CN110629662A - 一种桥梁防坠落约束阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁防坠落约束阻尼器，属于结构减震技术领域。主体包括固定单元以及类注射器耗能单元。当阻尼器受到可承受范围内的地震作用发生伸长形变时，迫使活塞运动，此时油腔内液体被抽入活塞腔，起到耗能作用；当阻尼器受到可承受范围内的地震作用发生压缩形变时，迫使活塞运动，此时活塞腔内粘性液体受到挤压进入油腔，起到耗能作用。当阻尼器受到过大的地震作用时，活塞与活塞腔壁发生碰撞，此时结构锁死，达到防止桥梁坠落的作用。本发明在小位移情况下起到有效的耗能作用，在大位移情况下结构锁死起到防坠落的作用，并且强震后拆卸方便，便于实现主体结构的快速修复。

Description

一种桥梁防坠落约束阻尼器

技术领域

本发明涉及土木工程中的结构减震领域，尤其是涉及一种桥梁防坠落约束阻尼器。

背景技术

地震是威胁重大工程结构安全的主要自然灾害之一，因而，结构减震控制成为土木工程防灾减灾工作的有效措施。

随着我国经济的发展及各行业邻域的日益创新，结构防震减灾技术得到了飞速发展，从传统的单纯依靠结构构件损伤来抵御外界不利荷载作用及基础隔震措施，逐渐向被动耗能减震技术以及主动、半主动和智能控制技术发展。结构在布置有普通支撑后能够提高自身抗侧刚度，但在强震作用下，桥梁结构会发生破坏，自身的桥体可能会发生坍塌产生严重的次生灾害。在这种背景环境下，一种新型桥梁防坠落约束阻尼器应运而生，它在桥梁不可承受范围内的地震作用下，结构会锁死起到防止桥梁构件坠落的作用，避免了余震导致的次生灾害的产生。

在近来二、三十年，结构的保护系统得到了快速的发展。国内外的专家都认识到，阻尼器在结构抗震方面是必不可少的部分。在抗震设计规范中对于结构的设计允许使用阻尼器。因此，在桥梁抗震方面，各式各样的阻尼器层出不穷。

现广泛使用的桥梁阻尼器，大多数都只起到了地震耗能的作用，但由于桥梁的抗震能力有限，且阻尼器的耗能作用有限，这些阻尼器并不能在发生强震导致桥梁坍塌的情况下，起到良好的抗震作用。在余震反复发生的时候，并不能有效的起到减少次生灾害的作用。

发明内容

为了解决上述一般性桥梁减震阻尼器无法有效地在强震作用下发挥效果以及减少次生灾害等缺点的技术问题，本发明提供了一种在施工时安装简便、价格低廉的桥梁防坠落约束阻尼器。它在桥梁承受范围外的地震作用并且会导致桥梁坍塌的情况下，可以起到防止桥梁坠落的作用，从而减少次生灾害的产生。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种桥梁防坠落约束阻尼器主要由固定单元以及类注射器耗能单元构成，固定单元以及类注射器耗能单元均采用Q235、Q345等钢材制作而成。

固定单元由上部旋转固定支座、下部旋转固定支座、上部侧边限位钢筒、上部连接钢材以及下部连接钢材组成。其中上部旋转固定支座与桥梁防坠落约束阻尼器通过上部连接钢材相连，并且固定在桥身上；下部旋转固定支座与桥梁防坠落约束阻尼器通过下部连接钢材相连，并且固定在桥墩上。

类注射器耗能单元由固定芯杆、活塞、活塞外套、油腔、抽油管、油腔外套、活塞腔以及排气孔组成。其中，固定芯杆一端与上部连接钢材通过螺纹连接相连，为了方便在构件发生破坏后便于更换，另一端与活塞相连。活塞外套内即为活塞腔，活塞置于活塞腔中。油腔外套内即为油腔。活塞外套与油腔外套相连，但相连处留有小孔安置抽油管。抽油管连通活塞腔和油腔。

