CN108385510B - 一种电磁式桥梁抗震防落梁装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，涉及桥梁减震控制领域。包括挡块一和挡块二，分别固定在盖梁左右两端，并与盖梁浇筑为一体；四个线圈，其中线圈二和线圈三在主梁浇筑前固定于其内部的左右两侧，且线圈二和线圈三分别与钢板一和钢板二相连；线圈一和线圈四置于挡块一和挡块二内；钢板三、钢板四和钢板五预埋在盖梁表面。当主梁和挡块发生相对位移时，主梁和两个挡块之间会分别产生相互吸引和排斥的电磁力，使得主梁与挡块不能相互碰撞，从而降低挡块的损伤程度，达到防落梁的目的；同时利用挡块内线圈对桥跨结构产生相同大小的吸力，使得桥梁通车过程中更加稳定，大大提高了桥梁运行的稳定性。

Description

一种电磁式桥梁抗震防落梁装置

技术领域

本发明涉及一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，属于桥梁减震控制领域。

背景技术

当前我国的公路桥梁的设计与建造使得连续梁桥得到了广泛应用，进入二十一世纪以来，我国高速铁路实现了跨越式发展，在高速铁路的全部里程中，桥梁占有较大比重，其中连续梁桥同样得到了大量的应用。在连续梁中，为了限制桥梁上部结构的横行位移，通常在盖梁或桥台上设置横向挡块。地震作用下，挡块不仅起到横向限位、防止落梁的作用，还能保证支座的抗震安全性。

在历次地震中，抗震挡块均受到不同程度的破坏。如2008年的汶川大地震中，公路桥梁遭受了严重破坏，而挡块坏更加的普遍严重。但是，目前国内的桥梁工作者对挡块的理解还处于感性认识阶段，对减震挡块、牺牲性挡块的设计和应用则更少，抗震规范也仅把挡块作为一种构造措施；然而在水平的震力作用下，挡块是传力和受力的构件，仅对其进行构造设计是不恰当的，其合理设计值得进一步深思。

发明内容

本发明旨在克服地震中挡块破坏导致主梁横桥向落梁的震害，提供一种结构简单，安装便捷的电磁式桥梁抗震防落梁装置，其既可以防止主梁与挡块的横向碰撞，又可以防止主梁落梁，同时也可以使主梁具有自动复位的功能。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：包括挡块一和挡块二，挡块一和挡块二分别固定在盖梁左右两端，并与盖梁浇筑为一体；线圈二和线圈三在主梁浇筑前固定于主梁内部的左右两侧，并与主梁浇筑成一个整体，且线圈二和线圈三端部分别接于钢板一和钢板二上；线圈一和线圈四设置于盖梁左右的挡块一和挡块二内，并与挡块一和挡块二浇筑在一起；钢板三、钢板四和钢板五分别预埋于盖梁的左、右和中间表面；所述主梁设置于挡块一和挡块二之间的盖梁上；所述主梁上与线圈二和线圈三端部相连的钢板一和钢板二均固定于主梁底面左右两侧；且初始状态时，钢板一和钢板二的底部分别位于钢板三和钢板五以及钢板五和钢板四中间位置；所述线圈二和线圈三的另一端串联在一起；所述线圈一和线圈四的一端串联在一起，另一端分别与电源线一和电源线二相连；所述预埋于盖梁表面的钢板三和钢板四分别接于电源线三和电源线四，钢板五接于地线；所述线圈一和线圈二的缠绕方向与线圈三和线圈四不同。

进一步地，当所述主梁靠近挡块一的过程中，钢板一底部与钢板三接触，钢板二的底部与钢板五接触，主梁上的线圈二和线圈三与电源线三接通，且线圈二与挡块一内的线圈一产生一对相互排斥的电磁力，线圈三与挡块二内的线圈四产生一对相互吸引的电磁力；同理，当所述主梁靠近挡块二的过程中，钢板一底部与钢板五接触，钢板二的底部与钢板四接触，主梁上的线圈二和线圈三与电源线四接通，且线圈二与挡块一内的线圈一产生一对相互吸引的电磁力，线圈三与挡块内的线圈四产生一对相互排斥的电磁力，这两对电磁力同时作用抵消主梁产生的水平作用力，使得主梁的位移距离减小，并在两对电磁力的牵引下恢复原位，达到防落梁的目的。

