CN101793004B - 一种桥梁的减隔震结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种桥梁的减隔震结构，在所述梁体(1)与桥墩(2)之间设置有单向活动减震单元和固定减震单元，该单向活动减震单元和固定减震单元分别布置在不同的桥墩上，所述单向活动减震单元由在所述桥墩(2)两侧设置的竖向支座(3)及两竖向支座(3)之间的单向活动卡榫(4)组成，所述固定减震单元由在所述桥墩(2)两侧设置的竖向支座(3)及两竖向支座(3)之间的固定卡榫(6)或由固定卡榫(6)与单向活动卡榫(4)的组合组成。本发明结构简单、构思巧妙、抗震效果好且抗震组件安装拆卸方便。
Description
技术领域
本发明属于桥梁技术领域，具体的讲涉及一种桥梁的减隔震结构。
背景技术
我国处于环太平洋带和亚欧带两大强烈地震多发区的影响地区，是一个地震多发国。如何抗震与减震是进行桥梁设计必须非常重视的问题。我国通过不断借鉴国外研究经验，并结合本国的特点和设计要求，研究和开发了各种减隔震装置。目前国内已有应用的桥梁设计减隔震装置主要有两类，一种是整体式减隔震装置，一种是分离式减隔震装置。整体式减隔震装置有铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆锤支座等，近几年国内外还出现了一种将阻尼器和支座结合在一起的带阻尼器支座。分离式减隔震装置主要是将支座按常规设置，另外单独设置有专门的阻尼器(主要为粘滞阻尼器等)承担减隔震功能。铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座由于横向刚度较弱，难以满足桥梁动力性能方面的要求，同时由于橡胶的质量不易保证，支座的耐久性无法达到预期的要求；摩擦摆锤支座是对普通球型支座的改进，由于这种支座采用双曲面，地震时，固定支座剪断其水平约束后，在发生水平位移的同时，会产生一定的竖向位移，并具有一定的复位功能，但是这种支座在地震过程中会使上部结构产生一定量的上升位移，在墩高差异较大的连续梁桥体系中，各墩的不同上升位移会使梁体产生不等高的支座沉降，引起行车的不平顺和主梁的次内力，由此对上部结构产生震害。带阻尼器支座具有较好的阻尼特性，但当支座竖向承载力较大时，支座结构复杂、占地面积庞大，使得桥梁整体造价较高；同时，整体式减隔震装置主要用于固定支座，导致桥梁固定墩所受地震力过大，固定支座水平约束的失效便意味着支座发生了损伤破坏，震后的修复仍然存在很多实际问题。分离式减隔震装置较好的解决了桥梁减震的问题，但专门设置的粘滞阻尼器价格昂贵，且存在漏油等问题，不适用于大量采用，只能在少数几个墩设置，使得墩承受地震力偏大，致使桥梁整体造价偏高。同时对粘滞阻尼器在长期外露环境下的可靠性，目前仍没有准确的保障措施，人们始终是心存疑虑。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种结构简单、在保证减震效果同时有效提高减震结构组件的使用寿命的桥梁的减隔震结构。
本发明的技术方案如下：
一种桥梁的减隔震结构，在所述梁体与桥墩之间设置有单向活动减震单元和固定减震单元，该单向活动减震单元和固定减震单元分别布置在不同的桥墩上，所述单向活动减震单元由在所述桥墩两侧设置的竖向支座及两竖向支座之间的单向活动卡榫组成，所述固定减震单元由在所述桥墩两侧设置的竖向支座及两竖向支座之间的固定卡榫或由固定卡榫与单向活动卡榫的组合组成；
所述单向活动卡榫包括上座板、上固定座、卡榫组及下座板，所述上座板下表面具有两端开口的滑槽，所述上固定座装在所述滑槽内且上固定座的顶端与所述上座板之间具有间隙，在所述上座板的滑槽两侧固定有速度锁定器，所述上固定座侧边与所述速度锁定器连接，所述卡榫组两端分别与所述上固定座和下座板连接；
