CN108867333A - 一种桥梁耗能减震机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种桥梁耗能减震机构，减震机构包括固定在上部结构上的上支撑座，固定在承台上的下支撑座，双侧钢块，固定在上部结构上的上异型块，固定在承台上的下异型块，多个阻尼件，第一连接轴，第二连接轴，滑块；上异型块、上支撑座、下支撑座、下异型块由上往下依次布置；双侧钢块包括一体形成的两块钢板和连接板，两块钢板位于连接板的上下两端，连接板上设有滑槽，滑块置于滑槽内，第一连接轴垂直贯穿连接板，第二连接轴垂直贯穿滑块，连接板依次穿过上支撑座和下支撑座，第一连接轴和上支撑座转动式安装在一起，第二连接轴和下支撑座转动式安装在一起。减震机构能起到良好的阻尼耗能的效果，属于桥梁抗震的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁抗震的技术领域，尤其涉及一种桥梁耗能减震机构。
背景技术
近年来，我国在工程结构的隔震、减振与振动控制方面进行了大量的研究工作，取得了丰硕的研究成果。传统的抗震设计师通过增强结构本身的抗震性能来抵御地震作用，即用结构本身储存和消耗地震能量以满足结构抗震设防标准：小震不坏，中震可修，大震不倒。而这种抗震方式缺乏自我调节能力，在不确定的地震作用下，很可能不满足安全性要求。而结构振动控制技术为结构抗震提供了一条合理有效的途径。其中，耗能减震为一种被动控制措施，是将输入结构的地震能量引向特别设置的机构和元件加以吸收和耗能，从而能够保护主体结构的安全。
近年来国内外许多学者对桥梁减震控制进行了研究，包括弹塑性钢阻尼装置，高阻尼橡胶支座，摩擦摆式隔震支座等，但都不能起到很好的阻尼耗能的效果。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种桥梁耗能减震机构，能起到良好的阻尼耗能的效果。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种桥梁耗能减震机构，桥梁包括上部结构和下部结构，下部结构包括桥墩和设置在桥墩上端的承台；减震机构包括固定在上部结构上的上支撑座，固定在承台上的下支撑座，双侧钢块，固定在上部结构上的上异型块，固定在承台上的下异型块，多个阻尼件，第一连接轴，第二连接轴，滑块；上异型块、上支撑座、下支撑座、下异型块由上往下依次布置；双侧钢块包括一体形成的两块钢板和连接板，两块钢板位于连接板的上下两端，其中一块钢板通过多个阻尼件与上异型块连接在一起，另一块钢板通过多个阻尼件与下异型块连接在一起；连接板上设有滑槽，滑块滑动式地置于连接板的滑槽内，第一连接轴垂直贯穿连接板，第二连接轴垂直贯穿滑块，连接板依次穿过上支撑座和下支撑座，第一连接轴和上支撑座转动式安装在一起，第二连接轴和下支撑座转动式安装在一起。
进一步的是：其中一些阻尼件的圆周侧面上设有阻尼橡胶，阻尼橡胶位于钢板的通孔内，阻尼橡胶和钢板通孔处的内壁留有缝隙。
进一步的是：钢板上设有多个通孔，钢板的其中一些通孔处的内壁上设有阻尼橡胶，阻尼橡胶和阻尼件之间留有缝隙。
进一步的是：阻尼件包括一体成形且依次连接在一起的第一圆柱部、第一圆台部、第二圆台部、第二圆柱部；第一圆柱部位于钢板的通孔内，第二圆柱部位于上异型块或下异型块的通孔内，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第一圆柱部的过程中逐渐增大，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第二圆柱部的过程中逐渐增大。
进一步的是：上支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过上支撑座，第一连接轴的端部位于孔槽内。
进一步的是：下支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过下支撑座，第二连接轴的端部位于孔槽内，下支撑座位于上支撑座的下方。
进一步的是：上异型块和下异型块均包括一体成型的弧形底板和弧形突块，上异型块的弧形底板固定在上部结构上，下异型块的弧形底板固定在承台上，第二圆柱部位于弧形突块的孔槽内。
进一步的是：上支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的两侧；下支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的两侧，第一连接轴贯穿连接板和橡胶垫，第二连接轴贯穿滑块和橡胶垫。
进一步的是：上异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布，下异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布。
