装置可在原位更换熔断片，先将外环螺栓21、内环螺栓31拧开，将破坏的熔断片取下，再换上新的熔断片，再将外环螺栓21、内环螺栓31拧紧即可，整个过程没有特殊的工艺要求，简单、快速而且十分。

以上所述只是用图解说明本发明可熔断锁定装置的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (4)

1.可熔断锁定装置，包括一端与主梁支承体铰接的锁定装置(10)，其特征是：它还包括套筒(20)、拉杆(30)和熔断环(40)，套筒(20)与锁定装置(10)的缸体串联，拉杆(30)的一端与主梁铰接，另一端则通过熔断环(40)与套筒(20)刚性连接。

2.如权利要求1所述的可熔断锁定装置，其特征是：所述熔断环(40)由周向间隔布设的外环螺栓(21)与套筒(20)端面连接，并由周向间隔布设的内环螺栓(31)与拉杆(30)端面连接。

3.如权利要求1所述的可熔断锁定装置，其特征是：所述熔断环(40)由外环(22)和周向间隔布设的外环螺栓(21)固定连接在套筒(20)端面上，并由内环(32)和周向间隔布设的内环螺栓(31)与拉杆(30)端面连接。

4.如权利要求3所述的可熔断锁定装置，其特征是：所述熔断环(40)由沿周向均布的4个熔断片构成。

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