CN108330814B - 缓冲消能的桥梁抗震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及缓冲消能的桥梁抗震装置，有效的解决了现有桥梁抗震都是在地震作用于桥梁后所设计的抗震装置的问题；解决的技术方案包括抗震装置，抗震装置上方可拆卸连接有防潮层，防潮层呈向上凸起的弧度状，防潮层内填充有防潮材料，环形壳上开设有通孔，通孔内可拆洗安装有孔盖；初级抗震仓内设置有多个相互连接的且呈圆周均布的初级抗震装置，一级抗震仓内设置有多个呈圆周均布的第一抗震装置，第二皮带轮同轴连接有第三齿轮，第三齿轮上方啮合有第三齿条，第三齿条接触置于前端的环形挡板，本发明通过多级抗震缓冲消能可以有效对地震所产生的损坏进行削弱。

Description

缓冲消能的桥梁抗震装置

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，特别是一种缓冲消能的桥梁抗震装置。

背景技术

近些年来，我国经济建设发展迅速，带动了铁路工程，公路工程和市政工程等土木工程的快速发展，而这些工程都离不开桥梁的建设，因此，桥梁无论在数量上还是在跨度上都有了很大的提高。但是问题随之而来，经历了1976年唐山地震和2008年四川汶川地震等大地震，我们发现桥梁遭到的破坏非常严重。地震发生后，桥梁的损坏不仅会造成生命财产的损失，而且会削弱对突发事件的应急能力（影响抗震救灾工作的进行等），鉴于此，我们必须高度重视桥梁的抗震问题。

同建筑结构相比，桥梁对地震的影响更为敏感，对于建筑结构而言，因为其结构体系内部一般为高次超静定，在某些承重构件损坏时，可以用多余约束继续承载，因此，后果不一定是灾难性的。但是，桥梁结构通常为静定结构或低次超静定，一个或几个构件损坏，整个结构就会破坏，因此，在地震来临时，桥梁会显得更加脆弱。

地震对桥梁结构物的影响主要有两种形式：一种是场地与结构物的相对位移产生的强制变形，一种是场地运动引起的结构物震动。前者由于强制变形产生的超静定内力或多大的相对变形影响结构物的安全性，而后者则是以惯性力的形式把地震荷载加到结构物上，从而使结构物承受超过其极限承载能力的外荷载，导致桥梁损坏和倒塌。

桥梁的墩柱震害主要有墩柱弯曲和墩柱剪切破坏两种形式，弯曲破坏是延续性，多表现为开裂、混凝土剥落压溃等，并产生较大的变形。剪切破坏在历次的大地震中都很常见，这种破坏是脆性破坏，往往会造成桥梁的垮塌，震害严重。

地震在地球内部传播的地震波称为体波，分为纵波和横波，纵波的振动方向与波的传播方向一致，传播速度快，到达地面时人感觉颠动，物体上下跳动。横波的振动方向与波的传播方向垂直，传播速度比纵波慢，到达地面时人感觉摇晃，物体会来回摆动。

由地震所引起的体波会对桥梁造成损坏，所以在桥梁设计时，一般都会设计成具备一定抗震强度的桥梁，除了桥梁自身结构的抗震外，还有一些在桥梁上设计有抗震装置，这种抗震装置是在地震发生后作用于桥梁之后所设计的抗震装置。

除此以外，本发明提供一种在现有桥梁的结构基础上，设计一种抗震装置，以尽量来减小地震所产生的地震波对桥梁所产生的地震损坏。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明提供一种缓冲消能的桥梁抗震装置，有效的解决了现有桥梁抗震都是在地震作用于桥梁后所设计的抗震装置的问题。

本发明包括桥梁桥墩，桥梁桥墩的下端部埋于地下，其特征在于，置于地下桥梁桥墩外侧固定有环形的抗震装置，抗震装置将桥梁桥墩所包围，抗震装置置于地面以下；

所述抗震装置包括环形壳，环形壳内部为空腔且下端部开口，在环形壳内设有多个环形挡板，环形挡板将环形壳从外到内分为物理抗震仓、初级抗震仓、一级抗震仓和二级抗震仓，物理抗震仓内填充有物理抗震材料，多个环形挡板上设有多个呈圆周均布的导向杆，多个导向杆贯穿多个环形挡板的上端和下端，使得环形挡板可以在导向杆上移动，物理抗震仓、初级抗震仓、一级抗震仓、二级抗震仓内设有套设在导向杆上的软性橡胶筒，软性橡胶筒可在导向杆上滑动，软性橡胶筒的两端经第一压缩弹簧分别连接至对应方向的环形挡板；

