CN110055880B - 一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，包含底板，所述底板上连接有至少一个限位槽，所有所述限位槽沿高度方向依次设置，每个所述限位槽内设有至少一个波纹板，每个所述波纹板的竖直截面为波浪形状，每个所述限位槽的宽度适配对应所有所述波纹板的总宽度，每个所述限位槽中的所有所述波纹板的一端均连接于限位槽端部一，对应的所有所述波纹板另一端均连接于活动构件，每个所述活动构件滑动连接于对应所述限位槽的端部二。采用本装置有效将耗能构件与防落梁装置进行结合，使防落梁装置具备了显著的减震耗能能力，结构形式合理简洁，大幅降低制造成本，安装、更换方便，在同样耗能能力下有效节省安装高度空间，有效保护桥梁结构。
Description
技术领域
本发明涉及铁路桥梁防落梁耗能技术领域，特别涉及一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置。
背景技术
防落梁装置是桥梁抗震的关键构造，主要用于防止上部结构与下部结构相对位移过大导致的落梁，因此在地震区的桥梁工程中普遍都采用了防落梁装置。
现有技术中我国公路桥梁防落梁装置普遍采用的是混凝土挡块、高强度钢拉杆、高强度钢索等，而铁路桥梁的防落梁装置普遍采用的是基于工字钢加工而成各类挡块形式，但上述形式的防落梁装置都普遍存在一定的局限性，具体体现在下面几个方面：
缺乏缓冲能力，在地震作用下，梁体与挡块或者梁上防落装置与支座垫石之间几乎是刚性碰撞，容易导致桥梁结构破坏，且维修难度大；刚性碰撞，冲击作用力大，一方面防落装置需较大截面耗用较多的材料，另一方面对梁与桥墩的冲击作用也大；
地震耗能性差，由于混凝土挡块、钢拉杆、钢索均是了防止发生落梁的震害，无法通过自身变形来耗能，而现有的工字钢挡块自身刚度较大，无法有效利用钢材延性变形来耗散地震能量，因此在高烈度地震区的桥梁，往往需要单独另设置其它阻尼器等耗能装置来耗散地震能量，这样会增加工程造价，且需要为耗能装置单独设计放置空间。
震后修复难度大、可替换性差，一旦破坏基本无法修复，即使可修复，所花费的经济、时间成本都非常高，这样还可能导致桥梁在强烈余震中遭受严重破坏的危险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的防落梁挡块缺乏地震耗能能力，在高烈度地震区的适应性差，需要单独增设阻尼器装置来耗能，而单独设置的阻尼器装置不仅额外增加成本，还需要考虑设置的空间和位置，使设计复杂化等上述不足，提供一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，包含底板，所述底板上连接有至少一个限位槽，所有所述限位槽沿高度方向依次设置，每个所述限位槽内设有至少一个波纹板，每个所述波纹板的延展方向一致，每个所述波纹板的竖直截面为波浪形状，每个所述限位槽的宽度适配对应所有所述波纹板的总宽度，每个所述限位槽中的所有所述波纹板的一端均连接于限位槽端部一，对应的所有所述波纹板另一端均连接于活动构件，每个所述活动构件滑动连接于对应所述限位槽的端部二，所述活动构件用于连接梁体，所述底板用于连接桥墩，或者所述活动构件用于连接桥墩，所述底板用于连接梁体。
采用本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，包含用于连接桥墩的底板，所述底板上设有至少一个用于放置波纹板的限位槽，所述限位槽可采用两个框架形成，也可采用两个侧板形成，也可以一边为框架另一边为侧板，所有所述限位槽沿高度方向依次设置，即沿高度方向连续设置或间隔设置，每个所述波纹板的竖直截面为波浪形状，波纹板可选用具有延性的金属构件，如钢构件、铝构件，即波纹板作为耗能构件，每个所述限位槽内设有至少一个波纹板，每个所述波纹板延展方向一致，每个所述限位槽中的所有所述波纹板的一端均连接于所述限位槽的端部一、对应的另一端均连接于活动构件，所述活动构件滑动连接于所述限位槽的端部二，所述活动构件用于连接梁体，初始安装后，由于所有所述限位槽固定在底板上，梁体与限位槽具有间隙，当梁体相对于桥墩运动