CN110080095B - 一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，包括桥墩、用于降低桥面震动影响的抗干扰机构、用于桥梁模块安装的缓冲块和单向通行机构；所述抗干扰机构包括异型管、用于推送产生气流的升降密封板、限位环、复位弹簧、悬挂弹簧、用于撞击管壁干扰震动频率的刚性球和用于改变气流方向的弧形导流板；所述单向通行机构包括用于对接桥梁模块端面的缝隙盒、用于控制桥面车辆单向行驶的倾斜板、塑形滚筒、承重轴和不规则撞击盒，该减少共振影响的公路桥梁支撑装置,采用定点针状的接触方式来对桥面行驶车辆产生的微震动信号进行接收以及发生相应的动作，在桥墩内部结构产生不同频率以及不同力度的撞击动作，以此来降低桥面产生共振对桥墩的影响。

Description

一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置

技术领域

本发明涉及道路桥梁技术领域，具体为一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置。

背景技术

共振现象本质上是能量的正反馈不断的加强，而且又无法进行有效释放的自然现象，自然界中的热合物体都有其自身的自谐振频率，在受到外力刺激并且外力的激励频率与自谐振频率正好相等，就会产生共振，共振的过程就是一个强烈的正反馈过程，可以是系统在短时间内吸收巨大的能量，在日常的生产生活中，有很多利用共振原理来进行改变生产和生产方式，但是共振也会给人们的生产生活带来不必要的麻烦和问题，其中在建筑以及道路桥梁中显得尤为关键，并切自现实生活中就曾经出现过由于共振而导致桥梁断裂损毁的事例。

在现实生活中，人们为了防止桥梁共振产生的危害，常常采用各种方式来进行预防，其本质是使外界的激励频率与具有某座桥的固有频率错开，无法形成振幅增大的正反馈过程，这样外力的步调与桥梁振动不一致，那么上一次吸收的能量，在下一次的过程中便会被外力所抵消，桥梁本身的重力势能也会被外力不时地抵消掉，这就使桥梁本身所具有的能量总是保持在一个波动的水平，并且峰值不会太高，能量总是在反复的吸收和释放，因此在桥梁设计的时候现今大多数采用多模块化设计来降低共振对桥梁产生的危害,当然，在道路桥梁领域中，共振现象不仅仅是出现在桥面上的，桥面底部的支撑柱也容易受到各方面的影响，如中国专利公开了“一种水利安全减少共振桥梁支撑装置”(专利号：CN108643027A)，该专利包括固定柱、底座、下部支撑柱、分水块、报警装置、压力传感器、钢珠、中部支撑柱、上部支撑柱、桥面固定装置和高水位预警器，上述的技术方案虽然能够减少水流对桥架的冲击力，增加桥梁的稳定性，但是这类支撑装置在共振方面的处理还是较为薄弱，对于多模块桥梁的作用也仅限于支撑加固，这也是当下桥梁支撑装置的缺陷以及不足。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，解决了道路桥梁所使用的支撑装置在桥梁共振问题上有着缺陷的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，包括桥墩、用于降低桥面震动影响的抗干扰机构、用于桥梁模块安装的缓冲块和单向通行机构，所述抗干扰机构等距离设置在桥墩顶部的两侧，所述缓冲块的底部与桥墩的顶部通过混凝土固定连接，所述单向通行机构设置在两个缓冲块的顶部。

所述抗干扰机构包括异型管、用于推送产生气流的升降密封板、限位环、复位弹簧、悬挂弹簧、用于撞击管壁干扰震动频率的刚性球和用于改变气流方向的弧形导流板，所述异型管埋设在桥墩的内腔，所述升降密封板活动卡接在异型管内腔的顶部，所述限位环的外壁与异型管的内部固定焊接，所述复位弹簧的底部与限位环的顶部固定焊接，所述悬挂弹簧的顶部与升降密封板底部的中部固定焊接，所述刚性球的顶部与悬挂弹簧的底部固定连接，所述弧形导流板的底部与桥墩的顶部固定连接，所述升降密封板顶部的中部固定焊接有点触针。