抗震装置上方可拆卸连接有防潮层，防潮层呈向上凸起的弧度状，防潮层内填充有防潮材料，环形壳上开设有通孔，通孔内可拆卸安装有孔盖；

初级抗震仓内设置有多个相互连接的且呈圆周均布的初级抗震装置，初级抗震装置包括固定在环形挡板上的矩形框架，矩形框架内一体连接有限位板，矩形框架的左壁和限位板上均开设有相对应的矩形第一调节孔，矩形框架的一侧壁上开设有弧度的L形第二调节孔，初级抗震装置内前方的环形挡板上开设有与第一调节孔相对应的第三调节孔，第一调节孔内活动放置有推动杆，推动杆的左端一体连接有凸台，凸台卡接在第三调节孔内且可在第三调节孔内上下移动，推动杆另一端经第六弹簧连接至另一侧的环形挡板，推动杆的末端侧向连接有通过第二调节孔的驱动杆，矩形框架外侧设有固定在环形挡板上的缓冲架，缓冲架上固定有缓冲壳，缓冲壳内设有圆形轨，圆形轨内活动放置有可绕圆形轨内壁转动的滚动轮，滚动轮上经第三转轴同轴分别转动连接有第一连杆、第二连杆、第三连杆，第一连杆、第二连杆、第三连杆分别穿过缓冲壳，第一连杆经第七弹簧连接环形挡板，第二连杆和第三连杆分别经第八弹簧连接另一个初级抗震装置的第二连杆和第三连杆，滚动轮同轴还连接有转动板，转动板的两端分别开设有长方形的第四调节孔，一个第四调节孔套设在第三转轴上，另一个第四调节孔套设在驱动杆上；

一级抗震仓内设置有多个呈圆周均布的第一抗震装置，第一抗震装置包括固定在一级抗震仓内环形挡板上的第一齿轮，第一齿轮啮合有可以上下移动的第一齿条，第一齿条的下端接触地面或置于地面以下，第一齿轮同轴连接有第二齿轮，第二齿轮大于第一齿轮，第二齿轮啮合有可以上下移动的第二齿条，第二齿条的上端啮合有置于第二齿轮上方的单向飞齿轮；

所述单向飞齿轮包括与第二齿条啮合的外齿轮，外齿轮内侧面设有内齿，外齿轮内安装有可转动的转动轮，转动轮上设有多个第一棘爪，第一棘爪与内齿配合，转动轮内设有第一转轴，第一转轴外一体连接有第二转轴，第二转轴上套设有转动杆，转动杆的两端对称一体连接有向外侧朝向的转动柱，第二转轴上活动套设有第一皮带轮，第一皮带轮的侧面开设有两个弧度槽孔，弧度槽孔与两个转动柱配合，转动柱可在弧度槽孔内转动，第一皮带轮的外端面一体连接两个对称设置的固定柱，固定柱和转动柱之间连接有第二弹簧，第一皮带轮上的上方设有分别固定在环形挡板两侧的第二皮带轮和第三皮带轮，第一皮带轮、第二皮带轮、第三皮带轮之间经皮带连接；

第二皮带轮同轴连接有第三齿轮，第三齿轮上方啮合有第三齿条，第三齿条接触置于前端的环形挡板。

优选的，所述物理抗震仓内经两个环形挡板分割为一级物理抗震仓、二级物理抗震仓、三级物理抗震仓，一级物理抗震仓内填充有碳纤维材料，二级物理抗震仓内填充有加气混凝土，三级物理抗震仓内填充有弹性橡胶。

优选的，所述第一齿条的下端连接有第三弹簧，第三弹簧下方连接有配重块。

优选的，所述第三齿条的侧壁上设有侧齿，侧齿啮合有第四齿轮，第四齿轮的另一侧啮合有第五齿轮，第四齿轮和第五齿轮分别同轴连接有第一摆杆和第二摆杆，第一摆杆和第二摆杆的端头连接有第四弹簧。

优选的，所述第三皮带轮的外侧配合有置于二级抗震仓内的第二抗震装置，第二抗震装置包括固定在二级抗震仓内环形挡板上的支架，支架内转动连接有缓冲盘，缓冲盘四角开设有槽口，槽口处均安装有伸缩缸，伸缩缸内安装固定有第五弹簧，第五弹簧连接有拉伸杆，置于左端的拉伸杆端头连接有U形架，U形架转动连接有第二棘爪，与该拉伸杆对称位置的拉伸杆连接环形挡板，其他两个拉伸杆分别连接另一个第二抗震装置的拉伸杆，第三皮带轮的两端设有外齿，外齿一体连接在第三皮带轮上，第三皮带轮的外齿与第二棘爪配合，第三皮带轮同轴连接有凸轮，凸轮上开设有凸轮状的凸轮槽，凸轮槽内卡接有压环，压环一体连接有减震杆，减震杆置于固定在环形挡板上的减震筒内，减震杆上套设有第十弹簧，减震杆和第十弹簧可在减震筒内进行伸缩。

优选的，所述推动杆从左至右包括依次一体连接的凸台、第一杆、第二杆、第三杆，第二杆置于第三杆内，第二杆经第九弹簧连接至第三杆内的底部，第三杆经第六弹簧连接环形挡板，第三杆上垂直方向一体连接有驱动杆。

优选的，所述转动板上设有固定在缓冲壳上的转动轴，第一连杆、第二连杆、第三连杆分别置于缓冲壳三个方向，第一连杆、第二连杆、第三连杆分别转动连接有伸缩杆，第一连杆经第七弹簧连接环形挡板、第二连杆和第三连杆连接第八弹簧。

本发明通过多级抗震缓冲消能可以有效对地震所产生的损坏进行削弱，尽量降低地震对桥梁桥墩所产生的危害，该装置中不仅有物理抗震消能，还通过初级抗震、一级抗震、二级抗震等装置来对地震进行缓冲消能，从而保证桥梁的桥梁桥墩可以更好的支撑桥梁，降低桥梁的损坏程度。

