CN109958054B - 可调索高阻尼组合式防落梁装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可调索高阻尼组合式防落梁装置，涉及桥梁二次防护装置技术领域，它具有一端开口的筒状调节端保护罩，该调节端保护罩内沿轴向由内向外依次设置有调节端锚具和黏滞流体阻尼器，调节端保护罩开口端外连接有调节端预埋垫板，黏滞流体阻尼器通过支撑筒与调节端预埋垫板连接；具有一端开口的筒状固定端保护罩，该固定端保护罩内沿轴向设置有固定端锚具，固定端保护罩开口端外连接有固定端预埋垫板；调节端预埋垫板与固定端预埋垫板之间通过预埋管连接，在预埋管内沿轴向设置有索体，该索体其一端从调节端预埋垫板穿过并进入黏滞流体阻尼器内后其伸出的钢绞线插入调节端锚具内，与现有技术相比，本发明限位效果、防震效果好。

Description

可调索高阻尼组合式防落梁装置

技术领域

本发明涉及桥梁二次防护装置技术领域，尤其是一种可调索高阻尼组合式防落梁装置。

背景技术

我国是世界上地震活动最强烈和地震灾害最严重的国家之一，而落梁是地震中发生频次最高、破坏性最严重、修复最困难的桥梁地震灾害之一。防落梁装置是防止桥梁上部结构因在地震作用下产生不可预想的大变位，从而从下部结构顶部脱落下来的一种防护系统，是梁桥减震构件的重要组成部分之一，在正常工作状态下或小震时，防落梁装置发挥作用不明显，上部结构可自由伸缩或振动。而大震到来时，防落梁装置开始发挥作用，限制上部结构的振动，使其变位不致过大。因此，防落梁装置是防止桥梁或高危桥梁进行二次防护的必要装置，是桥梁安全保证的一个“保险”。

传统的防落梁方式的主要构造措施是在墩体上部两侧设置混凝土挡块、锚栓或钢托架，横桥向可防止梁体脱落，但由于未设置缓冲装置，地震时防落梁设施会与梁发生硬性撞击，容易对梁体造成破坏。随着对桥梁安全性的要求越来越高，防落梁装置结构安全要求也越来越高。目前市场上的防落梁装置结构层出不穷，有支座限位装置、防落链装置、销孔式装置、钢棒连接式装置等，但其限位效果、防震效果以及后期维护等存在不同程度的缺点。而在我国现行的《公路工程抗震规范》中也仅极为简单地提到了桥梁应考虑防落梁的措施，对其具体设计没有量化的规定。

因此，现有技术的待于提高和改进，为桥梁结构在强烈地震作用下的安全提供一种更可靠的保障。

发明内容

本发明提供一种可调索高阻尼组合式防落梁装置，它可解决现有防落梁限位效果、防震效果不佳的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：它具有一端开口的筒状调节端保护罩，该筒状调节端保护罩内沿轴向由内向外依次设置有调节端锚具和黏滞流体阻尼器，所述筒状调节端保护罩开口端外连接有调节端预埋垫板，所述黏滞流体阻尼器通过支撑筒与所述调节端预埋垫板连接；具有一端开口的筒状固定端保护罩，该筒状固定端保护罩内沿轴向设置有固定端锚具，所述筒状固定端保护罩开口端外连接有固定端预埋垫板；所述调节端预埋垫板与所述固定端预埋垫板之间通过预埋管连接，在所述预埋管内沿轴向设置有索体，该索体其一端从所述调节端预埋垫板穿过并进入所述黏滞流体阻尼器内后其伸出的钢绞线插入所述调节端锚具内；所述索体另一端伸出的钢绞线插入所述固定端锚具内。

上述技术方案中，更具体的方案还可以是：所述支撑筒与所述调节端预埋垫板之间压接有缓冲橡胶垫，所述调节端预埋垫板、支撑筒及缓冲橡胶垫的中部分别设有供所述索体穿过的通孔。

进一步的：所述黏滞流体阻尼器包括有油缸，该油缸的活塞为两端设有开口的中空杆，伸出所述油缸一端端盖的所述活塞的一端端头螺接有盖板螺母，该盖板螺母与所述调节端锚具的调节端锚板连接，所述盖板螺母的轴肩上通过设置的调节螺杆与所述油缸的所述端盖内套接的前密封板连接；所述油缸的另一端设置有后密封板，所述活塞的另一端从所述后密封板中间的通孔伸出，所述索体的一端穿入所述活塞内；在所述活塞的杆壁外于所述前密封板和后密封板之间的段上设有向外伸出的凸环，该凸环的外径略小于所述油缸的内径并设有导向铜层；所述油缸的后端内壁与后密封板之间插接所述支撑筒，在所述油缸的外壁螺接有弹簧座螺母。

