CN108643028B - 一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，包括横向设置的第一弹性构件，还包括承压构件，盖梁沿梁体宽度方向的左右两端分别向上延伸形成抵接部，所述第一弹性构件一端抵接在所述抵接部上，另一端抵接在承压构件背向梁体的竖直面上，所述承压构件抵接在梁体侧壁的面为与梁体侧壁相配合的贴合面，所述承压构件沿梁体宽度方向的强度为桥墩沿梁体宽度方向的强度的70至90%。本发明除了能够起到防止梁体偏移的作用，承压构件在梁体偏移过大时，会发生塑形形变，为梁体提供更大的偏移空间，避免桥墩损坏。

Description

一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置

技术领域

本发明涉及桥梁工程建设技术领域，尤其涉及一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置。

背景技术

目前，我国绝大部分在役中小型桥梁（尤其是曲线连续箱梁桥）在伸缩缝卡死、温度作用、静动载的偏心等作用下，其主梁均容易发生大幅度横向偏移，且偏移量随着时间的推移逐渐累加。这些发生梁体偏位的桥梁已经严重威胁着道路运营的安全，非常有必要对其进行针对性的维修和加固。同时对于桥梁偏移现象的研究，不仅要研究造成梁体偏移的原因和纠偏施工与监测过程的方法，还要想办法从根本上解决梁体偏移问题—即预防偏移的措施和纠偏后的防再偏措施的研究。

发明专利[201611082525.X]涉及一种盖梁式桥梁防偏移装置及其防偏移方法，在梁体下表面安装锚固板，在锚固板两侧安装第一弹性构件，从而实现对桥梁梁体的横向约束。

然而上述专利技术中，锚固板安装在梁体下表面，与梁体采用竖向设置的螺纹连接件连接，在梁体偏移量较大时，会向盖梁式桥梁防偏移装置施加巨大的横向载荷，螺纹连接件会受到巨大的剪切力，容易变形损坏，从而丧失防止桥梁偏移的功能。

因此，如何设计一种能够在梁体偏移量较大时，能够承受更大的横向载荷，结构简单，易于安装，提高对梁体保护效果的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，成为了本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是：怎样提供一种能够在梁体偏移量较大时，能够承受更大的横向载荷，结构简单，易于安装，提高对梁体保护效果的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置。

为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，包括横向设置的第一弹性构件，还包括承压构件，盖梁沿梁体宽度方向的左右两端分别向上延伸形成抵接部，所述第一弹性构件一端抵接在所述抵接部上，另一端抵接在承压构件背向梁体的竖直面上，所述承压构件抵接在梁体侧壁的面为与梁体侧壁相配合的贴合面，所述承压构件沿梁体宽度方向的强度为桥墩沿梁体宽度方向的强度的70至90%。

本发明中，第一弹性构件抵接在抵接部与梁体侧壁之间，与现有技术相比，第一弹性构件直接承受梁体偏移时产生的横向载荷，无需螺纹连接件传递载荷，不存在螺纹连接件受剪切力变形损坏的问题。因此本发明公开的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置能够承受更大的横向载荷，在桥梁梁体偏移量较大时也不会损坏，防偏移能力更强，更加耐用，且结构简单，易于安装，便于实际施工过程中的操作使用，在施工阶段耗时短，易操作，在后期的更换过程中，容易维修，操作简单。不仅可以直接应用于新桥的安装，在设备的安装点做改进；也可以将其用于旧桥的加固，做到防止旧桥体的偏移，稳定桥面。本发明中，承压构件与梁体侧面接触的的面是与梁体侧面形状相配合的接触面，从而增大了与梁体侧面的基础面积，减少了梁体侧面单位面积的压强，避免了梁体侧面受压损坏。当桥梁梁体偏移较大，第一弹性构件被完全压紧后，若桥梁继续偏移，则此时可能出现桥墩受力过大，桥墩损坏，桥梁垮塌的情况。可以通过仿真分析技术计算出桥墩的强度，从而设计承压构件的强度，保证承压构件能够先于桥墩被破坏。承压构件沿梁体宽度方向的强度为桥墩沿梁体宽度方向的强度的70至90%，最优选择为80%。这样，当桥梁梁体偏移较大时，承压构件会直接发生塑性形变或者被破坏，从而给桥梁梁体进一步的偏移量，这样，即使桥梁梁体偏移过大，出现桥面断裂错开的情况，桥墩也不会被破坏，桥上的车辆行人可以在桥面上等待救援，不会出现桥梁垮塌的情况。本申请中，承压构件优选采用钢筋混凝土结构，这样，设置承压构件的强度大小时，可以依靠和桥梁桥墩内部钢筋的大小和数量以及分布情况的不同实现方便快捷的设置调整，同时承压构件的内部构件和桥梁桥墩内部构造方式一致，能够更好地确保达成地震事故中，受相同强度的地震破坏时承压构件先于桥梁桥墩被破坏的可靠性。此外需要明确的是，本发明中，承压构件沿梁体宽度方向的强度小于或等于盖梁的抵接部以及梁体本身沿梁体宽度方向的强度，具体实施时，承压构件沿梁体宽度方向的强度可以为盖梁的抵接部以及梁体本身沿梁体宽度方向的强度的70%至90%。

