CN110777640A - 一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块 - Google Patents

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张旭辉
周兴
王磊
陈秋池
吴文朋
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    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges

Abstract

本发明公开一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,该挡块由底板、端承板、肋板、悬浮腔体、底板固定螺杆、底板固定螺帽和悬浮腔体固定螺杆组成。该挡块与传统钢挡块的本质区别在于设置了与挡块底板脱空的悬浮腔体,该腔体通过螺杆仅在其侧面与挡块的端承板连接。地震时,桥梁上部结构撞击挤压悬浮腔体,悬浮腔体由于底面脱空,侧向刚度小,容易发生弹塑性压缩变形,实现柔性撞击,同时消耗大量的地震撞击能量;若地震较大,悬浮腔体压溃消耗之后,依然有承载力较大的端承板继续约束梁体侧移。该挡块同时具备低刚度、高耗能和高承载等优势。此外,多数地震仅会造成悬浮腔体的变形或破坏,震后只需更换悬浮腔体,无需更换整个挡块,经济、方便。

Description

一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块
技术领域
本发明涉及一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,属于桥梁结构抗震防灾领域。
背景技术
我国是地震多发国家,近年来发生了多次地震,也造成的很多建筑结构的破坏,导致了巨大的经济损失。桥梁的上部结构与下部结构通常由支座连接,桥梁支座在承受上部结构竖向荷载方面的能力非常优越,但其承受地震的侧向荷载和变形的能力却非常有限。地震作用下很多桥梁往往会由于上部结构侧移过大而脱离支座,发生落梁破坏。因此,需要在盖梁两侧设置挡块,以防止或减小地震时桥梁上部结构发生落梁的病害。
目前,常用的桥梁抗震挡块多是钢筋混凝土挡块和钢挡块。钢筋混凝土挡块在盖梁施工时预埋钢筋,然后安装模板、浇筑混凝土,此类挡块施工方便,具有一定的耗能特征,但其抗侧移能力有限,地震时容易发生破坏,并且存在震后不易修复的问题;钢挡块多采用转配式理念,在盖梁上预埋或植入螺杆,然后通过螺栓固定钢挡块,此类挡块的优势在于方便震后的更换和维护,但现有钢挡块主要是将一定高度的工字钢或矩形钢横向割断后整体焊接在固定底板上,其侧向刚度大,地震时其与桥梁上部结构之间是硬碰硬碰撞关系,往往会引起桥梁上部结构的局部损坏,起不到很好的缓冲和耗能作用。理想的桥梁抗震挡块应该同时具备低的侧向刚度、高的抗侧移强度、高耗能和便于更换的特点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,能有效的解决上述问题,具体的技术方案如下:
一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,其特征在于,该挡块由底板、端承板、肋板、悬浮腔体、底板固定螺杆、底板固定螺帽和悬浮腔体固定螺杆组成;所述的底板通过预埋的底板固定螺杆和螺帽固定于桥梁墩台盖梁两侧;所述的端承板通过底边的焊接将其固定在底板中后侧,端承板与底板相互垂直;所述的肋板数量为3-6块,其两侧边分别与底板和端承板焊接;所述的悬浮腔体悬浮于底板上方,通过悬浮腔体固定螺杆在其侧面将其固定于端承板上,悬浮腔体底面与底板不直接进行连接。
特别的,所述的悬浮腔体是一种无顶盖和底盖的薄壁结构,其与端承板或单独构成腔体结构;悬浮腔体具体形状可以为三角形、矩形、拱形的单体及其多体组合体,也可以为圆形、六角形等蜂窝结构;悬浮腔体侧板端部预留有若干螺孔,螺孔数量和丝头尺寸与所述的悬浮腔体固定螺杆相匹配。