所述单向通行机构包括用于对接桥梁模块端面的缝隙盒、用于控制桥面车辆单向行驶的倾斜板、塑形滚筒、承重轴和不规则撞击盒，所述缝隙盒的底部通过螺栓与缓冲块的顶部固定连接，所述倾斜板活动安装在缝隙盒内腔的顶部，所述承重轴贯穿式安装在缝隙盒的内腔，所述塑形滚筒套接在承重轴的外圈上，所述不规则撞击盒的底部与桥墩的顶部固定连接。

优选的，所述异型管为U形管，所述悬挂弹簧和刚性球在异型管内腔均处于悬空状态，所述每一个抗干扰机构内腔悬挂弹簧的弹性系数均不相同。

优选的，所述弧形导流板弯曲面位于异型管开口端的正上方，所述弧形导流板的数量与抗干扰机构的数量相等。

优选的，所述倾斜板的底部固定焊接有联动块，所述倾斜板的背面贯穿连接有横轴，所述倾斜板的底部通过耳板等距离安装有复位承重柱，所述复位承重柱的外圈套接有限位筒，所述限位筒的内腔设置有缓冲弹簧。

优选的，所述联动块的内部呈圆弧状，所述联动块的内壁等距离设置有联动条，所述联动块包裹在塑形滚筒的外圈上。

优选的，所述不规则撞击盒的内腔贯穿连接有联动轴，所述联动轴相对的一侧固定焊接有旋转片，所述旋转片相对的一侧通过横杆安装有自由撞击块。

(三)有益效果

本发明提供了一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置。具备以下有益效果：

(1)、该减少共振影响的公路桥梁支撑装置，采用定点针状的接触方式来对桥面行驶车辆产生的微震动信号进行接收以及发生相应的动作，在桥墩内部结构产生不同频率以及不同力度的撞击动作，使得桥墩内部结构的震动频率始终处于变化状态，以此来降低桥面产生共振对桥墩的影响。

(2)、该减少共振影响的公路桥梁支撑装置，在多模块桥梁对接处设计有单向通行机构，其主要利用桥面上行驶车辆的载重以及行驶速度的不同来进行桥墩内部结构震动频率的自适应变化，降低外力的步调与桥墩振动一致的几率，同时单向通行机构还可以控制桥面上的车辆行驶秩序和行驶安全。

(3)、该减少共振影响的公路桥梁支撑装置，抗干扰机构内腔处于密闭状态在震动的过程中会有一定强度的气流排出，经过引导片之后会直接吹向桥墩的顶部，可以对较高的顶端处进行清洁处理，避免了污染物长时间堆积腐烂造成桥墩被腐蚀的情况发生。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明干扰机构结构示意图；