本发明的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，适用于有盖梁的桥梁，做到防止梁体的偏移，稳定梁体，使其在地震和高温的过程中，偏移一定程度之后，梁体会从梁体强度最若的截面处断裂，从而保护桥墩不被破坏。此外，还可以在平常状态下，保护梁体，防止其发生偏移。这样消除了桥梁的安全隐患，极大地提高了桥梁的安全性。

优选地，承压构件的贴合面上安装有与梁体侧壁相配合的第二弹性构件。

本发明中的第二弹性构件的弹性系数大于第一弹性构件的弹性系数，从而构成三级减震体系，微小的震动可由第二弹性构件吸收，较大的震动及桥梁出现轻微偏移，可由第一弹性构件吸收震动并使梁体回到未偏移的状态，当梁体偏移较大时，则承压构件产生塑性形变，达到保护桥墩的目的。因此，本发明形成整体的缓冲处理体系，能够在地震发生时产生最大程度的缓冲减震消能效果，实现对桥墩最大程度保护。本发明中，第二弹性构件可以采用橡胶垫，为了避免因地震或其他原因导致梁体振动时，承压构件与梁体碰撞冲击造成损坏，在承压构件的贴合面上安装有第二弹性构件。橡胶垫具有持久的高弹性，有良好的减震、隔冲击，可以吸收机械能量，能满足刚度和强度的要求，对高频震动量的吸收尤为突出。此外，橡胶垫和承压构件贴合面间能牢固的黏结，因此不但易于制造安装，价格低廉，而且还可以利用多层橡胶垫贴合的方式，进一步提高第二弹性构件的缓冲性能。为避免橡胶垫受挤压时四周的角因应力集中出现损坏，橡胶垫四周的角可采用圆角结构。

优选地，所述伸缩管采用化学螺栓锚固。

本发明中，伸缩管采用化学螺栓进行锚固。化学螺栓锚固力很强，形同预埋，一般无膨胀应力，边距小，适用于空间狭小处；并且化学螺栓安装快捷，凝固迅速，节省时间，它的玻璃管在粉碎后充当细骨料，使得粘接充分。此外，本发明中其他需要锚固的结构，均可采用化学螺栓进行锚固。

优选地，还包括套设在第一弹性构件外的伸缩管，所述伸缩管一端锚固连接在所述承压构件背向梁体的竖直面上，另一端锚固连接在所述抵接部上。

伸缩管与第一弹性构件相比，更易实现锚固，将伸缩管套设在第一弹性构件外，确定了第一弹性构件的设置方向及作用方向，降低了安装难度，且伸缩管还可以对第一弹性构件起到保护作用，避免第一弹性构件直接暴露在环境中，减少了环境对于第一弹性构件的侵蚀，延长了第一弹性构件的使用寿命。伸缩管可采用高分子材料制成，从而延长伸缩管的使用寿命。

优选地，还包括横向设置的导向杆，导向杆穿过所述承压构件上与所述伸缩管平行的导向孔，所述导向杆一端锚固连接在所述抵接部上，另一端锚固连接在一个导向安装块上，所述导向安装块固定安装在盖梁上表面与梁体下表面之间。

