CN111794277A - 一种城市综合管廊抗震耗能支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种城市综合管廊抗震耗能支座,属于地下综合管廊的抗震结构装置技术领域,其特征在于:包括支座主体,所述支座主体的上部具有用于承托管道体的承托面部,所述支座主体设有用于固定支座主体的刚性牵拉件,所述支座主体内部嵌固有柔性牵拉件,所述柔性牵拉件的上端用于与管道体连接且设于所述承托面部,所述柔性牵拉件包括嵌固在所述支座主体内的套体和设置在所述套体内的拉伸弹簧,所述拉伸弹簧的上端与管道体连接。本支座可减弱地震对管道体的影响,提高地下综合管廊内管道的抗震能力。
Description
技术领域
本发明属于地下综合管廊的抗震结构装置技术领域,尤其涉及一种城市综合管廊抗震耗能支座。
背景技术
地下管线是城市的“气血脉络”,每个城市都有大量的雨水、污水、饮用水、天然气和电缆等数十种管线埋置在地下空间,这些地下管线纵横交错,形成了复杂的地下管线网络系统。随着城市化的推进,地下管线的数量只会越来越多,管线之间的交错会越来越复杂,管理难度会越来越高。绵密复杂的地下管线对城市地下空间的开发造成了巨大的阻力,甚至许多地面工程也受到了一定程度的影响。大量的实际案例表明,地下管线的安全与否关系到城市是否能够正常运行,一些重要的地下管线一旦出现事故,不仅会使城市的部分功能瘫痪,造成巨大的经济损失,甚至可能造成大量的人员伤亡。国际上大量发达城市的经验表明,城市的健康发展必须依赖于安全有序的地下管线系统。地下管线的安全管理是一个综合性强、涉及面广和复杂度高的问题,近年来,我国大力推行海绵城市地下综合管廊的建设,旨在安全有序地管理城市地下管线,为城市健康发展提供保障。
地下综合管廊内铺设的管道由多段管道体构成,属于一种带状的三维空间人工构筑物。综合管廊支座是用于支撑管道体的座体。传统的综合管廊管道体支座并未充分考虑抗震性能,多是简单的混凝土结构,在地震动作用下极易开裂损坏,致使支承能力大幅下降甚至丧失,且传统的综合管廊管道体支座与管道体之间的连接十分简陋,有些甚至没有连接措施,在地震动的作用下,管道体有脱离综合管廊管道体支座的可能,因管道体多为刚性结构,一旦有部分管道体脱离综合管廊管道体支座,可能会导致整个管道体结构出现错位断裂,造成严重的事故。就目前情况而言,传统结构的地下综合管廊管道体支座构造的抗震性能较差,所以加强综合管廊内管道体支座的抗震性能意义重大。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明提供了一种解决目前地下综合管廊抗震性能差的问题的城市综合管廊抗震耗能支座。
本发明是这样实现的,一种城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:包括支座主体,所述支座主体的上部具有用于承托管道体的承托面部,所述支座主体包括垫层、承台和支护体,所述承台设于所述垫层上方,所述支护体设于所述承台上方,所述刚性牵拉件固定于所述承台,所述柔性牵拉件嵌固于所述承台;所述支座主体设有用于固定支座主体的刚性牵拉件,所述支座主体内部嵌固有柔性牵拉件,所述柔性牵拉件的上端用于与管道体连接且设于所述承托面部,所述柔性牵拉件包括嵌固在所述支座主体内的套体和设置在所述套体内的弹性元件,所述弹性元件的上端与管道体连接;所述套体内部填充有弹性填充介质。
本发明所述管道体支撑用的支座中具有柔性牵拉件,柔性牵拉件连接于支座主体与管道体之间,可以大幅度提高综合管廊内管道的抗震性能,可以在地震发生时有效保护地下管廊内的管道,吸收并消耗地震波的能量,减小管道体因地而产生的震动幅度,降低地震令管道体产生的运动加速度,使管道在地震动作用下不脱离支座。避免重大公共事故产生,减少人员和财产损失。
由于硫化后的顺丁橡胶颗粒刚度小、耐磨性、耐压性和弹性都很高,可以通过与套体内壁相互摩擦和挤压使地震动能量快速消耗,并可以通过受压回弹分担拉伸弹簧的拉力,保证管道体在可预见的大震之下不脱离支座。
在上述技术方案中,优选的,所述承台上部与所述支护体共同构成圆弧形的承托面部,所述套体是嵌固于所述承台内部的圆管状套体,所述套体内设置的弹性元件是与所述套体同轴线的拉伸弹簧。
