CN107988893A - 一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构 - Google Patents

一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构 Download PDF

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田钦
王宇
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Abstract

一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，包括挡块块体、锥形橡胶靠球、钢架防冲板、贴面板；梯形挡块块体设置在墩顶盖梁上部两端；墩顶盖梁顶面设置有减隔震支座，梁体支撑于所述减隔震支座上；在两端的梯形挡块块体内侧锚固有内部中空的锥形橡胶靠球，锥形橡胶靠球与钢架防冲板锚固，钢架防冲板表面设置有超高分子聚乙烯贴面板，钢架防冲板通过铁链限位在梯形挡块块体上，锥形橡胶靠球钢架防冲板与梁体之间预留一定距离。本发明该结构具有构造简单、实用性高、兼容性强、可协调性好，成本低，施工方便等优点。可有效避免梁体局部破坏和防落梁的作用，锥形橡胶靠球吸能高、反力低、不直接与梁体接触，故具有本体不磨损、寿命长。

Description

一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构
技术领域
本发明属于桥梁抗震技术领域，具体涉及一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构。
背景技术
我国位于环太平洋地震带和欧亚地震带的交界处，是一个多地震国家，我国的地震震害具有强度大、频度高、分布范围广等特点，特别是从20世纪80年代开始，我国进入新的地震活跃期，地震发生频率明显提高。近年来我国修建了大量的公路桥梁，一旦在地震中发生破坏，这将造成极大地损失，给人民的生命财产造成极大的威胁，制约着我国社会经济的发展。我国几次大地震也产生了大量的桥梁破坏，这对我国正在蓬勃发展的路桥建设构成严重的潜在威胁。经过调查统计研究，我国桥梁在地震中的破坏表现形式主要为：梁体和桥墩之间在横桥向、顺桥向的位移过大产生落梁震害；伸缩缝处梁体相对碰撞使得伸缩缝与梁体局部损坏，并把碰撞效应传递到下部的桥墩桥台，引起其产生不可恢复性的损伤；地震波引起的竖向位移导致梁体与支座脱落并造成支座和梁体的双重损坏。
目前我国的桥梁为了限制上部梁体横9桥向的位移，常在桥墩盖梁顶部两侧设置刚性钢筋混凝土挡块。普通钢筋混凝土挡块与梁体之间为刚性碰撞，若挡块刚性太小，则挡块容易发生不可修复的损伤；而当挡块刚度过大时，易使梁体发生局部破坏且将挡块与梁体间碰撞效应传递到上部伸缩缝处与下部桥墩处造成损坏。
为了克服上述缺陷，需要设计和开发一种新型的横桥向锥形橡胶靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构。能够有效把挡块与梁体之间的刚性碰撞缓冲为柔性碰撞，并通过大压缩变形有效吸收地震能防止震害现象发生。
发明内容
鉴于现有技术和构造上的上述不足，本发明提供了一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构。限制横桥向梁体与桥墩之间相对较大的位移，防止支座损伤，防止梁体落梁震害，当桥梁受到地震、风振等外部激励的时候，能有效减小碰撞区域的局部损坏并通过锥形橡胶靠球有效削弱梁体对抗震挡块的撞击作用，并利用靠球压缩变形大、吸收能量大的特性有效吸收地震能量，起到防局部损坏与防落梁的作用。
为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：包括挡块块体（3），锥形橡胶靠球（5），钢架防冲板（8），贴面板（7）；梯形挡块块体（3）与墩顶盖梁（1）为统一整体设置在墩顶盖梁（1）上部两端；墩顶盖梁（1）顶面设置有减隔震支座（4），梁体（2）支撑于所述减隔震支座（4）上；在两端的梯形挡块块体（3）内侧锚固有内部中空的锥形橡胶靠球（5），锥形橡胶靠球（5）与钢架防冲板（8）锚固，钢架防冲板（8）表面设置有超高分子聚乙烯贴面板（7），钢架防冲板（8）通过铁链（6）限位在梯形挡块块体（3）上，锥形橡胶靠球（5）钢架防冲板（8）与梁体（2）之间预留一定距离。
进一步的，所述钢架防冲板（8）外侧贴面板（7）与梁体（2）之间的最优距离为20mm-80mm。
所述锥形橡胶靠球的内部为充气式中空构造，压缩变形量大，吸能大。锥形橡胶靠球的较大一面为下底面，用螺钉锚固于梯形挡块块体内侧，较小一面为上底面，配备五个螺钉与钢架防冲板锚固，中间螺钉略长于外围四个螺钉。
所述锥形橡胶靠球在顺桥向方向设置为每端两个，并可通过改变大小与数量进行调节，以满足不同桥梁结构的抗震需要。
所述挡块块体为梯形挡块块体，梯形挡块块体位于墩顶盖梁上部两端，梯形挡块块体与墩顶盖梁为整体预制。
所述锥形橡胶靠球前沿设置钢架防冲板，从而大大降低作用于梁体与钢架防冲板碰撞位置的面压力，避免梁体的局部破损现象，防冲板大小可根据梁体的大小与抗震需要自调整。
