CN111945551A - 一种调谐液体耗能减震桥墩结构 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种调谐液体耗能减震桥墩结构，包括空心桥墩和多个调谐液体箱；所述空心桥墩的内腔设置有多层上下布置的支撑台；每个调谐液体箱置于一层支撑台上；每个调谐液体箱包括盛放有调谐液的箱体和置于调谐液内的挡水板模块。本发明能够从桥墩内部消耗地震能量，从而减小桥墩振动，提高桥墩抗震能力。

Description

一种调谐液体耗能减震桥墩结构

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地说是涉及一种调谐液体耗能减震桥墩结构。

背景技术

随着桥梁结构向大跨、轻柔及低阻尼方向发展,加剧了结构在地震、风、车辆、行人等动力荷载作用下响应，使桥梁结构遭遇破坏的风险大大增加。因此，如何提高桥梁的抗震能力，降低地震对桥梁结构的破坏，这给桥梁的抗震设计带来了极大的挑战。

鉴于地震对于桥梁有严重的破坏作用，在桥梁设计时会考虑如利用减隔震支座，设置基础隔震层等主动或被动的结构减震等措施来提高桥梁的抗震性能。但现有技术中并无针对桥墩本体的减震结构。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种调谐液体耗能减震桥墩结构，能够从桥墩内部消耗地震能量，从而减小桥墩振动，提高桥墩抗震能力。

技术方案：本发明提出一种调谐液体耗能减震桥墩结构，包括空心桥墩和多个调谐液体箱；所述空心桥墩的内腔设置有多层上下布置的支撑台；每个调谐液体箱置于一层支撑台上；每个调谐液体箱包括盛放有调谐液的箱体和置于调谐液内的挡水板模块。

进一步，每个调谐液体箱还包括电机；所述挡水叶片模块包括立柱和螺旋叶片状的挡水叶片；所述电机的转轴沿箱体的竖直轴心方向布置；所述挡水叶片固定在立柱上；所述立柱连接在电机的转轴上。

进一步，还包括设置在空心桥墩外壁的地震动传感器；所述地震动传感器检测到地震信号后，发送信号开启电机。

进一步，所述电机位于箱体的外部。

进一步，所述挡水板模块包括固定在箱体轴心的立柱和多个固定在立柱上的挡水板。

进一步，所述挡水板为伞状；多个伞状挡水板上下布置，每个伞状挡水叶片的中心固定连接在立柱上。

进一步，所述箱体为圆桶状。

进一步，所述支撑台的上端面设置有隔震垫。

进一步，所述空心桥墩的内壁设置有多层缓冲挡板；每层所述缓冲挡板间隔围绕在箱体外周；所述缓冲挡板通过弹簧连接在空心桥墩的内壁。

进一步，任意一层支撑台与上方相邻的支撑台的间距，不大于该任意一层支撑台与下方相邻的支撑台的间距。

有益效果：本发明在实施方式一中，所述电机开启后，螺旋叶片状的挡水叶片高速转动，带动调谐液体形成一个以立柱为轴心的漩涡。调谐液体漩涡具有大量动能，并且达到动态平衡，稳定性高；在地震作用下，圆柱体调谐液体箱发生震动，调谐液体漩涡能够阻抗从调谐液体传递来的地震能量，耗散部分地震力，从而有效地减小作用到空心桥墩上的地震作用；同时，调谐液体拍打箱体及挡水叶片，进一步消耗地震能量。

本发明在实施方式二中，在地震作用下，空心桥墩发生振动, 并带动箱体一起运动，从而调谐液体产生晃动，并拍打挡水叶片和箱体，消耗地震能量，从而减小桥墩振动，提高桥墩抗震能力。伞状挡水叶片能够与调谐液体产生多向作用力，适应地震时的随机方向的振动。

多层上下布置的调谐液体箱可实现分级耗能，提高桥墩的稳定性；并且还可以与其他抗震方式结合使用。

附图说明

图1为本发明的实施方式一的结构示意图；

图2为本发明的实施方式一的调谐液体箱的俯视结构示意图；

图3为本发明的实施方式二的结构示意图；

图4为本发明的实施方式二的调谐液体箱的俯视结构示意图。

具体实施方式

本发明提出一种调谐液体耗能减震桥墩结构，包括空心桥墩1和多个调谐液体箱。

所述空心桥墩1的内腔设置有多层上下布置的支撑台101。空心桥墩1与支撑台101一体浇筑成型。

每个调谐液体箱置于一层支撑台101上；每个调谐液体箱包括盛放有调谐液的箱体201和置于调谐液内的挡水叶片模块。

优选所述箱体201为圆桶状。圆桶状的箱体201与空心桥墩1的形状相同，能较好地适应荷载方向的任意性，可以起到各个方向的减震作用。

调谐液的液面高度在箱体201高度的1/2-3/4，可实现较好的减震效果。

所述支撑台101的上端面设置有隔震垫102可避免支撑台101与箱体201刚性接触，同时起到耗能的作用。

所述空心桥墩1的内壁设置有多层缓冲挡板103；每层所述缓冲挡板103间隔围绕在箱体201外周。所述缓冲挡板通过弹簧104连接在空心桥墩1的内壁。缓冲挡板103提供箱体201在水平面内的约束缓冲。

