CN104313995A - 三向复合限位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三向复合限位装置，涉及梁体和墩台，该限位装置包括锚固于梁体底面的上挡块和锚固于墩台顶面的下挡块，所述上、下挡块均呈“П”型结构，由框架梁、框架柱及锚固结构组成；上挡块与下挡块之间呈十字交叉反扣，开口向下的下挡块位于开口向上的上挡块上方；上挡块和下挡块的框架梁之间设置有连接两者的临时固定装置；上挡块的框架梁内表面设置有下摩擦副，下挡块的框架梁内表面设置有上摩擦副。本发明的优点是，将传统分离式挡块集成在一起，可有效限制地震作用下墩、梁之间过大相对位移保证支座正常位移及防止地震作用下主梁竖向提离，并通过缓冲装置缓冲墩、梁撞击力，有效降低下部结构地震力。

Description

三向复合限位装置

技术领域

本发明属于桥梁抗震限位技术领域，具体涉及一种三向复合限位装置。

背景技术

桥梁结构抗震设计分为两部分，第一部分为定量计算，第二部分为抗震构造措施设计。从震害经验中总结出来或经过基本力学概念启示得到的抗震构造措施可以有效地减轻桥梁震害。

限位装置是抗震构造措施中的一种，主要作用是限制墩、梁产生过大相对位移，协调结构的位移反应与内力反应。一般的限位装置有限位挡块、限位拉索及限位锚栓等。它们仅具有水平向限位功能，并且仅能适应中小位移的桥梁。

我国现行桥梁抗震规范《公路桥梁抗震设计细则》（JTG/T B02-01-2008）、《城市桥梁抗震设计规范》（CJJ166-2011）以及刚刚颁布实施的《公路工程抗震规范》（JTG B02-2013）均有如下规定：8度区抗震措施，应采用合理限位装置、防止结构相邻构件产生过大相对位移。9度区抗震措施，梁桥活动支座应采取限制其竖向位移的措施。

在强震区，地震反应强烈，即使采用减隔震体系，墩梁位移大、容易发生落梁等严重破坏现象。处于强震区的桥梁结构需特别重视构造措施的使用。特别是，离发震断裂带较近的强震区桥梁，竖向地震作用明显。地震力将使上、下部结构发生提离，损伤隔震支座，影响其功能的发挥。

目前，限位装置的研究大多集中在水平向，仅能适应中小位移的桥梁。强震区配合大位移的相关限位措施研究目前国内相对较少，对于竖向及三向复合限位装置的研究基本处于空白状态。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种三向复合限位装置，该限位装置通过在梁体与墩柱之间设置呈上下十字交叉反扣的上、下挡块,以确保在强震作用下上、下挡块的框架梁与框架柱之间能接触起限位作用，防止产生过大相对位移。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种三向复合限位装置，涉及梁体和墩台，其特征在于所述限位装置包括锚固于所述梁体底面的上挡块和锚固于所述墩台顶面的下挡块，所述上、下挡块均呈“П”型结构，所述“П”型结构由框架梁及分别位于所述框架梁两端的框架柱构成，所述框架柱端部具有锚固结构；所述上挡块与所述下挡块之间呈十字交叉反扣结构，其中开口向下的所述下挡块位于开口向上的所述上挡块上方；所述上挡块和所述下挡块的框架梁之间设置有连接两者的临时固定装置；所述上挡块的框架梁内表面设置有下摩擦副，所述下挡块的框架梁内表面设置有上摩擦副。

所述框架柱内侧经螺栓锚固有缓冲装置，所述缓冲装置由弹性衬垫组成。

所述下摩擦副与所述上摩擦副之间具有间隙。

所述下摩擦副由下连接钢板、硫化于所述下连接钢板上的橡胶层、夹设于所述橡胶层内的中间层钢板以及设置于所述橡胶层上表面的四氟滑板构成，所述下连接钢板两端通过螺栓与所述上挡块的框架梁连接固定。

