CN112458874A - 一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，包括桥面和单桥墩，单桥墩有若干个且等距设置在桥面的底部，所述单桥墩的两侧分别固定连接有刚性延伸板，所述刚性延伸板的顶侧与桥面的底侧之间设置有减振支撑装置和电磁支撑装置一，且减振支撑装置位于电磁支撑装置一远离单桥墩的一侧，所述单桥墩与桥面的底侧边缘位置之间设置有斜拉支撑装置，且斜拉支撑装置的顶端的位于相邻两个所述单桥墩中间位置处的竖直上方，所述桥面的底侧安装有水银开关一和水银开关二。本发明的装置通过结构间的联动作用，在桥梁面对反复荷载、超载荷载、偶然自然情况，各机构间选择性工作，实现桥梁倾覆过程中的多级防护，提升桥梁防震抗倾覆的准确与高效性。

Description

一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置

技术领域

本发明涉及桥梁抗震加固技术领域，尤其涉及一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置。

背景技术

独柱墩桥梁因占据桥下净空小、简洁流畅、外形美观、适应性强、经济性好等优点，被广泛应用于城市桥梁和各种复杂地形中。但近些年来，随着我国经济快速发展，交通流量与车辆载重的不断增大，车辆超载偏行导致独柱墩桥梁在使用过程中已发生多起倾覆事故，造成了人员伤亡和经济损失，且在一些极端自然情况例如地震荷载作用下，对于桥梁的普通加固措施难以发挥作用。

研究发现，现行的公路桥梁规范对于横向倾覆稳定性、极端地震作用下桥梁设计者关注的重点在于桥梁的抗弯、抗剪承载能力方面，而对于各种荷载和弯矩共同作用下桥梁的变形情况，偏心偶然超载作用下，及极端条件作用下，独柱墩桥梁在结构的横向抗倾覆性较差，结构倾覆与支座支撑作用是否失效、最不利荷载位置密切相关，因为支座偏压或脱空会导致支座反力的重分布，导致支座竖向压力超过支座设计强度引起支座破坏，或支座转角变形过大引起梁体倾覆滑移的现象。而超载荷载及偏心荷载作用在最不利荷载处，会进一步引起桥梁倾覆。现有方法通常在独柱墩位置增设桥墩或者独柱墩墩顶增设盖梁，或者在独柱墩墩顶(倾覆轴线内侧)增设纵横限位及抗拔装置，传统桥梁防护装置自重大，对桥墩产生负担；采用刚性连接，在反复荷载作用下，产生应力疲劳，当超载荷载作用时，应力疲劳下的抗拔装置没有防护作用；不能准确每种荷载作用效果和作用位置，当荷载作用在最不利荷载位置时，不能做到有效防护，多种受力及弯矩作用在同种装置下，加快了装置损伤。

为了采取有效的补救措施，我国正对大量独柱墩桥梁进行抗倾覆加固，提高桥梁的抗倾覆能力。本发明采用多级防护装置，对桥梁进行普通支撑加固、减振消能、预防偶然超载、极端自然情况下防护。

发明内容

本发明的目的是为了解决使用现有传统加固方式时，传统加固装置只能对桥梁的抗弯、抗剪承载能力方面进行普通加固，且加固方式基本上在桥墩处，而提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，包括桥面和单桥墩，单桥墩有若干个且等距设置在桥面的底部，所述单桥墩的两侧分别固定连接有刚性延伸板，所述刚性延伸板的顶侧与桥面的底侧之间设置有减振支撑装置和电磁支撑装置一，且减振支撑装置位于电磁支撑装置一远离单桥墩的一侧，所述单桥墩与桥面的底侧边缘位置之间设置有斜拉支撑装置，且斜拉支撑装置的顶端的位于相邻两个所述单桥墩中间位置处的竖直上方，所述桥面的底侧安装有水银开关一和水银开关二；

