CN108457170A - 桥墩与桥板之间的抗震结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥墩与桥板之间的抗震结构，它包括设置在桥墩顶部的横梁和位于横梁上方的桥板，桥板下方设有凸块，横梁上方设有与凸块对应的凹坑，每个凹坑内设有左右两个当凸块侧向运动时用于抬升凸块以化动能为重力势能的抬升面，每个凸块位于对应的凹坑内。该桥墩与桥板之间的抗震结构能将水平震动的能量有效转化散发掉，避免水平震动引发的上部桥板和下部横梁之间相对位移过大，从而防止桥梁结构破坏。

Description

桥墩与桥板之间的抗震结构

技术领域

本发明涉及桥梁抗震的施工技术领域，具体讲是一种桥梁的桥墩与桥板之间的抗震结构。

背景技术

钢筋混凝土结构的桥梁，其桥墩上端一般浇筑有一根横梁，而桥板就搁置在横梁上。钢筋混凝土结构桥梁虽然在设计强度上能承受地震的水平向力，但由于桥梁上部的桥板与下部的横梁及桥墩之间联结不牢固，整体性差，往往在各种原因如地震的水平力、船体对桥墩的撞击力、涨水时水流对桥墩的冲击力、水位面上升后船体对桥板的撞击力等引发的水平震动时，上部桥板和下部横梁之间会产生过大的相对位移，导致桥梁结构破坏。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是，提供一种能将水平震动的能量有效转化散发掉，避免水平震动引发的上部桥板和下部横梁之间相对位移过大，从而防止桥梁结构破坏的桥墩与桥板之间的抗震结构。

本发明的一个技术解决方案是，提供一种桥墩与桥板之间的抗震结构，它包括设置在桥墩顶部的横梁和位于横梁上方的桥板，桥板下方设有凸块，横梁上方设有与凸块对应的凹坑，每个凹坑内设有左右两个当凸块侧向运动时用于抬升凸块以化动能为重力势能的抬升面，每个凸块位于对应的凹坑内。

本发明桥墩与桥板之间的抗震结构与现有技术相比，具有以下显著优点和有益效果：

首先，虽然上层的桥板与下部横梁之间的连接依然不牢固，在地震、船体撞击、水流冲击等的水平力作用下会发生左右晃动，但由于左右两个抬升面的存在，上层桥板左右运动的趋势会被抬升，转换为向上的重力势能，而且由于桥板的巨大自重，动能会迅速消解，使得桥板运动抬升的幅度小，而且动能消解后桥板就会回落复位，这就避免了桥板与横梁之间位移过大而导致桥梁结构的破坏；而且，同样由于桥板的巨大自重会产生很大的摩擦力，使得桥板左右晃动抬升回落的过程中，动能和势能不断摩擦转化为热能散掉，也就是说，上述结构将水平震动能量有效缓解、转化掉了，最大程度降低了水平震动对桥梁结构的破坏，保证了整个桥梁不会被一次性整体破坏，避免桥梁在震动、冲击发生的第一时间直接坍塌，为人员撤离提供了宝贵的时间，极大程度降低了人员伤亡。

作为优选，凸块底部为球冠状，凹坑的两个抬升面均为弧形；弧形抬升面最大的好处是，相比于普通的斜面，弧形面的斜率不断增大，可以在最短时间、最短抬升和横移距离的情况下将动能转化为势能，其能量转化的比率最大。

作为进一步优选，凹坑的两个抬升面之间还设有一个底平面；桥板下部下凸有中心限位块，横梁上部上凸有侧限位块，中心限位块的一侧与一个侧限位块之间设有一组阻尼装置；这样设计的优点在于：当水平震动强度很小时，水平力也较轻微，阻尼器就能依靠较弱的水平向阻力抵御住震动的水平力而不被破坏；当水平震动强度稍大，水平力稍大时，会使桥板优先发生一段较短的水平向位移，优先破坏较弱的阻尼器，而桥板不被抬升；而只有在水平震动强度较大，水平力也较大时，球冠状凸块到达了凹坑的弧形抬升面后，才会发生抬升，也就是说，并不是每一次水平震动都会引发阻尼器破坏或桥板的抬升，这就设置了针对微小强度、稍大强度和较大强度的水平震动的三重保护，有效防止抗震机构过于敏感、任何一次微小震动就造成阻尼器破坏或墙面抬升的弊端。

作为又进一步优选，每组阻尼装置包括一根主滑竿和一根副滑竿，该主滑竿上固定有多个锥形套，每个锥形套小端靠近主滑竿，该副滑竿上固定多根有与锥形套一一对应的顶杆，每个锥形套上设有多层与锥形套轴线垂直的隔板，每层隔板上贯通有中心孔，锥形套最小端设有限位板，顶杆穿过对应的锥形套的全部隔板的中心孔后与限位板抵靠，顶杆上固定有多层与每层隔板一一对应的顶板，每层顶板和与该顶板对应的一层隔板之间的距离从大头端向小头端依次递增；中心限位块的每一侧设有主滑槽，主滑竿滑动配合在主滑槽内，每个侧限位块靠近中心限位块的一侧设有副滑槽，副滑竿滑动配合在副滑槽内。从两方面论述其优点，首先分析单个阻尼器的选择，该阻尼器的本质是渐近性破坏，每一层的顶板顶破该层隔板时与下一层顶板顶破下一层层隔板时存在一个时间差，而且越往后，隔板面积越小，强度越大，阻力也越大，所以，通过该阻尼器，可以渐进式的随着距离一层一层的消减水平震动；而将多个锥形套式的阻尼器固定在两根滑竿上，多个阻尼器相互整合，共同作用，产生足够大的阻力来保护桥梁，而且，上述结构拆装过程非常轻松，只需要将两滑竿抽出或插入两限位块的滑槽，就能快速实现全部阻尼器的批量更换，这样，每次水平震动破坏后，更换新的阻尼器组件的过程简单快捷方便。

