CN110541351A - 抗震装置以及桥梁 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种抗震装置以及桥梁，抗震装置包括第一连接件、第二连接件以及缓冲吸能机构，缓冲吸能机构位于第一连接件与第二连接件之间，且同时与第一连接件和第二连接件连接，缓冲吸能机构能够在外力作用下形变以改变第一连接件与第二连接件之间的距离。抗震装置结构简单合理，安全可靠。桥梁包括抗震装置，具有抗震装置的所有优点。

Description

抗震装置以及桥梁

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，具体而言，涉及一种抗震装置以及桥梁。

背景技术

目前，减隔震支座能够增强桥梁结构的抗震性能，但由于其成本较高，且使结构设计更为复杂，因此，在潜在地震高烈度区域广泛以及重现期又较长的地区，应用较少。常规简支梁桥普遍采用普通板式橡胶支座连接主梁和盖梁。

在研究中发现，现有的桥梁在遭受地震时存在如下缺陷：

在地震过程中，现有采用板式橡胶支座的桥梁受到横向载荷时在横向方向上易发生较大位移，进而易出现梁体移位、桥墩损毁甚至落梁等危害。

发明内容

本发明的目的包括，例如，提供了一种抗震装置，在地震过程中其能够吸收作用在桥梁上的横向外力，减少相对位移，满足“小震不坏、中震可修以及大震不倒”的安全要求。

本发明的目的还包括，提供了一种桥梁，具有上述抗震装置的所有优点。

本发明的实施例可以这样实现：

本发明的实施例提供了一种抗震装置，抗震装置包括：

第一连接件、第二连接件以及缓冲吸能机构，缓冲吸能机构位于第一连接件与第二连接件之间，且同时与第一连接件和第二连接件连接，缓冲吸能机构能够在外力作用下形变以改变第一连接件与第二连接件之间的距离。

可选的，缓冲吸能机构包括弹性件，弹性件同时与第一连接件和第二连接件连接。

可选的，缓冲吸能机构还包括第一吸能组件，第一吸能组件包括软钢以及软钢阻尼套筒，软钢与第一连接件连接，软钢插入软钢阻尼套筒且与软钢阻尼套筒滑动配合，软钢阻尼套筒与第二连接件连接。

可选的，软钢包括相连的第一钢段以及第二钢段，第一钢段沿其长度方向的投影位于第二钢段的端面内，第一钢段插入软钢阻尼套筒内；第二钢段远离第一钢段的端部与第一连接件连接。

可选的，弹性件同时套设在软钢以及软钢阻尼套筒外。

可选的，缓冲吸能机构还包括预应力筋，预应力筋的一端与第一连接件连接，预应力筋的另一端与第二连接件连接。

可选的，缓冲吸能机构还包括第一形变体以及挤压件，第一形变体与第二连接件连接，第一形变体朝向第一连接件的一侧设置有插接通道，挤压件与第一连接件连接，挤压件能够插接于插接通道内；当第一连接件与第二连接件相互靠近时，挤压件的外周面能够与插接通道的内壁抵接并使插接通道扩大。

可选的，第一形变体包括外壳、内壳以及填充层，外壳与第二连接件连接，内壳与外壳连接，且内壳与外壳之间形成填充空腔，填充层设置于填充空腔内；内壳构成插接通道的内壁。

可选的，缓冲吸能机构还包括第二形变体，第二形变体设置于插接通道内，第一连接件与第二连接件相互靠近时，挤压件远离第一连接件的端部能够挤压第二形变体。

本发明的实施例还提供了一种桥梁，桥梁包括：

主梁、盖梁、挡件以及上述的抗震装置，主梁设置于盖梁上，挡件与盖梁连接，第一连接件与挡件连接，第二连接件与主梁连接。

本发明实施例的抗震装置的有益效果包括，例如：

本实施例提供了一种抗震装置，包括第一连接件、第二连接件以及设置于第一连接件和第二连接件之间的缓冲吸能机构，缓冲吸能机构具有受到外力作用时运动以改变第一连接件和第二连接件之间的距离的功能。实际使用过程中，例如第一连接件受到外力时，第一连接件远离第二连接件运动，在外力作用下第一连接件拉动缓冲吸能机构运动，缓冲吸能机构被拉长，能够吸收部分外力，起到缓冲吸能的效果。或者，在第一连接件受到外力而靠近第二连接件运动时，在该外力作用下第一连接件推动缓冲吸能机构，缓冲吸能机构能够被压缩，进而起到吸收部分外力，缓冲吸能的效果。因此，本实施例提供的抗震装置，在桥梁受到横向外力时，横向外力能够被有效吸收，减小桥梁受到外力时的形变量，且外力撤销后，桥梁能够在缓冲吸能机构的自身调节作用下恢复形变，保证桥梁能够正常使用。