所述减振支撑装置包括上外壳一、下外壳一、缓冲弹簧一、固定板一、转轮、旋转杆、螺旋套圈、缓冲弹簧二、嵌合头、连动杆一、齿轮组、固定板三、发电机、固定板二、连动杆二、储电箱、空心圆台和压力指示器，所述上外壳一的顶部和下外壳一的底部分别与桥面底部和刚性延伸板的一侧固定连接，所述上外壳一和下外壳一彼此嵌套，所述上外壳一有一定厚度，内壁为不规则形状，所述旋转杆与上外壳一内壁通过螺旋套圈彼此咬合连接，所述缓冲弹簧一上端与上外壳一内壁焊接，下端与固定板一焊接，转轮固定在固定板一中部，旋转杆通过转轮同固定板一固定连接，螺旋套圈固定连接在上外壳一的内侧，缓冲弹簧二设置在螺旋套圈下部两侧，且缓冲弹簧二的底部与下外壳一外壁固定连接，所述螺旋套圈同旋转杆螺纹连接，旋转杆与连动杆一通过嵌合头固定连接，所述连动杆一下端固定连接有空心圆台，所述齿轮组包括外围大齿轮圈、内部齿轮、中轴齿轮和齿轮固定支座，所述空心圆台与外围大齿轮圈焊接，所述齿轮固定支座焊接在固定板二上表面，齿轮组通过齿轮固定支座固定在固定板二上，固定板二下底面同固定板三焊接，所述齿轮固定支座固定在固定板二中部，所述内部齿轮固定在齿轮固定支座上，内部齿轮同其中一个所述中轴齿轮咬合，所述中轴齿轮同连动杆二上端固定，连动杆二下端连接发电机，所述连动杆二上部为中轴齿轮嵌合在内部齿轮中间，发电机同下外壳一通过螺栓连接，固定板三同下外壳一内壁固定连接；

所述电磁支撑装置一，包括上外壳二、下外壳二、中部固定罩、电磁箱、永磁体一、连杆一、矩形孔一、隔磁层二和连杆二，所述上外壳二固定在桥梁底面，下外壳二固定在刚性延伸板上，上外壳二与下外壳二关于中部固定罩对称分布，上外壳二和下外壳二的内部均固定安装电磁箱，所述电磁箱与上外壳二内壁之间设置有卡口，所述电磁箱内部固定安装有圆柱形实钢一、隔磁层一和线圈一，所述圆柱形实钢一竖向固定在电磁箱上下内壁上，电磁箱上下内壁均设置有圆形夹具，所述电磁箱上下内壁由上下两个所述圆形夹具固定，隔磁层一固定在电磁箱与圆柱形实钢一中间，所述圆柱形实钢一等距离排列，所述下外壳二外壁中部开有圆孔一，所述电磁箱下部开有小于圆柱形实钢一直径的圆孔二，所述电磁箱箱顶底开有矩形孔二，所述电磁箱的N级和S级通过水银开关一控制，水银开关一通过圆孔一与电磁箱连接，所述中部固定罩内设置有永磁体一，永磁体一有两个，且两个所述永磁体一之间设置有隔磁层二，中部固定罩的顶侧和底侧的四角均固定连接有连杆一，所述连杆一远离中部固定罩的一侧设置有连杆二，所述连杆一和连杆二之间设置有减震弹簧，减震弹簧的外侧罩设有隔离膜，且减震弹簧内设置有缓冲垫一，所述连杆二分别通过矩形孔一和矩形孔二同桥面和刚性延伸板固结，所述中部固定罩两侧边缘焊接有插销，所述插销将中部固定罩分别与上外壳二和下外壳二滑动连接；