为了更好的实现对梁体的横向约束，在梁体沿梁体长度方向的移动时，避免承压构件受梁体的摩擦力也沿梁体长度方向移动，造成防偏移装置的损坏。因此设置有导向杆，并在承压构件上钻有导向孔，导向杆与导向孔之间间隙配合，从而保证了承压构件只能沿梁体的宽度方向移动。本发明中，导向孔设置在已有的承压构件上，充分的利用了已有的结构，避免了设置专用的导向孔构件，使防偏移装置的结构简单，便于安装。在设置有导向杆的防偏移装置的结构中，梁体与盖梁不直接接触，梁体下表面与盖梁上表面之间留有安装导向安装块的空间。导向杆的材料可以采用钢材或高分子材料。

优选地，所述导向杆为方形杆，导向孔为对应的方形孔。

方形杆能够保证强度，且截面呈矩形能够避免承压构件在发生地震时因震动而旋转，且能够更好地保证导向孔对导向杆的导向功能。

优选地，所述导向孔内设置有竖直方向上环绕导向杆的滚动槽，所述滚动槽内安装有滚动构件。

滚动构件包括滚珠或轮轴，本发明中，导向孔与导向杆之间通过滚动构件间接接触，通过滚动构件的滚动，导向孔与导向杆之间发生相对位移，与不采用滚动构件，导向杆与导向孔之间进行滑动摩擦相比，采用滚动构件，是的导向杆受到的摩擦力小，磨损低，使用寿命长。

优选地，所述导向杆上沿导向杆轴线方向设置有刻度线，梁体未偏移时，所述刻度线的0刻度与承压构件背向桥梁梁体的侧面相平，所述第一弹性构件为C类或B类的GB4361油淬火回火硅锰弹簧，簧圈直径为5至14cm。

本发明中，还在导向杆上设置有刻度线，且梁体未偏移时，刻度线的0刻度与承压构件背向桥梁梁体的侧面相平，因此当梁体发生偏移后，能够直观的观测出桥梁梁体的偏移方向及偏移的距离，无需设置专用的指针，结构简单，使用方便。

附图说明

图1是本发明公开的一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置的结构示意图。

附图标记说明：第二弹性构件1、承压构件2、伸缩管3、第一弹性构件4、化学螺栓5、刻度线6、导向杆7、盖梁8、梁体9、滚珠10。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述说明。

如图1所示，本发明公开了一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体9防偏移装置，包括横向设置的第一弹性构件4，还包括承压构件2，盖梁8沿梁体9宽度方向的左右两端分别向上延伸形成抵接部，所述第一弹性构件4一端抵接在所述抵接部上，另一端抵接在承压构件2背向梁体9的竖直面上，所述承压构件2抵接在梁体9侧壁的面为与梁体9侧壁相配合的贴合面，所述承压构件2沿梁体9宽度方向的强度为桥墩沿梁体9宽度方向的强度的70至90%。

本发明中，第一弹性构件4抵接在抵接部与梁体9侧壁之间，与现有技术相比，第一弹性构件4直接承受梁体9偏移时产生的横向载荷，无需螺纹连接件传递载荷，不存在螺纹连接件受剪切力变形损坏的问题。因此本发明公开的具有桥墩保护功能的桥梁梁体9防偏移装置能够承受更大的横向载荷，在桥梁梁体9偏移量较大时也不会损坏，防偏移能力更强，更加耐用，且结构简单，易于安装，便于实际施工过程中的操作使用，在施工阶段耗时短，易操作，在后期的更换过程中，容易维修，操作简单。不仅可以直接应用于新桥的安装，在设备的安装点做改进；也可以将其用于旧桥的加固，做到防止旧桥体的偏移，稳定桥面。本发明中，承压构件2与梁体9侧面接触的的面是与梁体9侧面形状相配合的接触面，从而增大了与梁体9侧面的基础面积，减少了梁体9侧面单位面积的压强，避免了梁体9侧面受压损坏。当桥梁梁体9偏移较大，第一弹性构件4被完全压紧后，若桥梁继续偏移，则此时可能出现桥墩受力过大，桥墩损坏，桥梁垮塌的情况。可以通过仿真分析技术计算出桥墩的强度，从而设计承压构件2的强度，保证承压构件2能够先于桥墩被破坏。承压构件2沿梁体9宽度方向的强度为桥墩沿梁体9宽度方向的强度的70至90%，最优选择为80%。这样，当桥梁梁体9偏移较大时，承压构件2会直接发生塑性形变或者被破坏，从而给桥梁梁体9进一步的偏移量，这样，即使桥梁梁体9偏移过大，出现桥面断裂错开的情况，桥墩也不会被破坏，桥上的车辆行人可以在桥面上等待救援，不会出现桥梁垮塌的情况。本申请中，承压构件2优选采用钢筋混凝土结构，这样，设置承压构件2的强度大小时，可以依靠和桥梁桥墩内部钢筋的大小和数量以及分布情况的不同实现方便快捷的设置调整，同时承压构件2的内部构件和桥梁桥墩内部构造方式一致，能够更好地确保达成地震事故中，受相同强度的地震破坏时承压构件2先于桥梁桥墩被破坏的可靠性。此外需要明确的是，本发明中，承压构件2沿梁体9宽度方向的强度小于或等于盖梁8的抵接部以及梁体9本身沿梁体9宽度方向的强度，具体实施时，承压构件2沿梁体9宽度方向的强度可以为盖梁8的抵接部以及梁体9本身沿梁体9宽度方向的强度的70%至90%。

