CN110777647A - 一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其包括连接装置、锁定装置、滑动摩擦减震装置以及固定装置；连接装置包括顶板以及凹槽，固定装置包括底板以及方形槽；顶板与连续梁桥梁体底部固定，锁定装置顶部设置在凹槽内，锁定装置底部与滑动摩擦减震装置顶部接触，底板与活动墩顶部固定连接，滑动摩擦减震装置设置在方形槽内，滑动摩擦减震装置四周侧面与方形槽内壁之间安装减震弹簧A；本发明结构简单、原理可靠，在地震作用下既可以通过装置本身的耗能作用消耗部分地震能量，又能够充分发挥活动墩抗震潜力，分级、分方向消耗地震能量，改善和提高连续梁桥整体结构的抗震性能，便于推广应用。

Description

一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置

技术领域

本发明涉及一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，属于桥梁减隔震技术领域。地震突发时，可通过位移激活滑动摩擦减震装置，抵抗纵向地震和横向地震作用，并提供一定的连接刚度，使各墩协同受力，具备分级耗能的功能，可有效提高连续梁结构整体的抗震性能，适用于各类新建连续梁桥结构的抗震设计和既有连续梁桥的抗震加固。

背景技术

为满足温度荷载、徐变等作用引起的变位需要，连续梁桥的每一联往往仅设置一个固定墩，致使地震作用下绝大部分的上部结构纵向地震荷载都由固定墩承受，固定墩的抗震能力难以满足抗震需求，而且也使得连续梁桥纵向地震位移响应较大，极易引起伸缩缝和支座的破坏。改变固定墩单独受力的状态，充分发挥活动墩的抗震潜能，使活动墩与固定墩协同作用，共同参与抗震，是减小连续梁地震响应行之有效的方法。但是目前使活动墩与梁体锁定的连接装置存在一些问题，如Lock-up装置、锁死销装置等现有装置虽然可以实现活动墩和梁体的锁死功能，但是不具备耗能的功能，所有的地震荷载必须由原连续梁结构承受，连续梁桥活动墩多为细长墩，能够承受的地震荷载有限，地震过程中极易发生破坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种地震突发时既可以通过装置本身的耗能作用消耗部分地震能量，又能够充分发挥活动墩抗震潜力的连续梁桥用滑动摩擦减震装置。

本发明采用如下技术方案：

本发明包括连接装置、锁定装置、滑动摩擦减震装置以及固定装置；所述连接装置包括顶板以及顺桥向设置在顶板底部的凹槽，所述固定装置包括底板以及设置在底板顶部的方形槽；所述顶板与连续梁桥梁体底部固定连接，所述锁定装置顶部设置在凹槽内，所述锁定装置底部与滑动摩擦减震装置顶部接触，所述底板与活动墩顶部固定连接，所述滑动摩擦减震装置设置在方形槽内，滑动摩擦减震装置四周侧面与方形槽内壁之间安装减震弹簧A。

本发明所述锁定装置包括顺桥向活动设置在凹槽内的锁死板体、顺桥向间隔设置在锁死板体底部的锁死凸块以及滑轨装置，在所述锁死板体两端设置复位支撑杆；所述滑轨装置包括与滑动摩擦减震装置顶部接触的连接板、顺桥向固定在连接板顶面与凹槽对应的线性滑轨、顺桥向间隔设置在线性滑轨顶面与锁死凸块匹配的锁死凹槽以及固定安装在连接板底部的连接柱； 所述线性滑轨设置在凹槽内，所述锁死凸块与线性滑轨顶面接触，所述连接板外侧壁通过减震弹簧B与方形槽内壁连接；相邻的锁死凸块与锁死凹槽中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移。

本发明所述滑动摩擦减震装置包括若干层摩擦板以及设置在摩擦板中部的摩擦孔，各层的摩擦板接触设置，各层摩擦板的摩擦孔直径相同且相连通，在摩擦孔内壁固定设置橡胶圈，各层摩擦板的橡胶圈的内径由上而下依次增大， 所述连接柱设置在各摩擦孔的橡胶圈组成的孔洞内；各摩擦板外侧壁与方形槽内壁通过所述减震弹簧A连接；连接板底面为粗糙面，其与顶层的摩擦板接触。