所述斜拉支撑装置包括抗震支撑装置和电磁支撑装置二，所述抗震支撑装置构包括圆形底座、刚性圆筒、圆环固定板、缓冲弹簧三、空气弹簧、中空圆环连接导管一、电磁阀和储气仓，所述抗震支撑装置套在电磁支撑装置二外面，所述电磁支撑装置二包括永磁体二、圆柱形实钢二、缓冲垫二和线圈二，所述刚性圆筒的内侧安装有滑轨，圆柱形实钢二滑动连接在滑轨内，所述刚性圆筒和圆形底座套嵌，圆环固定板同刚性圆筒焊接，所述空气弹簧和缓冲弹簧三交替固定在上下圆环固定板中间，圆环固定板内部有圈中空圆环，所述中空圆环下部有导管二，所述空气弹簧与圆环固定板螺栓固定，通过导管二同中空圆环连接，所述圆环固定板的一侧开设有通道，中空圆环通过通道连接导管一，导管一连接储气仓，所述永磁体二放置在圆形底座中，线圈二缠绕在圆柱形实钢二的外表面，通过水银开关二控制电磁产生。

优选的，所述减振支撑装置内部齿轮组中内部齿轮彼此咬合，外围大齿轮圈轮依次带动内部齿轮和中轴齿轮。

优选的，所述电磁箱内部都固定有带线圈圆柱形实钢一，圆柱形实钢一铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈均为铜线圈，匝数3000-7000 之间，直径在100-300mm之间。

优选的，所述水银开关一、水银开关二外层为有机玻璃薄壳，呈 V字形，水银球置于V字形底部，上方两侧导线连接电路，各边与水平夹角为0.02rad～0.03rad，水银开关一、水银开关二垂直桥面底部放置。

优选的，所述水银开关一控制电路与电磁支撑装置一连接，水银开关二控制电路与电磁支撑装置二连接，通过桥梁的偏转幅度与方向控制电路中电流方向，水银开关一连接单个电磁支撑装置一，两个电磁支撑装置一连接电路相反，水银开关二连接单个电磁支撑装置二，两个电磁支撑装置二连接电路相反，桥梁倾覆偏转0.02rad～0.03rad 时，水银开关一、水银开关二关偏转，电路闭合工作。

优选的，所述斜拉支撑装置中圆环固定板层数不小于三层，圆环固定板板内有圈中空圆环，中空圆环通道下侧固定导管二，连接空气弹簧，圆环固定板间空气弹簧与缓冲弹簧三交替出现。

优选的，所述斜拉支撑装置中圆柱形实钢二通过滑轨与抗震支撑装置内部固定，圆柱形实钢二外表面缠绕线圈，铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈为铜线圈，匝数5000-10000之间，直径在200-400mm 之间，线圈连接水银开关二。

优选的，所述刚性延伸板底部与单桥墩之间设置有液压杆。

与现有技术相比，本发明提供了一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，具备以下有益效果：

1.本发明的桥梁抗倾覆联动装置实现对桥梁的四级防护，实现了对桥梁的普通加固，对桥梁支座的减能消能，对超载现象下的抗拉拔支护，对特殊情况电力系统不能工作的预防，对桥梁所遇到的各种不利因素情况下进行防护。

2.本发明各装置选择性工作，提高桥梁防护效率，避免各装置始终在各种荷载作用下，出现应力疲劳，更好的实现了桥梁抗倾覆的多级防护。

3.本发明可根据桥面的偏转方向不同，可自动判断桥梁的受压区和受拉区，在受压区提供推力，在受拉区提供拉力，准确提供有效支撑，抵抗拉拔作用，防止桥梁倾覆。

4.本发明采用的电磁控制原理，使得本装置可根据实际支撑防护需求，在面对不同的荷载集合量在变化过程中，提供不同的支撑力，以此实现对超载情况下的支护作用。

5.本发明可根据各种物理集合量确定最不利荷载位置，准确确定桥梁支护的最佳位置，提高支护效率。

6.本发明采用电磁与刚性支撑彼此联动，极大的降低桥梁防护装置自重过大，对桥墩产生的负担。

本发明的装置通过结构间的联动作用，在桥梁面对反复荷载、超载荷载、偶然自然情况，各机构间选择性工作，实现桥梁倾覆过程中的多级防护，提升桥梁防震抗倾覆的准确与高效性。