活塞向上部旋转固定支座发生运动，直至与活塞外套碰撞，桥梁防坠落约束阻尼器锁死，阻止其继续伸长，防止桥梁发生坍塌后，桥身坠落，起到防坠落的作用，减少次生灾害的发生。活塞向下部旋转固定支座发生运动，直至活塞外套与上部连接钢材碰撞，桥梁防坠落约束阻尼器锁死，阻止其继续缩短，起到支撑的作用，防止在桥梁从盖梁上脱落，起到防坠落的作用，减少次生灾害的发生。

油腔外套上侧设置透气孔，使油腔内的粘性液体可以被抽动，进入活塞腔。透气孔内设置纱网，可防止长期工作下，周围环境的灰尘或颗粒在空气进入时堵塞透气孔。为了防止在运输过程中油腔内粘性液体发生泄漏，在油腔外套上侧设置了注油孔。在运输过程中并不注入粘性液体，构件安装成功后才通过注油孔注入粘性液体。

上部侧边限位钢筒的长度大于活塞的厚度加上固定芯杆的长度，用来保证桥梁防坠落约束阻尼器不会发生解体。

上部侧边限位钢筒通过螺纹连接与上部连接钢材连接在一起，用来限制桥梁防坠落约束阻尼器的位置，并保证该阻尼器两端相对运动时只发生直线往复运动。固定芯杆一端与上部连接钢材通过螺纹连接相连。

为了确保粘性液体可以顺利通过抽油管，抽油管末端与油腔底部保持一定的距离，常为1cm、2cm、3cm等距离。油腔底部与下部连接钢材通过螺纹连接相连。类注射器耗能单元中的活塞腔体积小于油腔的体积，保证活塞发生最大位移时，抽油管仍浸润在粘性液体中。下部连接钢材与下部旋转固定支座相连，并通过下部旋转固定支座与桥墩连接在一起。

上部侧边限位钢筒内侧的表面上设有无粘结涂层特氟龙涂层，可减少活塞外套与上部侧边限位钢筒接触产生的摩擦力。

活塞外套上部设有排气孔，其目的是活塞腔内的气体可以随运动吸入或排出。

该阻尼器通过活塞外套的运动，将油腔内粘性液体在大气压的作用下通过抽油管抽入活塞腔内或将活塞腔内粘性液体通过抽油管注入油腔内，达到耗能的效果。

与现有技术相比，本发明的优点在于：(1)一种桥梁防坠落约束阻尼器，采用的注射器的原理，使该装置具有很好的耗能减震能力；(2)一种桥梁防坠落约束阻尼器，通过上部可旋转固定支座与桥身连接；通过下部旋转固定支座与桥墩相连，施工简单便捷，可缩短施工工期；(3)一种桥梁防坠落约束阻尼器在起到耗能减震的作用的同时，会起到防坠落的功能，减少地震次生灾害的产生，减少地震带来的经济损失；(4)一种桥梁防坠落约束阻尼器整体采用钢材以及无污染的粘性液体，上部侧边限位钢筒可以重复利用，节能省材。(5)一种桥梁防坠落约束阻尼器与连接钢材通过螺纹连接，使耗能防坠落构件在破坏后可以及时的更换，重新保护桥梁主体，更换安装便捷。因此，本发明的减震耗能防坠落装置具有性能优良、价格便宜、构造相对简单、便于维修更换以及减少次生灾害的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中做需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为桥梁防坠落约束阻尼器剖面示意图；

图2为桥梁防坠落约束阻尼器正面示意图；

图3为桥梁防坠落约束阻尼器中上部限位钢板示意图；

图4为桥梁防坠落约束阻尼器中活塞外套俯视图；

图5为桥梁防坠落约束阻尼器中油腔外套俯视图；

图6为桥梁防坠落约束阻尼器中活塞示意图图；

图7为桥梁防坠落约束阻尼器中上部侧边限位钢筒示意图；

其中：1、上部旋转固定支座，2、下部旋转固定支座，3、上部侧边限位钢筒，4、上部连接钢材，5、下部连接钢材，6、固定芯杆，7、活塞，8、活塞外套，9、油腔，10、抽油管，11、透气孔，12、注油孔，13、油腔外套，14、活塞腔，15、排气孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1～2所示，一种桥梁防坠落约束阻尼器主要由防坠落单元以及类注射器耗能单元构