本发明在凹槽两端固定安装挡板，在所述挡板上设置让位孔，所述挡板设置在锁死板体两端，所述复位支撑杆穿过让位孔。

本发明位于锁死凸块外侧在凹槽两侧壁内侧固定安装隔板；隔板与凹槽顶壁的距离大于锁死板体的厚度，两个隔板之间的间隙大于锁死凸块的宽度。

本发明正常运营时，所述锁定装置处于未锁定状态，连续梁桥梁体与活动墩之间能自由滑动，相邻的锁死凸块与锁死凹槽中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移，能够满足梁、墩之间的变位需求；纵向地震作用下，当连续梁桥梁体与活动墩相对位移超过正常运营时的最大梁墩相对位移时，锁死板体滑动使锁死凸块进入锁死凹槽内，将连接装置与滑动摩擦减震装置临时锁定，使活动墩与固定墩协同受力，此时连接装置将梁体传递的荷载通过锁定装置传递给滑动摩擦减震装置，锁定装置的连接板与滑动摩擦减震装置顶部的摩擦板之间产生相对滑动，带动连接柱挤压摩擦孔中的橡胶圈，推动滑动摩擦减震装置各摩擦板体之间产生相对滑动，使减震弹簧A和减震弹簧B变形消耗地震能量，实现对连续梁桥活动墩的保护；各层摩擦板的橡胶圈内径自上而下依次增大，连接柱能够根据地震荷载的大小依次推动各摩擦板与下层板体发生相对滑动，使滑动摩擦减震装置在不同等级地震下均能够利用摩擦消耗地震能量，保护活动墩，并根据地震大小提供不同的连接刚度使活动墩与梁体临时连接，以充分发挥活动墩的抗震潜能；横向地震作用下，梁体传递的荷载仍能通过连接装置传递给锁定装置，锁定装置与滑动摩擦减震装置之间产生相对滑动，使减震弹簧A和减震弹簧B变形，消耗地震能量；地震结束后，可提升复位撑杆解除连接装置与锁定装置的锁定状态，锁定装置中的连接板及滑动摩擦减震装置中的各摩擦板均可在减震弹簧恢复力作用下实现复位。

本发明积极效果如下：本发明相邻的锁死凸块与锁死凹槽中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移，以保证连续梁桥的正常运营；复位支撑杆在地震后解除锁死板体锁定进行复位；隔板与凹槽顶壁的距离大于锁死板体的厚度，两个隔板之间的间隙大于锁死凸块的宽度，以保证地震作用下，锁死板体滑动带动锁死凸块进入锁死凹槽内，实现锁定功能；挡板防止锁死板体滑出凹槽。

纵向地震作用下即顺桥向，当连续梁桥梁体与活动墩相对位移超过正常运营时的最大梁墩相对位移时，锁死板体滑动使锁死凸块进入锁死凹槽内，将连接装置与滑动摩擦减震装置临时锁定，使活动墩与固定墩协同受力，将上部梁体传递的地震荷载传递给滑动摩擦减震装置，使连接板与滑动摩擦减震装置顶部的摩擦板之间产生相对滑动，并带动连接柱体挤压橡胶圈推动各摩擦板之间产生相对滑动，使减震弹簧变形，消耗部分地震能量，减小活动墩所承担的地震荷载，保护活动墩；各层摩擦板的橡胶圈内径自上而下依次增大，连接柱能够根据地震荷载的大小依次推动各摩擦板与其下方的摩擦板发生相对滑动，使滑动摩擦减震装置在不同等级地震下均能够消耗地震能量，有效保护活动墩，并根据地震大小提供不同的连接刚度使活动墩与梁体临时连接，以充分发挥活动墩的抗震潜能；横向地震作用下即顺桥宽向，梁体传递的荷载仍能通过连接装置传递给锁定装置，使锁定装置与滑动摩擦装置之间产生相对滑动，将滑动摩擦装置激活，消耗地震能量。