进一步地，所述线圈一、线圈二、线圈三和线圈四均为铜线圈，外侧包裹有耐磨、耐腐蚀的胶皮，且缠绕在圆柱形铁芯上，铁芯的材料为铁铝合金。

进一步地，所述线圈一、线圈二、线圈三和线圈四的匝数1000-5000之间，直径在100-300mm之间。

进一步地，所述电源线一、电源线二、电源线三和电源线四内的电流均为交流电，均与交流电源连接。

进一步地，所述钢板一和钢板二为L型。

相对于现有技术，本发明具有如下技术效果：

盖梁左右挡块内的线圈接通电源后，对主梁产生相同大小的吸引力，这使得主梁在通车过程中更加平稳，大大提高了桥梁上部结构的稳定性；在主梁的晃动过程中，固定在其左右两端的钢板与镶嵌在盖梁表面的钢板接触，使得主梁内的两个线圈与电源接通，产生磁性相反的电磁力，并与盖梁两侧挡块内的电磁力通过“同性相斥，异性相吸”的原理，使得主梁的晃动幅度减小，进而使其恢复到原始位置；由于电磁力的相互吸引与排斥，使得主梁与挡块不能够接触，因此，大大降低了挡块的损坏率。本发明具有结构简单，原材料实惠易得等优点，可有效的减小地震中挡块的损伤程度，进而达到防落梁的目的。。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明线圈一和线圈四的详图(线圈顺时针缠绕)；

图3是本发明线圈二和线圈三的详图(线圈逆时针缠绕)；

图4是本发明钢板一与钢板二的详图；

图中：1-线圈一，2-线圈二，3-线圈三，4-线圈四，5-主梁，6-盖梁，7-钢板一，8-钢板二，9-挡块一，10-挡块二，11-钢板三，12-钢板四，13-钢板五，14-电源线一，15-电源线二，16-电源线三，17-电源线四，18-地线，19-支座，20-交流电源，21-墩柱，D-直径。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

如图1-4所示，本发明的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，包括挡块一9和挡块二10，挡块一9和挡块二10分别固定在盖梁6左右两端，并与盖梁6浇筑为一体。线圈二2和线圈三3在主梁5浇筑前固定于主梁5内部的左右两侧，并与主梁5浇筑成一个整体，且线圈二2和线圈三3端部分别接于L型的钢板一7和钢板二(8)上。线圈一1和线圈四4设置于盖梁6左右的挡块一9和挡块二10内，并与挡块一9和挡块二10浇筑在一起。钢板三11、钢板四12和钢板五13分别预埋于盖梁6的左、右和中间表面。主梁5设置于挡块一9和挡块二10之间的盖梁6上。主梁5上与线圈二2和线圈三3端部相连的钢板一7和钢板二8均固定于主梁5底面左右两侧。且初始状态时，钢板一7和钢板二(8)的底部分别位于钢板三11和钢板五13以及钢板五13和钢板四12中间位置。线圈二2和线圈三3的另一端串联在一起。线圈一1和线圈四4的一端串联在一起，另一端分别与电源线一14和电源线二15相连。预埋于盖梁6表面的钢板三11和钢板四12分别接于电源线三16和电源线四17，钢板五13接于地线18；线圈一1和线圈二2的缠绕方向与线圈三3和线圈四4不同。其中，线圈一1、线圈二2、线圈三3和线圈四4均为铜线圈，外侧包裹有耐磨、耐腐蚀的胶皮，且缠绕在圆柱形铁芯上，铁芯的材料为铁铝合金。线圈一1、线圈二2、线圈三3和线圈四4的匝数3000之间，直径为200mm。电源线一14、电源线二15、电源线三16和电源线四17内的电流均为交流电，均与交流电源20连接。

当所述主梁5靠近挡块一9的过程中，钢板一7底部与钢板三11接触，钢板二(8)的底部与钢板五13接触，主梁5上的线圈二2和线圈三3与电源线三16接通，且线圈二(2)与挡块一9内的线圈一1产生一对相互排斥的电磁力，线圈三3与挡块二10内的线圈四4产生一对相互吸引的电磁力；同理，当所述主梁5靠近挡块二10的过程中，钢板一7底部与钢板五13接触，钢板二(8)的底部与钢板四12接触，主梁5上的线圈二2和线圈三3与电源线四17接通，且线圈二(2)与挡块一9内的线圈一1产生一对相互吸引的电磁力，线圈三3与挡块10内的线圈四4产生一对相互排斥的电磁力，这两对电磁力同时作用抵消主梁5产生的水平作用力，使得主梁5的位移距离减小，并在两对电磁力的牵引下恢复原位，达到防落梁的目的。

具体来说，本发明的工作原理如下：当主梁5产生水平作用力向挡块一9移动时，钢板一7越过钢板三11与钢板五13的间隙与钢板三11接触后，电源线三16中的电流通过主梁5内的线圈二2和线圈三3，使其产生电磁力。这时线圈二2产生的电磁力与挡块一9内线圈一1产生的电磁力形成一对相互排斥的力，阻碍主梁5向挡块一9靠近；同时挡块二10内的线圈四4产生的电磁力与线圈三3产生的电磁力形成一对相互吸引的力，吸引着主梁5向挡块二10靠近。当主梁5产生水平作用力向挡块二10移动时，钢板二8越过钢板四12与钢板五13的间隙与钢板四12接触后，电源线四17中的电流通过主梁5内的线圈二2和线圈三3，使其产生电磁力。这时线圈三3产生的电磁力与挡块二10内线圈四4产生的电磁力形成一对相互排斥的力，阻碍主梁5向挡块二10靠近；同时挡块一9内的线圈一1产生的电磁力与线圈二2产生的电磁力形成一对相互吸引的力，吸引着主梁5向挡块一9靠近。因此，无论主梁5向哪侧移动，其产生的水平作用力最终都会由盖梁6两侧的挡块一9与挡块二10共同承担，这样就大大减小了每个挡块的受力，进而降低了挡块的损坏程度，最终达到防落梁的目的。同时，在两个挡块与两对电磁力抵消主梁5的水平作用力后并不会消失，这两对电磁力会牵引着主梁2恢复到原始位置才会最终消失，这样在很大程度上保证了桥梁在地震过程中仍然能够正常工作。

