CN110485271B - 一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，包括分别设置在盖梁两端的两个结构相同的支架；支架上设置有旋转咬合式挡块；旋转咬合式挡块包括固定设置在支架上端的固定轴；固定轴外套设套管；每个套管外均固定设置有一结构相同的固定板；固定板远离套管一侧为圆弧形的接触部，相邻的接触部之间设置有弹簧；还设置有一曲面挡板，曲面挡板的内曲面设置有与接触部一一配合的弧形凹槽；曲面挡板下部设置有连接板；连接板与L型支撑板竖向板接触连接，支撑板平直板另一侧与主梁固定；本发明集耗散地震能量、限位功能和复位功能于一体，所需材料成本相对较低，部件易于更换，加工简单，整个装置及其桥梁结构的震后维修加固成本显著降低。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁抗震与减隔震的技术领域，具体涉及一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置。
背景技术
近几十年来，防撞防落装置作为桥梁结构减隔震的重要措施，特别是桥梁抗震挡块及其缓冲耗能装置，有效地减少了桥梁结构纵横向落梁事故。随着人们对桥梁机构地震灾害认识的逐步加深，为了有效抵御地震作用下桥梁结构产生的过大的横向位移，需在盖梁等部位设置合理的减隔震支座和限位挡块。但是地震作用引起的落梁事故仍时有发生，给桥梁结构地震维修加固增添了一定的困难。针对这一现象，很大程度上是由于横向限位措施不合理引起的。
地震作用不仅易导致桥墩、基础等的严重破坏，而且也易使抗震挡块、支座损坏，在历年地震灾害资料中也可时常观察到。对于桥梁结构过大的横向地震位移一方面可能会超过支座的最大位移，另一方面也造成桥梁结构的限位挡块受主梁碰撞破坏。现有的桥梁抗震挡块在地震作用下主要依靠自身材料或部件的变形破坏来耗散地震能量，部分构件或零件破坏后更换可操作性不强，制造加工要求高、成本高昂、安装布设所需空间较大。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题提供一种集耗散地震能量、限位功能和复位功能于一体的设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置。
本发明采用的技术方案是：一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，包括分别设置在盖梁两端的两个结构相同的支架；支架上设置有旋转咬合式挡块；旋转咬合式挡块包括固定设置在支架上端的固定轴；固定轴外套设2n+1个外径相同的套管，n为≥1的自然数；固定轴外第n+1个套管与固定轴外表面固定；每个套管外均固定设置有一结构相同的固定板；固定板远离套管一侧为圆弧形的接触部，相邻的接触部之间设置有弹簧；还设置有一曲面挡板，曲面挡板的内曲面设置有与接触部一一配合的弧形凹槽；曲面挡板下部设置有连接板；连接板与L型支撑板竖向板接触连接，支撑板平直板另一侧与主梁固定。
进一步的，所述支架为T型支架，包括埋设在盖梁上的预埋板和竖向板。
进一步的，所述竖向板上端设置有与套管一一对应的凹槽。
进一步的，所述连接板为曲面板，其内曲面下端与曲面挡板外曲面下端固定连接；连接板外曲面上端与支撑板上端接触。
进一步的，所述主梁下端设置预埋钢板，支撑板一侧与预埋钢板固定。
进一步的，所述接触部为圆形钢棒，圆形钢棒的直径比曲面挡板上的弧形凹槽直径小3～5mm。
进一步的，所述支撑板与连接板接触侧为弧形结构，其弧形半径与连接板的弧度相配合。
本发明的有益效果是：
（1）本发明中套管、固定板、圆形钢棒、曲面挡板、连接板共同构成了耗能与复位系统，实现了集耗散地震能量、限位功能和复位功能于一体的效果；
（2）本发明传力路径与耗能机理明确、布设空间需求较小，所需材料成本相对较低，部件易于更换，加工简单，整个装置及其桥梁结构的震后维修加固成本显著降低；
