CN109778685B - 可定量滑移的附加阻尼限位挡块 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其创新在于：所述附加阻尼限位挡块由底板、限位挡板、滑板、多块阻尼腹板、顶板和橡胶垫组成；所述抗剪螺栓能对滑板向外的最大滑移量进行限制；所述限位挡板能在抗剪螺栓破坏后，继续对滑板向外的最大滑移量进行限制；所述阻尼腹板能在滑板与限位挡板接触后，以屈服和塑性变形方式吸收能量，从而起到耗散能量的作用。本发明的有益技术效果是：提出了一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，该附加阻尼限位挡块吸能效果较好，能对主梁的横向位移起到较好的限制作用，使板式橡胶支座的效能得到充分利用，同时，还能对支撑体起到保护效果，便于震后修复。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁抗震技术，尤其涉及一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块。
背景技术
在中、小跨径公路桥及城市高架桥中，板式橡胶支座因其构造简单、经济可靠、安装更换方便等特点得到了广泛的应用；现有结构中，支座垫石、板式橡胶支座和主梁梁体通常直接叠放在一起，三者之间无固定措施，在地震作用下，板式橡胶支座和梁体会产生横向的相对滑动，为保证板式橡胶支座的抗震安全以及防止主梁横向落座、落梁，通常需要在盖梁或台帽的两边设置钢筋混凝土挡块；钢筋混凝土挡块刚度大、延性低、没有耗能能力，在地震作用下不仅会妨碍板式橡胶支座柔性的发挥，增大下部结构的地震响应，还会因为脆性剪断破坏而失去对主梁和支座位移的限制作用。
大量震害调查表明，挡块的破坏普遍表现为脆性剪断破坏，导致主梁横向位移不再受限，支座过度滑移，从而导致主梁横向落座，支座脱空、甩出、挤压、剪切破坏等，同时造成盖梁和台帽发生难以修复的损坏。可见，传统的钢筋混凝土挡块无法发挥板式橡胶支座柔性隔震的有效作用，且因为缺乏足够的塑性变形能力无法有效限制主梁位移，产生塑性耗能的抗震作用。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出了一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其创新在于：所述附加阻尼限位挡块由底板、限位挡板、滑板、多块阻尼腹板、顶板和橡胶垫组成；
所述底板水平设置，限位挡板固定在底板的上侧面上，限位挡板的轴向与底板的横向平行；限位挡板内侧的底板上侧面形成滑移区，滑移区的中部设置有多根抗剪螺栓，多根抗剪螺栓沿底板的横向分布，滑移区的表面设置有聚四氟乙烯材料层，聚四氟乙烯材料层上设置有与抗剪螺栓匹配的通孔；所述滑板放置在聚四氟乙烯材料层上，滑板中部设置多个条形孔，条形孔的轴向与底板的轴向平行，多个条形孔沿底板的横向分布，多根抗剪螺栓一一对应地套接在多个条形孔中，抗剪螺栓和条形孔能相对滑动；所述顶板设置在滑板的正上方，阻尼腹板设置在顶板和滑板之间，阻尼腹板的上端与顶板的下侧面连接，阻尼腹板的下端与滑板的上侧面连接，多块阻尼腹板沿底板的横向分布；所述橡胶垫设置在顶板的内侧面上，橡胶垫的表面与所述梁体的外壁接触；所述顶板的屈服强度大于多块阻尼腹板的屈服强度之和，所述限位挡板的屈服强度大于多块阻尼腹板的屈服强度之和；所述抗剪螺栓能对滑板向外的最大滑移量进行限制；所述限位挡板能在抗剪螺栓破坏后，继续对滑板向外的最大滑移量进行限制，限位挡板和抗剪螺栓的间距大于或等于Δ；Δ为：抗剪螺栓破坏前，滑板向外的最大滑移量；所述附加阻尼限位挡块用于限制板式橡胶支座上侧主梁的横向位移，Δ等于所述板式橡胶支座的弹性剪切变形量；所述阻尼腹板能在滑板与限位挡板接触后，以屈服和塑性变形方式吸收能量，从而起到耗散能量的作用。
本发明所适用的桥梁的基本结构包括支撑体、支座垫石、板式橡胶支座和主梁，其典型结构如图4、5所示；具体实施时，底板即固定在支撑体上，图中的支撑体为桥墩盖梁，对于采用桥台台帽的桥梁，支撑体也可为桥台台帽；