本发明结构简单、原理可靠，在地震作用下既可以通过装置本身的耗能作用消耗部分地震能量，又能够充分发挥活动墩抗震潜力，分级、分方向消耗地震能量，改善和提高连续梁桥整体结构的抗震性能，可用于新建连续梁桥的抗震设计及既有连续梁桥的抗震加固，便于推广应用。

附图说明

附图1为本发明结构示意图；

附图2为本发明凹槽与隔板装配结构示意图；

附图3为本发明线性滑轨与连接板装配结构示意图；

附图4为本发明摩擦孔与橡胶圈装配结构示意图；

附图5为本发明摩擦板与方形槽装配结构示意图；

附图6为本发明工作状态结构示意图。

在附图中：1连接装置、101顶板、102凹槽、103挡板、104让位孔、105隔板；

2锁定装置、211锁死板体、212锁死凸块、213复位支撑杆、221线性滑轨、222锁死凹槽、223连接板、224连接柱；

3滑动摩擦减震装置、301摩擦板、302摩擦孔、303橡胶圈；

4固定装置、401底板、402方形槽、403减震弹簧A、404弹簧B。

具体实施方式

如附图1-6所示,本发明包括连接装置1、锁定装置2、滑动摩擦减震装置3以及固定装置4；所述连接装置1包括顶板101以及顺桥向设置在顶板101底部的凹槽102，所述固定装置4包括底板401以及设置在底板401顶部的方形槽402；所述顶板101与连续梁桥梁体底部固定连接，所述锁定装置2顶部设置在凹槽102内，所述锁定装置2底部与滑动摩擦减震装置3顶部接触，所述底板401与活动墩顶部固定连接，所述滑动摩擦减震装置3设置在方形槽402内，滑动摩擦减震装置3四周侧面与方形槽402内壁之间安装减震弹簧A403。在凹槽102两端固定安装挡板103，在所述挡板103上设置让位孔104，所述挡板103设置在锁死板体211两端，复位支撑杆213穿过让位孔104。

本发明所述锁定装置2包括顺桥向活动放置在凹槽102内的锁死板体211、顺桥向间隔设置在锁死板体211底部的锁死凸块212以及滑轨装置，在所述锁死板体211两端设置复位支撑杆213；地震结束后，可提升复位撑杆213解除连接装置1与锁定装置2的锁定状态，位于锁死凸块212外侧在凹槽102两侧内壁固定安装隔板105；隔板105与凹槽102顶壁的距离大于锁死板体211的厚度，两个隔板105之间的间隙大于锁死凸块212的宽度。

本发明所述滑轨装置包括与滑动摩擦减震装置3顶部接触的连接板223、顺桥向固定在连接板223顶面与凹槽102对应的线性滑轨221、顺桥向间隔设置在线性滑轨221顶面与锁死凸块212匹配的锁死凹槽222以及固定安装在连接板223底部的连接柱224；所述线性滑轨221设置在凹槽102内，所述锁死凸块212与线性滑轨221顶面接触，所述连接板223外侧壁通过减震弹簧B404与方形槽402内壁连接；相邻的锁死凸块212与锁死凹槽222中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移，以保证连续梁桥的正常运营。

本发明所述滑动摩擦减震装置3包括若干层摩擦板301以及设置在摩擦板301中部的摩擦孔302，各层的摩擦板301接触设置，各层摩擦板301的摩擦孔302直径相同且相连通，各摩擦孔302的圆心同轴，在摩擦孔302内壁固定设置橡胶圈303，各层摩擦板301的橡胶圈303的内径由上而下依次增大，所述连接柱224设置在各摩擦孔302的橡胶圈303组成的孔洞内；使各层橡胶圈303与连接柱224侧壁之间的间隙从上而下逐渐增大，实现分级耗能功能；各摩擦板301上、下表面均为粗糙面，各摩擦板301之间摩擦，各摩擦板301外侧与方形槽402内壁通过所述减震弹簧A403连接；连接板223底面为粗糙面，其与顶层的摩擦板301接触。减震弹簧403均为自由长度状态，以发挥其变形时的最大耗能能力；各弹簧两端均采取勾环连接，以适应四周弹簧的位移需求。

