CN108330804A - 一种减震桥梁结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁建筑，具体公开了一种减震桥梁结构，包括桥面、桥柱、以及桥墩，所述桥面与桥柱之间设置有用于降低竖直方向力的减震支座，所述减震支座包括与桥面抵接的安装块、以及对称转动安装在安装块上并与桥柱抵接的两个转动支架，所述桥柱于转动支架下方开设有用于转动支架转动的抵接槽，所述桥柱内设置有用于驱使转动支架沿着抵接槽转动以改变转动支架竖直方向高度的驱动件；所述桥墩与桥柱之间设置有用于测量桥柱竖直方向力的第一压力传感器，所述桥柱上设置有与驱动件和第一压力传感器电连接的控制器，其技术方案要点是具有提高减震效果的优点，并提高桥梁稳定性。

Description

一种减震桥梁结构

技术领域

本发明涉及桥梁建筑，特别涉及一种减震桥梁结构。

背景技术

我国作为地震多发的国家之一，桥梁的抗震性能就成为桥梁设计中举足轻重的一部分，其中，减震技术作为一种能改善结构抗震性能、降低地震危害性的成熟可靠、行之有效的技术，正越来越多地被应用于各类新建、改扩建、加固工程。

在实际使用中，地震、风振和其他设备振动都可能引起桥梁建筑结构自身的振动，这种振动可能导致结构的损伤累积，现有的普通减震支座虽然具备一定的减振效果，但由于自身材料和结构的限制，在遇到地震振动产生变化时，减震支座无法进行适当的高度调整，提高减震支座的高度，增加减震支座的自振周期，以此降低减震支座内竖直方向力的传导加速度，使得力的传导峰值时间段位于减震支座上，并未传导到桥面，由此降低桥面损坏的可能性或损坏程度，否则较容易造成桥柱或桥面的损坏，甚至容易导致桥体断裂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种减震桥梁结构，具有提高减震效果的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种减震桥梁结构，包括桥面、桥柱、以及桥墩，所述桥面与桥柱之间设置有用于降低竖直方向力的减震支座，所述减震支座包括与桥面抵接的安装块、以及对称转动安装在安装块上并与桥柱抵接的两个转动支架，所述桥柱于转动支架下方开设有用于转动支架转动的抵接槽，所述桥柱内设置有用于驱使转动支架沿着抵接槽转动以改变转动支架竖直方向高度的驱动件；

所述桥墩与桥柱之间设置有用于测量桥柱竖直方向力的第一压力传感器，所述桥柱上设置有与驱动件和第一压力传感器电连接的控制器。

如此设置，通过第一压力传感器进行桥柱竖直方向力的压力检测，当发生地震导致桥柱或桥面发生轻微摆动时，使得桥柱于桥墩之间的压力值发生变化，通过设定阈值，当压力变化幅度达到阈值时，对桥梁与桥墩或桥面的连接造成影响，最终会造成桥柱或桥面的损坏；

当压力值达到阈值时，控制器控制驱动件启动，推动两个转动支架绕着与安装块相连的一端转动，并且另一端沿着抵接槽滑动，改变减震支架竖直方向上的相对高度，增加减震支座的自振周期，以此降低减震支座内竖直方向力的传导加速度，使得力的传导峰值时间段位于减震支座上，并未传导到桥面，由此降低桥面损坏的可能性或损坏程度；

并且减震支座是通过降低结构的刚性，增加结构的软性，来提高自振周期，以此做到减震的效果，而改变减震支座竖直方向上的相对高度，也能够增加减震支座的相对软性，进一步提高自振周期，以此提高减震效果；

当压力值低于阈值一段时间之后，控制器控制驱动件启动，带动两个转动支架转动，降低减震支座的相对高度，以此保证减震支座的结构稳定性。

进一步优选为：所述驱动件包括安装在桥墩内的推动气缸、以及安装在转动支架上的连接块，所述连接块与推动气缸的输出轴转动连接。

如此设置，通过启动推动气缸，推动连接块移动，连接块安装在转动支架上，即推动转动支架绕着与安装块相连的一端转动，改变减震支座竖直方向上的相对高度，进而改变结构的自振周期，以此改变减震支座的减震效果。