附图说明

图1是本发明桥墩与桥板之间的抗震结构的横截面结构示意图。

图2是本发明桥墩与桥板之间的抗震结构的单个阻尼装置的侧剖视结构示意图。

图3是本发明桥墩与桥板之间的抗震结构的阻尼装置的俯视结构示意图。

图中所示1、桥墩，2、横梁，3、桥板，4、凸块，5、凹坑，5.1、抬升面，5.2、底平面，6、中心限位块，7、侧限位块，8、主滑竿，9、副滑竿，10、锥形套，11、顶杆，12、隔板，13、限位板，14、顶板，15、主滑槽，16、副滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明桥墩与桥板之间的抗震结构，它包括设置在桥墩1顶部的横梁2和位于横梁2上方的桥板3。

桥板3下方设有左右两个凸块4，横梁2上方设有与两凸块4对应的两凹坑5，每个凹坑5内设有左右两个当凸块4侧向运动时用于抬升凸块4以化动能为重力势能的抬升面5.1，每个凸块4位于对应的凹坑5内。具体的说，凸块4底部为球冠状，凹坑5的两个抬升面5.1均为弧形，凹坑5的两个抬升面5.1之间还设有一个底平面5.2。凸块4的底部混凝土和凹坑5的周边混凝土中增设了多根短钢筋和箍筋，用来加强两个位置的强度。

当然，凸块4底部还可以是三角形、楔形、梯形等能滑动的任意形状。凹坑5的两抬升面也可以是斜平面等。

桥板3下部中间下凸有中心限位块6，横梁2上部两侧上凸有两个侧限位块7，中心限位块6的每一侧与每一个侧限位块7之间均设有一组阻尼装置。

每组阻尼装置包括一根主滑竿8和一根副滑竿9，该主滑竿8上固定有多个锥形套10，每个锥形套10小端靠近主滑竿8，该副滑竿9上固定多根有与锥形套10一一对应的顶杆11；每个锥形套10上设有多层与锥形套10轴线垂直的隔板12，每层隔板12上贯通有中心孔，锥形套10最小端设有限位板13，顶杆11穿过对应的锥形套10的全部隔板12的中心孔后与限位板13抵靠，顶杆11上固定有多层与每层隔板12一一对应的顶板14。每层顶板14和与该顶板14对应的一层隔板12之间的距离从大头端向小头端依次递增。中心限位块6的每一侧设有一主滑槽15，每根主滑竿8滑动配合在对应的主滑槽15内，每个侧限位块7靠近中心限位块6的一侧设有一副滑槽16，每根副滑竿9滑动配合在副滑槽16内。

Claims (4)

1.一种桥墩与桥板之间的抗震结构，它包括设置在桥墩(1)顶部的横梁(2)和位于横梁(2)上方的桥板(3)，其特征在于：桥板(3)下方设有凸块(4)，横梁(2)上方设有与凸块(4)对应的凹坑(5)，每个凹坑(5)内设有左右两个当凸块(4)侧向运动时用于抬升凸块(4)以化动能为重力势能的抬升面(5.1)，每个凸块(4)位于对应的凹坑(5)内。

2.根据权利要求1所述的桥墩与桥板之间的抗震结构，其特征在于：凸块(4)底部为球冠状，凹坑(5)的两个抬升面(5.1)均为弧形。

3.根据权利要求2所述的桥墩与桥板之间的抗震结构，其特征在于：凹坑(5)的两个抬升面(5.1)之间还设有一个底平面(5.2)；桥板(3)下部下凸有中心限位块(6)，横梁(2)上部上凸有侧限位块(7)，中心限位块(6)的一侧与一个侧限位块(7)之间设有一组阻尼装置。

4.根据权利要求3所述的桥墩与桥板之间的抗震结构，其特征在于：每组阻尼装置包括一根主滑竿(8)和一根副滑竿(9)，该主滑竿(8)上固定有多个锥形套(10)，每个锥形套(10)小端靠近主滑竿(8)，该副滑竿(9)上固定多根有与锥形套(10)一一对应的顶杆(11)，每个锥形套(10)上设有多层与锥形套(10)轴线垂直的隔板(12)，每层隔板(12)上贯通有中心孔，锥形套(10)最小端设有限位板(13)，顶杆(11)穿过对应的锥形套(10)的全部隔板(12)的中心孔后与限位板(13)抵靠，顶杆(11)上固定有多层与每层隔板(12)一一对应的顶板(14)，每层顶板(14)和与该顶板(14)对应的一层隔板(12)之间的距离从大头端向小头端依次递增；中心限位块(6)的每一侧设有主滑槽(15)，主滑竿(8)滑动配合在主滑槽(15)内，每个侧限位块(7)靠近中心限位块(6)的一侧设有副滑槽(16)，副滑竿(9)滑动配合在副滑槽(16)内。