进一步的是：上部结构和下部结构的两侧均设有减震机构。
总的说来，本发明具有如下优点：
在阻尼耗能过程中，与钢板上通孔处的内壁相接触的阻尼件先发生剪切变形，从而起到阻尼耗能的效果，当上异型块和下异型块与钢板之间的位移差较大时，与钢板上通孔处的内壁不相接触的阻尼件(设有阻尼橡胶的那些阻尼件)发生剪切变形，从而进一步起到阻尼耗能的效果，阻尼橡胶可以增强阻尼效果，能适应不同强度的地震。由于该桥梁耗能减震机构能在前后方向上进行阻尼耗能，因此能承受水平方向的一定荷载，又可以通过变形耗能。本桥梁耗能减震机构的软钢钢质连接具备施工便利易安装、干连接可拆卸、耗能能力良好且稳定的特点。本发明是根据桥梁结构的特点，利用桥梁上部结构与下部结构的连接处的相对位移，设计一种耗能减震机构，该减震机构可承受一定的水平荷载，又可以通过变形耗能。
附图说明
图1是本桥梁耗能减震机构主视方向的结构示意图。
图2是本桥梁耗能减震机构左视方向的结构示意图。
图3是图1A处的放大图。
图4是上异型块、上支撑座、下支撑座、下异型块、双侧钢块装配的结构示意图。
图5是上异型块、下支撑座、下异型块、双侧钢块装配的结构示意图，下支撑座中未画出橡胶垫。
图6是上异型块、上支撑座、下异型块、双侧钢块装配的结构示意图，上支撑座中未画出橡胶垫。
图7是上异型块、下异型块、双侧钢块装配的结构示意图。
图8是双侧钢块主视方向的结构示意图。
图9是上异型块的结构示意图。
图10是阻尼件主视方向的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。
为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：
1为上部结构，2为承台，3为桥墩，4为减震机构，5为上异型块，6为上支撑座，7为下支撑座，8为下异型块，9为双侧钢块，10为阻尼件，11为橡胶垫，12为第一连接轴，13为第二连接轴，14为滑块，5-1为上异型块的弧形突块，5-2为上异型块的弧形底板，6-1为上支撑座上的缺口槽，7-1为下支撑座上的缺口槽，9-1为钢板，9-2为连接板，9-3为连接板上的滑槽，10-1为第一圆柱部，10-2为第一圆台部，10-3为第二圆台部，10-4为第二圆柱部。
为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：下文所说的上下左右前后方向与图1本身的投影的方位一致。
结合图1、图2、图3所示，现有的桥梁一般包括上部结构和下部结构，而下部结构中又包括桥墩和设置在桥墩上端的承台，上部结构、承台、桥墩由上往下依次设置，本发明的减震机构将上部结构和承台连接起来。结合图3、图4、图5、图6所示，一种桥梁耗能减震机构，减震机构包括固定在上部结构上的上支撑座，固定在承台上的下支撑座，双侧钢块，固定在上部结构上的上异型块，固定在承台上的下异型块，多个阻尼件，第一连接轴，第二连接轴，滑块。上异型块、上支撑座、下支撑座、下异型块由上往下依次布置；上异型块和上支撑座均固定在上部结构，下支撑座和下异型块均固定在承台。结合图4、图7、图8所示，双侧钢块包括一体形成的两块钢板和连接板，两块钢板和连接板是一体的结构，是一个整体，两块钢板位于连接板的上下两端，一块钢板连接在连接板上端，另一块钢板连接在连接板的下端，连接板从上方往下方设置。其中一块钢板(位于上方的钢板)通过多个阻尼件与上异型块连接在一起，另一块钢板(位于下方的钢板)通过多个阻尼件与下异型块连接在一起。上异型块和下异型块都是通过多个阻尼件与钢板连接在一起，且上异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布，下异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布。钢板、上异型块和下异型块上均设有多个通孔，阻尼件从钢板上的通孔、下异型块上的通孔或上异型块上的通孔穿过钢板、下异型块或上异型块，阻尼件的一端固定在钢板上，阻尼件的另一端固定在上异型块或下异型块上。结合图7、图8所示，连接板上设有滑槽，即在连接板的中间位置上开设一个通孔的滑槽，滑槽呈矩形，滑块滑动式地置于连接板的滑槽内，即滑块放置在滑槽内，且滑块可以在滑槽内滑动。第一连接轴和第二连接轴均是水平设置的，且沿着左右方向设置，第一连接轴垂直贯穿连接板，第二连接轴垂直贯穿滑块。连接板是竖直放置的，连接板从上往下依次穿过上支撑座和下支撑座，第一连接轴和上支撑座转动式安装在一起，第二连接轴和下支撑座转动式安装在一起，第一连接轴与连接板之间是分体的结构，第二连接轴与滑块是分体的结构，这样便于安装。