所述上摩擦副由不锈钢板以及焊接于其上的上连接钢板构成，所述上连接钢板两端通过螺栓与所述下挡块的框架梁连接固定。

所述临时固定装置由上、下耳板以及连接螺栓构成，所述上、下耳板分别固定于所述上挡块的框架梁上和所述下挡块的框架梁上，二者直接通过所述连接螺栓连接。

本发明的优点是：

1）桥梁正常工作状态及中小震作用下，三向复合限位装置不参与受力，仅在强震地震位移达到三向复合限位装置容许位移时，发挥限位作用，充分体现桥梁多级抗震的设防思想；

2）具有竖向限位功能，并且竖向限位功能与水平限位功能相互分离互不干扰，各自发挥相应限位功能；

3）强震时缓冲块压缩吸收地震能量，缓冲撞击，降低下部结构地震力；

4）集成水平限位与竖向限位，较传统分离式限位体积小，安装简便。

附图说明

图1为本发明中三向复合限位装置结构示意图；

图2为本发明中上挡块结构示意图；

图3为本发明中上摩擦副结构示意图；

图4为本发明中下摩擦副结构示意图；

图5为本发明中缓冲装置结构示意图；

图6为本发明中临时固定装置平面布置图；

图7为本发明中临时固定装置放大示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7，图中标记1-21分别为：上挡块1、下挡块2、上摩擦副3、螺栓4、下摩擦副5、螺栓6、缓冲装置7、螺栓8、吊耳9、临时固定装置10、锚固结构11、框架梁12、框架柱13、不锈钢板14、上连接钢板15、四氟滑板16、橡胶层17、中间层钢板18、下连接钢板19、连接螺栓20、耳板21。

实施例：本实施例具体涉及一种将纵向、横向和竖向限位集成于一体的三向复合限位装置，该装置锚固于梁体底面与墩台顶面之间，与支座同时安装，其目的在于确保强震度区桥梁在强震下不产生过大相对位移，同时防止主梁提离确保隔震支座正常发挥减隔震功能。

如图1-7所示，本实施例中的三向复合限位装置主要包括上挡块1和下挡块2，两者结构相同，上、下挡块均呈“П”型结构，该“П”型结构具体由水平的框架梁12、垂直设置于框架梁12两端的框架柱13以及位于框架柱13端部的锚固结构11组成；上挡块1和下挡块2两者之间呈十字交叉反扣设置关系，即开口向下的下挡块2设置于开口向上的上挡块1上方，下挡块2上的两锚固结构11锚固于墩台顶面，上挡块1上的两锚固结构11锚固于梁体底面；在上挡块1的框架梁12内表面上固定安装有下摩擦副5，同时在下挡块2的框架梁12内表面上固定安装有上摩擦副3，下摩擦副5与上摩擦副3之间留有一定间隙；上挡块1与下挡块2之间通过临时固定装置10固定连接，临时固定装置10设置于上、下挡块的框架梁12的相交处的四个角处，临时固定装置10具体是由位于两框架梁12上的耳板21以及连接两者的连接螺栓20构成，连接螺栓20可调节上摩擦副3与下摩擦副5之间的间隙；上挡块1的两个框架柱13内侧面上经螺栓8锚固有缓冲装置7，同样的，在下挡块2的两个框架柱13内侧面上经螺栓8锚固有缓冲装置7，缓冲装置7采用具有一定刚度和压缩量且可调节的橡胶缓冲钉或其它弹性衬垫组成。此外，在下挡块2上部还设置有用于吊装的吊耳9。

如图1、4所示，下摩擦副5包括下连接钢板19、硫化于下连接钢板19上的橡胶层17、夹设于橡胶层17内的中间层钢板18以及设置于橡胶层17上表面的四氟滑板16，下连接钢板19的两端通过螺栓6固定于上挡块1的框架梁12上表面。