本发明在安装过程中，钢板五13与钢板三11和钢板四12之间的间隙要根据实际所处的环境以及各个季度的温度来给定；钢板一7和钢板二8的尺寸需要根据桥梁支座高度以及钢板五13与钢板三11和钢板四12之间的间隙来确定；线圈的直径、匝数以及通电电源的大小还可根据具体给定的主梁自重和最大抗震设防烈度所对应的设计基本加速度值来确定。

上述实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案做出的列举，并非对本发明的限定，本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内，总之，上述实施例仅为列举，本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (6)

1.一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：包括挡块一(9)和挡块二(10)，挡块一(9)和挡块二(10)分别固定在盖梁(6)左右两端，并与盖梁(6)浇筑为一体；线圈二(2)和线圈三(3)在主梁(5)浇筑前固定于主梁(5)内部的左右两侧，并与主梁(5)浇筑成一个整体，且线圈二(2)和线圈三(3)端部分别接于钢板一(7)和钢板二(8)上；线圈一(1)和线圈四(4)设置于盖梁(6)左右的挡块一(9)和挡块二(10)内，并与挡块一(9)和挡块二(10)浇筑在一起；钢板三(11)、钢板四(12)和钢板五(13)分别预埋于盖梁(6)的左、右和中间表面；所述主梁(5)设置于挡块一(9)和挡块二(10)之间的盖梁(6)上；所述主梁(5)上与线圈二(2)端部相连的钢板一(7)固定于主梁(5)底面左侧，所述主梁(5)上与线圈三(3)端部相连的钢板二(8)固定于主梁(5)底面右侧；且初始状态时，钢板一(7)的底部位于钢板三(11)和钢板五(13)的中间位置，钢板二(8)的底部位于钢板五(13)和钢板四(12)的中间位置；所述线圈二(2)和线圈三(3)的另一端串联在一起；所述线圈一(1)和线圈四(4)的一端串联在一起，另一端分别与电源线一(14)和电源线二(15)相连；所述预埋于盖梁(6)表面的钢板三(11)和钢板四(12)分别接于电源线三(16)和电源线四(17)，钢板五(13)接于地线(18)；所述线圈一(1)和线圈二(2)的缠绕方向与线圈三(3)和线圈四(4)不同。

2.根据权利要求1所述的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：当所述主梁(5)靠近挡块一(9)的过程中，钢板一(7)底部与钢板三(11)接触，钢板二(8)的底部与钢板五(13)接触，主梁(5)上的线圈二(2)和线圈三(3)与电源线三(16)接通，且线圈二(2)与挡块一(9)内的线圈一(1)产生一对相互排斥的电磁力，线圈三(3)与挡块二(10)内的线圈四(4)产生一对相互吸引的电磁力；同理，当所述主梁(5)靠近挡块二(10)的过程中，钢板一(7)底部与钢板五(13)接触，钢板二(8)的底部与钢板四(12)接触，主梁(5)上的线圈二(2)和线圈三(3)与电源线四(17)接通，且线圈二(2)与挡块一(9)内的线圈一(1)产生一对相互吸引的电磁力，线圈三(3)与挡块二(10)内的线圈四(4)产生一对相互排斥的电磁力，这两对电磁力同时作用抵消主梁(5)产生的水平作用力，使得主梁(5)的位移距离减小，并在两对电磁力的牵引下恢复原位，达到防落梁的目的。

3.根据权利要求1所述的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：所述线圈一(1)、线圈二(2)、线圈三(3)和线圈四(4)均为铜线圈，外侧包裹有耐磨、耐腐蚀的胶皮，且缠绕在圆柱形铁芯上，铁芯的材料为铁铝合金。

4.根据权利要求1所述的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：所述线圈一(1)、线圈二(2)、线圈三(3)和线圈四(4)的匝数1000-5000之间，直径在100-300mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：所述电源线一(14)、电源线二(15)、电源线三(16)和电源线四(17)内的电流均为交流电，均与交流电源(20)连接。

6.根据权利要求1所述的一种电磁式桥梁抗震防落梁装置，其特征在于：所述钢板一(7)和钢板二(8)为L型。