附图说明

图1为本发明埋于地下外部示意图。

图2为本发明环形壳部分俯视图示意图。

图3为图2中A处放大图。

图4为本发明软性橡胶筒、第一压缩弹簧、导向杆连接示意图。

图5为本发明初级抗震装置立体图部分示意图。

图6为本发明初级抗震装置立体图示意图。

图7为本发明第一抗震装置立体图示意图。

图8为本发明第一皮带轮、第二皮带轮、第三皮带轮连接结构示意图。

图9为本发明单向飞齿轮与第一皮带轮连接结构示意图。

图10为本发明单向飞齿轮与第一皮带轮爆炸结构示意图。

图11为本发明单向飞齿轮主视图示意图。

图12为本发明第二抗震装置立体图示意图。

图13为本发明第二抗震装置主视图示意图。

图14为本发明第四齿轮、第五齿轮啮合结构示意图。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图14对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。

本发明为缓冲消能的桥梁抗震装置，传统的桥梁抗震装置都是在桥梁经受作用之后为了防止桥梁坍塌、倾斜、滑移而做出的抗震装置，本发明是在该现有桥梁的基础上做进一步的抗震，目的是减小或尽量削弱地震所产生的地震波对桥梁的损坏。

实施例一，本发明的抗震装置包括多级抗震，可以逐步起到抗震的效果，很多桥梁都拥有桥梁桥墩1，桥梁桥墩1有的呈圆柱状，有的呈矩形状或其他形状，该抗震装置2呈环形，将桥梁桥墩1包裹固定，如果桥梁桥墩1不是圆柱状，那么在本环形的抗震装置2和桥梁桥墩1之间的空隙处用与桥梁桥墩同样材质的钢筋混凝土填充浇筑。桥梁桥墩1的部分置于地面以上，部分置于地面以下，而本发明的抗震装置2是布置在地面以下的桥梁桥墩1的外侧，本发明的抗震装置2与桥梁桥墩1地面以下的深度相同。

该抗震装置2包括环形壳3，环形壳3的中间是桥梁桥墩1，环形壳3侧壁和上端封闭，且内部为空腔，下端开口，在环形壳内3设有环形挡板4，环形挡板4有多个，将环形壳3分为多个空腔，多个空腔从外到内我们称之为物理抗震仓5、初级抗震仓105、一级抗震仓6、二级抗震仓7，在物理抗震仓5内设置有物理抗震材料，在环形挡板4上设有可以贯穿环形挡板4的导向杆8，导向杆8有多个，分布在环形挡板4的上端和下端，目的是使环形挡板4可以在导向杆8上进行滑动，在导向杆8上套设有软性橡胶筒10，软性橡胶筒10可以在导向杆8上移动，软性橡胶筒10在移动时可延长作用时间，对地震进行缓冲消能，为了进一步增强缓冲消能，在软性橡胶筒10的两侧分别连接有第一压缩弹簧9，第一压缩弹簧9的两端分别连接各自对应一侧的环形挡板4，当环形挡板4移动时，环形挡板4挤压第一压缩弹簧9，第一压缩弹簧9挤压软性橡胶筒10，软性橡胶筒10再挤压第一压缩弹簧9，从而可以达到更好的缓冲消能。

抗震装置2是埋在地面下，时间长之后地面下会有很多潮气或者渗水，在抗震装置2的上方可拆卸连接防潮层101，防潮层101为中间高、两端低的凸起弧度状，如果长时间埋于地下可能渗入水，那么尽可能将水向外侧流或者渗入，在防潮层101内还填充有防潮材料102，防潮材料102的种类可选有多种，例如，防水砂浆、防水卷材、防潮涂料等等，如果有必要，可以定时将防潮材料102拆卸，然后打开孔盖104，通过通风泵、送风机等等送风机器通入通孔103内，对抗震装置2内部进行吹风或者抽风等措施进行定时烘干或风干，如果没必要，孔盖104填塞通孔103也不会影响该抗震装置2。

初级抗震仓105内设有初级抗震装置11，地震发生后会引起初级抗震装置11的左右晃动，在初级抗震仓105固定有矩形框架106，矩形框架106固定在环形挡板4上，矩形框架106内左端一体连接有限位板107，在该限位板107和矩形框架106左端的侧壁上开设有第一调节孔108，第一调节孔108呈竖向的矩形，在矩形框架106的侧壁上还开设有弧度的类似L性的第二调节孔109，在初级抗震装置11内前方的那个环形挡板4上也开设有与第一调节孔108对应的第三调节孔110，第三调节孔110也为竖向的矩形，在第一调节孔108内活动安装有推动杆111，该推动杆111由于地震的晃动会左右移动，又为了对推动杆111进行限位，将推动杆111端头的凸台112卡接在第三调节孔110内，当环形挡板4左右晃动时，环形挡板4带动推动杆111左右晃动，而推动杆111晃动时会因连接的第六弹簧113进行缓冲消能，在推动杆111的末端连接有驱动杆135，驱动杆135置于第二调节孔109内，那么推动杆111晃动时，驱动杆135在第二调节孔109内移动，由于第二调节孔109呈L型的弧度状，因此会有高度上的位移变化，所以推动杆111会在第一调节孔108和第二调节109孔内上下运动，在该矩形框架106的外侧还固定有缓冲架114，缓冲架114内有缓冲壳115，缓冲壳115内开设有圆形轨116，圆形轨116内设有可在圆形轨116内壁上转动的滚动轮117，该滚动轮117由于中心轴上同轴连接的第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121，使得滚动轮117可以实现在圆形轨116内转动，其转动的幅度根据驱动杆135所驱动的角度来确定，滚动轮117与第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121转动连接，构成连杆结构，滚动轮117的中心称之为第三转轴118，第三转轴118还同轴连接转动板124，转动板124的两端有第四调节孔125，驱动杆135穿在一端的第四调节孔125内，第三转轴118穿在另一端的第四调节孔125内，第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121延伸至缓冲壳115外侧，使得第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121只能做平移运动，这是经典的转动变平动的连杆结构，而我们称之为第一连杆119经第七弹簧122连接外侧的环形挡板4，第一连杆119为水平方向，第二连杆120、第三连杆121为竖向方向，经第八弹簧123连接另一个初级抗震装置11的第二连杆120和第三连杆121，当驱动杆135在弧度的第二调节孔109内运动时，会推动转动板124转动，转动板124上的第四调节孔125推动第三转轴118转动，由于第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121的存在，滚动轮117必然在圆形轨116的内壁转动，最终经第七弹簧122和第八弹簧123进行缓冲消能，在圆形轨116外肯定还有一个壳子，图中未示出，该壳子上有滚动轮117转动时第三转轴118转动的轨迹槽，该第三转轴118可以在轨迹槽内限位转动，那么必然滚动轮117也是沿圆形轨116内壁转动。