（3）本发明在正常使用荷载、中小地震作用下，主梁将产生横向地震位移；此时主梁将带动支撑板向曲面挡板一侧运动；此过程中曲面挡板绕固定轴转动，并随着横向地震位移的增大将其沿处于中间位置的圆形钢棒运动，下侧弹簧逐步被压缩；强震作用下，主梁横向地震位移将显著增大，曲面挡板由于中间圆形钢棒接触咬合向与最上侧圆形钢棒接触咬合过渡，此时上侧的弹簧被压缩，此过程中主要依靠拉升上侧弹簧和克服曲面挡板和连接板的重力做功来耗散地震能量；在罕遇地震作用下发挥支架来耗散地震能量避免落梁；当地震位移逐渐减小后，主梁、支撑板和曲面挡板和连接板可沿原路径反方向运动；实现了自动复位、多重设防的功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为图1中固定轴及套管平面结构示意图。
图3为图1中支架中竖向板结构示意图。
图4为图1中支撑板结构示意。
图5为图1中套管、固定板和圆形钢棒及其连接平面结构示意图。
图6为图1中曲面挡板朝主梁侧的立面结构示意图。
图中：1-盖梁，2-主梁，3-支座，4-预埋板，5-竖向板，6-套管，7-固定板，8-接触部，9-弹簧，10-预埋钢板，11-支撑板，12-曲面挡板，13-连接板，14-固定轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图所示，一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，包括分别设置在盖梁1两端的两个结构相同的支架；支架上设置有旋转咬合式挡块；旋转咬合式挡块包括固定设置在支架上端的固定轴14；固定轴14外套设2n+1个外径相同的套管6，n为≥1的自然数；固定轴14外第n+1个套管6与固定轴14外表面固定；每个套管6外均固定设置有一结构相同的固定板7；固定板7远离套管6一侧为圆弧形的接触部8，相邻的接触部8之间设置有弹簧9；还设置有一曲面挡板12，曲面挡板12的内曲面设置有与接触部8一一配合的弧形凹槽；曲面挡板12下部设置有连接板13；连接板13与L型支撑板11竖向板接触连接，支撑板11平直板另一侧与主梁2固定。
支架为T型支架，包括埋设在盖梁1上的预埋板4和竖向板5；盖梁1上假设主梁2，使其支撑在支座3上，支座3为盆式支座。支架为T型钢构件，T型钢构件中的预埋板4在盖梁1两端预埋设置；竖向板5上端设置有与套管6一一对应的凹槽，本例中n=1，套管6设置有3个；套管6选择厚壁钢管，位于中间的套管与固定轴7焊接牢固，固定轴7的两端与竖向板5上端固定。在套管6上焊接端部设置有圆形钢棒的固定板8，固定板8采用平直钢板。相邻的圆形钢棒间设置有多个弹簧9。主梁2下端与盖梁1两端对应位置分别设置有一预埋钢板10。在预埋钢板10上焊接固定一端部被打磨成圆弧形的L型支撑板11，其弧形半径与连接板13的弧度相配合。曲面挡板12和连接板13焊接固定构成旋转钢块；旋转钢块中连接板13外曲面上端与支撑板11上端接触，并支撑于L型钢板的弧形端。曲面挡板12内曲面设置有弧形凹槽，凹槽侧与最下侧的圆形钢棒咬合在一起。
T型支架中上端凹槽为脉冲形，竖向板5被切割的深度比套管6的外径大1～2cm，以免旋转钢块向上带动固定板8和套管6转动时受限。T型钢构件中竖向板5被切割的宽度为其切割深度的2～3倍，以保证套管6与固定板7连接可靠。圆形钢棒的半径比曲面挡板12中弧形凹槽的半径小3～5mm。曲面挡板12内曲面中的弧形凹槽沿主梁1长度方向的尺寸比圆形钢棒大1～2cm。