本发明提供了两种实施方式的挡水叶片模块：

实施方式一：

如图1和图2，每个调谐液体箱还包括电机204；所述挡水叶片模块包括立柱202和螺旋叶片状的挡水叶片203；所述电机204的转轴沿箱体201的竖直轴心方向布置；所述挡水叶片203固定在立柱202上；所述立柱202连接在电机204的转轴上。所述电机204位于箱体201的外部。

另外空心桥墩1外壁还设置有地震动传感器；所述地震动传感器检测到地震信号后，发送信号开启电机204。

所述电机204开启后，螺旋叶片状的挡水叶片203高速转动，带动调谐液体形成一个以立柱202为轴心的漩涡。调谐液体漩涡具有大量动能，并且达到动态平衡，稳定性高；在地震作用下，圆柱体调谐液体箱发生震动，调谐液体漩涡能够阻抗从调谐液体传递来的地震能量，耗散部分地震力，从而有效地减小作用到空心桥墩1上的地震作用；同时，调谐液体拍打箱体201及挡水叶片203，进一步消耗地震能量。

实施方式二：

如图3和图4，所述挡水叶片模块包括固定在箱体201轴心的立柱202和多个固定在立柱202上的挡水叶片203。

所述挡水叶片203为伞状；多个伞状挡水叶片203上下布置，每个伞状挡水叶片203的中心固定连接在立柱202上。

在地震作用下，空心桥墩1发生振动, 并带动箱体201一起运动，从而调谐液体产生晃动，并拍打挡水叶片203和箱体201，消耗地震能量，从而减小桥墩1振动，提高桥墩1抗震能力。伞状挡水叶片203能够与调谐液体产生多向作用力，适应地震时的随机方向的振动。

多层上下布置的调谐液体箱可实现分级耗能，提高桥墩1的稳定性。且由于在地震作用下，桥墩1上部位移较下部更为显著，因此任意一层支撑台101与上方相邻的支撑台101的间距，不大于该任意一层支撑台101与下方相邻的支撑台101的间距；使得越靠近上部，调谐液体箱越为密集。

Claims (10)

1.一种调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：包括空心桥墩（1）和多个调谐液体箱；所述空心桥墩（1）的内腔设置有多层上下布置的支撑台（101）；每个调谐液体箱置于一层支撑台（101）上；每个调谐液体箱包括盛放有调谐液的箱体（201）和置于调谐液内的挡水叶片模块。

2.根据权利要求1所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：每个调谐液体箱还包括电机（204）；所述挡水叶片模块包括立柱（202）和螺旋叶片状的挡水叶片（203）；所述电机（204）的转轴沿箱体（201）的竖直轴心方向布置；所述挡水叶片（203）固定在立柱（202）上；所述立柱（202）连接在电机（204）的转轴上。

3.根据权利要求2所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：还包括设置在空心桥墩（1）外壁的地震动传感器；所述地震动传感器检测到地震信号后，发送信号开启电机（204）。

4.根据权利要求3所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述电机（204）位于箱体（201）的外部。

5.根据权利要求1所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述挡水叶片模块包括固定在箱体（201）轴心的立柱（202）和多个固定在立柱（202）上的挡水叶片（203）。

6.根据权利要求5所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述挡水叶片（203）为伞状；多个伞状挡水叶片（203）上下布置，每个伞状挡水叶片（203）的中心固定连接在立柱（202）上。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述箱体（201）为圆桶状。

8.根据权利要求7所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述支撑台（101）的上端面设置有隔震垫（102）。

9.根据权利要求8所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：所述空心桥墩（1）的内壁设置有多层缓冲挡板（103）；每层所述缓冲挡板（103）间隔围绕在箱体（201）外周；所述缓冲挡板通过弹簧（104）连接在空心桥墩（1）的内壁。

10.根据权利要求9所述的调谐液体耗能减震桥墩结构，其特征在于：任意一层支撑台（101）与上方相邻的支撑台（101）的间距，不大于该任意一层支撑台（101）与下方相邻的支撑台（101）的间距。

Images