一级抗震仓6设有第一抗震装置12，该第一抗震装置12有多个，呈圆周均布在一级抗震仓6内，当一级抗震仓6深度较高时，第一抗震装置12也可以多层分布，第一抗震装置12包括固定在一级抗震仓6内的第一齿轮13，第一齿轮13固定在该仓内的环形挡板4壁上，第一齿轮13固定，只能实现转动，第一齿轮13下方啮合有第一齿条14，第一齿条14固定在环形挡板4上，第一齿条14可以实现上下移动，具体移动是在第一齿条14的下方设有固定在环形挡板4上的限位滑轨，第一齿条14可以在限位滑轨上滑动，第一齿条14的底端至少接触地面，该处所说的地面是埋于地下的抗震装置2下方的地面，因为该装置是埋于地面下方的，那么该地面不是最初的上方的地面，是埋于地面之后的地面，相当于挖设有一个槽，在槽的地面，第一齿条14也可以埋于地面下面，之所以将第一齿条14埋于地面以下，是因为当地震波传过来时，首先传过来的是纵波，纵波会对该装置产生上下方向频率的震动，该震动使得第一齿条14开始上下振幅，而不可避免的环形挡板4会跟着上下振幅，如果是同步上下震动，会影响到该装置，因此，需要将第一齿条14与环形挡板4的频率改变，使得不一直保持相同频率的震动。

第一齿轮13同轴还连接有第二齿轮15，第二齿轮15也是固定在环形挡板4上，可以实现转动，第二齿轮15的直径大于第一齿轮13的直径，目的是为了增大行程，第二齿轮15啮合有第二齿条16，第二齿条16跟第一齿条14一样，可以上下移动，第一齿条14和第二齿条16并行排列，而第二齿条16的上端还啮合有置于单向飞齿轮17，单向飞齿轮17的作用是可以实现只能绕同一方向转动，而当反向转动时实现空转，具体结构为，单向飞齿轮17包括与第二齿轮15啮合的外齿轮18，在外齿轮18的内侧面设有内齿19，而外齿轮18内还安装有转动轮20，在转动轮20的外侧设有两个相对的第一棘爪21，第一棘爪21可以配合在内齿19内，在转动轮20内设有可跟随转动轮20转动的第一转轴22，第一转轴22与转动轮20之间有销连接，第一转轴22外侧延伸连接有第二转轴23，第二转轴23上套设有可跟随其一起转动的转动杆24，转动杆24的两端一体连接有转动柱25，在第二转轴23的外端套设有第一皮带轮26，第一皮带轮26活动套在第二转轴23上，该处的活动是指第一皮带轮26不跟随第二转轴23同步转动，在第一皮带轮26上的侧壁上开通有两个弧度槽孔27，两个弧度槽孔27相互对称，转动柱25始终置于弧度槽孔27内，且转动柱25从弧度槽孔27的一侧穿过弧度槽孔27后延伸至弧度槽孔27的另一侧，在两个弧度槽孔27的中间还固定有置于第一皮带轮26上的转动柱25，转动柱25与相邻的固定柱28组成一组，每一组上的转动柱25与相邻的固定柱28之间连接有第二弹簧29，也可以为转动柱25、固定柱28、转动柱25、固定柱28四者之间均连接有第二弹簧29，共四个第二弹簧29形成一个环形。

第二皮带轮30的另一侧同轴连接有第三齿轮33，在第三齿轮33的上方啮合有可以移动的第三齿条34，第三齿条34的固定也是通过在环形挡板4上的限位滑轨来固定的，第三齿条34的前端可以接触到前端的环形挡板4，用来触碰环形挡板4。