在上述技术方案中,优选的,包括至少三个柔性牵拉件,所述套体的轴线延长线通过所述管道体的质心。地震发生时,管道体不论受到何种方向的地震动,都至少会受到两个柔性牵拉件的拉力,这些柔性牵拉件的拉力会使管道体构成的管道稳定在城市综合管廊新型抗震耗能支座上。
在上述技术方案中,优选的,所述承台内嵌固与所述柔性牵拉件一一对应且延伸方向与管道体一致的肋筋,所述柔性牵拉件的套体下端与对应的肋筋连接。肋筋不仅可提高承台的整体强度,且令柔性牵拉件的受力能力更强。
在上述技术方案中,优选的,所述肋筋为工字钢,所述肋筋固定空心半球体,所述套体的下端连接所述空心半球体,所述拉伸弹簧的下端连接所述空心半球体,所述拉伸弹簧的上端连接用于固定管道体的实心半球体。工字钢的形状可以使其在钢筋混凝土材质的承台内更佳稳定。空心半球体使拉伸弹簧所受的拉力分散传到工字钢上,可以提高工字钢与拉伸弹簧之间连接的可靠性。拉伸弹簧上端连接的实心半球体可以将拉伸弹簧拉力分散,保护拉伸弹簧与管道体的连接。
在上述技术方案中,优选的,所述套体的上端固定有弧顶向内的弧形端盖。弧形端盖的弧顶面可以有效分散化解拉伸弹簧和硫化顺丁橡胶颗粒所传来的压力,保证弧形端盖在寻常地震幅度之下不破坏。在遇到超出预期的强地震动甚至爆破冲击时,拉伸弹簧将快速挤压套体内侧硫化顺丁橡胶颗粒,而后在硫化顺丁橡胶颗粒的保护下冲击弧形端盖,此过程将消耗大量的振动能量。若振动未停止,拉伸弹簧将冲破弧形端盖并可以进一步进入屈服状态,屈服状态之下的拉伸弹簧将会使大量的振动能量转变为塑性变形能,进而使廊道体所受振动大幅减小直至消失,实现吸震耗能效果。
在上述技术方案中,优选的,所述刚性牵拉件为Z字形钢,所述Z字形钢包括上钩部、牵拉部和下钩部,所述牵拉件的上钩部嵌固在所述承台内,所述牵拉部位于所述承台侧部,所述下钩部上设有螺栓孔。Z字型钢嵌固于承台中,可通过高强螺栓和硫化后的顺丁橡胶垫片将支座主体和综合管廊底板固定为一个整体,地震动来临时,硫化后的顺丁橡胶垫片将保护高强螺栓和Z字型钢,使高强螺栓和Z字型钢可以保持正常的工作状态。Z字型钢的竖向牵拉部部分可以限制承台与垫层之间因材料不同产生的相对位移,增强支座主体的整体性。
在上述技术方案中,优选的,所述上钩部的水平高度高于所述肋筋的水平高度。在地震动发生时,柔性牵拉件牵拉工字钢,对承台有向上的分力,而Z 字型钢的上钩部对承台有向下的分力,二者之间的承台部分处于受压状态,对承台的受力状态十分有利,可起到防止钢筋混凝土承台开裂的作用。
在上述技术方案中,优选的,所述拉伸弹簧的顶端螺旋线距离所述弧形端盖弧顶的距离不小于所述拉伸弹簧底端螺旋线和顶端螺旋线距离的30%。
在上述技术方案中,优选的,所述套体内填充所述硫化顺丁橡胶颗粒的填充度不超过85%。保证拉伸弹簧有足够的拉伸空间,可以将大量的地震动能量转化为弹性变形能量。
附图说明
图1是本发明支座的安装结构示意图;
图2是本发明中柔性牵拉件的结构示意图;
图3是本发明中刚性牵拉件与底板的连接结构示意图。
图中、1、支座主体;1-1、垫层;1-2、承台;1-3、支护体;2、管道体;3、底板;4、刚性牵拉件;4-1、上钩部;4-2、牵拉部;4-3、下钩部;5、顺丁橡胶垫片;6、柔性牵拉件;6-1、套体;6-2、拉伸弹簧;7、肋筋;8、空心半球体;9、实心钢球;10、实心半球体;11、硫化顺丁橡胶颗粒;12、弧形端盖。
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,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
为解决目前地下综合管廊抗震性能差的弊端,本发明特提供一种城市综合管廊抗震耗能支座,本支座可减弱地震对管道体的影响,提高地下综合管廊的抗震能力。为了进一步说明本发明的结构,结合附图详细说明书如下:
请参阅图1-图3,一种城市综合管廊抗震耗能支座,包括支座主体1,支座主体1的上部具有用于承托管道体2的承托面部。具体的,支座主体1包括垫层1-1、承台1-2和支护体1-3,承台1-2设于垫层1-1上方,支护体1-3设于承台1-2上方。垫层1-1为沥青混凝土材质,承台1-2为钢筋混凝土材质,支护体 1-3为硫化后的顺丁橡胶材质。承台1-2上部与支护体1-3共同构成圆弧形的承托面部。承托面部与圆管状的管道体2的外壁贴合。沥青混凝土的垫层1-1位于支座主体1的最下方,与综合管廊的底板3表面直接接触,垫层1-1可以缓冲地震动,减小地震动幅度,降低地震动加速度。