图3为本发明单向通行机构结构示意图；

图4为本发明倾斜板侧视图；

图5为本发明不规则撞击盒侧面剖视图。

图中：1桥墩、2干扰机构、201异型管、202升降密封板、203限位环、204复位弹簧、205悬挂弹簧、206刚性球、207弧形导流板、208点触针、3缓冲块、4单向通行机构、401缝隙盒、402倾斜板、4021联动块、4022横轴、4023复位承重轴、4024限位筒、4025缓冲弹簧、403塑形滚筒、404承重轴、405不规则撞击盒、4051联动轴、4052旋转片、4053自由撞击块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，包括桥墩1、用于降低桥面震动影响的抗干扰机构2、用于桥梁模块安装的缓冲块3和单向通行机构4，抗干扰机构2等距离设置在桥墩1顶部的两侧，缓冲块3的底部与桥墩1的顶部通过混凝土固定连接，单向通行机构4设置在两个缓冲块3的顶部，抗干扰机构2包括异型管201、用于推送产生气流的升降密封板202、限位环203、复位弹簧204、悬挂弹簧205、用于撞击管壁干扰震动频率的刚性球206和用于改变气流方向的弧形导流板207，异型管201埋设在桥墩1的内腔，升降密封板202活动卡接在异型管201内腔的顶部，限位环203的外壁与异型管201的内部固定焊接，复位弹簧204的底部与限位环203的顶部固定焊接，悬挂弹簧205的顶部与升降密封板202底部的中部固定焊接，刚性球206的顶部与悬挂弹簧205的底部固定连接，弧形导流板207的底部与桥墩1的顶部固定连接，升降密封板202顶部的中部固定焊接有点触针208，异型管201为U形管，悬挂弹簧205和刚性球206在异型管201内腔均处于悬空状态，每一个抗干扰机构2内腔悬挂弹簧205的弹性系数均不相同，弧形导流板207弯曲面位于异型管201开口端的正上方，弧形导流板207的数量与抗干扰机构2的数量相等，异型管201采用刚性材质支撑，在进行混凝土桥墩1浇灌的时候就进行预埋设，其中刚性球206在进行撞击的时候产生的回声会造成声波震荡，也可以对桥本自身的震动频率进行变换和调整，每一个干扰机构2内部的悬挂弹簧205因为弹性系数的不同，在对桥墩1进行缓冲减震的同时，其带动刚性球206撞击的力度以及频率是不一样的，在升降密封板202升降的时候挤压着异型管201内腔的空气压着弧形导流板207的内壁吹向桥墩1的顶部，将其顶部的灰尘以及一些杂物吹落，尽可能的保持桥墩1的顶部清洁，避免发生腐蚀，单向通行机构4包括用于对接桥梁模块端面的缝隙盒401、用于控制桥面车辆单向行驶的倾斜板402、塑形滚筒403、承重轴404和不规则撞击盒405，缝隙盒401的底部通过螺栓与缓冲块3的顶部固定连接，倾斜板402活动安装在缝隙盒401内腔的顶部，承重轴404贯穿式安装在缝隙盒401的内腔，塑形滚筒403套接在承重轴404的外圈上，倾斜板402的底部固定焊接有联动块4021，倾斜板402的背面贯穿连接有横轴4022，倾斜板402的底部通过耳板等距离安装有复位承重柱4023，复位承重柱4023的外圈套接有限位筒4024，限位筒4024的内腔设置有缓冲弹簧4025，联动块4021的内部呈圆弧状，联动块4021的内壁等距离设置有联动条，联动块4021包裹在塑形滚筒403的外圈上，不规则撞击盒405的底部与桥墩1的顶部固定连接，不规则撞击盒405的内腔贯穿连接有联动轴4051，联动轴4051相对的一侧固定焊接有旋转片4052，旋转片4052相对的一侧通过横杆安装有自由撞击块4053，倾斜板402在单向行驶的车道上是有一面凸起的，只要按照路面标识的方向行驶才可以将其压平，一方面可以提醒司机在桥面上行驶的时候能够控制速度，还可以防止对向来车占用车道影响车辆行驶和行驶安全。

该减少共振影响的公路桥梁支撑装置工作时(或使用时)，首先是在与桥面进行对接安装的过程，在桥墩1在地面上或者是水上搭建好之后，通过各种大型设备将各个模块化的桥面直接安装在桥墩1的上方，同一个桥墩1上需要放置两段桥梁模块，并且在端头处全部与缝隙盒401相接触，此时的点触针208顶部是与桥面的底部相接触甚至是有一定的压力存在的，然后便是在后期投入使用时候，对于桥面上车辆行驶或者是其他原因造成的桥面发生震动，通过桥身直接传导给点触针208，点触针208受到震动之后便会带动其底部的升降密封板202发生相对应的震动，升降密封板202在震动的时候带动其底部的悬挂弹簧205发生动作，同样的悬挂弹簧205在不规律运动的同时带动刚性球206无规律的撞击着桥墩1的内部，多个干扰机构2中的悬挂弹簧205弹性系数不一样，所以多点撞击的力度和频率也不同，使得桥墩1内部的振动频率与桥面所带来的振动频率不一致，避免造成共振发生损坏；当桥面上的车辆路过两个桥梁模块接触点的时候，车辆轮胎直接挤压着倾斜板402，倾斜板402在短暂的挤压过程中带动着其底部的联动块4021沿着塑形滚筒403不断转动，在联动块4021转动的时候带动其底部的塑形滚筒403和承重轴404转动，承重轴404转动的时候通过齿轮带动联动轴4051转动，联动轴4051带动其相对一侧的旋转片4052转动，旋转片4052带动自由撞击块4053以不同的频率敲打着桥墩1进行震动频率的错开。

