CN107120385A - 一种工程结构荷载缓和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工程结构荷载缓和装置，其特征在于，包括立柱，其特征在于，在立柱上自上而下依次连接有三角支撑架和缓冲机构，所述三角支撑架与立柱为可拆卸连接，缓冲机构一端与立柱为铰接，在三角支撑架上转动连接有转轮，在转轮上一体设有竖直向下延伸的竖杆，所述竖杆底端与缓冲机构另一端铰接，绕转轮的圆周方向设有环形槽，在环形槽内绕有拉索，所述拉索一端固定在转轮上，拉索另一端固定在工程结构上；当结构受到地震、爆炸和台风等突发性灾害荷载作用时，本发明装置能够起到更好的调节作用，大大减少了结构倒塌的风险。

Description

一种工程结构荷载缓和装置

技术领域

本发明属于荷载缓和体系技术领域，特别涉及一种工程结构荷载缓和装置。

背景技术

荷载缓和体系的设计思想是在工程结构中加入一种可动装置，当荷载变化时，该装置能够自动地发生适应性运动，从而调整结构形态，将结构的内能转换为外能，以适应荷载的变化，达到自我保护的目的。目前荷载缓和装置主要有四类：

第一类为滑轮组类，中国专利，授权公告号：204418371U，公开了荷载缓和装置，其由滑轮组，支座，拉索，以及悬挂重物组成，滑轮组由大轮盘和对称设置在大轮盘两边的两个小轮盘固定连接而成，滑轮组通过轴承连接在支座上，制动拉索绕过小轮盘固定连接，而大轮盘通过拉索悬挂重物。该荷载缓和装置的滑轮组大小滑轮半径比较小，缓冲作用有限。

第二类为杆-簧组合类，中国专利，公开号：105882458A，公开了弹性张力补偿装置，其由一个活动的菱形架（内角可以变化），菱形架的上端点和下端点之间同侧分别有一个受拉弹簧，且左拉索穿过菱形架左端点与右端点连接，右拉索穿过菱形架右端点与左端点连接，当拉索受拉时，由于菱形架内角可变化受拉弹簧进入工作状态。该装置使用弹簧弹力作为缓和力，施工便利，经济，但是该装置连接点多，易损坏且效率低。

第三类为滑轮-弹簧组合类，中国专利，授权公告号：202106869U，公开了一种铁路电气化接触网用弹簧补偿器，其由滑轮，拉索，弹簧组成，滑轮分为主动轮和被动轮，主动轮半径小于被动轮。主动拉索缠绕在主动滑轮上，荷载缓和拉索一端缠绕并固定在被动轮上，另一端与弹簧相连，弹簧与地面连接。该装置使用滑轮组与弹簧结合而成，结构简单，施工方便，但是该装置传到效率底，弹簧与地面连接行程大浪费材料，一旦发生断线情况，拉索直接坠落地面对安全不利。

第四类为弹簧类，轴向拉压式弹簧缓和装置来源于日本，在日本铁路接触网荷载缓和装置中运用广泛，2012年开通的重庆地铁6号线使用该装置。该装置采用压力式螺旋弹簧，密封在圆柱型筒内，其一端固定在支柱上，另一端通过绝缘子与接触线或者承力索相连接。具有轻量化，小型化，维护率底，安装简单等优点。但是其造价高，缺乏断线保护功能。

综合以上几类现有的荷载缓和装置来看仍存在不足之处。

发明内容

本发明目的在于提供一种工程结构荷载缓和装置，通过滑轮、杆、弹簧的配合作用工程结构起到更好的调节作用；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种工程结构荷载缓和装置，包括立柱，其特征在于，在立柱上自上而下依次连接有三角支撑架和缓冲机构，所述三角支撑架与立柱为可拆卸连接，缓冲机构一端与立柱为铰接，在三角支撑架上转动连接有转轮，在转轮上一体设有竖直向下延伸的竖杆，所述竖杆底端与缓冲机构另一端铰接，绕转轮的圆周方向设有环形槽，在环形槽内绕有拉索，所述拉索一端固定在转轮上，拉索另一端固定在工程结构上。

优选的，所述缓冲机构包括套筒，在套筒内同轴设有弹簧，所述弹簧右端与套筒固定连接，弹簧左端连接有弹簧压头，弹簧压头与套筒内壁滑动连接，所述弹簧压头左端一体设有推拉杆，所述推拉杆与套筒同轴设置，推拉杆伸出套筒左端且与套筒滑动连接，所述推拉杆的中间段设有刻度值，推拉杆左端设有外螺纹；所述套筒右端与立柱铰接，推拉杆左端通过铰接件与竖杆底端铰接，铰接件与推拉杆左端螺纹连接。

优选的，所述拉索在转轮上绕过的范围大于转轮的半圆周且小于转轮的一个圆周。

优选的，所述竖杆的长度大于转轮的半径。

本发明所具有的有益效果为：（1）传动比高：现有滑轮组类荷载缓和装置荷载缓和力与拉索拉力之比在1:4左右，现有弹簧类荷载缓和装置拉索拉力大都直接作用于弹簧，荷载缓和力与拉索拉力之比在1:1左右，而本发明的转轮半径与竖杆长度之比可达1:10，即荷载缓和力是拉索拉力的十分之一，具有传动比高的优点；