如图1、3所示，上摩擦副3由不锈钢板14以及焊接于其上的上连接钢板15构成，上连接钢板15的两端通过螺栓4与下挡块2的框架梁下表面连接固定。

需要说明的是，上摩擦副3以及下摩擦副5的摩擦面应尽量全部覆盖上挡块1与下挡块2之间的十字形内表面，即分别覆盖框架梁12的内表面。

如图1-7所示，本实施例中的三向复合限位装置包括以下施工步骤：

（1）将下挡块2的锚固结构11预埋在墩台上，进行墩台施工；

（2）工厂内将钢板焊接组装成不包括锚固结构11的框架型上挡块1和下挡块2，同时将上挡块1的锚固结构11焊接在上挡块1顶面，待焊接完成后进行防腐处理；

（3）将上摩擦副3通过螺栓4锚固在下挡块2的框架梁12底面，将下摩擦副5通过螺栓6锚固在上挡块1框架梁12顶面；

（4）将缓冲装置7通过螺栓8锚固在上、下挡块各个框架柱13内侧面，并与相应下、上挡块框架梁12中心对齐；

（5）将上挡块1、下挡块2十字反扣，安装临时固定装置10并调整上挡块1、下挡块2间隙，使上挡块1和下挡块2组装成整体。

（6）三向复合限位装置与支座同时安装：安装时，将三向复合限位装置整体吊装至指定位置，将下挡块2的框架柱13端板焊接在已预埋在墩台上的锚固结构11预埋板上；在现场焊接的位置补刷防腐漆；调整上挡块1和下挡块2之间的相对位置偏差，浇筑上部梁体混凝土；待上部梁拆模落架后，割除临时固定装置10，并在相应位置补刷防腐漆。

本实施例中的三向复合限位装置的工作机理是：在桥梁正常工作状态及中小震作用下，三向复合限位装置不参与受力。在大震作用下，当墩梁之间的相对位移增加到三向复合限位装置的容许位移时，上、下挡块的框架梁与框架柱接触起限位作用，并且两者之间的缓冲块压缩缓冲撞击力，防止刚性碰撞。另外，若墩梁之间因地震作用发生提离，三向复合限位装置上下挡块竖向接触起抗拔作用，上、下摩擦副接触滑动，不影响水平滑动功能。该装置竖向限位功能与水平限位功能相互分离互不干扰，确保该装置起竖向限位功能时，不妨碍隔震支座水平减隔震功能的发挥，确保支座在地震作用下正常稳定运行。

本实施例中的三向复合限位装置的优点为：

①桥梁正常工作状态及中小震作用下，三向复合限位装置不参与受力，仅在强震地震位移达到三向复合限位装置容许位移时，发挥限位作用，充分体现桥梁多级抗震的设防思想。

②具有竖向限位功能，并且竖向限位功能与水平限位功能相互分离互不干扰，各自发挥相应限位功能。

③强震时缓冲块压缩吸收地震能量，缓冲撞击，降低下部结构地震力。

④集成水平限位与竖向限位，较传统分离式限位体积小，安装简便。

Claims (6)

1.一种三向复合限位装置，涉及梁体和墩台，其特征在于所述限位装置包括锚固于所述梁体底面的上挡块和锚固于所述墩台顶面的下挡块，所述上、下挡块均呈“П”型结构，所述“П”型结构由框架梁及分别位于所述框架梁两端的框架柱构成，所述框架柱端部具有锚固结构；所述上挡块与所述下挡块之间呈十字交叉反扣结构，其中开口向下的所述下挡块位于开口向上的所述上挡块上方；所述上挡块和所述下挡块的框架梁之间设置有连接两者的临时固定装置；所述上挡块的框架梁内表面设置有下摩擦副，所述下挡块的框架梁内表面设置有上摩擦副。

2.根据权利要求1所述的一种三向复合限位装置，其特征在于所述框架柱内侧经螺栓锚固有缓冲装置，所述缓冲装置由弹性衬垫组成。

3.根据权利要求1所述的一种三向复合限位装置，其特征在于所述下摩擦副与所述上摩擦副之间具有间隙。

4.根据权利要求1所述的一种三向复合限位装置，其特征在于所述下摩擦副由下连接钢板、硫化于所述下连接钢板上的橡胶层、夹设于所述橡胶层内的中间层钢板以及设置于所述橡胶层上表面的四氟滑板构成，所述下连接钢板两端通过螺栓与所述上挡块的框架梁连接固定。

5.根据权利求1所述的一种三向复合限位装置，其特征在于所述上摩擦副由不锈钢板以及焊接于其上的上连接钢板构成，所述上连接钢板两端通过螺栓与所述下挡块的框架梁连接固定。

6.根据权利求1所述的一种三向复合限位装置，其特征在于所述临时固定装置由上、下耳板以及连接螺栓构成，所述上、下耳板分别固定于所述上挡块的框架梁上和所述下挡块的框架梁上，二者直接通过所述连接螺栓连接。