进一步的，所述防冲板前面安装超高分子聚乙烯(PE)贴面板，可减少梁体与锥形橡胶靠球的摩擦系数(0.2以下)，使梁体碰撞时锥形橡胶靠球产生的剪切力(水平力)大大降低。
所述铁链通过钢架防冲板与梯形挡块块体内侧的栓链孔将钢架防冲板限位，具体为钢架防冲板上下两侧分别与挡块块体内侧上部对应栓链孔相连。
进一步的，所述锥形橡胶靠球的性质为压缩变形大，压缩变形量可达70%，同时吸能与缓冲作用大。
上述的布置方法，进一步的，均为对称设置。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。
（1）本发明由于设置有锥形橡胶靠球缓冲吸能装置，在地震作用下梁体在横桥向方向发生位移，锥形橡胶靠球缓冲吸能装置将发生压缩变形大量吸收地震能，并且产生的反力小，从而达到避免梁体局部破坏和防落梁的作用。
（2）钢架防冲板一般采用密闭式结构，强度高、防腐性能好。钢架防冲板前面安装超高分子聚乙烯(PE)贴面板，摩擦系数小(0.2以下)，使梁体碰撞时靠球产生的剪切力(水平力)大大降低，从而提高锥形橡胶靠球的寿命 。
（3）锥形橡胶靠球吸能高、反力低、不直接与梁体接触，故具有本体不磨损、寿命长等优点。
（4）该结构具有构造简单、实用性高、兼容性强、可协调性好，成本低，施工方便等优点。
附图说明
图1是本发明一种横桥向锥形橡胶靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构的横桥向断面图。
图2为图1的A-A截面示意图。
图3为图1的B处放大示意图。
图4为图2的C处放大示意图。
图5为锥形橡胶靠球的立体示意图。
图6为锥形橡胶靠球的平面示意图。
图7为钢架防冲板的平面示意图。
在图中：1为墩顶盖梁，2为梁体，3为梯形挡块块体，4为支座，5为锥形橡胶靠球，6为铁链，7为贴面板，8为钢架防冲板，9为螺钉，10为栓链孔，11为螺钉通过孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的构思、具体细节及获得的技术效果作进一步说明。
如图1至图7所示，本发明一种横桥向锥形橡胶靠球缓冲抗震挡块防落梁结构
一具体实施例，包括锥形橡胶靠球（5），钢架防冲板（8），贴面板（7），铁链（6），梯形挡块块体（3）。本实施例选用的桥梁为预应力混凝土桥，所述桥梁抗震挡块结构及布置方法同样适用于钢桥等其他桥型。
如图1至图4所示，墩顶盖梁（1）上设置有支座（4），梯形挡块块体（3）设置在墩顶盖梁（1）的两侧，梯形挡块块体（3）的内侧锚固有锥形橡胶靠球（5），锥形橡胶靠球（5）与钢架防冲板（8）锚固，铁链（6）连接钢架防冲板（8）与梯形挡块块体（3）上的栓链孔（10），钢架防冲板（8）前面安装有贴面板（7），贴面板（7）与梁体（2）之间预留一定的距离。
具体的，所述贴面板（7）与梁体（2）之间最优距离为20mm-80mm。
如图3至图4所示，先使用螺钉（9）通过螺钉通过孔（11）将锥形橡胶靠球（5）下底面锚固于梯形挡块块体（3）内侧，将钢架防冲板（8）与锥形橡胶靠球（5）的上底面通过螺钉（9）锚固，钢架防冲板（8）外侧安装贴面板（7），再将铁链（6）通过梯形挡块块体（3）与钢架防冲板（8）上的栓链孔（10）连接。锥形橡胶靠球（5）在顺桥向方向设置为每端两个，并可通过改变大小与数量进行调节，以满足不同桥梁结构的抗震需要。
如图3至图4所示，贴面板（7）安装在钢架防冲板（8）外侧，贴面板（7）为超高分子聚乙烯(PE)材料，可减少梁体与锥形橡胶靠球的摩擦系数(0.2以下)，使梁体碰撞时锥形橡胶靠球产生的剪切力(水平力)大大降低。
如图3至图4所示，钢架防冲板（8）的上下部栓链孔（10）与梯形挡块块体（3）内侧上部的栓链孔（10）连接有铁链（6），钢架防冲板（8）上下两侧分别与梯形挡块块体（3）内侧上部对应栓链孔（10）相连。
如图5至图6所示，锥形橡胶靠球（5）上底面使用螺钉（9）通过螺钉通过孔（11）锚固于钢架防冲板（8），下底面使用螺钉（9）通过螺钉通过孔（11）锚固于梯形挡块块体（3）内侧。锚固位置可根据实际情况调整以满足需要。
如图7所示，钢架防冲板（8）内侧为网格式构造，图7所示阴影部分为钢架防冲板（8）与锥形橡胶靠球（5）锚固贴合部分，栓链孔（10）通过铁链（6）与梯形挡块块体（3）上的栓链孔（10）相连接，帮助钢架防冲板（8）限位；钢架防冲板（8）上的螺钉通过孔（11）与锥形橡胶靠球（5）上的螺钉（9）锚固。
所述墩顶盖梁（1）上部两端梯形挡块块体（3）的位置，锥形橡胶靠球缓冲吸能装置B的位置均对称设置，左右两端贴面板（7）与梁体（2）之间距离控制相等。
具体的，上述结构的技术原理为当桥梁受到地震作用，梁体（2）在地震作用下有横桥向位移，此时梁体（2）与一端梯形挡块块体（3）内侧的锥形橡胶靠球缓冲吸能装置B接触；梁体（2）横桥向位移不断增大，锥形橡胶靠球（5）发生形变并将碰撞缓冲，在此过程不断吸收地震能，锥形橡胶靠球（5）的压缩形变可达到70%，可吸收大量地震能；当地震能过大锥形橡胶靠球（5）达到压缩形变峰值吸收能饱和时，梯形挡块块体（3）将通过形变后的锥形橡胶靠球缓冲吸能装置B直接抵触梁体（2）并阻挡梁体（2）的位移。此时撞击力已较小，该作用过程能够很好的保护挡块，防止梯形挡块块体（3）与梁体（2）间的局部破坏，并起到防落梁的作用。