综上所述，该减少共振影响的公路桥梁支撑装置，采用定点针状的接触方式来对桥面行驶车辆产生的微震动信号进行接收以及发生相应的动作，在桥墩内部结构产生不同频率以及不同力度的撞击动作，使得桥墩内部结构的震动频率始终处于变化状态，以此来降低桥面产生共振对桥墩的影响，在多模块桥梁对接处设计有单向通行机构，其主要利用桥面上行驶车辆的载重以及行驶速度的不同来进行桥墩内部结构震动频率的自适应变化，降低外力的步调与桥墩振动一致的几率，同时单向通行机构还可以控制桥面上的车辆行驶秩序和行驶安全，抗干扰机构内腔处于密闭状态在震动的过程中会有一定强度的气流排出，经过引导片之后会直接吹向桥墩的顶部，可以对较高的顶端处进行清洁处理，避免了污染物长时间堆积腐烂造成桥墩被腐蚀的情况发生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：包括桥墩(1)、用于降低桥面震动影响的抗干扰机构(2)、用于桥梁模块安装的缓冲块(3)和单向通行机构(4)，所述抗干扰机构(2)等距离设置在桥墩(1)顶部的两侧，所述缓冲块(3)的底部与桥墩(1)的顶部通过混凝土固定连接，所述单向通行机构(4)设置在两个缓冲块(3)的顶部；

所述抗干扰机构(2)包括异型管(201)、用于推送产生气流的升降密封板(202)、限位环(203)、复位弹簧(204)、悬挂弹簧(205)、用于撞击管壁干扰震动频率的刚性球(206)和用于改变气流方向的弧形导流板(207)，所述异型管(201)埋设在桥墩(1)的内腔，所述升降密封板(202)活动卡接在异型管(201)内腔的顶部，所述限位环(203)的外壁与异型管(201)的内部固定焊接，所述复位弹簧(204)的底部与限位环(203)的顶部固定焊接，所述悬挂弹簧(205)的顶部与升降密封板(202)底部的中部固定焊接，所述刚性球(206)的顶部与悬挂弹簧(205)的底部固定连接，所述弧形导流板(207)的底部与桥墩(1)的顶部固定连接，所述升降密封板(202)顶部的中部固定焊接有点触针(208)；

所述单向通行机构(4)包括用于对接桥梁模块端面的缝隙盒(401)、用于控制桥面车辆单向行驶的倾斜板(402)、塑形滚筒(403)、承重轴(404)和不规则撞击盒(405)，所述缝隙盒(401)的底部通过螺栓与缓冲块(3)的顶部固定连接，所述倾斜板(402)活动安装在缝隙盒(401)内腔的顶部，所述承重轴(404)贯穿式安装在缝隙盒(401)的内腔，所述塑形滚筒(403)套接在承重轴(404)的外圈上，所述不规则撞击盒(405)的底部与桥墩(1)的顶部固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：所述异型管(201)为U形管，所述悬挂弹簧(205)和刚性球(206)在异型管(201)内腔均处于悬空状态，所述每一个抗干扰机构(2)内腔悬挂弹簧(205)的弹性系数均不相同。

3.根据权利要求1所述的一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：所述弧形导流板(207)弯曲面位于异型管(201)开口端的正上方，所述弧形导流板(207)的数量与抗干扰机构(2)的数量相等。

4.根据权利要求1所述的一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：所述倾斜板(402)的底部固定焊接有联动块(4021)，所述倾斜板(402)的背面贯穿连接有横轴(4022)，所述倾斜板(402)的底部通过耳板等距离安装有复位承重柱(4023)，所述复位承重柱(4023)的外圈套接有限位筒(4024)，所述限位筒(4024)的内腔设置有缓冲弹簧(4025)。

5.根据权利要求4所述的一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：所述联动块(4021)的内部呈圆弧状，所述联动块(4021)的内壁等距离设置有联动条，所述联动块(4021)包裹在塑形滚筒(403)的外圈上。

6.根据权利要求1所述的一种减少共振影响的公路桥梁支撑装置，其特征在于：所述不规则撞击盒(405)的内腔贯穿连接有联动轴(4051)，所述联动轴(4051)相对的一侧固定焊接有旋转片(4052)，所述旋转片(4052)相对的一侧通过横杆安装有自由撞击块(4053)。

Images