正常运营时，所述锁定装置2处于未锁定状态，连续梁桥梁体与活动墩之间能自由滑动，相邻的锁死凸块212与锁死凹槽222中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移，能够满足梁、墩之间的变位需求；纵向地震作用下，当连续梁桥梁体与活动墩相对位移超过正常运营时的最大梁墩相对位移时，锁死板体211滑动使锁死凸块212进入锁死凹槽222内，将连接装置1与滑动摩擦减震装置3临时锁定，使活动墩与固定墩协同受力，此时连接装置1将梁体传递的荷载通过锁定装置2传递给滑动摩擦减震装置3，锁定装置2的连接板223与滑动摩擦减震装置3顶部的摩擦板301之间产生相对滑动，带动连接柱224挤压摩擦孔302中的橡胶圈303，推动滑动摩擦减震装置3各摩擦板301体之间产生相对滑动，使减震弹簧A403和减震弹簧B404变形消耗地震能量，实现对连续梁桥活动墩的保护；各层摩擦板301的橡胶圈303内径自上而下依次增大，连接柱224能够根据地震荷载的大小依次推动各摩擦板301与下层板体发生相对滑动，使滑动摩擦减震装置3在不同等级地震下均能够利用摩擦消耗地震能量，保护活动墩，并根据地震大小提供不同的连接刚度使活动墩与梁体临时连接，以充分发挥活动墩的抗震潜能；横向地震作用下，梁体传递的荷载仍能通过连接装置1传递给锁定装置2，锁定装置2与滑动摩擦减震装置3之间产生相对滑动，使减震弹簧A403和减震弹簧B404变形，消耗地震能量；地震结束后，可提升复位撑杆213解除连接装置1与锁定装置2的锁定状态，锁定装置2中的连接板223及滑动摩擦减震装置3中的各摩擦板301均可在减震弹簧恢复力作用下实现复位。

本发明结构简单、原理可靠，既可以通过装置本身的耗能作用消耗部分地震能量，又能够充分发挥活动墩抗震潜力，分级、分方向消耗地震能量，改善连续梁桥整体结构的抗震性能，可用于新建连续梁桥的抗震设计及既有连续梁桥的抗震加固，便于推广应用。

Claims (6)

1.一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：其包括连接装置（1）、锁定装置（2）、滑动摩擦减震装置（3）以及固定装置（4）；所述连接装置（1）包括顶板（101）以及顺桥向设置在顶板（101）底部的凹槽（102），

所述固定装置（4）包括底板（401）以及设置在底板（401）顶部的方形槽（402）；

所述顶板（101）与连续梁桥梁体底部固定连接，所述锁定装置（2）顶部设置在凹槽（102）内，所述锁定装置（2）底部与滑动摩擦减震装置（3）顶部接触，

所述底板（401）与活动墩顶部固定连接，所述滑动摩擦减震装置（3）设置在方形槽（402）内，滑动摩擦减震装置（3）四周侧面与方形槽（402）内壁之间安装减震弹簧A（403）。

2.根据权利要求1所述的一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：所述锁定装置（2）包括顺桥向活动设置在凹槽（102）内的锁死板体（211）、顺桥向间隔设置在锁死板体（211）底部的锁死凸块（212）以及滑轨装置，在所述锁死板体（211）两端设置复位支撑杆（213）；

所述滑轨装置包括与滑动摩擦减震装置（3）顶部接触的连接板（223）、顺桥向固定在连接板（223）顶面与凹槽（102）对应的线性滑轨（221）、顺桥向间隔设置在线性滑轨（221）顶面与锁死凸块（212）匹配的锁死凹槽（222）以及固定安装在连接板（223）底部的连接柱（224）；