本发明的具有桥墩保护功能的桥梁梁体9防偏移装置，适用于有盖梁8的桥梁，做到防止梁体9的偏移，稳定梁体9，使其在地震和高温的过程中，偏移一定程度之后，梁体9会从梁体9强度最若的截面处断裂，从而保护桥墩不被破坏。此外，还可以在平常状态下，保护梁体9，防止其发生偏移。这样消除了桥梁的安全隐患，极大地提高了桥梁的安全性。

具体实施时，承压构件2的贴合面上安装有与梁体9侧壁相配合的第二弹性构件1。

本发明中的第二弹性构件1的弹性系数大于第一弹性构件4的弹性系数，从而构成三级减震体系，微小的震动可由第二弹性构件1吸收，较大的震动及桥梁出现轻微偏移，可由第一弹性构件4吸收震动并使梁体9回到未偏移的状态，当梁体9偏移较大时，则承压构件2产生塑性形变，达到保护桥墩的目的。因此，本发明形成整体的缓冲处理体系，能够在地震发生时产生最大程度的缓冲减震消能效果，实现对桥墩最大程度保护。本发明中，第二弹性构件1可以采用橡胶垫，为了避免因地震或其他原因导致梁体9振动时，承压构件2与梁体9碰撞冲击造成损坏，在承压构件2的贴合面上安装有第二弹性构件1。橡胶垫具有持久的高弹性，有良好的减震、隔冲击，可以吸收机械能量，能满足刚度和强度的要求，对高频震动量的吸收尤为突出。此外，橡胶垫和承压构件2贴合面间能牢固的黏结，因此不但易于制造安装，价格低廉，而且还可以利用多层橡胶垫贴合的方式，进一步提高第二弹性构件1的缓冲性能。为避免橡胶垫受挤压时四周的角因应力集中出现损坏，橡胶垫四周的角可采用圆角结构。

具体实施时，所述伸缩管3采用化学螺栓5锚固。

本发明中，伸缩管3采用化学螺栓5进行锚固。化学螺栓5锚固力很强，形同预埋，一般无膨胀应力，边距小，适用于空间狭小处；并且化学螺栓5安装快捷，凝固迅速，节省时间，它的玻璃管在粉碎后充当细骨料，使得粘接充分。此外，本发明中其他需要锚固的结构，均可采用化学螺栓5进行锚固。

具体实施时，还包括套设在第一弹性构件4外的伸缩管3，所述伸缩管3一端锚固连接在所述承压构件2背向梁体9的竖直面上，另一端锚固连接在所述抵接部上。

伸缩管3与第一弹性构件4相比，更易实现锚固，将伸缩管3套设在第一弹性构件4外，确定了第一弹性构件4的设置方向及作用方向，降低了安装难度，且伸缩管3还可以对第一弹性构件4起到保护作用，避免第一弹性构件4直接暴露在环境中，减少了环境对于第一弹性构件4的侵蚀，延长了第一弹性构件4的使用寿命。伸缩管3可采用高分子材料制成，从而延长伸缩管3的使用寿命。

具体实施时，还包括横向设置的导向杆7，导向杆7穿过所述承压构件2上与所述伸缩管3平行的导向孔，所述导向杆7一端锚固连接在所述抵接部上，另一端锚固连接在一个导向安装块上，所述导向安装块固定安装在盖梁8上表面与梁体9下表面之间。