进一步优选为：所述桥墩顶端设置有若干与桥柱侧面抵接并与与控制器电连接的第二压力传感器，所述控制器内设置有逻辑与门模块。

如此设置，由于检测单个竖直方向上的压力值，存在着较多原因导致压力值的变化，例如桥面负载较大、风力较大等还不会造成桥柱和桥面较大损坏的因素，在此种情况下，提高减震支座的相对高度，更不利于桥梁结构的稳定；

通过设置第二压力传感器，在控制器内设置压力值幅度范围，通过检测桥柱水平方向上的摆动或弯曲进而挤压第二压力传感器的值，与压力值幅度范围进行对比，当压力值浮动的值超过幅度范围，输出一个信号，与第一压力传感器输出的信号进行与门逻辑处理，当两个信号都是显示启动驱动件时，控制器控制驱动件启动，以此筛选出一些不需要提高减震支座相对高度的情况，使得减震支座能够与一些具有破坏桥梁结构的因素对应，避免不必要的因素造成减震支座相对高度的升高，导致整个桥梁结构的稳定性较差。

进一步优选为：所述桥墩顶端设置有若干与桥柱侧面抵紧的气囊，所述气囊上设置有与控制器电连接的电磁阀和充气机。

如此设置，当第二压力传感器检测到的压力值超过阈值时，控制器就控制电磁阀关闭，控制充气机启动对气囊进行充气，使得气囊对桥柱产生一个相对弹性力，防止桥柱摆动过大或弯曲过度，导致底端与桥墩的连接破损，使得桥柱稳定性变差，甚至导致桥柱的破损；

当第二压力传感器检测的信号小于阈值时，并处于正常浮动范围内时，控制器控制电磁阀打开，气囊进行放气。

进一步优选为：所述桥墩上设置有与气囊一端相连的安装壳，所述安装壳上转动设置有与气囊另一端相连的翻门，所述翻门上设置有与控制器电连接的电磁铁。

如此设置，由于气囊长时间处于外部环境下，容易导致气囊的损坏，导致气囊的结构强度变低，通过设置安装壳，当气囊放完气，通过控制器控制电磁铁通电，电磁铁带着翻门转动，并与安装壳形成封闭空腔，使得气囊位于封闭空腔内，防止了自然元素对于气囊的损坏，保证了气囊的使用寿命；

当需要气囊时，电磁铁断电，翻门在重力作用下，转动并往下掉落，把气囊拉出，此时。控制器控制电磁阀关闭，并启动充气机进行冲气。

进一步优选为：所述安装壳内转动设置在气囊相连的收卷杆，所述收卷杆内设置有两端分别与收卷杆和安装壳相连的扭簧。

如此设置，由于气囊在安装壳内是杂乱无章的，使用过程中容易导致气囊展出不平整，通过设置收卷杆用于卷绕放完气的气囊，在翻门转动并与安装壳结合的过程中，收卷杆在扭簧的回复力作用下，进行转动收卷气囊，防止了气囊在安装壳内的杂乱无章，并且还能够避免气囊卡设在翻门与安装壳之间。

进一步优选为：所述抵接槽内设置有与其相配合的钢板。

如此设置，当转动支架低端多次沿着抵接槽滑动时，容易造成抵接槽的磨损，当转动支架滑到破损位置时，会导致转动支架往下掉落一定高度，使得转动支架的水平稳定性被破坏，进而影响到减震支座的减震效果，甚至影响到桥面与减震支座支架之间的稳定性。