成。其中固定单元包括上部旋转固定支座1、下部旋转固定支座2、上部侧边限位钢筒3、上部连接钢材4以及下部连接钢材5；类注射器耗能单元由活塞外套8与油腔外套13焊接构成，活塞外套8内部包含活塞7与固定芯杆6，固定芯杆6与上部连接钢材4通过螺纹连接；活塞外套8置于上部侧边限位钢筒3内，使该阻尼器两端相对运动时只发生直线往复运动，并且不会使阻尼器解体。针对现有技术中各类桥梁阻尼器在地震时不能减少次生灾害的产生，本发明提供一种桥梁防坠落约束阻尼器，制作步骤如下：

(1)固定芯杆6一端绞丝，另一端与活塞7焊接，并将它们塞入活塞外套8中；

(2)上部侧边限位钢筒3的内侧表面做特氟龙涂层处理；

(3)上部连接钢材4外表面绞丝，并旋入上部侧边限位钢筒3内表面绞丝一端中连接；

(4)将活塞外套8塞入上部侧边限位钢筒3内侧，并将固定芯杆6的绞丝端旋入上部连接钢材4中预留的内丝孔连接；

(5)抽油管10放置于油腔外套13内，并焊接在一起；

(6)活塞外套8另一端与油腔外套13有抽油管10的一端焊接在一起，且有注油孔的一端朝上放置；

(7)下部连接钢材5外表面绞丝，并旋入油腔外套13内表面绞丝一端中连接；

(8)上部连接钢材4另一端与上部旋转固定支座1焊接，下部连接钢材5另一端与下部旋转固定支座2焊接。

当按照本发明的桥梁防坠落约束阻尼器工作时，活塞外套8会在上部侧边限位钢筒3内发生往复运动，保证桥梁防坠落约束阻尼器沿着水平方向产生运动，防止发生失稳破坏；活塞外套8会受到上部连接钢材4与活塞7的约束，让桥梁防坠落约束阻尼器限制桥梁结构的位移，减少次生灾害的产生；活塞外套8在进行往复运动时，活塞7会将油腔9内粘性液体在大气压的作用下通过抽油管抽入活塞腔内或将活塞腔内粘性液体通过抽油管注入油腔9内，达到耗能的效果，由此起到抗震减阻的效果。

本领域的技术人员容易理解，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，对于本领域普通技术人员在没有付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。

Claims (10)

1.一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：其主要包括固定单元以及类注射器耗能单元；固定单元由上部旋转固定支座(1)、下部旋转固定支座(2)、上部侧边限位钢筒(3)、上部连接钢材(4)以及下部连接钢材(5)组成；类注射器耗能单元由固定芯杆(6)、活塞(7)、活塞外套(8)、油腔(9)、抽油管(10)、油腔外套(13)、活塞腔(14)以及排气孔(15)组成。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：活塞(7)向上部旋转固定支座(1)发生运动，直至与活塞外套(8)碰撞，桥梁防坠落约束阻尼器锁死，阻止其继续伸长；活塞(7)向下部旋转固定支座(2)发生运动，直至活塞外套(8)与上部连接钢材(4)碰撞，桥梁防坠落约束阻尼器锁死，阻止其继续缩短。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：油腔外套(13)上侧有透气孔(11)和注油孔(12)，透气孔(11)上内置纱网。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：上部侧边限位钢筒(3)的长度大于活塞(7)的厚度加上固定芯杆(6)的长度。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：上部侧边限位钢筒(3)通过螺纹连接与上部连接钢材(4)固定在一起；固定芯杆(6)通过螺纹连接与上部连接钢材(4)固定在一起。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：其抽油管(10)与油腔(9)底部保持一定距离，常为1cm、2cm、3cm等距离，且油腔(9)底部通过螺纹连接与下部连接钢材(5)固定在一起。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：活塞腔(14)的体积小于油腔(9)的体积。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：所述的上部旋转固定支座(1)一侧固定在桥身上，通过下部旋转固定支座(2)固定在桥墩上。

9.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：所述的上部侧边限位钢筒(3)内侧的表面上设有无粘结涂层特氟龙涂层。

10.根据权利要求1所述的一种桥梁防坠落约束阻尼器，其特征在于：所述的活塞外套(8)上部设有排气孔(15)。