CN109706830A - 一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块 - Google Patents

Abstract

一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，包括钢挡块上体，钢挡块上体上顶面固定有钢挡块上底板，钢挡块上底板顶部设有嵌固钢棒；钢挡块上体的下部为梳齿条，梳齿条呈梳齿状，且钢挡块上体的下部设置有下套箱，钢挡块上体的下部与下套箱的内部之间设有高阻尼橡胶耗能垫，下套箱底部设置连接钢棒，通过高阻尼橡胶耗能垫的变形吸收地震能量，以缓解地震作用对主梁及挡块的撞击作用，并可在水平作用结束后使主梁复位，具有构思巧妙，制作简单，抗剪强度较大且具有耗能能力、抗拉拔作用的特点。

Description

一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构抗震挡块，特别涉及一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫 的抗拉拔钢挡块。

背景技术

桥梁结构在地震作用下会产生较大的位移，当桥梁上、下部结构位移过大 时，便有可能发生梁与梁或梁与台之间的碰撞，支座的破坏更是极为频繁。在 支座发生破坏之后，很可能在桥梁顺桥向发生落梁震害，从而导致整个交通网 络陷入瘫痪，严重阻碍救援及灾后重建工作。挡块是桥梁设计中经常采用的一 种抗震构造措施，通常设置在桥梁下部结构的顶面或上部结构的底面，用于限 制桥梁上、下部结构之间的过大位移从而减少桥梁在地震作用下的碰撞及落梁 震害。

在桥梁结构中，钢筋混凝土挡块因其形式简单应用最多，但鉴于混凝土本 身抗剪能力较差，此类挡块往往会在地震过程中发生脆性破坏，导致剪断或者 破碎，且其抗震形式是梁与挡块的直接碰撞，没有耗能能力。

从耐久性方面考虑，现有的钢筋混凝土挡块没有较为标准的设计要求，在 地震作用下普遍会发生破坏，且没有地震耗能能力，存在较大的安全隐患，也 较难修复。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种内嵌高阻尼 橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，引入高阻尼橡胶材料对现有挡块进行结构优化， 具有抗剪强度较大且具有耗能能力、抗拉拔作用的特点。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，包括钢挡块上体1，钢挡块上 体1的上顶面固定有钢挡块上底板2，钢挡块上底板2顶部设有锚固于桥梁主梁 上的A嵌固钢棒10；钢挡块上体1的下部为梳齿条3，梳齿条3呈梳齿状，且 钢挡块上体1的下部设置有下套箱4，钢挡块上体1的下部与下套箱4的内部之 间设有高阻尼橡胶耗能垫5，高阻尼橡胶耗能垫5上部与梳齿条3接触部位为梳 齿滑槽6，下套箱4底部设置有锚固于盖梁中的B嵌固钢棒11。

所述高阻尼橡胶耗能垫5为下套箱4的内部保护层，其接触面形状紧密贴 合。

所述高阻尼橡胶耗能垫5的断面内部为梳齿型，且延伸至下套箱4内侧的 顶部，且仅设置在桥梁顺桥方向。

所述高阻尼橡胶耗能垫5与钢挡块上体1之间在横、顺桥向均设置有间隙7、 8。

所述每一个梳齿滑槽6的宽度均相等，且大于梳齿条3的宽度。

所述高阻尼橡胶耗能垫5与钢挡块上体1之间在竖向上亦设有间隙9。

下套箱4顶部为双向内扣式，能够阻挡钢挡块上体1从下套箱4中拔出。

所述的高阻尼橡胶的拉伸强度≥10MPa，橡胶的剪切模量≥1.0MPa，等效 阻尼比15％，拉断伸长率≥600％，拉伸强度变化率±15％，拉断伸长变化率± 20％，橡胶与金属粘结强度≥10N/mm，压缩永久变形≤60％，脆性温度≤-50℃。