进一步优选为：所述转动支架的一端设置有与桥柱相连的弹性弹簧。

如此设置，当地震时，转动支架会具有水平方向上的力，通过弹性弹簧的设置，给转动支架提供一个水平回复力，防止转动支架水平方向上的破损。

综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：通过第一压力传感器与第二压力传感器配合检测竖直方向和水平方向上的压力变化，通过逻辑与门进行控制，当两个检测的信号都超过预定阈值时，与门通过，控制器控制驱动件启动改变减震支座的相对高度，提高减震支座的减震效果，并且气囊会从收卷杆上拉出，进行充气，并与桥柱抵紧，提供一个水平方向上的回复力，提高桥柱的稳固。

附图说明

图1为实施例的结构的意图；

图2为实施例制图1中A的放大图；

图3为实施例图2部分位置的内部示意图；

图4为实施例制图1中B的放大图。

附图标记：1、桥面；2、桥柱；21、抵接槽；3、桥墩；4、减震支座；41、安装块；42、转动支架；5、驱动件；51、推动气缸；52、连接块；6、第一压力传感器；7、气囊；8、电磁阀；9、充气机；10、安装壳；11、翻门；12、电磁铁；13、收卷杆；14、扭簧；15、钢板；16、弹性弹簧；17、第二压力传感器；18、支撑架；19、第一铰接轴；20、第二铰接轴。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种减震桥梁结构，参照图1所示，包括桥面1、桥柱2和桥墩3。

其中，参照图1和图4所示，桥面1和桥柱2之间设置有用于降低竖直方向力的减震支座4，减震支座4属于橡胶支座，减震支座4包括与桥面1抵接的安装块41，安装块41的底端通过第一铰接轴19转动设置有两个转动支架42，两个转动支架42对称设置。

桥柱2顶端于安装块41的下方开设有用于转动支架42转动的抵接槽21，抵接槽21为以第一铰接轴19为圆心画成圆环的一部分，由于转动支架42设置有两个，则抵接槽21同样设置有两个，并且桥柱2顶端于每个抵接槽21内设置有与其形状相配合的钢板15，此时，两个转动支架42的底端分别抵接在两个钢板15上，并在两个钢板15上滑动。

桥柱2内设置有用于驱使转动支架42沿着抵接槽21转动以改变转动支架42竖直方向高度的驱动件5，桥墩3与桥柱2之间设置有用于测量桥柱2竖直方向力的第一压力传感器6，桥墩3顶端设置有若干用于测量桥柱水平方向力的第二压力传感器17，第二压力传感器17一端与桥柱2侧面抵接，另一端与支撑架18接触并安装在支撑架18上，支撑架18安装在桥墩3上，桥柱2上设置有与驱动件5、第一压力传感器6和第二压力传感器17电连接的控制器。

由于转动支架42对称设置有两个，则驱动件5同样对称设置有两个，每个驱动件5包括安装在桥墩3内的推动气缸51，推动气缸51与控制器电连接，推动气缸51上转动设置有连接块52，连接块52一端与推动气缸51的输出轴转动连接，另一端安装在转动支架42上。

值得一提的是，参照图1和图2所示，桥墩3上设置有若干安装壳10，安装壳10的材料设置为镀锌金属，安装壳10朝桥柱2一侧的底端设置有第二铰接轴20，第二铰接轴20上转动设置有翻门11，翻门11上安装有用于与桥柱2侧面抵紧的气囊7，气囊7上设置有与控制器电连接的电磁阀8和充气机9，气囊7的外壁与翻门11粘合，气囊7的另一端安装于转动设置在安装壳10内的收卷杆13（见图3）上，收卷杆13内转动设置有扭簧14（见图3），扭簧14一端与安装壳10内壁连接，另一端与收卷杆13相连，并且翻门11上设置有与控制器电连接的电磁铁12，当电磁铁12通电时，翻门11绕着第二铰接轴20转动并与安装壳10抵接，把气囊6收纳在安装壳10内。

控制器内依次包含分别与第一压力传感器6和第二压力传感器17藕接的第一比较模块和第二比较模块，与第一比较模块和第二比较模块相藕接的逻辑与门模块，逻辑与门藕接有控制模块，而第二比较模块上藕接有执行模块。