附图说明

图1为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的减振支撑装置的主视剖面结构示意图；

图3为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的齿轮组俯视结构示意图；

图4为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的电磁支撑装置一的主视剖面结构示意图；

图5为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的电磁支撑装置一的侧视剖面示意图；

图6为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的电磁支撑装置一的俯视示意图；

图7为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的减震弹簧处示意图；

图8为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的侧视示意图；

图9为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的斜拉支撑装置示意图；

图10为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的斜拉支撑装置剖视示意图；

图11为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的圆环固定板示意图；

图12为本发明提出的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置的空气弹簧和缓冲弹簧三放置示意图。

图中：桥面1、单桥墩2、刚性延伸板3、减振支撑装置4、电磁支撑装置一5、斜拉支撑装置6、水银开关一7、水银开关二8、液压杆9、上外壳一401、下外壳一402、缓冲弹簧一403、固定板一404、转轮405、旋转杆406、螺旋套圈407、缓冲弹簧二408、嵌合头409、连动杆一410、齿轮组411、固定板三412、发电机413、固定板二 414、连动杆二415、储电箱416、空心圆台417、压力指示器418、外围大齿轮圈4111、内部齿轮4112、中轴齿轮4113、齿轮固定支座4114、上外壳二501、下外壳二502、中部固定罩503、电磁箱504、圆柱形实钢一505、永磁体一506、圆形夹具507、圆孔二508、连杆一509、矩形孔一510、隔磁层二512、圆孔一513、矩形孔二514、插销515、隔磁层一516、线圈一517、连杆二518、减震弹簧519、隔离膜520、缓冲垫一521、抗震支撑装置61、电磁支撑装置二62、圆形底座601、刚性圆筒602、缓冲弹簧三603、永磁体二604、圆柱形实钢二605、圆环固定板606、导管一607、电磁阀608、储气仓 609、滑轨610、缓冲垫二611、线圈二612、中空圆环613、导管二 614、通道615、空气弹簧616。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例一

参照图1-12，一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，包括桥面1 和单桥墩2，单桥墩2有若干个且等距设置在桥面1的底部，单桥墩 2的两侧分别固定连接有刚性延伸板3，刚性延伸板3的顶侧与桥面 1的底侧之间设置有减振支撑装置4和电磁支撑装置一5，且减振支撑装置4位于电磁支撑装置一5远离单桥墩2的一侧，单桥墩2与桥面1的底侧边缘位置之间设置有斜拉支撑装置6，且斜拉支撑装置6 的顶端的位于相邻两个单桥墩2中间位置处的竖直上方，桥面1的底侧安装有水银开关一7和水银开关二8；

减振支撑装置4包括上外壳一401、下外壳一402、缓冲弹簧一 403、固定板一404、转轮405、旋转杆406、螺旋套圈407、缓冲弹簧二408、嵌合头409、连动杆一410、齿轮组411、固定板三412、发电机413、固定板二414、连动杆二415、储电箱416、空心圆台 417和压力指示器418，上外壳一401的顶部和下外壳一402的底部分别与桥面1底部和刚性延伸板3的一侧固定连接，上外壳一401和下外壳一402彼此嵌套，上外壳一401有一定厚度，内壁为不规则形状，旋转杆406与上外壳一401内壁通过螺旋套圈407彼此咬合连接，缓冲弹簧一403上端与上外壳一401内壁焊接，下端与固定板一404 焊接，转轮405固定在固定板一404中部，旋转杆406通过转轮405 同固定板一404固定连接，螺旋套圈407固定连接在上外壳一401的内侧，缓冲弹簧二408设置在螺旋套圈407下部两侧，且缓冲弹簧二408的底部与下外壳一402外壁固定连接，螺旋套圈407同旋转杆406 螺纹连接，旋转杆406与连动杆一410通过嵌合头409固定连接，连动杆一410下端固定连接有空心圆台417，齿轮组411包括外围大齿轮圈4111、内部齿轮4112、中轴齿轮4113和齿轮固定支座4114，空心圆台417与外围大齿轮圈4111焊接，齿轮固定支座4114焊接在固定板二414上表面，齿轮组411通过齿轮固定支座4114固定在固定板二414上，固定板二414下底面同固定板三412焊接，齿轮固定支座4114固定在固定板二414中部，内部齿轮4112固定在齿轮固定支座4114上，内部齿轮4112同其中一个中轴齿轮4113咬合，中轴齿轮4113同连动杆二415上端固定，连动杆二415下端连接发电机 413，连动杆二415上部为中轴齿轮4113嵌合在内部齿轮4112中间，发电机413同下外壳一402通过螺栓连接，固定板三412同下外壳一 402内壁固定连接；