本实施例提供的桥梁，包括上述实施例提供的抗震装置，具有上述抗震装置的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实施例提供的抗震装置的剖视结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖视结构示意图；

图3为本实施例提供的第一吸能组件的结构示意图；

图4为本实施例提供的第二吸能组件的结构示意图；

图5为本实施例提供的桥梁的结构示意图。

图标：001-抗震装置；100-第一连接件；110-条形孔；200-第二连接件；300-缓冲吸能机构；310-弹性件；320-第一吸能组件；321-软钢；3211-第一钢段；3212-第二钢段；322-软钢阻尼套筒；330-预应力筋；340-第二吸能组件；341-第一形变体；3411-外壳；3412-内壳；3413-填充层；3414-通孔；3415-插接通道；3416-第一通道段；3417-第二通道段；3418-第三通道段；342-第二形变体；343-挤压件；3431-第一柱段；3432-连接柱段；3433-第二柱段；002-主梁；003-盖梁；004-挡件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图5，本实施例提供了一种抗震装置001，适用于桥梁，能够在地震发生时，使桥梁受到的横向力减弱，进而减少桥梁的主梁002和盖梁003相对位移，避免出现梁体较大移位以及落梁等危害。

请参阅图1，本实施例提供的抗震装置001包括第一连接件100、第二连接件200以及缓冲吸能机构300，缓冲吸能机构300位于第一连接件100与第二连接件200之间，且同时与第一连接件100与第二连接件200连接，缓冲吸能机构300能够在外力作用下形变以改变第一连接件100与第二连接件200之间的距离，以及在外力撤销时恢复形变。

本实施例提供了一种抗震装置001，包括第一连接件100、第二连接件200以及设置于第一连接件100和第二连接件200之间的缓冲吸能机构300，缓冲吸能机构300具有受到外力作用时形变以改变第一连接件100和第二连接件200之间的距离的功能。实际使用过程中，例如第一连接件100受到外力时，第一连接件100远离第二连接件200运动，在外力作用下第一连接件100拉动缓冲吸能机构300运动，缓冲吸能机构300被拉长，能够吸收部分外力，起到缓冲吸能的效果。或者，在第一连接件100受到外力而靠近第二连接件200运动时，在该外力作用下第一连接件100推动缓冲吸能机构300，缓冲吸能机构300能够被压缩，进而起到吸收部分外力，缓冲吸能的效果。因此，本实施例提供的抗震装置001，在桥梁受到横向外力时，横向外力能够被有效吸收，减小桥梁受到外力时的形变量，且外力撤销后，桥梁能够在缓冲吸能机构300的自身调节作用下恢复形变，保证桥梁能够正常使用。

请参阅图2，本实施例中可选的，第一连接件100为板状结构，第一连接件100可以是矩形板、圆形板、正方形板或者椭圆形板等，可选的，本实施例中第一连接件100为矩形板。第一连接件100上设置有长条形孔110，长条形孔110的长度方向平行于第一连接件100的长度方向。在其他实施例中，长条形孔110的长度方向可以是与第一连接件100的长度方向具有夹角的其他方向。需要说明的是，第一连接件100上的长条形孔110的数量按需设置，长条形孔110的数量为至少一个，例如，本实施例中，长条形孔110的数量为六个，六个长条形孔110平行设置，两个长条形孔110沿第一连接件100的宽度方向间隔排布，其余四个长条形孔110位于两个长条形孔110之间并呈矩形阵列排布。

本实施例中可选的，第二连接件200为板状结构，第二连接件200可以是矩形板、圆形板、正方形板或者椭圆形板等，可选的，本实施例中第二连接件200为矩形板。第二连接件200上设置有长条形孔110，长条形孔110的长度方向平行于第二连接件200的长度方向。在其他实施例中，长条形孔110的长度方向可以是其他方向。需要说明的是，第二连接件200上的长条形孔110的数量按需设置，长条形孔110的数量为至少一个，例如，本实施例中，长条形孔110的数量为六个，六个长条形孔110平行设置，两个长条形孔110沿第二连接件200的宽度方向间隔排布，其余四个长条形孔110位于两个长条形孔110之间并呈矩形阵列排布。