在使用时，根据桥梁结构抗震与减隔震的设计要求，预先将T形钢构件所需的竖向板5、预埋板4、圆形钢棒、套管6、固定板7、预埋钢板10、L形的支撑板11、曲面挡板12按所需几何尺寸焊接加工好。在盖梁1浇筑施工时将T型钢构件中的预埋板4预埋在盖梁1两端，将预埋钢板10固定在主梁2两侧下端。套管6穿设在固定轴14上并与竖向板5按设计焊接固定。同时固定轴14两端焊接一小块钢板以免旋转时脱落。随后将固定板7、固定轴14焊接固定在套管6上，同时将一定数量的弹簧9按照图中所示要求固定在圆形钢棒上。在主梁上的预埋钢板10上焊接固定好支撑板11，将曲面挡板12和连接板13焊接而成旋转钢块按照图中位置安装放置好，这样便形成了旋转咬合式挡块。
在正常使用荷载作用下，桥梁结构主梁2横向位移相对较小，此时L形的支撑板11向旋转钢块侧运动并带动旋转钢块绕最下侧的圆形钢棒产生较小的转动位移。
在中小地震作用下，主梁2所产生的横向地震位移将带动焊接固定于预埋钢板10上的L形支撑板11相旋转钢块一侧运动。在此过程中，旋转钢块绕固定轴14转动并随着横向地震位移的增大将使其沿处于中间位置的圆形钢棒运动，下侧弹簧9逐步被压缩。此过程中主要依靠压缩下侧弹簧9和克服旋转钢块的重力做功而耗散地震能量。
强震作用下，桥梁结构主梁2横向地震位移将显著增大，旋转钢块由与中间圆形钢棒接触咬合向与最上侧圆形钢棒接触咬合过渡，此时上侧的弹簧9被压缩。在此过程中主要依靠拉伸上侧弹簧9和克服旋转钢块的重力做功来耗散地震能量。
在罕遇地震作用下桥梁结构依靠锚固于盖梁1上的T型钢构件来限制主梁2过大的横向地震位移。
本发明结构及组装简单、多重设防、耗能机制明确有效，施工简便、成本较低，通过合理的计算分析和有限的实验便可获得较优的方案。从而实现分阶段控制桥梁结构主梁2过大的横向地震位移以最终达到提高桥梁结构抗震能力的目的。
Claims (5)
1.一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，其特征在于，包括分别设置在盖梁(1)两端的两个结构相同的支架；支架上设置有旋转咬合式挡块；旋转咬合式挡块包括固定设置在支架上端的固定轴(14)；固定轴(14)外套设2n+1个外径相同的套管(6)，n为≥1的自然数；固定轴(14)外第n+1个套管(6)与固定轴(14)外表面固定；每个套管(6)外均固定设置有一结构相同的固定板(7)；固定板(7)远离套管(6)一侧为圆弧形的接触部(8)，相邻的接触部(8)之间设置有弹簧(9)；还设置有一曲面挡板(12)，曲面挡板(12)的内曲面设置有与接触部(8)一一配合的弧形凹槽；曲面挡板(12)下部设置有连接板(13)；连接板(13)与L型支撑板(11)竖向板接触连接，支撑板(11)平直板另一侧与主梁(2)固定；
所述支架为T型支架，包括埋设在盖梁(1)上的预埋板(4)和竖向板(5)；
所述连接板(13)为曲面板，其内曲面下端与曲面挡板(12)外曲面下端固定连接；连接板(13)外曲面上端与支撑板(11)上端接触。
2.根据权利要求1所述的一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，其特征在于，所述竖向板(5)上端设置有与套管(6)一一对应的凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，其特征在于，所述主梁(2)下端设置预埋钢板(10)，支撑板(11)一侧与预埋钢板(10)固定。
4.根据权利要求1所述的一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，其特征在于，所述接触部(8)为圆形钢棒，圆形钢棒的直径比曲面挡板(12)上的弧形凹槽直径小3～5mm。
5.根据权利要求1所述的一种设置有旋转咬合式挡块的桥梁抗震装置，其特征在于，所述支撑板(11)与连接板(13)接触侧为弧形结构，其弧形半径与连接板(13)的弧度相配合。
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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