进一步的：所述调节端锚具包括有所述调节端锚板和设置在该调节端锚板通孔内与该调节端锚板配合使用的工作夹片，该工作夹片内沿轴向设置有内孔，所述索体的所述钢绞线从所述工作夹片内穿出，在所述工作夹片伸出端外压接有防松装置。

进一步的：所述固定端锚具包括有固定端锚板和设置在该固定端锚板通孔内与该锚板配合使用的工作夹片，在该工作夹片内沿轴向设置有内孔，所述钢绞线从所述工作夹片内穿出，在所述工作夹片伸出端外压接有防松装置，在所述固定端锚板外壁螺接有固定端螺母，该固定端螺母与所述固定端预埋垫板之间压接有缓冲橡胶垫。

进一步的：所述防松装置包括防松压板，该防松压板为圆形板，其上设有与所述调节端锚板或所述固定端锚板相对应的通孔，在所述通孔内穿插有用于压紧工作夹片的压紧螺栓，所述防松压板通过压紧螺钉与所述调节端锚板或者固定端锚板固定。

进一步的：所述索体伸向所述固定端锚具的端外套接有一端为开口的密封装置，该密封装置开口端从所述固定端预埋垫板及缓冲橡胶垫中部通孔伸出与所述固定端锚板连接。

进一步的：在所述盖板螺母和所述弹簧座螺母之间设置有圆柱弹簧；在所述预埋管内中部设置有偏向器，该偏向器具有沿轴向设置的固定套筒，该固定套筒一端敞开另一端设有通孔，所述固定套筒敞开端设有环状压板，在所述固定套筒内填充有偏向器聚合物层，该偏向器聚合物层通过调节螺栓与所述固定套筒及所述环状压板连接，所述偏向器聚合物层内设有喇叭状通孔，该喇叭状通孔的小端与所述固定套筒的通孔相对应。

由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、由于本防落梁装置包括调节端和固定端及连接调节端和固定端的其内设有索体的预埋管，调节端由调节端保护罩内调节端锚具和黏滞流体阻尼器构成，固定端由固定端锚具构成，通过调节端对其内的调节端锚具和黏滞流体阻尼器对钢绞线索体的拉伸进行调整，并且可根据不同的吨位采用相应的多根钢绞线，具有较好的柔性，限制隔离桥梁上部与桥墩顶部的相对位移不致过大，防止落梁，限位效果和防震效果好。

2、采用黏滞流体阻尼器，该阻尼器由盖板螺母、调节螺杆、活塞、端盖、前密封板、油缸、圆柱弹簧、阻尼介质、弹簧座螺母和后密封板组成, 外形简洁，结构紧凑、密封性好，安装便捷、安装空间小，且出厂前已经组装成一个整体，不需要到工地现场组装，这样更方便现场施工,保证性能更稳定;减少现场安装人为造成的不稳定因素；阻尼介质采用二甲基硅油，该介质具有粘温系数小、极低和极高温度下（-50°C～+250°C）性能稳定、坑辐射性能好的优点，同时生理惰性、化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力；黏滞流体阻尼器一般是利用活塞推动油缸中的阻尼介质相互作用产生阻尼力，将结构振动的部分能量通过阻尼器中粘滞流体阻尼材料的粘滞耗能耗散掉，达到减小结构振动如地震和风振反应的目的。

3、固定端锚具和调节端锚具装有防松装置，有效提升了锚固性能的稳定性。

4、固定端锚板开外螺纹，用固定端螺母锁紧，以有效消除钢绞线控制应力的损失，以达到低回缩锚固的目的；另外通过调节螺母，对安装或后期维护时的索力进行有效的调节。

5、调节端锚具和固定端锚具均设计有保护罩、密封装置，防止水和潮气等式腐蚀介质直接进入锚固端，使钢绞线防腐性能有了更可靠的保证，提高了防落梁的使用寿命和安全性能。

6、采用高阻尼缓冲橡胶，可缓和地震时强大的冲击力，具有良好的吸收能量、弹性复位及承载能力。

7、偏向器采用采用可调节式结构, 根据工况情况通过调节螺栓可适当调节偏向器化合物的位置,索体轴向对中效果会更好。偏向器化合物采用复合材料制成，对于地震造成的多方向弯曲，具有导向作用,并缓和发生在连接索的局部弯曲应力，使锚固部位仅受到轴向力，没有弯应力和剪力。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明安装在桥墩上的示意图。