（2）结构紧凑：现有滑轮组类以及棘轮式荷载缓和装置使用重物重力作为荷载缓和力，结构笨重，为减少重物受风作用的影响，需要安装一系列重物稳定装置，结构复杂。本发明在实心的转轮基础上一体设有竖杆，同时使用弹簧来提供荷载缓和力，通过较大力臂的竖杆与弹簧相作用，大大降低了对弹簧的要求，因此，只要单根弹簧就能够满足需要，整体结构更加紧凑，成本较低；

（3）安全性高：现有大多数使用重物作为荷载缓和力，受风荷载及振动荷载影响大，易脱落，安全性低；现有弹簧类荷载缓和装置均是通过弹簧直接与拉索连接，弹簧承受的力很大，易导致装置失效。而本发明受风荷载的影响很小，安全性更高。而且，即使弹簧与竖杆连接处损坏或者弹簧意外脱落等情况发生时，竖杆会直接与结构钢架接触，并阻碍拉索进一步脱落，起到紧急保护功能。

（4）适用性高。现有滑轮-重物类荷载缓和装置结构笨重，不论是运输还是施工都不便利；而现有弹簧类荷载缓和装置需要使用高性能的大型弹簧，型号大，价格昂贵；本发明对弹簧性能要求较低，因此本发明不仅结构简单，传动效率高，去除大量多余装置，直接节省大量材料，降低成本，同时推拉杆上标有刻度值，当不同拉索拉力作用时，弹簧压缩量不同，推拉杆上露出外部的刻度便不相同，在刻度上标注一定的数值，可以直接读出当时拉索拉力的大小，本发明经济高效，适用性高。

当结构受到地震、爆炸和台风等突发性灾害荷载作用时，本发明装置能够起到更好的调节作用，大大减少了结构倒塌的风险。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中K部分的结构放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1所示，本发明包括立柱4，在立柱4上自上而下依次连接有三角支撑架3和缓冲机构6，所述三角支撑架3与立柱4为可拆卸连接，缓冲机构6一端与立柱4为铰接，在三角支撑架3上转动连接有转轮2，在转轮2上一体设有竖直向下延伸的竖杆5，所述竖杆5底端与缓冲机构6另一端铰接，绕转轮2圆周方向设有环形槽（未示出），在环形槽内绕有拉索1，所述拉索1一端固定在转轮2上，拉索1另一端固定在工程结构上。

如图1和图2所示，进一步，所述缓冲机构6包括套筒13，在套筒13内同轴设有弹簧12，所述弹簧12右端与套筒13固定连接，弹簧12左端连接有弹簧压头11，弹簧压头11与套筒13内壁滑动连接，所述弹簧压头11左端一体设有推拉杆10，所述推拉杆10与套筒13同轴设置，推拉杆10伸出套筒13左端且与套筒13滑动连接，所述推拉杆10中间段设有刻度值9以便显示当前的受力值，推拉杆10左端设有外螺纹8；所述套筒13右端与立柱4铰接，推拉杆10左端通过铰接件7与竖杆5底端铰接，铰接件7与推拉杆10左端螺纹连接。

所述拉索1在转轮2上绕过的范围大于转轮2的半圆周且小于转轮2的一个圆周，从而预留了适当的伸拉余量。

当静止时，拉索1对转轮2的力矩和推拉杆10对竖杆5的力矩为一对平衡力矩，将竖杆5的长度设置为转轮2半径的n(如n=4,6,8,10…)倍时，弹簧的荷载缓和力就是拉索1拉力的n倍，传动效率高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种工程结构荷载缓和装置，其特征在于，包括立柱，其特征在于，在立柱上自上而下依次连接有三角支撑架和缓冲机构，所述三角支撑架与立柱为可拆卸连接，缓冲机构一端与立柱为铰接，在三角支撑架上转动连接有转轮，在转轮上一体设有竖直向下延伸的竖杆，所述竖杆底端与缓冲机构另一端铰接，绕转轮的圆周方向设有环形槽，在环形槽内绕有拉索，所述拉索一端固定在转轮上，拉索另一端固定在工程结构上。

2.根据权利要求1所述的工程结构荷载缓和装置，其特征在于，所述缓冲机构包括套筒，在套筒内同轴设有弹簧，所述弹簧右端与套筒固定连接，弹簧左端连接有弹簧压头，弹簧压头与套筒内壁滑动连接，所述弹簧压头左端一体设有推拉杆，所述推拉杆与套筒同轴设置，推拉杆伸出套筒左端且与套筒滑动连接，所述推拉杆的中间段设有刻度值，推拉杆左端设有外螺纹；所述套筒右端与立柱铰接，推拉杆左端通过铰接件与竖杆底端铰接，铰接件与推拉杆左端螺纹连接。

3.根据权利要求2所述的工程结构荷载缓和装置，其特征在于，所述拉索在转轮上绕过的范围大于转轮的半圆周且小于转轮的一个圆周。

4.根据权利要求1至3任一项所述的工程结构荷载缓和装置，其特征在于，所述竖杆的长度大于转轮的半径。