电磁支撑装置一5，包括上外壳二501、下外壳二502、中部固定罩503、电磁箱504、永磁体一506、连杆一509、矩形孔一510、隔磁层二512和连杆二518，上外壳二501固定在桥梁底面，下外壳二502固定在刚性延伸板3上，上外壳二501与下外壳二502关于中部固定罩503对称分布，上外壳二501和下外壳二502的内部均固定安装电磁箱504，电磁箱504与上外壳二501内壁之间设置有卡口 511，电磁箱504内部固定安装有圆柱形实钢一505、隔磁层一516 和线圈一517，圆柱形实钢一505竖向固定在电磁箱504上下内壁上，电磁箱504上下内壁均设置有圆形夹具507，电磁箱504上下内壁由上下两个圆形夹具507固定，隔磁层一516固定在电磁箱504与圆柱形实钢一505中间，圆柱形实钢一505等距离排列，下外壳二502外壁中部开有圆孔一513，电磁箱504下部开有小于圆柱形实钢一505 直径的圆孔二508，电磁箱504箱顶底开有矩形孔二514，电磁箱504 的N级和S级通过水银开关一7控制，水银开关一7通过圆孔一513 与电磁箱504连接，中部固定罩503内设置有永磁体一506，永磁体一506有两个，且两个永磁体一506之间设置有隔磁层二512，中部固定罩503的顶侧和底侧的四角均固定连接有连杆一509，连杆一509 远离中部固定罩503的一侧设置有连杆二518，连杆一509和连杆二 518之间设置有减震弹簧519，减震弹簧519的外侧罩设有隔离膜520，且减震弹簧519内设置有缓冲垫一521，连杆二518分别通过矩形孔一510和矩形孔二514同桥面1和刚性延伸板3固结，中部固定罩 503两侧边缘焊接有插销515，插销515将中部固定罩503分别与上外壳二501和下外壳二502滑动连接；

斜拉支撑装置6包括抗震支撑装置61和电磁支撑装置二62，抗震支撑装置61构包括圆形底座601、刚性圆筒602、圆环固定板606、缓冲弹簧三603、空气弹簧616、中空圆环613连接导管一607、电磁阀608和储气仓609，抗震支撑装置61套在电磁支撑装置二62外面，电磁支撑装置二62包括永磁体二604、圆柱形实钢二605、缓冲垫二611和线圈二612，刚性圆筒602的内侧安装有滑轨610，圆柱形实钢二605滑动连接在滑轨610内，刚性圆筒602和圆形底座601 套嵌，圆环固定板606同刚性圆筒602焊接，空气弹簧616和缓冲弹簧三603交替固定在上下圆环固定板606中间，圆环固定板606内部有圈中空圆环613，中空圆环下部有导管二614，空气弹簧616与圆环固定板606螺栓固定，通过导管二614同中空圆环613连接，圆环固定板606的一侧开设有通道615，中空圆环613通过通道615连接导管一607，导管一607连接储气仓609，永磁体二604放置在圆形底座601中，线圈二612缠绕在圆柱形实钢二605的外表面，通过水银开关二8控制电磁产生。

