CN104652253A - 一种桥梁缓冲耗能防落梁装置 - Google Patents

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樊启武
曾永平
杨平
杨国静
周帅
王典斌
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Abstract

一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，以有效抵抗地震灾害，防止桥梁横向位移过大等产生的不利影响，避免发生落梁破坏，且可方便安装和更换。包括固定安装在梁体上的上安装板、固定安装在桥墩上的下安装板。所述上安装板下部具有导向槽结构，该导向槽结构内开设具有下端开口的横桥向导向槽。所述上安装板、下安装板之间沿横桥向间隔设置由软钢制成的具有变宽度板体的耗能片，各耗能片的上部位于横桥向导向槽内且受其约束，下部则与下安装板形成固定连接。

Description

一种桥梁缓冲耗能防落梁装置
技术领域
本发明涉及桥梁，特别涉及一种桥梁缓冲耗能防落梁装置。
背景技术
随着社会经济的发展，我国交通路网的扩展，桥梁在线路中占的比例越来越高。桥梁结构作为生命线工程的重要组成部分，地震灾害发生时是最易损的部位。如何保证桥梁在地震发生时不落梁，对桥梁抗震设计来说是至关重要的。
防落梁装置是桥梁抗震的关键构造，主要用于防止上部结构与下部结构相对位移过大导致的落梁。因此在地震烈度地区的桥梁工程中普遍都采用了防落梁装置。目前防落梁装置普遍采用的是抗震各类挡块形式，但这种形式防落梁装置都普遍存在一定的局限性，具体体现在下面几个方面：
一、没有缓冲作用或缓冲作用弱，梁体与挡块或者梁上防落装置与支座垫石之间几乎是刚性碰撞，容易导致桥梁结构破坏，且维修难度大；
二、不能耗能，需另外设置阻尼器等耗能装置来耗散地震能力；
三、只能在水平方向发挥防落梁的作用，不能有效约束梁的竖向振动。
四、刚性碰撞，冲击作用力大，一方面防落装置需较大截面耗用较多的材料，另一方面对梁与桥墩的冲击作用也大；
五、震后修复难度大、可替换性差的问题，一旦破坏基本无法修复，即使可修复，所花费的经济、时间成本都较高，这样还可能导致桥梁在强烈余震中遭受严重破坏的危险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，以有效抵抗地震灾害，防止桥梁横向位移过大等产生的不利影响，避免发生落梁破坏，且可方便安装和更换。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，包括固定安装在梁体上的上安装板、固定安装在桥墩上的下安装板，其特征是：所述上安装板下部具有导向槽结构，该导向槽结构内开设具有下端开口的横桥向导向槽；所述上安装板、下安装板之间沿横桥向间隔设置由软钢制成的具有变宽度板体的耗能片，各耗能片的上部位于横桥向导向槽内且受其约束，下部则与下安装板形成固定连接。
本发明的有益效果是，在常遇地震下能提供一定刚度，有效限制桥梁横向位移，且具有纵向限位和防落梁功能；常遇地震下，具备自复位能力，水平向耗能元件仅发生弹性变形或微小塑性变形，能够自动恢复安装状态，不需维修和更换；罕遇地震下，在耗能片的颈部形成塑性铰耗能，由软钢制成的耗能片耗能效果好，等效阻尼比高，阻尼循环次数可达数十次，实现地震耗能和防落梁效果；竖向刚度大，能实现抗拉拔功能。可组合拼装，所需安装空间小，设计地震力范围广，根据桥梁设计地震力大小需求进行组合拼装，可取为100kN至3000kN；温度适用范围广，温度适用范围为-45℃～+65℃；各构件均可拆卸组装，安装简单方便，同时易于检查、维修和更换。
附图说明
本说明书包括如下两幅附图：
图1是本发明一种桥梁缓冲耗能防落梁装置的主视图；
图2是本发明一种桥梁缓冲耗能防落梁装置的侧视图；
图中示出构件和对应的标记：上安装板11、导向槽结构11a、下安装板21、导向横段30a、双曲线段30b、橡胶垫片31。
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和图2，本发明的一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，包括固定安装在梁体上的上安装板11、固定安装在桥墩上的下安装板21。所述上安装板11下部具有导向槽结构11a，该导向槽结构11a内开设具有下端开口的横桥向导向槽。所述上安装板11、下安装板21之间沿横桥向间隔设置由软钢制成的具有变宽度板体的耗能片，各耗能片的上部位于横桥向导向槽内且受其约束，下部则与下安装板21形成固定连接。
参照图1，防落梁装置的上安装板11、下安装板2通过锚锭钢棒与梁体和桥墩紧密连接，当地震来临时，梁体与桥墩发生较大的水平位移，该装置通过耗能片可以在梁体与桥墩间建立约束，从而避免发生落梁破坏。耗能片是一种钢阻尼元件，由高延性的软钢制成，在发生变形时能耗散部分地震或其它冲击荷载的能量。通过人为设置耗能片的耗能薄弱环节，罕遇地震下可形成稳定的塑性铰，耗散地震能量。参照图1，所述耗能片具有上部导向横段30a和双曲线段30b，导向横段30a位于上安装板11的横桥向导向槽内，板体宽度由双曲线段30b的上端至下端逐渐变宽。即通过大量优化计算，将耗能片导向横段30a与双曲线段30b交汇的颈部设定为塑性铰区域，颈部宽度与顶部、底部宽度成一定比例设置，大震下能有效地耗能。
参照图1，所述耗能片导向横段30a位于上安装板11的横桥向导向槽内，且受其约束，双曲线段30b的下部通过销轴与下安装板21固定连接，在竖直方向能限制梁体与桥墩的位移，当桥梁因为飓风或地震及本身的结构原因在竖直方向发生跳动时，具有抗拉拔、抗倾覆作用。
参照图1，上安装板11的横桥向导向槽与耗能片导向横段30a存在一定的间隙，在非地震情况下不会承担向下的竖向力，不影响装置和梁体因温度变化等原因产生的较小位移和转动。所述耗能片的导向横段30a与上安装板11的横桥向导向槽之间设置橡胶垫片31，通过橡胶垫片31粘塑性变形能有效缓冲耗散冲击能和碰撞能。
参照图1和图2，所述耗能片的双曲线段30b的下部通过销轴与下安装板21固定连接，从而避免了应力集中所导致的焊缝开裂，提高了耗能元件的滞回能力，且小震下不易破坏。
以上所述只是用图解说明本发明一种桥梁缓冲耗能防落梁装置的一些原理，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)

1.一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，包括固定安装在梁体上的上安装板(11)、固定安装在桥墩上的下安装板(21)，其特征是：所述上安装板(11)下部具有导向槽结构(11a)，该导向槽结构(11a)内开设具有下端开口的横桥向导向槽；所述上安装板(11)、下安装板(21)之间沿横桥向间隔设置由软钢制成的具有变宽度板体的耗能片，各耗能片的上部位于横桥向导向槽内且受其约束，下部则与下安装板(21)形成固定连接。
2.如权利要求1所述的一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，其特征是：所述耗能片具有上部导向横段(30a)和双曲线段(30b)，导向横段(30a)位于上安装板(11)的横桥向导向槽内，板体宽度由双曲线段(30b)的上端至下端逐渐变宽。
3.如权利要求2所述的一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，其特征是：所述耗能片的双曲线段(30b)的下部通过销轴与下安装板(21)固定连接。
4.如权利要求2所述的一种桥梁缓冲耗能防落梁装置，其特征是：所述耗能片的导向横段(30a)与上安装板(11)的横桥向导向槽之间设置橡胶垫片(31)。
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