实施例二，在实施例一的基础上，物理抗震仓5内经两个环形挡板4分割为一级物理抗震仓35、二级物理抗震仓36、三级物理抗震仓37，该处的环形挡板4与实施例一中的多个环形挡板4名称一致，实则是因为实施例一中的环形挡板4有多个，而该处的环形挡板4也是多个中的一个，一级物理抗震仓35内填充有碳纤维材料，碳纤维主要是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量等综合指标在现有结构材料中是最高的，在密度、刚度、重量等要求严格领域，碳纤维复合材料都是颇有优势，抗震方面，碳纤维复合材料加固混凝土结构，主要是利用纤维抗拉的高强度、高弹性模量、高应变性能及利用改性环氧树脂类胶结材料，使碳纤维与混凝土结构产生良好的粘结性，加固补强原结构受拉纵向钢筋和受剪、抗扭箍筋的不足，从而提高结构抗弯、抗剪、抗扭承载力，二级物理抗震仓36内填充有加气混凝土，加气混凝土是以硅质材料（砂、粉煤灰及含硅尾矿等）和钙质材料（石灰、水泥）为主原料，掺加发气剂（铝粉），通过配料、搅拌、浇注、预养、切割、蒸压、养护等工艺过程支撑的轻质多孔硅酸盐制品，因其经发气后含有大量均匀而细小的气孔，故名加气混凝土（AAC）。加气混凝土是一种优良的新型建筑材料，具有以下优点，重量轻、保温隔热性能好、强度高、抗震性能好、加工性能好、具有一定的耐高温性、隔音性能好、有利于机械化施工、适应性强。三级物理抗震仓37内填充有弹性橡胶，橡胶也是一种良好的抗震材料，建筑物中央部分使用积层橡胶，当裂度为6的地震发生时，建筑物的受力可减少至1/2。橡胶既能保护木材不受潮，也能在地震中起到缓冲的作用。

实施例三，在实施例一的基础上，第一齿条14如果接触地面不置于地面以下，在第一齿条14的下端连接有第三弹簧38，在第三弹簧38的下端连有配重块39，因为地震的纵波在对该装置上下振幅时，对第一齿条14和环形挡板4对产生振动，如果振幅相同，那么第一齿条14和环形挡板4同步运动，第一齿条14也不会有位移的运动，但实则上地震的体波是不规则的运动，在振动几次后，第一齿条14和环形挡板4必然不会再同步运动，而为了更加保证第一齿条14和环形挡板4不同步，同时，也为了保证第一齿条14振动上去之后，可以正常下回，增加的第三弹簧38和配重块39，可以使得第一齿条14运动上去之后，由于自重和配重块39的原因，会移动下来，同时由于第三弹簧38也使得第一齿条14和环形挡板4不再保持相同频率，也不会一直保持同步运动，那么第一齿条14就会发生位移上的运动。

实施例四，在实施例一的基础上，第三齿条34跟随啮合的第三齿轮33可以左右移动，第三齿条34的固定在其上方有固定在环形挡板4上的限位滑轨，第三齿条34除了下方的齿外，在第三齿条34的侧壁上还设有齿，我们把该齿称之为侧齿40，侧齿40啮合有第四齿轮41，第四齿轮41啮合有第五齿轮42，第四齿轮41和第五齿轮42都经固定杆固定在环形挡板4上，第四齿轮41和第五齿轮41还分别同轴连接有可转动的第一摆杆43和第二摆杆44，第一摆杆43和第二摆杆44的端头经第四弹簧45连接。

实施例五，在实施例一的基础上，在第三皮带轮31的外侧还配合有一个第二抗震装置46，第一抗震装置12有多个，第二抗震装置46也有多个，第二抗震装置46置于二级抗震仓7内，第二抗震装置46包括固定在二级抗震仓7的一个支架47，支架47固定在二级抗震仓7内的环形挡板4上，在支架47内转动连接有缓冲盘48，该缓冲盘48呈正方形，然后在四条边上去除有向内的弧形块，在该缓冲盘48的四角处开设有向内的槽口49，在槽口49处安装有伸缩缸50，该伸缩缸50可以转动连接在槽口49内，也可以固定安装有槽口49内，伸缩缸49内安装有第五弹簧51，第五弹簧51外连接有拉伸杆52，拉伸杆52的拉伸会使缓冲盘49小范围来回转动，拉伸杆52总共有四个，置于左端的一个拉伸杆52的端头连接有一个U形架53，U形架53转动连接有第二棘爪54，与该拉伸杆52对称位置处有另一个拉伸杆52，该拉伸杆52固定在环形挡板4上，另外两个拉伸杆52分别置于上端和下端，且分别连接上方和下方的另一个第二抗震装置46的拉伸杆52，使其形成一套连续的装置。在第三皮带轮31的两端设有一体连接的外齿55，该第三皮带轮31的外齿55配合有第二棘爪54，第二棘爪54卡在外齿55的下方，使得第三皮带轮31逆时针转动时，第二棘爪54不会对其造成影响，第三皮带轮31也不会对第二棘爪54造成影响，而当第三皮带轮31顺时针转动时可以推动第二棘爪54，在第三皮带轮31的外侧还同轴连接凸轮126，凸轮126跟随第三皮带轮31转动，在凸轮126比较窄的壁上开设有凸轮槽127，在凸轮槽127内卡接有压环128，该压环128不会跟随凸轮126的转动而一起转动，相当于压环128活动卡接在凸轮槽127内，只受到凸轮126的左右拉力，该压环128连接有减震杆129，减震杆129上套有第十弹簧131，减震杆129和第十弹簧131置于减震筒130内，当第三皮带轮31转动时，凸轮126跟着一起转，凸轮126使得压环128左右晃动，压环128使得减震杆129在减震筒130内经第十弹簧131进行缓冲消能。