为了更好的实现对梁体9的横向约束，在梁体9沿梁体9长度方向的移动时，避免承压构件2受梁体9的摩擦力也沿梁体9长度方向移动，造成防偏移装置的损坏。因此设置有导向杆7，并在承压构件2上钻有导向孔，导向杆7与导向孔之间间隙配合，从而保证了承压构件2只能沿梁体9的宽度方向移动。本发明中，导向孔设置在已有的承压构件2上，充分的利用了已有的结构，避免了设置专用的导向孔构件，使防偏移装置的结构简单，便于安装。在设置有导向杆7的防偏移装置的结构中，梁体9与盖梁8不直接接触，梁体9下表面与盖梁8上表面之间留有安装导向安装块的空间。导向杆7的材料可以采用钢材或高分子材料。

具体实施时，所述导向杆7为方形杆，导向孔为对应的方形孔。

方形杆能够保证强度，且截面呈矩形能够避免承压构件2在发生地震时因震动而旋转，且能够更好地保证导向孔对导向杆7的导向功能。

具体实施时，所述导向孔内设置有竖直方向上环绕导向杆7的滚动槽，所述滚动槽内安装有滚动构件。

滚动构件包括滚珠10或轮轴，本发明中，导向孔与导向杆7之间通过滚动构件间接接触，通过滚动构件的滚动，导向孔与导向杆7之间发生相对位移，与不采用滚动构件，导向杆7与导向孔之间进行滑动摩擦相比，采用滚动构件，是的导向杆7受到的摩擦力小，磨损低，使用寿命长。

具体实施时，所述导向杆7上沿导向杆7轴线方向设置有刻度线6，梁体9未偏移时，所述刻度线6的0刻度与承压构件2背向桥梁梁体9的侧面相平，所述第一弹性构件4为C类或B类的GB4361油淬火回火硅锰弹簧，簧圈直径为5至14cm。

本发明中，还在导向杆7上设置有刻度线6，且梁体9未偏移时，刻度线6的0刻度与承压构件2背向桥梁梁体9的侧面相平，因此当梁体9发生偏移后，能够直观的观测出桥梁梁体9的偏移方向及偏移的距离，无需设置专用的指针，结构简单，使用方便。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (5)

1.一种具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，包括横向设置的第一弹性构件，其特征在于，还包括承压构件，盖梁沿梁体宽度方向的左右两端分别向上延伸形成抵接部，所述第一弹性构件一端抵接在所述抵接部上，另一端抵接在承压构件背向梁体的竖直面上，所述承压构件抵接在梁体侧壁的面为与梁体侧壁相配合的贴合面，所述承压构件沿梁体宽度方向的强度为桥墩沿梁体宽度方向的强度的70至90%，使得第一弹性构件被完全压紧且桥梁梁体继续偏移时，承压构件能够先于桥墩被破坏，为桥梁梁体提供进一步的偏移量，避免桥墩被破坏造成的桥梁垮塌，承压构件采用钢筋混凝土结构，承压构件沿梁体宽度方向的强度由承压构件内的钢筋的大小、数量以及分布决定；

承压构件的贴合面上安装有与梁体侧壁相配合的第二弹性构件；

还包括套设在第一弹性构件外的伸缩管，所述伸缩管一端锚固连接在所述承压构件背向梁体的竖直面上，另一端锚固连接在所述抵接部上；

还包括横向设置的导向杆，导向杆穿过所述承压构件上与所述伸缩管平行的导向孔，所述导向杆一端锚固连接在所述抵接部上，另一端锚固连接在一个导向安装块上，所述导向安装块固定安装在盖梁上表面与梁体下表面之间。

2.如权利要求1所述的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，其特征在于，所述伸缩管采用化学螺栓锚固。

3.如权利要求1所述的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，其特征在于，所述导向杆为方形杆，导向孔为对应的方形孔。

4.如权利要求1所述的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，其特征在于，所述导向孔内设置有竖直方向上环绕导向杆的滚动槽，所述滚动槽内安装有滚动构件。

5.如权利要求1所述的具有桥墩保护功能的桥梁梁体防偏移装置，其特征在于，所述导向杆上沿导向杆轴线方向设置有刻度线，梁体未偏移时，所述刻度线的0刻度与承压构件背向桥梁梁体的侧面相平，所述第一弹性构件为C类或B类的GB4361油淬火回火硅锰弹簧，簧圈直径为5至14cm。

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