所述线性滑轨（221）设置在凹槽（102）内，所述锁死凸块（212）与线性滑轨（221）顶面接触，所述连接板（223）外侧壁通过减震弹簧B（404）与方形槽（402）内壁连接；

相邻的锁死凸块（212）与锁死凹槽（222）中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移。

3.根据权利要求2所述的一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：所述滑动摩擦减震装置（3）包括若干层摩擦板（301）以及设置在摩擦板（301）中部的摩擦孔（302），各层的摩擦板（301）接触设置，各层摩擦板（301）的摩擦孔（302）直径相同且相连通，在摩擦孔（302）内壁固定设置橡胶圈（303），各层摩擦板（301）的橡胶圈（303）的内径由上而下依次增大，

所述连接柱（224）设置在各摩擦孔（302）的橡胶圈（303）组成的孔洞内；

各摩擦板（301）外侧壁与方形槽（402）内壁通过所述减震弹簧A（403）连接；

连接板（223）底面为粗糙面，其与顶层的摩擦板（301）接触。

4.根据权利要求2所述的一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：在凹槽（102）两端固定安装挡板（103），在所述挡板（103）上设置让位孔（104），所述挡板（103）设置在锁死板体（211）两端，所述复位支撑杆（213）穿过让位孔（104）。

5.根据权利要求2所述的一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：位于锁死凸块（212）外侧在凹槽（102）两侧壁内侧固定安装隔板（105）；

隔板（105）与凹槽（102）顶壁的距离大于锁死板体（211）的厚度，两个隔板（105）之间的间隙大于锁死凸块（212）的宽度。

6.根据权利要求3所述的一种连续梁桥用滑动摩擦减震装置，其特征在于：正常运营时，所述锁定装置（2）处于未锁定状态，连续梁桥梁体与活动墩之间能自由滑动，相邻的锁死凸块（212）与锁死凹槽（222）中心线之间的水平距离略大于正常运营时的最大梁墩相对位移，能够满足梁、墩之间的变位需求；纵向地震作用下，当连续梁桥梁体与活动墩相对位移超过正常运营时的最大梁墩相对位移时，锁死板体（211）滑动使锁死凸块（212）进入锁死凹槽（222）内，将连接装置（1）与滑动摩擦减震装置（3）临时锁定，使活动墩与固定墩协同受力，此时连接装置（1）将梁体传递的荷载通过锁定装置（2）传递给滑动摩擦减震装置（3），锁定装置（2）的连接板（223）与滑动摩擦减震装置（3）顶部的摩擦板（301）之间产生相对滑动，带动连接柱（224）挤压摩擦孔（302）中的橡胶圈（303），推动滑动摩擦减震装置（3）各摩擦板（301）体之间产生相对滑动，使减震弹簧A（403）和减震弹簧B（404）变形消耗地震能量，实现对连续梁桥活动墩的保护；

各层摩擦板（301）的橡胶圈（303）内径自上而下依次增大，连接柱（224）能够根据地震荷载的大小依次推动各摩擦板（301）与下层板体发生相对滑动，使滑动摩擦减震装置（3）在不同等级地震下均能够利用摩擦消耗地震能量，保护活动墩，并根据地震大小提供不同的连接刚度使活动墩与梁体临时连接，以充分发挥活动墩的抗震潜能；

横向地震作用下，梁体传递的荷载仍能通过连接装置（1）传递给锁定装置（2），锁定装置（2）与滑动摩擦减震装置（3）之间产生相对滑动，使减震弹簧A（403）和减震弹簧B（404）变形，消耗地震能量；

地震结束后，可提升复位撑杆（213）解除连接装置（1）与锁定装置（2）的锁定状态，锁定装置（2）中的连接板（223）及滑动摩擦减震装置（3）中的各摩擦板（301）均可在减震弹簧恢复力作用下实现复位。

Images