本发明的原理是：初始状态时，滑板及其上部结构都位于向内的最大行程位置处，橡胶垫的表面与主梁的外壁接触；发生地震时，如主梁出现向外的横向位移，顶板就会被主梁推动，从而带动滑板滑动，由于设置了抗剪螺栓，滑板滑动一定距离后就会被抗剪螺栓阻挡，主梁也随之被阻挡，这就使得主梁可以在横向上定量滑移一定距离，对主梁的横向作用力起到吸收作用，同时，主梁也不会落座，同时也就使得板式橡胶支座的吸能作用能够得到发挥；如主梁的横向作用力较大，抗剪螺栓被破坏，限位挡板能继续发挥阻挡作用，同时，阻尼腹板也能通过塑性形变来吸收一部分能量，继续阻止主梁横向落座，当然，如如主梁的横向作用力过于巨大，附加阻尼限位挡块最终也会被破坏，但相比于现有的固定式挡块，本发明能够通过定量滑移、抗剪螺栓、阻尼腹板和限位挡板的阻尼作用吸收大量能量，使主梁能够在横向上“定量”滑移一定距离而不落座，从而使得板式橡胶支座的弹性效能能够得到充分利用，同时，本发明能够避免主梁的惯性力向下部结构过度传递，对支撑体起到保护作用，便于震后修复。
优选地，所述阻尼腹板上设置有多个菱形通孔；阻尼腹板采用具有延展性和塑性的软钢制作。
优选地，所述滑板和聚四氟乙烯材料层之间的摩擦力记为f，抗剪螺栓的抗剪强度记为τ，f和τ满足如下关系：
f≤Fy，τ≤fy
其中，Fy为阻尼腹板的屈服力，fy为阻尼腹板的屈服强度。
优选地，所述限位挡板外侧面和底板上侧面之间设置有多块加强肋板。加强肋板能增强限位挡板的强度。
优选地，阻尼腹板和顶板之间设置有多块加劲肋板，阻尼腹板和滑板之间设置有多块加劲肋板；所述加劲肋板能使各块阻尼腹板受力均匀。
优选地，所述橡胶垫的厚度为2～3cm，橡胶垫能在主梁与顶板接触时提供一定的缓冲。
本发明的有益技术效果是：提出了一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，该附加阻尼限位挡块吸能效果较好，能对主梁的横向位移起到较好的限制作用，使板式橡胶支座的效能得到充分利用，同时，还能对支撑体起到保护效果，便于震后修复。
附图说明
图1、本发明的结构示意图；
图2、本发明的侧视图；
图3、滑板端面示意图；
图4、本发明的设置位置示意图一；
图5、本发明的设置位置示意图二；
图中各个标记所对应的名称分别为：支撑体1、支座垫石2、板式橡胶支座3、主梁4、底板5、抗剪螺栓5-1、限位挡板6、滑板7、条形孔7-1、阻尼腹板8、顶板9、橡胶垫10、附加阻尼限位挡块11。
具体实施方式
一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其创新在于：所述附加阻尼限位挡块由底板(5)、限位挡板6、滑板7、多块阻尼腹板8、顶板9和橡胶垫10组成；
所述底板5水平设置，限位挡板6固定在底板5的上侧面上，限位挡板6的轴向与底板5的横向平行；限位挡板6内侧的底板5上侧面形成滑移区，滑移区的中部设置有多根抗剪螺栓5-1，多根抗剪螺栓5-1沿底板5的横向分布，滑移区的表面设置有聚四氟乙烯材料层，聚四氟乙烯材料层上设置有与抗剪螺栓5-1匹配的通孔；所述滑板7放置在聚四氟乙烯材料层上，滑板7中部设置多个条形孔，条形孔的轴向与底板5的轴向平行，多个条形孔沿底板5的横向分布，多根抗剪螺栓5-1一一对应地套接在多个条形孔中，抗剪螺栓5-1和条形孔能相对滑动；所述顶板9设置在滑板7的正上方，阻尼腹板8设置在顶板9和滑板7之间，阻尼腹板8的上端与顶板9的下侧面连接，阻尼腹板8的下端与滑板7的上侧面连接，多块阻尼腹板8沿底板5的横向分布；所述橡胶垫10设置在顶板9的内侧面上，橡胶垫10的表面与所述梁体的外壁接触；所述顶板9的屈服强度大于多块阻尼腹板8的屈服强度之和，所述限位挡板6的屈服强度大于多块阻尼腹板8的屈服强度之和；所述抗剪螺栓5-1能对滑板7向外的最大滑移量进行限制；所述限位挡板6能在抗剪螺栓5-1破坏后，继续对滑板7向外的最大滑移量进行限制，限位挡板6和抗剪螺栓5-1的间距大于或等于Δ；Δ为：抗剪螺栓5-1破坏前，滑板7向外的最大滑移量；所述附加阻尼限位挡块用于限制板式橡胶支座上侧主梁的横向位移，Δ等于所述板式橡胶支座的弹性剪切变形量；所述阻尼腹板8能在滑板7与限位挡板6接触后，以屈服和塑性变形方式吸收能量，从而起到耗散能量的作用。
进一步地，所述阻尼腹板上设置有多个菱形通孔；阻尼腹板采用具有延展性和塑性的软钢制作。
进一步地，所述滑板7和聚四氟乙烯材料层之间的摩擦力记为f，抗剪螺栓5-1的抗剪强度记为τ，f和τ满足如下关系：