本发明的有益效果：本发明构思巧妙，制作简单，受力明确，可以通过高 阻尼橡胶耗能垫的变形吸收地震能量，以缓解地震作用对主梁及挡块的撞击作 用，同时依靠挡块的内扣式构造防止上部结构落梁。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例的剖面。

图3是图2的A-A向剖视图。

图4是图2的B-B向剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发 明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

如图1-图4所示，一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，包括钢挡 块上体1，钢挡块上体1的上顶面固定有钢挡块上底板2，钢挡块上底板2顶部 设有锚固于桥梁主梁上的A嵌固钢棒10，A嵌固钢棒10锚固于桥梁上部结构 底面；

参照图2，钢挡块上体1的下部为梳齿条3，梳齿条3呈梳齿状，且钢挡块 上体1的下部设置有下套箱4，钢挡块上体1的下部与下套箱4的内部之间设有 高阻尼橡胶耗能垫5，高阻尼橡胶耗能垫5上部与梳齿条3接触部位为梳齿滑槽 6。下套箱4底部设置有锚固于盖梁中的B嵌固钢棒11。

所述高阻尼橡胶耗能垫5为下套箱4的内部保护层，其接触面形状紧密贴 合。

所述高阻尼橡胶耗能垫5的断面内部为梳齿型，且延伸至下套箱内侧的顶 部，且仅设置在桥梁顺桥方向。

参照图4，所述高阻尼橡胶耗能垫5与钢挡块上体1之间在横、顺桥向均设 置有间隙7、8，作为正常使用阶段结构上、下部相对位移的预留空间。

所述每一个梳齿滑槽6的宽度均相等，且大于钢挡块上体的梳齿条3的宽 度。

参照图2、图3，所述高阻尼橡胶耗能垫5与钢挡块上体1之间在竖向上亦 设有间隙9，作为正常使用阶段结构上、下部相对位移的预留空间。

下套箱4顶部为双向内扣式，能够阻挡钢挡块上体1从下套箱4中拔出。

所述的高阻尼橡胶的拉伸强度≥10MPa，橡胶的剪切模量≥1.0MPa，等效 阻尼比15％，拉断伸长率≥600％，拉伸强度变化率±15％，拉断伸长变化率± 20％，橡胶与金属粘结强度≥10N/mm，压缩永久变形≤60％，脆性温度≤-50℃。

本发明的工作原理是：在水平作用(比如离心力、风荷载、地震作用等) 下，主梁发生水平位移；当该位移大于本桥梁挡块与主梁间预设的间距时，本 挡块开始受力；随着水平作用的不断增大，主梁位移不断增大，钢挡块上体1 的下部与橡胶垫之间的相对位移不断增大，本挡块中的高阻尼橡胶耗能垫5不 断被压缩，梳齿条3与梳齿滑槽6之间不断发生碰撞；高阻尼橡胶耗能垫5变 形的增大将导致其恢复力不断增大，当该变形量等于其极限变形量时，上下部 结构的相对位移将传递到下套箱4处，钢挡块上体1的下部开始产生位移；当 水平作用结束后，主梁在高阻尼橡胶耗能垫5恢复力的作用下向初始位置移动， 即可在一定程度上实现复位的目的。具体为：在水平作用下，当桥梁上部结构 与下部结构之间发生相对运动，当相对位移等于一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的 抗拉拔钢挡块初始间隙时，钢挡块上体1撞击高阻尼橡胶耗能垫5，上体梳齿条 3与橡胶垫层的梳齿条亦发生碰撞，进而高阻尼橡胶耗能垫开始受力，橡胶垫侧 壁受到压缩，限制了相对位移的进一步增大，同时产生耗能效果；当上述相对 位移进一步增大时，橡胶垫5与下套箱4之间的作用力持续增大，更为有效地 限制了桥梁上部结构与下部结构之间的相对运动；当水平作用结束后，桥梁在 高阻尼橡胶垫5恢复力的作用下向初始位置移动，实现复位。