结合图7、图8所示，阻尼件与钢板的配合方式有两种，第一种是：其中一些阻尼件的圆周侧面上设有阻尼橡胶，这些阻尼橡胶套在相应阻尼件的圆周侧面上，阻尼橡胶位于钢板的通孔内，阻尼橡胶和钢板通孔处的内壁留有缝隙。剩余的阻尼件则没有阻尼橡胶，剩余的这些阻尼件直接穿过钢板处的通孔，且剩余这些阻尼件与钢板上通孔处的内壁是相接触的，则在阻尼耗能过程中，与钢板上通孔处的内壁相接触的阻尼件先发生剪切变形，从而起到阻尼耗能的效果，当上部结构和下部结构在前后方向的位移差较大时，使得上异型块和下异型块与钢板之间的位移差较大时，与钢板上通孔处的内壁不相接触的阻尼件(设有阻尼橡胶的那些阻尼件)发生剪切变形，从而进一步起到阻尼耗能的效果，阻尼橡胶可以增强阻尼效果，能适应不同强度的地震。
结合图7、图8所示，阻尼件与钢板的配合方式的第二种是：钢板上设有多个通孔，钢板的其中一些通孔处的内壁上设有阻尼橡胶，阻尼件穿过阻尼橡胶，阻尼橡胶和阻尼件之间留有缝隙。剩余的阻尼件则没有阻尼橡胶，剩余的这些阻尼件直接穿过钢板处的通孔，且剩余这些阻尼件与钢板上通孔处的内壁是相接触的，则在阻尼耗能过程中，与钢板上通孔处的内壁相接触的阻尼件先发生剪切变形，从而起到阻尼耗能的效果，当上部结构和下部结构在前后方向的位移差较大时，使得上异型块和下异型块与钢板之间的位移差较大时，与钢板上通孔处的内壁不相接触的阻尼件(设有阻尼橡胶的那些阻尼件)发生剪切变形，从而进一步起到阻尼耗能的效果，阻尼橡胶可以增强阻尼效果，能适应不同强度的地震。
结合图10所示，阻尼件包括一体成形且依次连接在一起的第一圆柱部、第一圆台部、第二圆台部、第二圆柱部。第一圆柱部位于钢板的通孔内，第二圆柱部位于上异型块或下异型块的通孔内，阻尼件以第一圆台部和第二圆台部的相交处为中心对称，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第一圆柱部的过程中逐渐增大，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第二圆柱部的过程中逐渐增大。阻尼件为软钢。
结合图6所示，上支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽是从上往下贯穿上支撑座的，孔槽的轴线是水平的且从左往右，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过上支撑座，连接板和上支撑座的缺口槽处的内壁留有足够空隙，第一连接轴的端部位于孔槽内，第一连接轴位于上支撑座的内部，孔槽设置在缺口槽处的内壁上。
结合图5所示，下支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽是从上往下贯穿下支撑座的，孔槽的轴线是水平的且从左往右，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过下支撑座，连接板和下支撑座的缺口槽处的内壁留有足够空隙，第二连接轴的端部位于孔槽内，下支撑座位于上支撑座的下方，第二连接轴位于下支撑座的内部，孔槽设置在缺口槽处的内壁上。
结合图9所示，上异型块和下异型块均包括一体成型的弧形底板和弧形突块，弧形突块位于弧形底板的端面上，上异型块的弧形底板固定在上部结构上，下异型块的弧形底板固定在承台上，第二圆柱部位于弧形突块的孔槽内，即上面的钢板与上异型块之间的阻尼件的第二圆柱部位于弧形突块的孔槽内，下面的钢板与下异型块之间的阻尼件的第二圆柱部位于弧形突块的孔槽内。
结合图4所示，上支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的左右两侧，即对于上支撑座的缺口槽处，位于该处的连接板的左右两侧都设有橡胶垫，橡胶垫将上支撑座和连接板之间的空隙填满，且第一连接轴贯穿了连接板和橡胶垫。下支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的左右两侧，即对于下支撑座的缺口槽处，位于该处的连接板的左右两侧都设有橡胶垫，该处的橡胶垫将下支撑座和连接板之间的空隙填满，且第二连接轴贯穿了连接板和橡胶垫。橡胶垫可以允许上部结构和承台在左右方向上有一定的位移差，上部结构和承台在装配在一起时，上部结构和承台在左右方向上对的不一定非常准，而橡胶垫具有一定的弹性，允许上支撑座和下支撑座有一定的错动。
上异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布，下异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布。
上部结构和下部结构的两侧均设有减震机构，即在承台的左右两侧都设置了减震机构。
