CN106948255A - 一种触发式桥梁抗震双挡块装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种触发式桥梁抗震双挡块装置，包括盖梁两端部向上延伸形成的混凝土挡块，混凝土挡块内侧设有预埋钢板；混凝土挡块与主梁之间的盖梁上表面固定设置有钢箱，钢箱上设有上下贯穿的开孔，开孔内插有短挡块，且短挡块上端伸出钢箱的长度大于坑槽的深度；钢箱下方偏离开孔且偏向桥梁外侧的盖梁上表面设有尺寸略大于短挡块横截面尺寸的坑槽；钢箱与主梁间均存有间隙，与预埋钢板间固定设有弹塑性变形装置。本发明能够在中小地震荷载作用下使桥梁上部结构具有自复位功能，强地震动作用下能有效地耗散地震能量并触发第二挡块参与抗震，进而降低横向落梁事故的发生，从而提高桥梁结构的抗震性能，且制造布设简洁，成本低廉。

Description

一种触发式桥梁抗震双挡块装置

技术领域

本发明涉及桥梁抗震和桥梁减隔震技术领域，特别涉及一种触发式桥梁抗震双挡块装置。

背景技术

我国是一个多地震的国家，地震不仅给人们带来了巨大的生命财产损失，而且还会带来较多的次生灾害。桥梁结构由于自身抗震性能的不足和抗震措施的选择不当，屡屡受到不同程度的破坏，这不仅给抗震救援增设了一些障碍，而且灾后重建工作也十分艰巨。在历次地震中，挡块由于抗震能力不足而发生破坏，甚至还发生横向落梁事故。因此在研究桥梁地震灾害破坏机理和桥梁结构抗震设计中，如何设计桥梁挡块以防止桥梁横向落梁，一直是桥梁结构抗震领域研究的重要课题。

强地震动作用下桥梁上、下部结构间在横桥向易产生较大的地震位移，主梁将与横向挡块发生碰撞而导致挡块破坏，严重时还可导致横向落梁。本申请人通过阅读大量的文献资料、桥梁挡块专利和多次实地调研后发现很多挡块的功能与适用范围相对单一，在自复位、多级设防与耗散地震能量等方面较差，为实现多种功能常需几种措施配合来完成，这样在很大程度上不仅增加了成本造价和布设空间，而且也使得整个挡块结构显得臃肿庞杂。

发明内容

针对上述问题本发明的目的在于提供一种能够实现多阶段地震设防目的，满足不同地震烈度下桥梁结构抗震需求，降低横向落梁事故，提高桥梁结构抗震性能，同时又可减小布设安装难度和降低制作成本的触发式桥梁抗震双挡块装置。技术方案如下：

一种触发式桥梁抗震双挡块装置，包括盖梁两端部向上延伸形成的混凝土挡块，混凝土挡块内侧设有预埋钢板；混凝土挡块与主梁之间的盖梁上表面固定设置有钢箱，钢箱上设有上下贯穿的开孔，开孔内插有短挡块，且短挡块上端伸出钢箱的长度大于坑槽的深度；钢箱下方偏离开孔且偏向桥梁外侧的盖梁上表面设有尺寸略大于短挡块横截面尺寸的坑槽；钢箱与主梁间均存有间隙，与预埋钢板间固定设有弹塑性变形装置。

进一步的，所述弹塑性变形装置包括两块凸起部向外且相互咬合的波形钢板，两波形钢板凸起部分别固定于钢箱和预埋钢板上，两波形钢板间还设有弹簧。

更进一步的，所述短挡块为钢格构柱、钢实心柱、钢空心柱或预制混凝土柱。

本发明的有益效果是：

1）本发明能够在中小地震荷载作用下使桥梁上部结构具有一定的自复位功能，强地震动作用下能有效地耗散巨大地震能量并触发第二挡块参与抗震，两挡块协同抗震以最大程度地约束桥梁上、下部结构间较大的横向地震位移，进而降低横向落梁事故的发生，从而提高桥梁结构的抗震性能；

2）本发明设置的弹簧在中小地震作用下，可通过弹簧的弹性变形来实现耗散地震和梁体自复位功能，进而发挥本发明的第一道抗震设防功能；

3）本发明设置有弹簧和波形钢板，在地震动强度增至一定程度后，主梁横向撞击钢箱将迫使弹簧和波形钢板发生较大的塑性变形以耗散地震能量，从而发挥本发明的第二道抗震设防功能；

4）本发明设置的弹簧和波形钢板在特别强烈的地震动作用下将产生巨大的塑性变形，从而使短挡块与盖梁预留坑槽的净间距逐渐缩短，当缩短到一定程度后短挡块依靠自重可落入坑槽内，触发第二挡块参与抗震，即发挥第三道抗震设防功能；

5）本发明可通过改变弹簧刚度与数量、波形钢板的厚度和短挡块的尺寸等参数，以满足不同地震烈度下桥梁结构的抗震需求，且短挡块破损后拆除更换十分简便，同时制造布设简洁，成本低廉，具有较大的推广应用前景。