实施例六，在实施例一的基础上，推动杆111的结构为凸台112、第一杆132、第二杆133、第三杆134从左至右一体连接，其中第二杆133可以置于第三杆134内，第二杆133上连接有第九弹簧113，可在第三杆134内进行压缩和拉伸，第三杆134经第六弹簧113连接环形挡板4进行拉伸和压缩，驱动杆135是安装在第三杆134上，驱动杆135与第三杆134垂直连接，可以为一体连接。

实施例七，在实施例一的基础上，转动板124转动时需要转动轴136，转动轴136固定在缓冲壳115上，第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121分别置于三个方向，缓冲壳115为一个正方形壳，然后在四个边上向内切除弧度块，第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121分别转动连接伸缩杆137，该伸缩杆137只能做横向或竖向运动，其中缓冲壳115的角落处为限位孔，然后在缓冲壳115的外侧分别连接第八弹簧123。

具体使用过程，当发生地震时，地震经物理抗震仓5进行缓冲消能，然后经初级抗震仓105缓冲消能，地震所产生的晃动使得环形挡板4推动推动杆111开始晃动，推动杆111推动驱动杆135角度摆动，驱动杆135上的第四调节孔125推动第三转轴118转动，第三转轴118带动滚动轮117在第一连杆119、第二连杆120、第三连杆121的作用下进行晃动或转动，然后传输到外侧的第七弹簧122和第八弹簧123进行缓冲消能。

地震的传播分为横波和纵波，而纵波的传播速度较快，所以地震发生上，首先感觉到的上下振幅的颠簸，对于本发明而言，是将本装置包围在桥梁桥墩1置于地下部分的外围，然后在对其进行浇铸固定掩埋等，第一齿条14的下端埋于地下或者经第三弹簧38连接配重块39，目的是使第一齿条14产生晃动可以实现上下移动，且保证第一齿条14向上运动后可以回位。

当地震发生后，地震纵波传输快，纵波会经物理减震仓5内的多个物理减震材料进行减震，而置于一级减震仓6的第一齿条14会受到纵波的影响，进行上下震动，环形挡板4不会始终与第一齿条14保持同步震动，以上已经解释过，所以第一齿条14上下运动带动第一齿轮13转动，第一齿轮13同轴带动第二齿轮15转动，第二齿轮15大于第一齿轮13，第二齿轮15啮合有第二齿条16，因此，第一齿条14小位移的上下运动会使得第二齿条16大位移的上下运动，第二齿条16啮合单向飞齿轮17转动。

第二齿条16向下运动时，带动外齿轮18顺时针转动，外齿轮18的内齿19与第一棘爪21相同方向，此时外齿轮18可在第一棘爪21下正常顺时针转动，而转动轮20并不转动，相当于外齿轮18在空转，第一转轴22、第二转轴23、第一皮带轮26都不会转动。

第二齿条16向上运动时，带动外齿轮18逆时针转动，外齿轮18的内齿19推动第一棘爪21逆时针转动，第一棘爪21一体连接的转动轮20逆时针转动，转动轮20带动第一转轴22逆时针转动，第一转轴22一体连接第二转轴23逆时针转动，第二转轴23带动转动杆24逆时针转动，转动杆24的转动柱25，在两个弧度槽孔27内转动，初始时，第一皮带轮26是活动安装在第二转轴23上，也就是说，第二转轴23转动时，第二转轴23并不能带动第一皮带轮26转动，而本发明中，转动柱25转动时拉动第二弹簧29，第二弹簧29拉动固定柱28，固定柱28使得第一皮带轮26开始逆时针转动，第一皮带轮26本身具有一定重力或者第一皮带轮26与第二转轴23之间有一定摩擦力，当第二转轴23转动时，转动柱25在弧度槽孔27内转动，当转动到弧度槽孔27端头时，可以推着第一皮带轮26转动，而当第二齿条16向下运动时，第一皮带轮26不会转动了，那么此时转动柱25与固定柱28之间已经被拉伸，当转动柱25停止的时候，第二弹簧29将固定柱28拉动，使得第一皮带轮26继续转动，尽量保证第一皮带轮26为持续的转动，这个可以根据第二弹簧29的伸缩系数，第一皮带轮26在第二转轴23上的安装摩擦程度来调整。

第一皮带轮26经皮带32带动第二皮带轮30、第三皮带轮31转动，第二皮带轮30同轴带动第三齿轮33转动，第三齿轮33带动第三齿条34向左运动，抵住前方的环形挡板4，以用来减小地震所传过来的横波，这里所说的减小横波的意思是当横波传过来时，会对环形挡板4有向右的作用力，如果是向左的作用力，那么不会作用到桥梁桥墩，而向右的作用力作用到环形挡板4时，会推动环形挡板4向右运动，而此时第三齿条34推动环形挡板4向左运动，从而间接对横波进行缓冲消能，因为地震的传播频率是不规则的，当横波传输频率变小时，第三齿条34是可以推动环形挡板4向左运动的。

而地震的横波也会先经物理抗震仓5的缓冲消能，较大时会作用力于环形挡板4，推动环形挡板4向右运动，横波向右推动环形挡板4时，为了给横波缓冲消能，环形挡板4推动第三齿条34向右运动，第三齿条34啮合第三齿轮33顺时针转动，第三齿轮33同轴带动第二皮带轮30顺时针转动，皮带32带动第一皮带轮26顺时针转动，第一皮带轮26推动转动柱25顺时针转动，转动柱25带动第一转轴22顺时针转动，第一转轴22带动转动轮20顺时针转动，转动轮20带动外齿轮18顺时针转动，外齿轮18带动第二齿条16向下运动，第二齿条16带动第二齿轮15顺时针转动，第二齿轮15同轴带动第一齿轮13顺时针转动，第二齿轮15带动第一齿条14向下运动。