所述固定卡榫包括上支撑板、上连接板、减震榫组及下支撑板，所述上支撑板下表面具有水平限位槽，所述上连接板装在所述上支撑板下表面的水平限位槽内且上连接板的顶端与所述上支撑板之间具有间隙，所述减震榫组两端分别与所述上支撑板和下支撑板连接。
采用上述结构通过对单向活动减震单元和固定减震单元的独立设计来满足桥梁的实际需要，单向活动减震单元在不受地震等外界强大水平冲击力的情况时，只起到竖向支撑的作用，单向活动减震单元中的竖向支座及单向活动卡榫均不会受水平剪切力的作用，因为竖向支座(选用双向活动球型支座)及单向活动卡榫(上座板上的滑槽与上固定座的配合)本身上下两连接部之间本身具有相对滑移的结构功能，在正常情况下能保证梁体与桥墩之间正常的相对滑移量(热胀冷缩情况下)。一旦发生地震产生的对桥梁的水平冲击力达到设计标准时，单向活动卡榫中的速度锁定器起作用将上座板与上固定座之间的相对位移锁定，使单向活动卡榫上下连接部之间不再具有相对滑动的功能，单向活动卡榫由此转换为与固定卡榫效果相同的部件，这样，所有的单向活动卡榫中的卡榫组将承受地震所产生的水平冲击力，通过卡榫组的弹性变形形成减震弹簧，以延长地震周期，起到延性减震作用；同时在产生一定的塑性变形，以消耗一定的地震能。当然从本结构我们可以看出单向活动卡榫不起竖直支撑的作用(上固定座的顶端与上座板具有间隙竖直方向的传力是断开的)，竖直方向完全靠竖向支座支撑，单向活动卡榫在受地震时才起作用，这样在保证桥梁正常工作前提下即增强减震效果又提高了各部件的使用寿命。
在桥梁的设计要求中在一联桥段上通常要在其中一端设置一个水平方向上的固定点，本结构中是通过固定减震单元中固定卡榫来实现的，梁体的热胀冷缩通常会使梁体伸长或缩短，在此过程中固定点的设置能防止一联桥段上梁体两端都伸缩，产生整体晃动现象影响车辆通行，固定一端后使伸缩均在一端完成，保证桥梁的稳定，同样固定卡榫也不起竖直支撑的作用达到上述单向活动卡榫同样的效果。
所述速度锁定器通过在所述上座板下表面设置的锁定器座固定，所述上固定座侧边设置有支耳，通过该支耳搭接到所述速度锁定器上将上固定座与速度锁定器连接。
正常情况下通过支耳上固定座与速度锁定器之间是可以相对滑动的，保证上固定座与上座板之间的相对滑动关系。
所述上支撑板下表面的水平限位槽与上连接板均为圆形，所述圆形的上连接板装在圆形的水平限位槽内且侧面形成间隙配合。
圆形的上连接板完全处于圆形的水平限位槽内，通过水平限位槽内对上连接板水平限位作用，该连接处上下部分之间的相对水平滑动。
有益效果：本发明结构简单、构思巧妙、抗震效果好且抗震组件安装拆卸方便。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明中单向活动减震单元和固定减震单元的布置图；
图3为本发明中单向活动卡榫的剖视图；
图4为单向活动卡榫的立体图；
图5为单向活动卡榫中速度锁定器的连接关系图；
图6为本发明中固定卡榫的剖视图；
图7为本发明中固定卡榫的立体图；
图8为本发明中固定减震单元的另一种结构图。
具体实施方式
实施例：如图1、2、3、4、5、6、7所示：一种桥梁的减隔震结构，在所述梁体1与桥墩2之间设置有单向活动减震单元和固定减震单元，该单向活动减震单元和固定减震单元分别布置在不同的桥墩上，所述单向活动减震单元由在所述桥墩2两侧设置的竖向支座3及两竖向支座3之间的单向活动卡榫4组成，所述固定减震单元由在所述桥墩2两侧设置的竖向支座3及两竖向支座3之间的固定卡榫6或由固定卡榫6与单向活动卡榫4的组合组成；
所述单向活动卡榫4包括上座板4a、上固定座4b、卡榫组4c及下座板4d，所述上座板4a下表面具有两端开口的滑槽，所述上固定座4b装在所述滑槽内且上固定座4b的顶端与所述上座板4a之间具有间隙，在所述上座板4a的滑槽两侧固定有速度锁定器7，所述上固定座4b侧边与所述速度锁定器7连接，所述卡榫组4c两端分别与所述上固定座4b和下座板4d连接；