时能够带动活动构件相对于端部一压缩或拉伸波纹板，通过波纹板的拉压延性变形来耗散地震能量，并且当波纹板压缩时，波峰和波谷会沿侧向向外凸出，当外凸一定变形量后，限位槽两侧构件将与波纹钢板波峰、波谷接触，约束其变形，有效保证波纹板变形过程中的稳定性，所述限位槽的数量和每个限位槽中波纹板的数量根据设计耗能能力需求和安装空间来设置，由于限位槽端部二的阻挡和限位槽端部一的固定，能够在耗能过程中同时防止落梁的发生，并且由于防落梁装置无论安装在横桥向或是纵桥向，通常均两两成对设置，因此能够通过参数设计避免活动构件因拉伸过大而滑出限位槽的端部二，或设置挡块防止活动构件滑出端部二，采用本装置有效将耗能构件与防落梁装置进行结合，使防落梁装置具备了显著减震耗能的性能，结构形式合理简洁，便于根据耗能需求增设耗能构件，简化设计，相较于现有独立的耗能构件和防落梁装置能够大幅降低制造成本，安装、更换方便快捷，在同等耗能能力下有效降低安装所需的高度，节省安装空间，安装高度可以适应任意的墩顶和梁底净距，这样可以设计更小的桥墩墩顶尺寸，间接节约了桥墩钢筋和混凝土用量，进一步节省成本，有效保护桥梁结构在地震中不发生落梁震害，具有良好的应用前景，尤其对我国铁路桥梁的高烈度地区的大跨度桥梁建设具有重大意义。
优选的，每个所述波纹板包含两个平板段，两个所述平板段分别用于连接所述端部一和活动构件。
优选的，每个所述限位槽的端部一包含两个夹板一，两个所述夹板一用于夹持对应所述波纹板的一端。
进一步优选的，所述活动构件包含两个夹板二，两个所述夹板二用于夹持对应所述波纹板的另一端，相邻两个所述活动构件相互连接。
进一步优选的，所述限位槽的端部一连接于隔板一，所述限位槽的端部二连接于隔板二，所述隔板一和隔板二均连接于所述底板，所述隔板一和隔板二上分别设有与每个所述限位槽对应的通孔，所有所述波纹板的两端分别穿出对应通孔连接于对应的两个所述夹板一和两个所述夹板二。
采用上述设置方式，所述夹板一设置于所述隔板一外侧，所述夹板二设置于所述隔板二外侧，安装时，将所述波纹板的一端与隔板一上所述通孔外侧的两个所述夹板一连接、另一端与所述隔板二上所述通孔外侧的两个所述夹板二连接，便于波纹板的安装固定，提高连接稳固性。
优选的，所述活动构件包含挡板一，所述挡板一用于连接所述梁体，初始状态下，所述挡板一与隔板二之间具有间隙。
优选的，所述波浪形状包含正弦波形状和方波形状，所有所述波纹板的形状尺寸均相同。
所述波浪形状包含正弦波形状和方波形状，所述方波形状包含梯形波形状和矩形波形状，所有所述波纹板的形状尺寸均相同便于设计计算耗能能力。
优选的，所有所述波纹板能够替换为波纹钢管。
优选的，每个所述限位槽的外侧均设有加劲肋板，每个所述限位槽的内侧均设有橡胶垫层，所述波纹板的每个波峰和波谷中设有缓冲块。
在形成所述限位槽的两侧构件的外侧设置加劲肋板，有利于提高两侧构件的刚度，避免其发生变形破坏；在所述两侧构件的内侧设置橡胶垫层，有效增大与波纹板的接触面积，使接触点具有一定的缓冲；设置缓冲块能够有效起到缓冲消能作用，增大阻尼，避免冲击力过大对耗能构件的损坏。
优选的，相邻两个所述限位槽对齐设置。
综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，有效将耗能构件与防落梁装置进行结合，使防落梁装置具备了显著减震耗能的性能，结构形式合理简洁，便于根据耗能需求增设耗能构件，简化设计，相较于现有独立的耗能构件和防落梁装置能够大幅降低制造成本，安装、更换方便快捷，在同等耗能能力下有效降低安装所需的高度，节省安装空间，耗能性能优良，有效保护桥梁结构在地震中不发生落梁震害，具有良好的应用前景，尤其对我国铁路桥梁的高烈度地区的大跨度桥梁建设具有重大意义。
2、采用本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，设置加劲肋有效提高刚度，避免发生破坏，有效增大与波纹板的接触面积，使接触点具有一定的缓冲。
附图说明：
图1为本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置的结构示意图一；
图2为本发明所述的限位槽的结构示意图；