除此以外，第二皮带轮30带动第三皮带轮31顺时针转动，此时第三皮带轮31推动第二棘爪54向右运动，第三皮带轮31只能向右稍微推动第二棘爪54，因为第二棘爪54是活动卡在第三皮带轮31的外齿55上的，第三皮带轮31是转动的，一旦第二棘爪54脱离当时的外齿55，第二棘爪54将重新回到原来的位置，第二棘爪54经U形架53带动拉伸杆52压缩第五弹簧51，而当第三皮带轮31转过时，第二棘爪54由于第五弹簧51的作用又重新回到原处，而缓冲盘48会跟随第三皮带轮31转动时向下转动一点然后再恢复到原位，再加上另一端的拉伸杆52固定在环形挡板4上，另外两个拉伸杆52连接上下端第二抗震装置46的拉伸杆52，因此，缓冲盘48不会转动一圈，只会小范围的来回转动，最后造成缓冲盘48在不停的晃动，从而对地震进行缓冲消能。

另外，当第三皮带轮31逆时针转动时，第三皮带轮31上的外齿55不会推动第二棘爪54，此时缓冲盘48没有受到作用。

还有，当第三齿条34推动第三齿轮33向右运动时，为了对其进行缓冲消能，在第三齿条34的侧壁上还设有侧齿40，侧齿40啮合有第四齿轮41，此时第四齿轮41顺时针转动，第四齿轮41啮合的四五齿轮42逆时针转动，第四齿轮41和第五齿轮42上的第一摆动杆43和第二摆动杆44同时向相反方向转动，第一摆杆43和第二摆杆44上的第四弹簧45被拉伸，从而对地震所产生的作用力进行缓冲消能。

本发明通过多级抗震缓冲消能可以有效对地震所产生的损坏进行削弱，尽量降低地震对桥梁桥墩所产生的危害，该装置中不仅有物理抗震消能，还通过初级抗震、一级抗震、二级抗震等装置来对地震进行缓冲消能，从而保证桥梁的桥梁桥墩可以更好的支撑桥梁，降低桥梁的损坏程度。

Claims (7)

1.缓冲消能的桥梁抗震装置，包括桥梁桥墩（1），桥梁桥墩（1）的下端部埋于地下，其特征在于，置于地下桥梁桥墩（1）外侧固定有环形的抗震装置（2），抗震装置（2）将桥梁桥墩（1）所包围，抗震装置（2）置于地面以下；

所述抗震装置（2）包括环形壳（3），环形壳（3）内部为空腔且下端部开口，在环形壳（3）内设有多个环形挡板（4），环形挡板（4）将环形壳（3）从外到内分为物理抗震仓（5）、初级抗震仓（105）、一级抗震仓（6）和二级抗震仓（7），物理抗震仓（5）内填充有物理抗震材料，多个环形挡板（4）上设有多个呈圆周均布的导向杆（8），多个导向杆（8）贯穿多个环形挡板（4）的上端和下端，使得环形挡板（4）可以在导向杆（8）上移动，物理抗震仓（5）、初级抗震仓（105）、一级抗震仓（6）、二级抗震仓（7）内设有套设在导向杆（8）上的软性橡胶筒（10），软性橡胶筒（10）可在导向杆（8）上滑动，软性橡胶筒（10）的两端经第一压缩弹簧（9）分别连接至对应方向的环形挡板（4）；

抗震装置（2）上方可拆卸连接有防潮层（101），防潮层（101）呈向上凸起的弧度状，防潮层（101）内填充有防潮材料（102），环形壳（3）上开设有通孔（103），通孔（103）内可拆卸安装有孔盖（104）；

初级抗震仓（105）内设置有多个相互连接的且呈圆周均布的初级抗震装置（11），初级抗震装置（11）包括固定在环形挡板（4）上的矩形框架（106），矩形框架（106）内一体连接有限位板（107），矩形框架（106）的左壁和限位板（107）上均开设有相对应的矩形第一调节孔（108），矩形框架（106）的一侧壁上开设有弧度的L形第二调节孔（109），初级抗震装置（11）内前方的环形挡板（4）上开设有与第一调节孔（108）相对应的第三调节孔（110），第一调节孔（108）内活动放置有推动杆（111），推动杆（111）的左端一体连接有凸台（112），凸台（112）卡接在第三调节孔（110）内且可在第三调节孔（110）内上下移动，推动杆（111）另一端经第六弹簧（113）连接至另一侧的环形挡板（4），推动杆（111）的末端侧向连接有通过第二调节孔（109）的驱动杆（135），矩形框架（106）外侧设有固定在环形挡板（4）上的缓冲架（114），缓冲架（114）上固定有缓冲壳（115），缓冲壳（115）内设有圆形轨（116），圆形轨（116）内活动放置有可绕圆形轨（116）内壁转动的滚动轮（117），滚动轮（117）上经第三转轴（118）同轴分别转动连接有第一连杆（119）、第二连杆（120）、第三连杆（121），第一连杆（119）、第二连杆（120）、第三连杆（121）分别穿过缓冲壳（115），第一连杆（119）经第七弹簧（122）连接环形挡板（4），第二连杆（120）和第三连杆（121）分别经第八弹簧（123）连接另一个初级抗震装置（11）的第二连杆（120）和第三连杆（121），滚动轮（117）同轴还连接有转动板（124），转动板（124）的两端分别开设有长方形的第四调节孔（125），一个第四调节孔（125）套设在第三转轴（118）上，另一个第四调节孔（125）套设在驱动杆（135）上；