所述固定卡榫6包括上支撑板6a、上连接板6b、减震榫组6c及下支撑板6d，所述上支撑板6a下表面具有水平限位槽，所述上连接板6b装在所述上支撑板6a下表面的水平限位槽内且上连接板6b的顶端与所述上支撑板6a之间具有间隙，所述减震榫组6c两端分别与所述上支撑板6a和下支撑板6d连接。
所述速度锁定器7通过在所述上座板4a下表面设置的锁定器座7a固定，所述上固定座4b侧边设置有支耳4e，通过该支耳4e搭接到所述速度锁定器7上将上固定座4b与速度锁定器7连接。
所述上支撑板6a下表面的水平限位槽与上连接板6b均为圆形，所述圆形的上连接板6b装在圆形的水平限位槽内且侧面形成间隙配合。
在一联桥段具体的布置中，布置多个单向活动减震单元和一个固定减震单元分布在不同的桥墩上，地震时单向活动卡榫转变成与固定卡榫相同的作用这样所述地震水平力将由所有单向活动卡榫和固定卡榫共同分担并传递给桥墩，大大的减小了单一桥墩所承受的地震力。同时，卡榫组发挥减震消能作用。卡榫组主要材料采用低碳钢。钢材作为一种常用的建筑材料，在实际工程设计中，我们都是将其视为理想的线弹性材料而使用的，钢材的设计应力都远小于其屈服应力，保证结构在使用状态下具有足够的安全度。
另外、如图1、8；对于本方案来讲：如上所述对固定减震单元可以是由竖向支座及之间的固定卡榫所组成，也可以是由竖向支座及之间的固定卡榫与单向活动卡榫的组合，无论哪种形式对于固定减震单元来讲必然会包含固定卡榫，同时固定减震单元只能设置在其中一个桥墩上，不同的桥墩上则不能同时设置固定减震单元。原因在于如上所述对于一联桥段来讲只能有一个固定点。而单向活动减震单元可在多个不同的桥墩上布置。
Claims (3)
1.一种桥梁的减隔震结构，其特征在于：在所述梁体(1)与桥墩(2)之间设置有单向活动减震单元和固定减震单元，该单向活动减震单元和固定减震单元分别布置在不同的桥墩上，所述单向活动减震单元由在所述桥墩(2)两侧设置的竖向支座(3)及两竖向支座(3)之间的单向活动卡榫(4)组成，所述固定减震单元由在所述桥墩(2)两侧设置的竖向支座(3)及两竖向支座(3)之间的固定卡榫(6)或由固定卡榫(6)与单向活动卡榫(4)的组合组成；
所述单向活动卡榫(4)包括上座板(4a)、上固定座(4b)、卡榫组(4c)及下座板(4d)，所述上座板(4a)下表面具有两端开口的滑槽，所述上固定座(4b)装在所述滑槽内且上固定座(4b)的顶端与所述上座板(4a)之间具有间隙，在所述上座板(4a)的滑槽两侧固定有速度锁定器(7)，所述上固定座(4b)侧边与所述速度锁定器(7)连接，所述卡榫组(4c)两端分别与所述上固定座(4b)和下座板(4d)连接；
所述固定卡榫(6)包括上支撑板(6a)、上连接板(6b)、减震榫组(6c)及下支撑板(6d)，所述上支撑板(6a)下表面具有水平限位槽，所述上连接板(6b)装在所述上支撑板(6a)下表面的水平限位槽内且上连接板(6b)的顶端与所述上支撑板(6a)之间具有间隙，所述减震榫组(6c)两端分别与所述上支撑板(6a)和下支撑板(6d)连接。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁的减隔震结构，其特征在于：速度锁定器(7)通过在所述上座板(4a)下表面设置的锁定器座(7a)固定，所述上固定座(4b)侧边设置有支耳(4e)，通过该支耳(4e)搭接到所述速度锁定器(7)上将上固定座(4b)与速度锁定器(7)连接。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁的减隔震结构，其特征在于：所述上支撑板(6a)下表面的水平限位槽与上连接板(6b)均为圆形，所述圆形的上连接板(6b)装在圆形的水平限位槽内且侧面形成间隙配合。
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