图3为本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置的结构示意图二；
图4为本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置的拉伸状态示意图。
图中标记：1-底板，2-限位槽，3-波纹板，41-夹板一，42-夹板二，51-隔板一，52-隔板二，61-挡板一，7-加劲肋板。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
如图1-3所示，本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，包含钢质的底板1、隔板一51和隔板二52，所述隔板一51 和隔板二52均连接于所述底板1，所述底板1上设有至少一个限位槽2，如本实施例示例为设有两个限位槽2，具体数量根据耗能能力需求和安装空间确定，两个限位槽2沿高度方向依次对齐设置，具体的，所述限位槽2可采用两个框架形成，也可采用两个侧板形成，也可以一边为框架另一边为侧板，本实施例采用两个钢质侧板形成，两个侧板之间形成限位槽2，所述限位槽2的高度适配波纹板3波峰和波谷间的高度，即初始安装时，波峰和波谷与两边侧板均具有间隙，优选的，每个所述限位槽2的两个外侧均设有加劲肋板7，所述限位槽2的内侧均设有橡胶垫层，即两个侧板的外侧分别设置有横向的加劲肋板7，有利于提高两侧构件的刚度，避免其发生变形破坏，也可以相邻两个限位槽2共用两者之间的那个侧板，有效降低安装所需高度，两个侧板的内侧分别设置有橡胶垫层，有效增大与波纹板的接触面积，使接触点具有一定的缓冲。
每个所述限位槽2内设有至少一个波纹板3，每个所述波纹板3的延展方向一致，本实施例仅示例设置一个波纹板3，每个所述波纹板3的竖直截面为波浪形状，所述波浪形状包含正弦波形状和方波形状，所述方波形状包含梯形波形状和矩形波形状，本实施例仅示例正弦波形状，优选的，所有所述波纹板3是形状尺寸均相同的钢板，所述波纹板3的每个波峰和波谷中设有缓冲块，如橡胶块，所述限位槽2的宽度适配对应的所有所述波纹板3的总宽度，所述限位槽2的端部一用于连接每个所述波纹板3的一端，如采用螺栓连接，每个所述波纹板3的另一端连接于活动构件，如采用螺栓连接，所述活动构件滑动连接于所述限位槽2的端部二，所述活动构件用于连接梁体，为防止所述活动构件滑出所述端部二，可在所述活动构件上设置挡块，所述挡块的宽度大于所述端部二出口的宽度，具体的，每个所述波纹板3包含两个平板段，两个所述平板段分别用于连接对应限位槽2的端部一和活动构件，所述限位槽2的端部一包含两个夹板一41，两个所述夹板一41用于夹持所有所述波纹板3的一端平板段，所述限位槽2的端部一连接于隔板一51，所述限位槽2的端部二连接于隔板二52，具体的，所述隔板一51和隔板二52上分别设有与每个所述限位槽2对应的通孔，两个所述夹板一41分别连接于隔板一51外侧，对应设置在通孔上下两侧，两个所述夹板二42分别连接于隔板二52外侧，对应设置在通孔上下两侧，所有所述波纹板3的两个平板段分别穿出对应两侧通孔与对应的所述夹板一41和夹板二42分别连接，优选的，所述隔板一51采用工字型钢质构件，有效增大连接面积，与底板1连接更稳定；每个所述活动构件包含两个夹板二42，两个所述夹板二42用于夹持所有所述波纹板3的另一端平板段，优选的，两个所述夹板一41均与所述隔板一焊接连接，优选的，所述活动构件包含挡板一61，所述挡板一61用于连接所述梁体，具体的，所述挡板一51可以与所述夹板二42为一体成型构件，所述挡板一51靠近梁体的一侧为整体面，或者，采用两个角钢分别与中间的槽钢组合形成两组活动构件，初始状态下，所述挡板一61与隔板二52之间具有间隙。