附图说明

图1为具体实施例触发式桥梁抗震双挡块装置的整体布设图。

图2为图1的A处局部放大图。

图3为图1的C-C剖面图。

图4为图3的B处局部放大图。

图5为触发式桥梁抗震双挡块装置的波形钢板平面及弹簧布置图。

图中：1-盖梁；2-主梁；3-支座；4-混凝土挡块；5-预埋钢板；6-弹塑性变形装置；7-弹簧；8-坑槽；9-钢箱；10-短挡块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步向详细说明。如图1-3所示，一种触发式桥梁抗震双挡块装置，包括盖梁1两端部向上延伸形成的混凝土挡块4，混凝土挡块4内侧设有预埋钢板5；混凝土挡块4与主梁2之间的盖梁1上表面固定设置有钢箱9，钢箱9上设有上下贯穿的开孔，开孔内插有短挡块10，且短挡块10上端伸出钢箱9的长度大于坑槽8的深度；钢箱9下方偏离开孔且偏向桥梁外侧的盖梁1上表面设有尺寸略大于短挡块10横截面尺寸的坑槽8（以便强震作用下短挡块可顺利落入坑槽内）；钢箱9与主梁2间均存有间隙，与预埋钢板5间固定设有弹塑性变形装置6。

如图4，图5所示，本实施例的弹塑性变形装置6包括两块凸起部向外且相互咬合的波形钢板，两波形钢板凸起部分别固定于钢箱9和预埋钢板5上，两波形钢板间还设有弹簧7。

其中坑槽8偏离钢箱开孔的距离应考虑短挡块与所述坑槽的净间距和强地震动作用下弹簧与波形钢板的塑性变形后再进行确定，即该净间距不大于强地震动作用下弹簧与波形钢板的塑性变形。

根据桥梁结构抗震计算分析结果和图1至图5，本实施例的制作安装过程如下：先用钢板加工预埋钢板5、两波形钢板和开孔的钢箱9。并盖梁施工时在其适当位置预留一定尺寸的坑槽8，并将盖梁两端分别向上延伸各形成钢筋混凝土挡块4，并在混凝土挡块4靠主梁侧预埋加工好的预埋钢板5。再预制钢筋混凝土短挡块，且短挡块的尺寸需满足：横截面尺寸略小于钢箱的开孔尺寸，以保证其在孔中可自由上下活动；插入钢箱开孔后，其伸出钢箱9的长度大于坑槽8的深度，保证在强地震作用下，主梁向外推动钢箱，使短挡块外移落入坑槽后，短挡块依旧能够伸出钢箱，参与抗震。待盖梁和混凝土挡块的混凝土强度达到设计强度值时，将两咬合在一起的凸形波形钢板凸起平直段分别与预埋钢板5内侧的钢箱9进行焊接固定，最后再将前期预制的钢筋混凝土短挡块插入所述钢箱的开孔内，这样便形成了触发式桥梁抗震双挡块装置。本实施例结构简单，传力路径明确，制造布设难度小，通过合理的计算分析和有限的实验便可获得较优的方案，可使桥梁结构的抗震性能获得显著提升。

本实施例的触发式桥梁抗震双挡块装置的应用情况如下：

在常遇地震作用下，桥梁结构通过设置的弹簧和波形钢板来耗散地震能量，并在一定程度上实现了自复位功能，在此过程中充分发挥了第一、二道抗震设防的功能。在正常使用荷载和小震作用下钢箱与主梁间设有一定的空隙将不会影响桥梁上、下部结构的正常变形。

本实施例的短挡块可以更换为钢格构柱、钢实心柱或钢空心柱等，且短挡块、钢箱孔和盖梁预留坑槽的截面形式可以是方形、矩形或圆形等形状。

在强地震动作用下弹簧和波形钢板将产生巨大的塑性变形，充分耗散地震能量，同时也造成预制钢筋混凝土短挡块与预留坑槽的净间距逐渐缩短，当缩短到一定程度后，预制钢筋混凝土短挡块依靠自重而顺利落入坑槽内，从而触发了第二挡块参与抗震，这样便充分发挥了本发明第三道抗震设防的功能，最大程度地约束了桥梁上、下部结构间的较大地震位移，减少了横向落梁事故的发生。

Claims (3)

1.一种触发式桥梁抗震双挡块装置，其特征在于，包括盖梁（1）两端部向上延伸形成的混凝土挡块（4），混凝土挡块（4）内侧设有预埋钢板（5）；混凝土挡块（4）与主梁（2）之间的盖梁（1）上表面固定设置有钢箱（9），钢箱（9）上设有上下贯穿的开孔，开孔内插有短挡块（10），且短挡块（10）上端伸出钢箱（9）的长度大于坑槽（8）的深度；钢箱（9）下方偏离开孔且偏向桥梁外侧的盖梁（1）上表面设有尺寸略大于短挡块（10）横截面尺寸的坑槽（8）；钢箱（9）与主梁（2）间均存有间隙，与预埋钢板（5）间固定设有弹塑性变形装置（6）。

2.根据权利要求1所述的触发式桥梁抗震双挡块装置，其特征在于，所述弹塑性变形装置（6）包括两块凸起部向外且相互咬合的波形钢板，两波形钢板凸起部分别固定于钢箱（9）和预埋钢板（5）上，两波形钢板间还设有弹簧（7）。

3.根据权利要求1所述的触发式桥梁抗震双挡块装置，其特征在于，所述短挡块（10）为钢格构柱、钢实心柱、钢空心柱或预制混凝土柱。