其中，本实施例中的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块采用工厂 预制，钢挡块上体1与钢挡块上底板2之间采用焊接，钢挡块上底板2与A嵌 固钢棒10之间采用焊接，下套箱4与B嵌固钢棒11亦采用焊接连接，下套箱4 与高阻尼橡胶耗能垫5采用胶体粘结，高阻尼橡胶耗能垫5与上体的梳齿条3 之间形成滑动初始间隙，进而形成该挡块。具体安装时，通过A嵌固钢棒10与 桥梁上部结构底面固定，B嵌固钢棒11与桥梁上部结构顶面固定。

本发明是对桥梁挡块的一次改进，摒弃了常规的混凝土材料，采用力学性 能更为稳定的钢材。设计中将桥梁挡块作为一种单独的构件考虑，不再将其作 为桥梁下部结构或上部结构的一部分，以实现简化设计的目的。在挡块形式的 选取上，将高阻尼橡胶作为发生碰撞时的受力面，将高阻尼橡胶滑槽作为滑动 导向装置，使得该挡块运动方向明确。在对可复位性的考虑上，橡胶成为最理 想的装置，这样做可以减小挡块刚度，同时对主梁的碰撞作用进行了缓冲，可 大幅减小冲击力，避免了主梁和挡块的破坏，而橡胶本身具有的高阻尼及变形 特性使其在地震中可消耗地震能量，震后可方便更换，减小了主梁的震后修复 难度。由于地震是一种不确定的荷载因素，因此在橡胶垫梳齿滑槽的布置上， 可以根据实际情况选择不同的间隙以及布置方式。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，既可降低地震作用对桥梁上部 结构及挡块的影响，又能使桥梁上部在地震过程中通过高阻尼橡胶耗能垫耗散 地震能量，同时在震害后得到一定程度的复位，具有构思巧妙，制作简单，受 力明确，可以缓解地震等水平作用对主梁及挡块自身的撞击作用，并可在地震 作用过程中耗能减震、结束后使主梁复位。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发 明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发 明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，包括钢挡块上体(1)，钢挡块上体(1)的上顶面固定有钢挡块上底板(2)，钢挡块上底板(2)顶部设有锚固于桥梁主梁上的A嵌固钢棒(10)；钢挡块上体(1)的下部为梳齿条(3)，梳齿条(3)呈梳齿状，且钢挡块上体(1)的下部设置有下套箱(4)，钢挡块上体(1)的下部与下套箱(4)的内部之间设有高阻尼橡胶耗能垫(5)，高阻尼橡胶耗能垫(5)上部与梳齿条(3)接触部位为梳齿滑槽(6)，下套箱(4)底部设置有锚固于盖梁中的B嵌固钢棒(11)。

2.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述高阻尼橡胶耗能垫(5)为下套箱(4)的内部保护层，其接触面形状紧密贴合。

3.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述高阻尼橡胶耗能垫(5)的断面内部为梳齿型，且延伸至下套箱内侧的顶部，且仅设置在桥梁顺桥方向。

4.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述高阻尼橡胶耗能垫(5)与钢挡块上体(1)之间在横、顺桥向均设置有间隙(7、8)。

5.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述每一个梳齿滑槽(6)的宽度均相等，且大于梳齿条(3)的宽度。

6.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述高阻尼橡胶耗能垫(5)与钢挡块上体(1)之间在竖向上亦设有间隙(9)。

7.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，下套箱(4)顶部为双向内扣式，能够阻挡钢挡块上体(1)从下套箱(4)中拔出。

8.根据权利要求1所述的一种内嵌高阻尼橡胶耗能垫的抗拉拔钢挡块，其特征在于，所述的高阻尼橡胶的拉伸强度≥10MPa，橡胶的剪切模量≥1.0MPa，等效阻尼比15％，拉断伸长率≥600％，拉伸强度变化率±15％，拉断伸长变化率±20％，橡胶与金属粘结强度≥10N/mm，压缩永久变形≤60％，脆性温度≤-50℃。