图3是本发明防松装置的结构示意图。

图4是本发明偏向器的结构示意图。

图5是图4的A-A剖视图。

各序号名称如下：

1.调节端保护罩、2.防松装置、3.工作夹片、4.调节端锚板、5.盖板螺母、6.调节螺杆、7.活塞、8.端盖、9.前密封板、10.油缸、11.圆柱弹簧、12.阻尼介质、13.弹簧座螺母、14.后密封板、15.支撑筒、16.缓冲橡胶垫、17.调节端预埋垫板 、18.索体、19.预埋管、20.偏向器、21.密封装置、22.钢绞线、23.固定端预埋垫板、24.缓冲橡胶垫、25.固定端螺母、26.固定端锚板、27.工作夹片、28.防松装置、29.固定端保护罩、30.凸环、31.压紧螺栓、32.防松压板、33.压紧螺钉、34.固定套筒、35.偏向器聚合物、36.调节螺栓、37.压板、38喇叭状通孔。

具体实施方式

以下结合附图实例对本发明作进一步详述。但本发明并不限定于下述的实施例。

如图1所示的本发明，它具有一端开口的筒状调节端保护罩1，该筒状调节端保护罩内沿轴向由内向外依次设置有调节端锚具和黏滞流体阻尼器，筒状调节端保护罩1开口端外连接有调节端预埋垫板17，黏滞流体阻尼器通过支撑筒15与调节端预埋垫板17连接；具有一端开口的筒状固定端保护罩29，该筒状固定端保护罩内沿轴向设置有固定端锚具，筒状固定端保护罩开口端外连接有固定端预埋垫板23；调节端预埋垫板17与固定端预埋垫板23之间通过预埋管19连接，在预埋管19内沿轴向设置有索体18，该索体其一端从调节端预埋垫板17穿过并进入黏滞流体阻尼器内后其伸出的钢绞线22插入调节端锚具内；索体18另一端伸出的钢绞线22插入固定端锚具内；支撑筒15与调节端预埋垫板17之间压接有缓冲橡胶垫16，调节端预埋垫板17、支撑筒15及缓冲橡胶垫16的中部分别设有供索体18穿过的通孔。调节端锚具和固定端锚具均设计有保护罩、密封装置，防止水和潮气等腐蚀介质直接进入锚固端，使钢绞线防腐性能有了更可靠的保证，提高了本防落梁装置的使用寿命和安全性能；采用缓冲橡胶垫，可缓和地震时强大的冲击力，具有良好的吸收能量、弹性复位及承载能力。

黏滞流体阻尼器包括有油缸10，该油缸内采用二甲基硅油作为阻尼介质12，该阻尼介质具有粘温系数小、极低和极高温度下（-50°C～+250°C）性能稳定、坑辐射性能好的优点，同时生理惰性、化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力；油缸10的活塞7为两端设有开口的中空杆，伸出油缸10一端端盖8的活塞7的一端端头外设置螺纹，用于螺接盖板螺母5，该盖板螺母与调节端锚具的调节端锚板4连接，盖板螺母5的轴肩上通过对称设置的调节螺杆6与油缸10的端盖8内套接的前密封板9连接；油缸10的另一端设置有后密封板14，活塞7的另一端从后密封板14中间的通孔伸出，索体18的一端穿入活塞7内；在活塞7的杆壁外于前密封板9和后密封板14之间的段上设有向外伸出的凸环30，该凸环的外径略小于油缸10的内径并设有导向铜层，以便于凸环随着活塞的左右移动很好的推动油缸中的阻尼介质相互作用产生阻尼力，将结构振动的部分能量通过阻尼器中粘滞流体阻尼材料的粘滞耗能耗散掉，达到减小结构振动如地震和风振反应的目的；油缸10的后端内壁与后密封板14之间插接支撑筒15，在油缸10的外壁呈螺纹设计，用于螺接弹簧座螺母13，盖板螺母5和弹簧座螺母13之间设置有圆柱弹簧11；将油缸10外壁及活塞7伸出端头外圆设计成螺纹结构，通过调节盖板螺母5、调节螺杆6、弹簧座螺母13，以便对圆柱弹簧11进行大行程的调整弹簧伸长量及控制钢绞线有效应力；另外，对于后期维护时，通过调节螺母能有效的调整索体的控制应力。