特别的,所述的端承板预留若干可供悬浮腔体固定螺杆穿过的孔洞,孔洞位置和数量与悬浮腔体侧板端部螺孔相匹配。
特别的,所述的底板预留若干可供底板固定螺杆穿过的孔洞,孔洞位置和数量与底板固定螺杆相匹配。
特别的,所述的底板固定螺杆在施工时便预埋于盖梁两侧适当位置,也可在施工完成后,在盖梁两侧适当位置钻孔,通过结构胶等方式置入。
特别的,所述的悬浮腔体,其材质采用低屈服强度的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等;所述的底板、端承板和肋板,其材质采用强度较高的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等。
本发明的有益效果为:本发明提供一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,该挡块与传统钢挡块的本质区别在于设置了与挡块底板脱空的悬浮腔体,该腔体通过螺杆仅在其侧面与挡块的端承板连接。地震时,桥梁上部结构发生侧移,首先撞击挤压悬浮腔体,悬浮腔体由于底面脱空,侧向刚度相对较小,因此容易发生弹塑性压缩变形,实现柔性撞击,同时消耗大量的地震撞击能量;若遭遇较大地震时,悬浮腔体可能在消耗大量能量之后被压溃而退出工作,但此时依然有侧向承载力较大的端承板继续约束梁体侧移,保护梁体安全。可见,该挡块同时具备低刚度、高耗能和高承载等优势。此外,该挡块的悬浮腔体通过螺杆与挡块的端承板连接,多数地震撞击下仅会引起造成悬浮腔体的变形或破坏,因此震后只需对悬浮腔体进行更换和维护,无需更换整个挡块装置,经济节约,并且非常方便。
附图说明
图1为本发明在盖梁上的侧视图;
图2为本发明的在盖梁上的细部图;
图3为本发明的详细图;
图4为本发明在地震作用下的受力变形图;
图5为本发明的其他列举的悬浮腔体结构图。
附图标记:1-底板、2-端承板、3-肋板、4-悬浮腔体、5-底板固定螺杆、6-底板固定螺帽、7-悬浮腔体固定螺杆。
具体实施方式
以下实施例说明本专利可能实施的方案,然并非用以限制本专利所欲保护之范畴,合先叙明。
参考图1至图5,其显示本专利的第一较佳实施例,一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,具有悬浮腔体,能够有效的耗能,对较小、较大地震有着不一样的耗能效果,此装置对应较小、较大地震有着不同的更换方式。较小地震时,悬浮腔体发生塑性变形,震后只需对悬浮腔体进行更换即可。较大地震时,悬浮腔体与固定板同时发生塑性变形,震后对整体装置进行更换便可恢复使用。
本实施例具体设计方案如下:
一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,其特征在于,该挡块由底板1、端承板2、肋板3、悬浮腔体4、底板固定螺杆5、底板固定螺帽6和悬浮腔体固定螺杆7组成;所述的底板1通过预埋的底板固定螺杆5和螺帽6固定于桥梁墩台盖梁两侧;所述的端承板2通过底边1的焊接将其固定在底板中后侧,端承板2与底板1相互垂直;所述的肋板3数量为3-6块,其两侧边分别与底板1和端承板2焊接;所述的悬浮腔体4悬浮于底板1上方,通过悬浮腔体固定螺杆7在其侧面将其固定于端承板2上,悬浮腔体4底面与底板1不直接进行连接。
所述装置中的悬浮腔体4是一种无顶盖和底盖的薄壁结构,其与端承板2或单独构成腔体结构;悬浮腔体4具体形状可以为三角形、矩形、拱形的单体及其多体组合体,也可以为圆形、六角形等蜂窝结构;悬浮腔体4侧板端部预留有若干螺孔,螺孔数量和丝头尺寸与所述的悬浮腔体固定螺杆7相匹配。
所述装置中的端承板2预留若干可供悬浮腔体固定螺杆7穿过的孔洞,孔洞位置和数量与悬浮腔体4侧板端部螺孔相匹配。
所述装置中的底板1预留若干可供底板固定螺杆5穿过的孔洞,孔洞位置和数量与底板固定螺杆5相匹配。