Claims (9)

1.一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：包括挡块块体（3），锥形橡胶靠球（5），钢架防冲板（8），贴面板（7）；梯形挡块块体（3）与墩顶盖梁（1）为统一整体设置在墩顶盖梁（1）上部两端；墩顶盖梁（1）顶面设置有减隔震支座（4），梁体（2）支撑于所述减隔震支座（4）上；在两端的梯形挡块块体（3）内侧锚固有内部中空的锥形橡胶靠球（5），锥形橡胶靠球（5）与钢架防冲板（8）锚固，钢架防冲板（8）表面设置有超高分子聚乙烯贴面板（7），钢架防冲板（8）通过铁链（6）限位在挡块块体（3）上，锥形橡胶靠球（5）钢架防冲板（8）与梁体（2）之间预留一定距离。
2.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述锥形橡胶靠球钢架防冲板（8）外侧贴面板（7）与梁体（2）之间的距离为20mm-80mm。
3.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述锥形橡胶靠球（5）的内部为充气式中空构造，锥形橡胶靠球（5）的较大一面为下底面，用螺钉（9）锚固于梯形挡块块体（3）内侧，较小一面为上底面，与钢架防冲板（8）锚固。
4.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述锥形橡胶靠球（5）在顺桥向方向设置。
5.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述挡块块体为梯形挡块块体，梯形挡块块体（3）位于墩顶盖梁（1）上部两端，梯形挡块块体（3）与墩顶盖梁（1）为整体预制。
6.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述锥形橡胶靠球（5）前沿设置钢架防冲板（8）。
7.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述钢架防冲板（8）前面安装超高分子聚乙烯贴面板（7）。
8.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述铁链通过钢架防冲板（8）与梯形挡块块体（3）内侧的栓链孔（10）将钢架防冲板（8）限位，具体为钢架防冲板（8）上下两侧分别与梯形挡块块体（3）内侧上部对应栓链孔（10）相连。
9.根据权利要求1所述的一种横桥向锥形靠球缓冲吸能抗震挡块防落梁结构，其特征在于：所述锥形橡胶靠球（5）的压缩变形量达70%。
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