本桥梁耗能减震机构的工作原理：当发生地震时，上部结构和下部结构(承台)在前后方向上发生相对位移，从而促使上支撑座和下支撑座发生相对位移，上支撑座通过第一连接轴驱动连接板移动，下支撑座通过第二连接轴和滑块驱动连接板移动，从而使得连接板发生移动或摆动，进而使得钢板和下异型块发生相对移动，使得钢板和上异型块发生相对移动，从而使得阻尼件发生变形，阻尼件的变形能起到阻尼耗能的效果，在钢板与上异型块和下异型块发生相对移动时，滑块在连接板的滑槽内发生相对位移。在阻尼耗能过程中，与钢板上通孔处的内壁相接触的阻尼件先发生剪切变形，从而起到阻尼耗能的效果，当上异型块和下异型块与钢板之间的位移差较大时，与钢板上通孔处的内壁不相接触的阻尼件(设有阻尼橡胶的那些阻尼件)发生剪切变形，从而进一步起到阻尼耗能的效果，阻尼橡胶可以增强阻尼效果，能适应不同强度的地震。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种桥梁耗能减震机构，桥梁包括上部结构和下部结构，下部结构包括桥墩和设置在桥墩上端的承台；其特征在于：减震机构包括固定在上部结构上的上支撑座，固定在承台上的下支撑座，双侧钢块，固定在上部结构上的上异型块，固定在承台上的下异型块，多个阻尼件，第一连接轴，第二连接轴，滑块；上异型块、上支撑座、下支撑座、下异型块由上往下依次布置；双侧钢块包括一体形成的两块钢板和连接板，两块钢板位于连接板的上下两端，其中一块钢板通过多个阻尼件与上异型块连接在一起，另一块钢板通过多个阻尼件与下异型块连接在一起；连接板上设有滑槽，滑块滑动式地置于连接板的滑槽内，第一连接轴垂直贯穿连接板，第二连接轴垂直贯穿滑块，连接板依次穿过上支撑座和下支撑座，第一连接轴和上支撑座转动式安装在一起，第二连接轴和下支撑座转动式安装在一起。
2.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：其中一些阻尼件的圆周侧面上设有阻尼橡胶，阻尼橡胶位于钢板的通孔内，阻尼橡胶和钢板通孔处的内壁留有缝隙。
3.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：钢板上设有多个通孔，钢板的其中一些通孔处的内壁上设有阻尼橡胶，阻尼橡胶和阻尼件之间留有缝隙。
4.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：阻尼件包括一体成形且依次连接在一起的第一圆柱部、第一圆台部、第二圆台部、第二圆柱部；第一圆柱部位于钢板的通孔内，第二圆柱部位于上异型块或下异型块的通孔内，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第一圆柱部的过程中逐渐增大，阻尼件的宽度从第一圆台部和第二圆台部的相交处到第二圆柱部的过程中逐渐增大。
5.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：上支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过上支撑座，第一连接轴的端部位于孔槽内。
6.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：下支撑座上设有缺口槽和孔槽，缺口槽和孔槽相通，连接板从缺口槽处穿过下支撑座，第二连接轴的端部位于孔槽内，下支撑座位于上支撑座的下方。
7.按照权利要求4所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：上异型块和下异型块均包括一体成型的弧形底板和弧形突块，上异型块的弧形底板固定在上部结构上，下异型块的弧形底板固定在承台上，第二圆柱部位于弧形突块的孔槽内。
8.按照权利要求5所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：上支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的两侧；下支撑座的缺口槽内设有两块橡胶垫，两块橡胶垫位于连接板的两侧；第一连接轴贯穿连接板和橡胶垫，第二连接轴贯穿滑块和橡胶垫。
9.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：上异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布，下异型块和钢板之间的多个阻尼件均匀分布。
10.按照权利要求1所述的一种桥梁耗能减震机构，其特征在于：上部结构和下部结构的两侧均设有减震机构。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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