一级抗震仓（6）内设置有多个呈圆周均布的第一抗震装置（12），第一抗震装置（12）包括固定在一级抗震仓（6）内环形挡板（4）上的第一齿轮（13），第一齿轮（13）啮合有可以上下移动的第一齿条（14），第一齿条（14）的下端接触地面或置于地面以下，第一齿轮（13）同轴连接有第二齿轮（15），第二齿轮（15）大于第一齿轮（13），第二齿轮（15）啮合有可以上下移动的第二齿条（16），第二齿条（16）的上端啮合有置于第二齿轮（15）上方的单向飞齿轮（17）；

所述单向飞齿轮（17）包括与第二齿条（16）啮合的外齿轮（18），外齿轮（18）内侧面设有内齿（19），外齿轮（18）内安装有可转动的转动轮（20），转动轮（20）上设有多个第一棘爪（21），第一棘爪（21）与内齿（19）配合，转动轮（20）内设有第一转轴（22），第一转轴（22）外一体连接有第二转轴（23），第二转轴（23）上套设有转动杆（24），转动杆（24）的两端对称一体连接有向外侧朝向的转动柱（25），第二转轴（23）上活动套设有第一皮带轮（26），第一皮带轮（26）的侧面开设有两个弧度槽孔（27），弧度槽孔（27）与两个转动柱（25）配合，转动柱（25）可在弧度槽孔（27）内转动，第一皮带轮（26）的外端面一体连接两个对称设置的固定柱（28），固定柱（28）和转动柱（25）之间连接有第二弹簧（29），第一皮带轮（26）上的上方设有分别固定在环形挡板（4）两侧的第二皮带轮（30）和第三皮带轮（31），第一皮带轮（26）、第二皮带轮（30）、第三皮带轮（31）之间经皮带（32）连接；

第二皮带轮（30）同轴连接有第三齿轮（33），第三齿轮（33）上方啮合有第三齿条（34），第三齿条（34）接触置于前端的环形挡板（4）。

2.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述物理抗震仓（5）内经两个环形挡板（4）分割为一级物理抗震仓（35）、二级物理抗震仓（36）、三级物理抗震仓（37），一级物理抗震仓（35）内填充有碳纤维材料，二级物理抗震仓（36）内填充有加气混凝土，三级物理抗震仓（37）内填充有弹性橡胶。

3.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述第一齿条（14）的下端连接有第三弹簧（38），第三弹簧（38）下方连接有配重块（39）。

4.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述第三齿条（34）的侧壁上设有侧齿（40），侧齿（40）啮合有第四齿轮（41），第四齿轮（41）的另一侧啮合有第五齿轮（42），第四齿轮（41）和第五齿轮（42）分别同轴连接有第一摆杆（43）和第二摆杆（44），第一摆杆（43）和第二摆杆（44）的端头连接有第四弹簧（45）。

5.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述第三皮带轮（31）的外侧配合有置于二级抗震仓（7）内的第二抗震装置（46），第二抗震装置（46）包括固定在二级抗震仓（7）内环形挡板（4）上的支架（47），支架（47）内转动连接有缓冲盘（48），缓冲盘（48）四角开设有槽口（49），槽口（49）处均安装有伸缩缸（50），伸缩缸（50）内安装固定有第五弹簧（51），第五弹簧（51）连接有拉伸杆（52），置于左端的拉伸杆（52）端头连接有U形架（53），U形架（53）转动连接有第二棘爪（54），与该拉伸杆（52）对称位置的拉伸杆（52）连接环形挡板（4），其他两个拉伸杆（52）分别连接另一个第二抗震装置的拉伸杆，第三皮带轮（31）的两端设有外齿（55），外齿（55）一体连接在第三皮带轮（31）上，第三皮带轮（31）的外齿（55）与第二棘爪（54）配合，第三皮带轮（31）同轴连接有凸轮（126），凸轮（126）上开设有凸轮状的凸轮槽（127），凸轮槽（127）内卡接有压环（128），压环（128）一体连接有减震杆（129），减震杆（129）置于固定在环形挡板（4）上的减震筒（130）内，减震杆（129）上套设有第十弹簧（131），减震杆（129）和第十弹簧（131）可在减震筒（130）内进行伸缩。

6.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述推动杆（111）从左至右包括依次一体连接的凸台（112）、第一杆（132）、第二杆（133）、第三杆（134），第二杆（133）置于第三杆（134）内，第二杆（133）经第九弹簧（135）连接至第三杆（134）内的底部，第三杆（134）经第六弹簧（113）连接环形挡板（4），第三杆（134）上垂直方向一体连接有驱动杆（135）。

7.根据权利要求1所述的缓冲消能的桥梁抗震装置，其特征在于，所述转动板（124）上设有固定在缓冲壳上的转动轴（136），第一连杆（119）、第二连杆（120）、第三连杆（121）分别置于缓冲壳（115）三个方向，第一连杆（119）、第二连杆（120）、第三连杆（121）分别转动连接有伸缩杆（137），第一连杆（119）经第七弹簧（122）连接环形挡板（4）、第二连杆（120）和第三连杆（121）连接第八弹簧（123）。