换句话说，第一连接件100的结构和第二连接件200的结构可以设置为相同，降低加工制造难度，节省成本。

请参阅图1-图4，本实施例中，可选的，缓冲吸能机构300包括弹性件310、预应力筋330、第一吸能组件320以及第二吸能组件340。弹性件310、预应力筋330、第一吸能组件320以及第二吸能组件340均安装在第一连接件100和第二连接件200之间。

可选的，弹性件310可以是弹簧，弹簧的数量可以是多根，显然，弹簧的数量按需设置即可。例如，本实施例中，可选的，弹簧的数量为四根，四根弹簧平行间隔设置，四根弹簧位于同一长方体的四个长侧边上。显然，在其他实施例中，弹簧的数量可以不限于是四根，例如，弹簧的数量为两根、三根或者五根等。

可选的，预应力筋330为后张拉预应力钢筋，预应力筋330的数量可以是多根，显然，预应力筋330的数量按需设置即可，例如，本实施例中，预应力筋330的数量为四根，四根预应力筋330平行间隔排布。可选的，四根预应力筋330位于同一长方体的四个长侧边上。显然，在其他实施例中，预应力筋330的数量还可以是两根、三根或者五根等。

请参阅图3，可选的，第一吸能组件320包括软钢321以及软钢阻尼套筒322。软钢321与软钢阻尼套筒322滑动配合。

可选的，软钢321设置为长条形，软钢321的横截面外轮廓形状为圆形。进一步的，软钢321包括同轴设置的第一钢段3211以及第二钢段3212，第一钢段3211的横截面外轮廓为圆形，第二钢段3212的横截面外轮廓为圆形，第一钢段3211的外径小于第二钢段3212的外径，换句话说，第一钢段3211沿其轴向方向在第二钢段3212的端面上的投影位于第二钢段3212的该端面内，也即，第一钢段3211沿其轴向在第二钢段3212的端面形状为第一圆形，第二钢段3212的该端面为第二圆形，第一圆形的外径小于第二圆形的外径，第一圆形与第二圆形同圆心。显然，在其他实施例中，软钢321可以设置为等径的长条形结构，以及，软钢321的横截面形状可以不是圆形，例如，软钢321的横截面形状为方形等。

可选的，软钢阻尼套筒322为圆柱形筒，软钢阻尼套筒322的横截面形状为圆环形。显然，在其他实施例中，软钢阻尼套筒322的横截面形状可以是方形环或者椭圆形环等。软钢阻尼套筒322的横截面外轮廓直径与第二钢段3212的横截面外轮廓直径相等；软钢阻尼套筒322的横截面内轮廓直径与第一钢段3211的横截面外轮廓直径相等，第一钢段3211与软钢阻尼套筒322滑动配合。

需要说明的是，第一吸能组件320的数量按需设置，第一吸能组件320的数量可以是多个，例如本实施例中，第一吸能组件320的数量为四个，四个第一吸能组件320平行间隔排布。显然，在其他实施例中，第一吸能组件320的数量可以是一个、两个或者五个等。

请参阅图4，可选的，第二吸能组件340包括第一形变体341、第二形变体342以及挤压件343，挤压件343与第一形变体341和第二形变体342配合，挤压件343能够在外力作用下使第一形变体341和第二形变体342挤压变形。

可选的，挤压件343为柱状，挤压件343包括第一柱段3431、中间柱段、第二柱段3433以及凸起部。第一柱段3431可以是圆柱体，中间柱段可以是圆锥体，第二柱段3433可以是圆柱体。第一柱段3431、中间柱段和第二柱段3433依次连接且同轴设置。中间柱段具有与第一柱段3431连接的第一端和第二柱段3433连接的第二端，中间柱段的外径沿其轴线方向由第一端向第二端逐渐减小，第一端的外径与第一柱段3431的外径相等，第二端的外径与第二柱段3433的外径相等。凸起部可以是圆柱体，凸起部设置于第二柱段3433远离第一柱段3431的一端，凸起部与第二柱段3433同轴设置。