当第一压力传感器6和第二压力传感器17检测数据都达到阈值时，控制模块控制驱动气缸5启动。

当第一压力传感器6检测数据没有达到阈值，而第二压力传感器17检测数据达到阈值时，控制模块不启动驱动气缸，执行模块控制气囊打开。

值得说明的是，转动支架42的一端设置有与桥柱2相连的弹性弹簧16。

工作原理：

通过第一压力传感器6检测到一个压力值，输送到第一检测模块内，进行信号放大和转换，接着传输到第一比较模块内，与第一比较模块内设定的阈值进行比较，当检测值超过阈值时，第一比较模块输出高电平比较信号到逻辑与门模块内。

同理可得，当第二压力传感器17检测到一个压力值，此压力值超过阈值时，第二比较模块输出高电平比较信号到逻辑与门模块内，此时，逻辑与门模块输送驱动件5的开启信号到控制模块内，通过控制模块实现驱动件5的驱动，驱使推动气缸51启动并推动两个转动支架42绕着第一铰接轴19转动，底端沿着抵接槽21滑动，实现增加减震支座4竖直方向上高度的技术目的。

并且当第二压力传感器17检测到的压力值超过阈值时，第二比较模块同时会输送高电平比较信号到执行模块内，通过执行模块控制气囊7的充气。

具体流程如下：执行模块控制电磁铁12失电，翻门11在重力作用下，绕着铰接轴转动并往下掉落，在翻门11转动的过程中，气囊7从收卷杆13上拉出，并且扭簧14处于拉伸状态，当翻门11平面与桥墩3顶端相抵接时，执行模块控制电磁阀8关闭，并且控制充气机9启动进行气囊7充气，气囊7充气完成后，会与桥柱2侧面抵接，起到水平支撑的作用。

以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (8)

1.一种减震桥梁结构，包括桥面(1)、桥柱(2)、以及桥墩(3)，所述桥面(1)与桥柱(2)之间设置有用于降低竖直方向力的减震支座(4)，其特征是：所述减震支座(4)包括与桥面(1)抵接的安装块(41)、以及对称转动安装在安装块(41)上并与桥柱(2)抵接的两个转动支架(42)，所述桥柱(2)于转动支架(42)下方开设有用于转动支架(42)转动的抵接槽(21)，所述桥柱(2)内设置有用于驱使转动支架(42)沿着抵接槽(21)转动以改变转动支架(42)竖直方向高度的驱动件(5)；

所述桥墩(3)与桥柱(2)之间设置有用于测量桥柱(2)竖直方向力的第一压力传感器(6)，所述桥柱(2)上设置有与驱动件(5)和第一压力传感器(6)电连接的控制器。

2.根据权利要求1所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述驱动件(5)包括安装在桥墩(3)内的推动气缸(51)、以及安装在转动支架(42)上的连接块(52)，所述连接块(52)与推动气缸（51）的输出轴转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述桥墩(3)顶端设置有若干与桥柱(2)侧面抵接并与与控制器电连接的第二压力传感器(17)，所述控制器内设置有逻辑与门模块。

4.根据权利要求1所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述桥墩(3)顶端设置有若干与桥柱(2)侧面抵紧的气囊(7)，所述气囊(7)上设置有与控制器电连接的电磁阀(8)和充气机(9)。

5.根据权利要求4所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述桥墩(3)上设置有与气囊(7)一端相连的安装壳(10)，所述安装壳(10)上转动设置有与气囊(7)另一端相连的翻门(11)，所述翻门(11)上设置有与控制器电连接的电磁铁(12)。

6.根据权利要求5所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述安装壳(10)内转动设置在气囊(7)相连的收卷杆(13)，所述收卷杆(13)内设置有两端分别与收卷杆(13)和安装壳(10)相连的扭簧(14)。

7.根据权利要求1所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述抵接槽(21)内设置有与其相配合的钢板(15)。

8.根据权利要求1所述的一种减震桥梁结构，其特征是：所述转动支架(42)的一端设置有与桥柱(2)相连的弹性弹簧(16)。