所述装置中的底板固定螺杆5在施工时便预埋于盖梁两侧适当位置,也可在施工完成后,在盖梁两侧适当位置钻孔,通过结构胶等方式置入。
所述装置中的悬浮腔体4,其材质采用低屈服强度的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等;所述的底板1、端承板2和肋板3,其材质采用强度较高的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等。
申请人声明,所述技术领域的技术人员在上述实施例的基础上,将上述实施例某步骤,与发明内容部分的技术方案相组合,从而产生的新的方法,也是本发明的记载范围之一,本申请为使说明书简明,不再罗列这些步骤的其他实施方法。
技术原理:本发明提供一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,该挡块与传统钢挡块的本质区别在于设置了与挡块底板脱空的悬浮腔体,该腔体通过螺杆仅在其侧面与挡块的端承板连接,此腔体可以根据工程的实际情况进行对形状的选择。地震时,桥梁上部结构发生侧移,首先撞击挤压悬浮腔体4,悬浮腔体4由于底面脱空,侧向刚度相对较小,因此两侧的钢板容易发生弹塑性压缩变形,实现柔性撞击,同时消耗大量的地震撞击能量;若遭遇较大地震时,悬浮腔体4可能在消耗大量能量之后被压溃而退出工作,但此时依然有侧向承载力较大的端承板2继续约束梁体侧移,保护梁体安全。可见,该挡块同时具备低刚度、高耗能和高承载等优势。此外,该挡块的悬浮腔体4通过螺杆7与挡块的端承板连接,多数地震撞击下仅会引起造成悬浮腔体4的变形或破坏,因此震后只需对悬浮腔体4进行更换和维护,无需更换整个挡块装置,经济节约,并且非常方便。
申请人声明,所述技术领域的技术人员在上述实施例的基础上,将上述实施例某步骤,与发明内容部分的技术方案相组合,从而产生的新的方法,也是本发明的记载范围之一,本申请为使说明书简明,不再罗列这些步骤的其他实施方式。
本发明并不限于上述实施方式,凡采用与本发明相似结构及其方法来实现本发明目的的所有实施方式均在本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.一种悬浮腔体结构高耗能桥梁抗震挡块,其特征在于,该挡块由底板、端承板、肋板、悬浮腔体、底板固定螺杆、底板固定螺帽和悬浮腔体固定螺杆组成;所述的底板通过预埋的底板固定螺杆和螺帽固定于桥梁墩台盖梁两侧;所述的端承板通过底边的焊接将其固定在底板中后侧,端承板与底板相互垂直;所述的肋板数量为3-6块,其两侧边分别与底板和端承板焊接;所述的悬浮腔体悬浮于底板上方,通过悬浮腔体固定螺杆在其侧面将其固定于端承板上,悬浮腔体底面与底板不直接进行连接。
2.根据权利要求1所述装置,其特征在于,所述的悬浮腔体是一种无顶盖和底盖的薄壁结构,其与端承板或单独构成腔体结构;悬浮腔体具体形状可以为三角形、矩形、拱形的单体及其多体组合体,也可以为圆形、六角形等蜂窝结构;悬浮腔体侧板端部预留有若干螺孔,螺孔数量和丝头尺寸与所述的悬浮腔体固定螺杆相匹配。
3.根据权利要求1所述装置,其特征在于,所述的端承板预留若干可供悬浮腔体固定螺杆穿过的孔洞,孔洞位置和数量与悬浮腔体侧板端部螺孔相匹配。
4.根据权利要求1所述装置,其特征在于,所述的底板预留若干可供底板固定螺杆穿过的孔洞,孔洞位置和数量与底板固定螺杆相匹配。
5.根据权利要求1所述装置,其特征在于,所述的底板固定螺杆在施工时便预埋于盖梁两侧适当位置,也可在施工完成后,在盖梁两侧适当位置钻孔,通过结构胶等方式置入。
6.根据权利要求1所述装置,其特征在于,所述的悬浮腔体,其材质采用低屈服强度的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等;所述的底板、端承板和肋板,其材质采用强度较高的钢板、不锈钢板、合金钢材和塑钢等。
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