应当理解，在其他实施例中，第一柱段3431可以是方柱形等，第二柱段3433可以是方柱形等，中间柱段可以是方柱形等，中间柱段的外径逐渐变化即可。

本实施例中，挤压件343可以是钢材制成的柱状结构，进一步的，挤压件343采用纯钢制成。显然，在其他实施例中，挤压件343可以采用其他材质制成。

可选的，第一形变体341包括外壳3411、内壳3412以及填充层3413。外壳3411和内壳3412连接且在外壳3411的内侧壁和内壳3412的外侧壁之间形成填充空腔，填充层3413位于填充空腔内。

可选的，本实施例中，外壳3411为方体形，外壳3411的内部设置为空腔。应当理解，在其他实施例中，外壳3411可以是球形壳等。本实施例中，外壳3411具有相对的第一侧部和第二侧部，第一侧部用于固定在第二连接件200上，第一侧部上设置有通孔3414，通孔3414可以是圆柱形孔，显然，在其他实施例中，通孔3414可以是方柱形孔等。进一步的，通孔3414位于第一侧部的中部位置。外壳3411的第二侧部上设置有开口，开口可以是圆柱形孔，显然，在其他实施例中，开口可以是方柱形孔。开口与通孔3414同轴设置。

可选的，本实施例中，内壳3412为环形壳体结构，内壳3412围成插接通道3415，插接通道3415具有依次连接的第一通道段3416、第二通道段3417以及第三通道段3418，第一通道段3416为圆柱形，第二通道段3417大致呈圆锥形，第三通道段3418为圆柱形，第二通道段3417的内径沿其轴线方向由靠近第一通道的一端向靠近第二通道的一端逐渐减小。

应当理解，在其他实施例中，第一通道段3416还可以是方柱形，第二通道段3417还可以是内径渐变的且横截面外轮廓为多边形的结构，第三通道段3418还可以是方柱形。

本实施例提供的第一形变体341，内壳3412从开口处插接在外壳3411中，第二通道段3417所在一端与外壳3411固定连接，第二通道段3417与通孔3414同轴且连通。第一通道段3416的外周面与开口的内周壁连接。填充层3413填充在填充空腔内。可选的，外壳3411可以是铝材质制成，内壳3412可以是形状记忆合金薄板制成，填充层3413可以是硅橡胶填充泡沫铝。

可选的，本实施例中，第二形变体342为横截面外轮廓形状为圆形的高阻尼橡胶垫。显然，在其他实施例中，第二形变体342还可以是方柱形等其他形状。

本实施例提供的第二吸能组件340，外壳3411的第一侧部与第二连接件200固定连接，挤压件343的第一柱段3431与第二连接件200连接，且挤压件343从插接通道3415的第一通道段3416插入插接通道3415中，第二形变体342安装在插接通道3415的第三通道段3418内，且与外壳3411的第一侧部的内壁抵接，并封堵在通孔3414处。在正常状态下，挤压件343的凸起部与第二形变体342具有间距，且挤压件343的外周面与插接通道3415的内壁具有间隙，挤压件343与第一形变体341和第二形变体342均不接触。在受到震动时，第一连接件100和第二连接件200相互靠近，挤压件343插入插接通道3415的深度增加，凸起部先接触到第二形变体342，第二形变体342被挤压变形，实现吸能作用，当外力撤销后，第二形变体342能够恢复形变以使凸起部和第二形变体342分离。当受到震动增强时，挤压件343插入插接通道3415的深度进一步增加，挤压件343进一步挤压第二形变体342，且连接柱段3432的外周面与插接通道3415的第二通道段3417的内周壁抵接，第二通道段3417沿径向变形并挤压填充层3413，使填充层3413变形，实现吸能的作用。此外，当震动进一步增大时，挤压件343对于第二形变体342的挤压力增大，能够使第二形变体342部分挤压进入到通孔3414中，减少第二形变体342占用插接通道3415的体积，能够增加挤压件343插入与内壳3412的深度，进而增大连接柱段3432与第二通道的内壁接触的面积，填充层3413的变形更大，吸能效果更好。

本实施例提供的抗震装置001，其包括多根弹簧、多根预应力筋330、多个第一吸能组件320以及一个第二吸能组件340。多根弹簧间隔设置，多根预应力筋330间隔设置，多根弹簧位于多根预应力筋330围成的区域内，且每根弹簧套设在对应的第一吸能组件320外，即弹簧套设在成对的软钢321以及软钢阻尼套筒322外，软钢321和软钢阻尼套筒322能够在地震时起到缓冲吸能复位的作用，且能够起到导向的作用，保证弹簧正常形变。第二吸能组件340设置于多根弹簧围成的区域的中部位置。