支座主体1设有用于固定支座主体1的刚性牵拉件4。本实施例中,刚性牵拉件4为Z字形钢,Z字形钢包括上钩部4-1、牵拉部4-2和下钩部4-3。上钩部 4-1和下钩部4-3为水平平行钢板,牵拉部4-2是设于二者之间的与二者垂直的竖向钢板。刚性牵拉件4的上钩部4-1嵌固在承台1-2内,牵拉部4-2位于承台 1-2侧部,下钩部4-3上设有螺栓孔。Z字型钢的下钩部4-3通过高强螺栓和硫化后的顺丁橡胶垫片5将支座主体1和综合管廊的底板3固定为一个整体,且硫化后的顺丁橡胶垫片5可以保护Z字型钢和高强螺栓。Z字型钢的牵拉部可以限制承台1-2与垫层1-1之间因材料不同产生的相对位移,增强支座主体1的整体性,Z字型钢的转角内侧采用圆弧过度处理,可以避免转角处发生严重的应力集中现象。
支座主体1内部嵌固有柔性牵拉件6。柔性牵拉件6的上端用于与管道体2 连接且设于承托面部。柔性牵拉件6包括嵌固在支座主体1内的套体6-1和设置在套体6-1内的弹性元件。本实施例中,弹性元件为拉伸弹簧6-2,拉伸弹簧6-2 的上端与管道体2连接。具体的,套体6-1嵌固于承台1-2内部,为一段不锈钢管。此作为套体6-1将拉伸弹簧6-2与钢筋混凝土分开,方便预制施工。套体6-1 内设置与套体6-1同轴线的拉伸弹簧6-2。本实施例中,包括三个柔性牵拉件,套体6-1的轴线延长线通过管道体2的质心。地震发生时,管道体2不论受到何种方向的地震动,都至少会受到两个柔性牵拉件的拉力,这些柔性牵拉件6的拉力会使管道体2构成的管道稳定在城市综合管廊新型抗震耗能支座上。
支护体1-3的糙面与管道体2贴合,在管道体2转动时将产生极大的摩擦力,将地震动的能量转化为热能并通过与地下空间阴凉环境的热传递使热能快速消散,管道体2平动时,支护体1-3将通过弹性变形限制管道体2的移动,与柔性牵拉件6形成协同效应。
承台1-2内嵌固与所述柔性牵拉件6一一对应且延伸方向与管道体2一致的肋筋7,柔性牵拉件6的套体6-1下端与对应的肋筋7连接。具体的,肋筋7为工字钢。
本实施例中,肋筋7与柔性牵拉件6以及管道体2之间的具体连接方式为:作为肋筋7的工字钢固定空心半球体8。空心半球体8为钢制半球体,其焊接在工字钢上。空心半球体8加工出令拉伸弹簧6-2下端穿过的孔,拉伸弹簧6-2下端穿过空心半球体8后焊接一设置在空心半球体8内侧的实心钢球9,以此实现拉伸弹簧6-2与空心半球体8之间的连接。套体6-1的下端连接所述空心半球体 8,具体的,套体6-1的下端与空心半球体8焊接。拉伸弹簧6-2的上端连接用于固定管道体2的实心半球体10。实心半球体10为钢制实心半球体,其焊接管道体2和拉伸弹簧6-2的上端,用于连接拉伸弹簧6-2与管道体2。
上述工字钢的形状可以使其在钢筋混凝土材质的承台内更佳稳定。空心半球体8使拉伸弹簧6-2所受的拉力分散传到工字钢上,可以提高工字钢与拉伸弹簧6-2之间连接的可靠性。拉伸弹簧6-2上端连接的实心半球体10可以将拉伸弹簧6-2拉力分散,保护拉伸弹簧6-2与管道体2的连接。
本实施例中,上钩部的水平高度高于肋筋7的水平高度。在地震动发生时,柔性牵拉件6牵拉肋筋7,对承台1-2有向上的分力,而刚性牵拉件4的上钩部 4-1对承台1-2有向下的分力,二者之间的承台部分处于受压状态,对承台1-2 的受力状态十分有利,可起到防止钢筋混凝土承台开裂的作用。
本实施例中套体6-1内部填充有弹性填充介质,本实施例中,弹性填充介质为硫化顺丁橡胶颗粒11。由于硫化后的顺丁橡胶颗粒11刚度小、耐磨性、耐压性和弹性都很高,可以通过与套体6-1内壁相互摩擦和挤压使地震动能量快速消耗,并可以通过受压回弹分担拉伸弹簧6-2的拉力,保证管道体2在可预见的大震之下不脱离支座。套体6-1的上端固定有弧顶向内的弧形端盖12。弧形端盖 12的弧顶面可以有效分散化解拉伸弹簧6-2和硫化顺丁橡胶颗粒11所传来的压力,保证弧形端盖12在寻常振动幅度之下不破坏。在遇到超出预期的强地震动甚至爆破冲击时,拉伸弹簧6-2将快速挤压套体6-1内侧硫化顺丁橡胶颗粒11,而后在硫化顺丁橡胶颗粒11的保护下冲击弧形端盖12,此过程将消耗大量的振动能量。若振动未停止,拉伸弹簧6-2将冲破弧形端盖12并可以进一步进入屈服状态,屈服状态之下的拉伸弹簧6-2将会使大量的振动能量转变为塑性变形能,进而使廊道体2所受振动大幅减小直至消失,实现减震耗能效果。