调节端锚具包括有调节端锚板4和设置在该调节锚板通孔内与该调节锚板配合使用的工作夹片3，该工作夹片内沿轴向设置有内孔，索体端头伸出的钢绞线22从工作夹片3内穿出，在工作夹片3伸出端外套接有防松装置2；固定端锚具包括有固定端锚板26和设置在该固定端锚板通孔内与该锚板配合使用的工作夹片27，在该工作夹片内沿轴向设置有内孔，索体端头伸出的钢绞线22从工作夹片内穿出，在工作夹片27伸出端外套接有防松装置28，在固定端锚板26外壁螺接有固定端螺母25，该固定端螺母与固定端预埋垫板23之间压接有缓冲橡胶垫24；如图3所示，本发明的防松装置包括防松压板32，该防松压板为圆形板，其上设有与调节端锚板4或固定端锚板26相对应的通孔，在通孔内穿插有用于压紧工作夹片3或27的压紧螺栓31，防松压板通过压紧螺钉33与调节端锚板或者固定端锚板固定；调节端锚具和固定端锚具均设有防松装置，有效提升了锚固性能的稳定性；索体18伸向固定端锚具的端外套接有一端为开口的密封装置21，该密封套筒开口端从固定端预埋垫板23及缓冲橡胶垫24中部通孔伸出与固定端锚板26连接；在预埋管内中部设置有偏向器20，如图4和图5所示，该偏向器具有沿轴向设置的固定套筒34，该固定套筒一端敞开另一端设有通孔，固定套筒34敞开端设有环状压板37，在固定套筒34内填充有偏向器聚合物层35，该偏向器聚合物层通过调节螺栓与固定套筒34及环状压板37连接，偏向器聚合物层35内设有喇叭状通孔38，该喇叭状通孔的小端与固定套筒的通孔相对应；偏向器采用采用可调节式结构,根据工况情况通过调节螺栓可适当调节偏向器化合物的位置,索体轴向对中效果会更好。偏向器化合物采用复合材料制成，，对于地震造成的多方向弯曲，具有导向作用,并缓和发生在连接索的局部弯曲应力，使锚固部位仅受到轴向力，没有弯应力和剪力。

上述单根钢绞线外设置有复合防护层，该复合防护层由内向外分别为防腐油脂层（或石蜡）和聚乙烯护套层，整束索体外缠包高强聚脂带再通过热挤包聚乙烯护套，大大减少了聚乙烯护套的拉应力，降低聚乙烯护套开裂的可能，提高了聚乙烯护套的耐久性。三层防腐，避免了钢绞线由于一处受腐蚀而整束锈蚀，提高了钢绞线的寿命，每根钢绞线被聚乙烯阻尼隔离，避免在工作中钢绞线的相互挤磨，大大提高拉索的疲劳耐久性能。

本防落梁装置的安装方法为：

1、将索体整束穿过预留孔本防落梁装置各个部件预留的通孔；

2、安装固定端锚具，依序安装：固定端预埋垫板23、缓冲橡胶垫24、密封装置21、固定端锚板26、固定端螺母25、工作夹片27、防松装置28；

3、安装调节端，依序安装：调节端预埋垫板17、缓冲橡胶垫16、整体安装黏滞流体阻尼器，调节端锚板4、工作夹片3、防松装置2；

4、根据施工设计要求，调节圆柱弹簧11伸缩量，通过旋松调节螺杆6释放弹簧压力，通过盖板螺母5、弹簧座螺母13调节弹簧伸缩量；

5、根据工况需求，可以通过盖板螺母5、弹簧座螺母13或固定端螺母5对拉索的长度和索力进行有效的调节；

6、安装偏向器20；

7、检查各部件及有关参数正确无误,在调节端和锚固端涂抹防腐油脂；

8、安装两端保护罩。

本发明的防落梁装置可安装在桥梁的桥墩上及桥台上的预制箱梁连接处，如图2所示，a为本防落梁装置，b为桥墩，c为预制箱梁，d为桥台。

Claims (5)