f≤Fy，τ≤fy
其中，Fy为阻尼腹板8的屈服力，fy为阻尼腹板8的屈服强度。
进一步地，所述限位挡板6外侧面和底板5上侧面之间设置有多块加强肋板。
进一步地，阻尼腹板8和顶板9之间设置有多块加劲肋板，阻尼腹板8和滑板7之间设置有多块加劲肋板；所述加劲肋板能使各块阻尼腹板8受力均匀。
进一步地，所述橡胶垫10的厚度为2～3cm，橡胶垫10能在主梁与顶板接触时提供一定的缓冲。
具体实施时，可使图2中的滑移控制量Δ等于板式橡胶支座的弹性剪切变形量(即橡胶支座中橡胶层的总厚度)，以保证板式橡胶支座在阻尼腹板塑性屈服前不会因过度剪切变形而失效，从而使板式橡胶支座的柔性隔震作用得到充分发挥。
Claims (6)
1.一种可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：所述附加阻尼限位挡块由底板（5）、限位挡板（6）、滑板（7）、多块阻尼腹板（8）、顶板（9）和橡胶垫（10）组成；
所述底板（5）水平设置，限位挡板（6）固定在底板（5）的上侧面上，限位挡板（6）的轴向与底板（5）的横向平行；限位挡板（6）内侧的底板（5）上侧面形成滑移区，滑移区的中部设置有多根抗剪螺栓（5-1），多根抗剪螺栓（5-1）沿底板（5）的横向分布，滑移区的表面设置有聚四氟乙烯材料层，聚四氟乙烯材料层上设置有与抗剪螺栓（5-1）匹配的通孔；所述滑板（7）放置在聚四氟乙烯材料层上，滑板（7）中部设置多个条形孔，条形孔的轴向与底板（5）的轴向平行，多个条形孔沿底板（5）的横向分布，多根抗剪螺栓（5-1）一一对应地套接在多个条形孔中，抗剪螺栓（5-1）和条形孔能相对滑动；所述顶板（9）设置在滑板（7）的正上方，阻尼腹板（8）设置在顶板（9）和滑板（7）之间，阻尼腹板（8）的上端与顶板（9）的下侧面连接，阻尼腹板（8）的下端与滑板（7）的上侧面连接，多块阻尼腹板（8）沿底板（5）的横向分布；所述橡胶垫（10）设置在顶板（9）的内侧面上，橡胶垫（10）的表面用于与梁体的外壁接触；所述顶板（9）的屈服强度大于多块阻尼腹板（8）的屈服强度之和，所述限位挡板（6）的屈服强度大于多块阻尼腹板（8）的屈服强度之和；所述抗剪螺栓（5-1）能对滑板（7）向外的最大滑移量进行限制；所述限位挡板（6）能在抗剪螺栓（5-1）破坏后，继续对滑板（7）向外的最大滑移量进行限制，限位挡板（6）和抗剪螺栓（5-1）的间距大于或等于Δ；Δ为：抗剪螺栓（5-1）破坏前，滑板（7）向外的最大滑移量；所述附加阻尼限位挡块用于限制板式橡胶支座上侧主梁的横向位移，Δ等于所述板式橡胶支座的弹性剪切变形量；所述阻尼腹板（8）能在滑板（7）与限位挡板（6）接触后，以屈服和塑性变形方式吸收能量，从而起到耗散能量的作用。
2.根据权利要求1所述的可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：所述阻尼腹板（8）上设置有多个菱形通孔；阻尼腹板（8）采用具有延展性和塑性的软钢制作。
3.根据权利要求1所述的可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：所述滑板（7）和聚四氟乙烯材料层之间的摩擦力记为f，抗剪螺栓（5-1）的抗剪强度记为τ，f和τ满足如下关系：
其中，
为阻尼腹板（8）的屈服力，
为阻尼腹板（8）的屈服强度。
4.根据权利要求1所述的可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：所述限位挡板（6）外侧面和底板（5）上侧面之间设置有多块加强肋板。
5.根据权利要求1所述的可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：阻尼腹板（8）和顶板（9）之间设置有多块加劲肋板，阻尼腹板（8）和滑板（7）之间设置有多块加劲肋板；所述加劲肋板能使各块阻尼腹板（8）受力均匀。
6.根据权利要求1所述的可定量滑移的附加阻尼限位挡块，其特征在于：所述橡胶垫（10）的厚度为2~3cm，橡胶垫（10）能在主梁与顶板接触时提供一定的缓冲。
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20201117 |