CN108611966A - 考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，包括剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置，所述剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置均设置在主梁和桥墩之间，剪力可控型隔震支座设在抗冲击耗能减震装置两侧；所述剪力可控型隔震支座包括上连接板、下连接板、剪力键、水平滑移层以及支座；所述抗冲击耗能减震装置包括螺母旋转式滚珠丝杠、螺母、阻尼筒、抗扭装置和连接件。本发明能有效地保证地震发生时高速运行的列车的安全性，并且能够保证高铁桥梁正常运营时的大刚度需求。
Description
技术领域
本发明属于桥梁减隔震技术领域，特别涉及一种可考虑高速运行的列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，用于高铁桥梁的耗能减震。
背景技术
对于高速铁路，桥梁在整个线路上所占比例很大，并且列车发车间隔时间短，地震发生时列车在桥上运行的几率非常大。因此，地震发生时保证列车不发生严重的安全事故，已经成为目前高铁桥梁设计必须要考虑的一个性能要求。而与列车行车安全直接相关的就是轨道的变形和动力响应。
高铁桥梁和普通公路桥梁有很大不同，为了保证列车正常运行时的安全性和舒适性，桥梁整体刚度要求非常大，而这一点恰恰是对抗震不利的。在高铁桥梁抗震设计时，既要考虑正常运营的刚度要求，又要考虑地震发生时高速运行的列车的行车安全性。这个观点已被越来越多的接受和重视。但目前尚缺乏行之有效的解决措施。
因此，迫切需要一种可兼顾正常运营的大刚度要求和震时列车行车安全性要求的高铁桥梁减震体系。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足和上述的迫切需求，提出一种可考虑高速运行的列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，能有效地保证地震发生时高速运行的列车的安全性，并且能够保证高铁桥梁正常运营时的大刚度需求。
本发明专利采用的技术方案为：一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，包括剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置，所述剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置均设置在主梁和桥墩之间，剪力可控型隔震支座设在抗冲击耗能减震装置两侧；
所述剪力可控型隔震支座包括上连接板、下连接板、剪力键、水平滑移层以及支座；所述支座下面设有下连接板，下连接板和桥墩相连；所述支座上面设有可实现各方向自由滑动的水平滑移层，水平滑移层上面设有上连接板，上连接板和主梁相连；所述支座两边设置有剪力键，剪力键上设置凹槽，形成剪切薄弱面；所述剪力键顶端伸入所述上连接板，沿横桥向卡死，沿纵桥向设置一定的滑移空间，所述剪力键底部伸入到所述下连接板，与下连接板固定；
所述抗冲击耗能减震装置包括螺母旋转式滚珠丝杠、螺母、阻尼筒、抗扭装置和连接件；抗冲击耗能减震装置一端通过连接件和主梁相连，另一端通过连接件和桥墩相连，所述抗扭装置与所述螺母旋转式滚珠丝杠相连，所述螺母旋转式滚珠丝杠与所述螺母相连，在所述螺母旋转式滚珠丝杠的外侧设置阻尼筒。
所述抗冲击耗能减震装置包括螺母旋转式滚珠丝杠和阻尼筒、阻尼液，在冲击力作用下，可提供较大的阻尼力，沿轴向的位移很小，控制高铁桥梁的轨道变形，并且具有较大的抗冲击能力。
作为优选，所述上连接板和下连接板为钢板，分别与主梁和桥墩内的预埋件相连。
作为优选，所述剪力键的截面形式可为圆形或方形，亦可根据需要设成其他形状；其材料为抗剪切强度高的钢材；该剪力键可根据不同桥梁结构形式及规模大小进行设计，可精准控制其受剪承载力。
作为优选，所述剪力可控型隔震支座，水平滑移层为摩擦系数极小的聚四氟乙烯材料，实现多向自由滑动。
作为优选，在剪力键上指定位置设置凹槽，即设置薄弱面，实现剪力键剪切位置可控，与滑移面的位置相协调，保证支座沿滑移面自由滑动。
作为优选，所述剪力可控型隔震支座，支座可采用橡胶支座或钢支座，满足竖向承载力的要求。
作为优选，所述抗冲击耗能减震装置，外侧阻尼筒采用钢材，阻尼液可根据具体工程对阻尼力的需求选用不同粘度的二甲基硅油。
本发明的有益效果：将剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置相结合，二者协同工作，实现高铁桥梁正常运营时的大刚度需求及桥梁结构体系的稳定转换，保证高铁列车在正常使用过程中的舒适性和地震发生时的安全性。正常使用时的竖向承载力由支座承担，水平力和刚度由剪力键承担；在多遇和设计地震作用下，水平剪力由剪力键承担，在罕遇地震作用下，剪力键沿薄弱面被剪断，支座沿水平滑移面自由滑动，起到隔震作用。剪力键剪断瞬间较大的冲击力由阻尼器承担，同时提供较大的刚度，实现结构体系的稳定转换，控制轨道不发生过大变形。
附图说明
图1为本发明提供的高铁桥梁组合减震体系的平面示意图；