1.一种可调索高阻尼组合式防落梁装置，其特征在于：具有一端开口的筒状调节端保护罩（1），该筒状调节端保护罩内沿轴向由内向外依次设置有调节端锚具和黏滞流体阻尼器，所述筒状调节端保护罩（1）开口端外连接有调节端预埋垫板（17），所述黏滞流体阻尼器通过支撑筒（15）与所述调节端预埋垫板（17）连接；具有一端开口的筒状固定端保护罩（29），该筒状固定端保护罩内沿轴向设置有固定端锚具，所述筒状固定端保护罩开口端外连接有固定端预埋垫板（23）；所述调节端预埋垫板（17）与所述固定端预埋垫板（23）之间通过预埋管（19）连接，在所述预埋管（19）内沿轴向设置有索体（18），该索体其一端从所述调节端预埋垫板（17）穿过并进入所述黏滞流体阻尼器内后其伸出的钢绞线（22）插入所述调节端锚具内；所述索体（18）另一端伸出的钢绞线（22）插入所述固定端锚具内；所述支撑筒（15）与所述调节端预埋垫板（17）之间压接有缓冲橡胶垫（16），所述调节端预埋垫板（17）、支撑筒（15）及缓冲橡胶垫（16）的中部分别设有供所述索体（18）穿过的通孔；所述黏滞流体阻尼器包括有油缸（10），该油缸的活塞（7）为两端设有开口的中空杆，伸出所述油缸一端端盖（8）的所述活塞（7）的一端端头螺接有盖板螺母（5），该盖板螺母与所述调节端锚具的调节端锚板（4）连接，所述盖板螺母（5）的轴肩上通过设置的调节螺杆（6）与所述油缸（10）的所述端盖（8）内套接的前密封板（9）连接；所述油缸（10）的另一端设置有后密封板（14），所述活塞（7）的另一端从所述后密封板（14）中间的通孔伸出，所述索体（18）的一端穿入所述活塞（7）内；在所述活塞（7）的杆壁外于所述前密封板（9）和后密封板（14）之间的段上设有向外伸出的凸环（30），该凸环的外径略小于所述油缸（10）的内径并设有导向铜层；所述油缸（10）的后端内壁与后密封板（14）之间插接所述支撑筒（15），在所述油缸（10）的外壁螺接有弹簧座螺母（13）；所述调节端锚具包括有所述调节端锚板（4）和设置在该调节端锚板通孔内与该调节端锚板配合使用的工作夹片（3），该工作夹片内沿轴向设置有内孔，所述索体的所述钢绞线从所述工作夹片（3）内穿出，在所述工作夹片（3）伸出端外压接有防松装置（2）；所述油缸内的阻尼介质（12）为二甲基硅油。

2.根据权利要求1所述的可调索高阻尼组合式防落梁装置，其特征在于：所述固定端锚具包括有固定端锚板（26）和设置在该固定端锚板通孔内与该锚板配合使用的工作夹片（27），在该工作夹片内沿轴向设置有内孔，所述钢绞线（22）从所述工作夹片内穿出，在所述工作夹片（27）伸出端外压接有防松装置（28），在所述固定端锚板（26）外壁螺接有固定端螺母（25），该固定端螺母与所述固定端预埋垫板（23）之间压接有缓冲橡胶垫（24）。

3.根据权利要求2所述的可调索高阻尼组合式防落梁装置，其特征在于：所述防松装置包括防松压板（32），该防松压板为圆形板，其上设有与所述调节端锚板或所述固定端锚板相对应的通孔，在所述通孔内穿插有用于压紧工作夹片的压紧螺栓（31），所述防松压板通过压紧螺钉（33）与所述调节端锚板或者固定端锚板固定。

4.根据权利要求3所述的可调索高阻尼组合式防落梁装置，其特征在于：所述索体（18）伸向所述固定端锚具的端外套接有一端为开口的密封装置（21），该密封装置开口端从所述固定端预埋垫板（23）及缓冲橡胶垫（24）中部通孔伸出与所述固定端锚板（26）连接。

5.根据权利要求4所述的可调索高阻尼组合式防落梁装置，其特征在于：在所述盖板螺母（5）和所述弹簧座螺母（13）之间设置有圆柱弹簧（11）；在所述预埋管内中部设置有偏向器（20），该偏向器具有沿轴向设置的固定套筒（34），该固定套筒一端敞开另一端设有通孔，所述固定套筒敞开端设有环状压板（37），在所述固定套筒内填充有偏向器聚合物层（35），该偏向器聚合物层通过调节螺栓（36）与所述固定套筒（34）及所述环状压板（37）连接，所述偏向器聚合物层（35）内设有喇叭状通孔（38），该喇叭状通孔的小端与所述固定套筒的通孔相对应。