进一步地,作为套体6-1的不锈钢管内表面为糙面,可加大套体6-1与硫化顺丁橡胶颗粒11之间的摩擦力,消耗地震动能量。套体6-1内的拉伸弹簧6-2 螺旋线上端与弧形端盖12之间的距离不小于拉伸弹簧6-2底端螺旋线和顶端螺旋线之间距离的30%且套体6-1内填充硫化顺丁橡胶颗粒11的填充度不超过 85%,保证拉伸弹簧6-2有足够的拉伸空间,可以将大量的地震动能量转化为弹性变形能量。
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,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,如将弹性元件替换为橡胶弹力绳、橡胶弹簧、弹簧钢拉件等,亦或者将弹性填充介质替换为弹性聚氨酯颗粒或者其它弹性橡胶颗粒等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:包括支座主体,所述支座主体的上部具有用于承托管道体的承托面部,所述支座主体包括垫层、承台和支护体,所述承台设于所述垫层上方,所述支护体设于所述承台上方,所述刚性牵拉件固定于所述承台,所述柔性牵拉件嵌固于所述承台;所述支座主体设有用于固定支座主体的刚性牵拉件,所述支座主体内部嵌固有柔性牵拉件,所述柔性牵拉件的上端用于与管道体连接且设于所述承托面部,所述柔性牵拉件包括嵌固在所述支座主体内的套体和设置在所述套体内的弹性元件,所述弹性元件的上端与管道体连接;所述套体内部填充有弹性填充介质。
2.根据权利要求1所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述承台上部与所述支护体共同构成圆弧形的承托面部,所述套体是嵌固于所述承台内部的圆管状套体,所述套体内设置的弹性元件是与所述套体同轴线的拉伸弹簧。
3.根据权利要求2所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:包括至少三个柔性牵拉件,所述套体的轴线延长线通过所述管道体的质心。
4.根据权利要求2所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述承台内嵌固与所述柔性牵拉件一一对应且延伸方向与管道体一致的肋筋,所述柔性牵拉件的套体下端与对应的肋筋连接。
5.根据权利要求4所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述肋筋为工字钢,所述肋筋固定空心半球体,所述套体的下端连接所述空心半球体,所述拉伸弹簧的下端连接所述空心半球体,所述拉伸弹簧的上端连接用于固定管道体的实心半球体。
6.根据权利要求5所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述套体的上端固定有弧顶向内的弧形端盖。
7.根据权利要求6所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述刚性牵拉件为Z字形钢,所述Z字形钢包括上钩部、牵拉部和下钩部,所述牵拉件的上钩部嵌固在所述承台内,所述牵拉部位于所述承台侧部,所述下钩部上设有螺栓孔。
8.根据权利要求7所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述上钩部的水平高度高于所述肋筋的水平高度。
9.根据权利要求6所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述拉伸弹簧的顶端螺旋线距离所述弧形端盖弧顶的距离不小于所述拉伸弹簧底端螺旋线和顶端螺旋线距离的30%。
10.根据权利要求2所述的城市综合管廊抗震耗能支座,其特征在于:所述套体内填充所述硫化顺丁橡胶颗粒的填充度不超过85%。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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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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