图2为本发明提供的剪力可控型隔震支座的纵桥向构造示意图；
图3为本发明提供的剪力可控型隔震支座的横桥向构造示意图；
图4为本发明提供的抗冲击耗能减震装置的构造设计示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的附图仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1至图4所示，一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，包括剪力可控型隔震支座2和抗冲击耗能减震装置4，所述剪力可控型隔震支座2和抗冲击耗能减震装置4均设置在主梁1和桥墩3之间，剪力可控型隔震支座2设在抗冲击耗能减震装置4两侧；
所述剪力可控型隔震支座包括上连接板5、下连接板9、剪力键8、水平滑移层6以及支座7；所述支座7下面设有下连接板9，下连接板9和桥墩3相连；所述支座7上面设有可实现各方向自由滑动的水平滑移层6，水平滑移层6上面设有上连接板5，上连接板5和主梁1相连；所述支座7两边设置有剪力键8，所述剪力键8顶端伸入所述上连接板5，沿横桥向卡死，沿纵桥向设置一定的滑移空间，所述剪力键8底部伸入到所述下连接板9，与下连接板9固定；
所述剪力可控型隔震支座，剪力键8的截面形式为可为圆形或方形，亦可根据需要设成其他形状，其材料为抗剪切强度高的钢材；水平滑移层6为摩擦系数极小的聚四氟乙烯材料；在剪力键8上精确设置剪切面的位置，即设置薄弱层，使剪力键8在指定位置剪断，以减少剪力键8剪断时剪断位置的不确定性。
所述抗冲击耗能减震装置4包括螺母旋转式滚珠丝杠12、螺母11、阻尼筒13、抗扭装置14和连接件10；抗冲击耗能减震装置4一端通过连接件10和主梁1相连，另一端通过连接件10和桥墩3相连，所述抗扭装置14与所述螺母旋转式滚珠丝杠12相连，所述螺母旋转式滚珠丝杠12与所述螺母11相连，在所述螺母旋转式滚珠丝杠12的外侧设置阻尼筒13。
所述抗冲击耗能减震装置，抗扭装置14、阻尼筒13和连接件10采用钢材，阻尼筒内的阻尼液选用二甲基硅油；螺母旋转式滚珠丝杠12可采用单向或双向。
本发明的工作原理如下：正常运营时的竖向承载力由支座7承担，水平力和刚度由剪力键8承担，剪力键8限制横向移位，纵向容许产生一定的位移，以满足温度变形的需求；在多遇和设计地震作用下，水平剪力由剪力键8承担，在罕遇地震作用下，剪力键8沿薄弱面被剪断，支座沿水平滑移面自由滑动，起到隔震作用。剪力键8剪断瞬间较大的冲击力由抗冲击耗能减震装置4承担，同时提供较大的刚度，随后发挥耗能作用。
以上结合附图对本发明专利的实施方式做出详细说明，但本发明专利不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本发明专利的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本发明专利的保护范围内。
Claims (7)
1.一种考虑列车行车安全性的高铁桥梁组合减震体系，其特征在于：包括剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置，所述剪力可控型隔震支座和抗冲击耗能减震装置均设置在主梁和桥墩之间，剪力可控型隔震支座设在抗冲击耗能减震装置两侧；
所述剪力可控型隔震支座包括上连接板、下连接板、剪力键、水平滑移层以及支座；所述支座下面设有下连接板，下连接板和桥墩相连；所述支座上面设有可实现各方向自由滑动的水平滑移层，水平滑移层上面设有上连接板，上连接板和主梁相连；所述支座两边设置有剪力键，剪力键上设置薄弱面；所述剪力键顶端伸入所述上连接板，沿横桥向卡死，沿纵桥向设置一定的滑移空间，所述剪力键底部伸入到所述下连接板，与下连接板固定；
所述抗冲击耗能减震装置包括螺母旋转式滚珠丝杠、螺母、阻尼筒、抗扭装置和连接件；抗冲击耗能减震装置一端通过连接件和主梁相连，另一端通过连接件和桥墩相连，所述抗扭装置与所述螺母旋转式滚珠丝杠相连，所述螺母旋转式滚珠丝杠与所述螺母相连，在所述螺母旋转式滚珠丝杠的外侧设置阻尼筒。
2.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述上连接板和下连接板为钢板，分别与主梁和桥墩内的预埋件相连。
3.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述剪力键的截面形式为圆形或方形，材料为抗剪切强度高的钢材。
4.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述水平滑移层为摩擦系数极小的聚四氟乙烯材料。
5.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述剪力键上设置有与滑移面的位置相协调的凹槽。
6.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述支座采用橡胶支座或钢支座。
7.根据权利要求1所述的剪力可控型隔震支座，其特征在于：所述阻尼筒采用钢材，阻尼液采用二甲基硅油。
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