本实施例提供的抗震装置001，在正常形变状态下，第一连接件100和第二连接件200之间距离可以仅依靠弹性件310和预应力筋330控制并复位。当震动增加时，弹性件310、预应力筋330、第一吸能组件320和第二吸能组件340共同作用，起到吸能、缓冲以及复位的作用。

本实施例提供的抗震装置001，结构简单合理，安全性高。

本实施例还提供了一种桥梁，包括主梁002、盖梁003、挡件004以及上述实施例提到的抗震装置001，主梁002设置于盖梁003上，挡件004与盖梁003连接，第一连接件100与挡件004连接，第二连接件200与主梁002连接。第一连接件100上的条形孔110沿主梁002的长度方向延伸，第二连接件200上的条形孔110沿主梁002的长度方向延伸，使得主梁002在纵向方向上能够具有一定的位移。

可选的，挡件004的数量为多个，在主梁002的宽度方向的每一侧分别安装有至少一个挡件004，使得主梁002的宽度方向的两侧均安装有抗震装置001，提高主梁002的抗震能力。进一步的，两个抗震装置001为一对，且同一对的两个抗震装置001位于主梁002宽度方向上的两侧且对称设置。

本实施例提供的桥梁，结构牢固，抗震能力强，安全可靠。

以上仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗震装置，其特征在于，所述抗震装置包括：

第一连接件、第二连接件以及缓冲吸能机构，所述缓冲吸能机构位于所述第一连接件与所述第二连接件之间，且同时与所述第一连接件和所述第二连接件连接，所述缓冲吸能机构能够在外力作用下形变以改变所述第一连接件与所述第二连接件之间的距离。

2.根据权利要求1所述的抗震装置，其特征在于：

所述缓冲吸能机构包括弹性件，所述弹性件同时与所述第一连接件和所述第二连接件连接。

3.根据权利要求2所述的抗震装置，其特征在于：

所述缓冲吸能机构还包括第一吸能组件，所述第一吸能组件包括软钢以及软钢阻尼套筒，所述软钢与所述第一连接件连接，所述软钢插入所述软钢阻尼套筒且与所述软钢阻尼套筒滑动配合，所述软钢阻尼套筒与所述第二连接件连接。

4.根据权利要求3所述的抗震装置，其特征在于：

所述软钢包括相连的第一钢段以及第二钢段，所述第一钢段沿其长度方向的投影位于所述第二钢段的端面内，所述第一钢段插入所述软钢阻尼套筒内；所述第二钢段远离所述第一钢段的端部与所述第一连接件连接。

5.根据权利要求3所述的抗震装置，其特征在于：

所述弹性件同时套设在所述软钢以及所述软钢阻尼套筒外。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的抗震装置，其特征在于：

所述缓冲吸能机构还包括预应力筋，所述预应力筋的一端与所述第一连接件连接，所述预应力筋的另一端与所述第二连接件连接。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的抗震装置，其特征在于：

所述缓冲吸能机构还包括第一形变体以及挤压件，所述第一形变体与所述第二连接件连接，所述第一形变体朝向所述第一连接件的一侧设置有插接通道，所述挤压件与所述第一连接件连接，所述挤压件能够插接于所述插接通道内；当所述第一连接件与所述第二连接件相互靠近时，所述挤压件的外周面能够与所述插接通道的内壁抵接并使所述插接通道扩大。

8.根据权利要求7所述的抗震装置，其特征在于：

所述第一形变体包括外壳、内壳以及填充层，所述外壳与所述第二连接件连接，所述内壳与所述外壳连接，且所述内壳与所述外壳之间形成填充空腔，所述填充层设置于所述填充空腔内；所述内壳构成所述插接通道的内壁。

9.根据权利要求7所述的抗震装置，其特征在于：

所述缓冲吸能机构还包括第二形变体，所述第二形变体设置于所述插接通道内，所述第一连接件与所述第二连接件相互靠近时，所述挤压件远离所述第一连接件的端部能够挤压所述第二形变体。

10.一种桥梁，其特征在于，所述桥梁包括：

主梁、盖梁、挡件以及如权利要求1-9中任一项所述的抗震装置，所述主梁设置于所述盖梁上，所述挡件与所述盖梁连接，所述第一连接件与所述挡件连接，所述第二连接件与所述主梁连接。