采用本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，初始安装后，挡板一61与隔板二52具有间隙，当梁体运动时能够带动活动构件压缩或拉伸波纹板3，如图4（仅示意，实际使用中活动构件不会滑出限位槽2），通过波纹板3的拉压延性变形来耗散地震能量，并且当波纹板3压缩时，波峰和波谷会沿侧向向外凸出，当外凸一定变形量后，限位槽2的两个侧板将与波纹钢板波峰、波谷接触，约束其变形，有效保证波纹板3变形过程中装置的稳定性，由于隔板二52的阻挡和夹板一41的固定，本装置能够在耗能过程中同时防止落梁的发生，并且能够防止活动构件因拉伸过大而滑出限位槽2的端部二，采用本装置有效将耗能构件与防落梁装置进行结合，使防落梁装置具备了显著减震耗能的性能，结构形式合理简洁，便于根据耗能需求增设耗能构件，简化设计，相较于现有独立的耗能构件和防落梁装置能够大幅降低制造成本，安装、更换方便快捷，在同等耗能能力下有效降低安装所需的高度，节省安装空间，耗能性能优良，有效保护桥梁结构在地震中不发生落梁震害，并且有了耗能构件的缓冲能够避免梁体与防落梁装置的刚性碰撞，方便震后修复，具有良好的应用前景，尤其对我国铁路桥梁的高烈度地区的大跨度桥梁建设具有重大意义。
实施例2
本发明所述的一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，其结构与实施例1大致相同，其不同之处在于，所有所述波纹板3替换为波纹钢管，每个波纹钢管的两端替换为管状段，如扁形的，即管状段的截面为椭圆形，两端的管状段分别用于连接所述夹板一41和夹板二42，如采用螺栓连接，优选的，所述夹板一41和夹板二42的内壁形状适配管状段的外壁形状，所述通孔适配管状段的形状，以便两端的管状段能够分别与夹板一41和夹板二42相连接。
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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种铁路桥梁用减震耗能防落梁装置，其特征在于，包含底板(1)，所述底板(1)上连接有至少一个限位槽(2)，所有所述限位槽(2)沿高度方向依次设置，每个所述限位槽(2)内设有至少一个波纹板(3)，每个所述波纹板(3)的延展方向一致，每个所述波纹板(3)的竖直截面为波浪形状，每个所述限位槽(2)的宽度适配对应所有所述波纹板(3)的总宽度，每个所述限位槽(2)中的所有所述波纹板(3)的一端均连接于限位槽(2)端部一，对应的所有所述波纹板(3)另一端均连接于活动构件，每个所述活动构件滑动连接于对应所述限位槽(2)的端部二，所述活动构件用于连接梁体，所述底板(1)用于连接桥墩，或者所述活动构件用于连接桥墩，所述底板(1)用于连接梁体；
每个所述波纹板(3)包含两个平板段，两个所述平板段分别用于连接所述端部一和活动构件；
每个所述限位槽(2)的端部一包含两个夹板一(41)，两个所述夹板一(41)用于夹持对应所述波纹板(3)的一端；
每个所述活动构件包含两个夹板二(42)，两个所述夹板二(42)用于夹持对应所述波纹板(3)的另一端，相邻两个所述活动构件相互连接；
所述限位槽(2)的端部一连接于隔板一(51)，所述限位槽(2)的端部二连接于隔板二(52)，所述隔板一(51)和隔板二(52)均连接于所述底板(1)，所述隔板一(51)和隔板二(52)上分别设有与每个所述限位槽(2)对应的通孔，所有所述波纹板(3)的两端分别穿出对应通孔连接于对应的两个所述夹板一(41)和两个所述夹板二(42)；
所述活动构件包含挡板一(61)，所述挡板一(61)用于连接所述梁体，初始状态下，所述挡板一(61)与隔板二(52)之间具有间隙；
每个所述限位槽(2)的外侧均设有加劲肋板(7)，每个所述限位槽(2)的内侧均设有橡胶垫层，所述波纹板(3)的每个波峰和波谷中设有缓冲块。
2.根据权利要求1所述的防落梁装置，其特征在于，所述波浪形状包含正弦波形状和方波形状，所有所述波纹板(3)的形状尺寸均相同。
3.根据权利要求1所述的防落梁装置，其特征在于，所有所述波纹板(3)能够替换为波纹钢管。
4.根据权利要求1所述的防落梁装置，其特征在于，相邻两个所述限位槽(2)对齐设置。
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2019
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