本实施例中，采用多级防护，来满足桥梁的支撑需求，共分为四部分，一级防护装置为斜拉支撑装置6，二级防护装置为减振支撑装置4，三级防护装置为电磁支撑装置一5和电磁支撑装置二62，四级防护装置为抗震支撑装置61，各个装置工作状态是根据各种受力情况下桥面变化的结果判断出来的，当荷载合力在290kN<F< (17.5X+190KN时，桥梁在正常工作范围，只有一级防护装置二级防护装置工作。当荷载合力(17.5X+190K)<F时,桥面有倾覆的趋势，一级防护装置二级防护装置不能满足正常防护需求，三级防护装置准备工作，桥面偏转角度达到0.02rad～0.03rad时，水银开关一7、水银开关二8就会闭合，三级防护装置工作。在特殊情况下，出现断电时，三级防护装置不能正常工作，四级防护装置就会工作，解决特殊情况，具体如下：

(1)一级防护：单墩桥梁所承受的各种荷载作用下合力F由式 (1)计算：

F＝1.0x恒载+0.5x支座沉降+1.4x活载+1.2x温度 (1)

合力F根据现行《公路桥涵设计通用规范》中的公路—Ⅰ级车道荷载计算。当荷载作用满足桥梁结构正常支撑需求时，即290kN<F< (17.5X+190KN)，式中，X为桥长，单位米；X>5m，根据桥跨径设置斜拉支撑装置6中圆环固定板606、空气弹簧616和缓冲弹簧三603 交替固定在上下圆环固定板606中间，调节空气弹簧616气压值，使得抗震支撑装置61达到所需压力值，空气弹簧616的压力值，大小为290KN～17.5X+190KN，当荷载合力在290kN<F<(17.5X+190KN时，空气弹簧616的压力值满足支撑需求，可以支撑桥面，斜拉支撑装置 6中的抗震支撑装置61仅起支撑加固作用，达到一级防护，起支撑和减震效果。

(2)二级防护：当荷载作用满足桥梁结构正常支撑需求时，即 290kN<F<(17.5X+190KN)时减振支撑装置4与斜拉支撑装置6中的抗震支撑装置61同时进行工作，在上部反复荷载作用时，桥面1会产生振动波向下传递，造成桥梁微观结构破坏，减振支撑装置1中外壳一401随桥面1做往返运动，外壳一401通过螺旋套圈407带动旋转杆406转动，旋转杆406带动下端的连动杆一410，连动杆一410 通过空心圆台417带动齿轮组411转动，齿轮组411将桥面传递的动能放大，通过中轴齿轮4113传递给发电机413，发电机413将动能转化为电能，减振支撑装置4反复作用吸收能量和转换能量，避免荷载大量在桥墩中出现应力集中现象，且吸收的能量转变为电能，供压力传感器持续不断的测试受压数据。

(3)三级防护：引起桥梁倾覆事故汽车荷载的折算线集度为40～ 50kN/m，为现行桥梁设计规范车道荷载均布荷载标准值的3～5倍，大于横向抗倾覆稳定系数要求的最小值2.5。超出桥梁承受能力规定值(F>(17.5X+190KN))，斜拉支撑装置6中的抗震支撑装置61此时不工作，二级防护中的减振支撑装置4减振效果大大降低，桥梁桥面出现转角，桥梁支座支撑能力极大降低，转角在0.02rad～0.03rad时，水银开关一7、水银开关二8随桥面发生偏转，电路闭合，在桥面下倾斜一侧，电磁支撑装置一5中的电磁箱504产生的磁极与永磁体一506相同，电磁箱504产生斥力，推动永磁体一506，永磁体一推动上部分的电磁箱504，产生的斥力通过上外壳二501传递给桥面1，防止桥面1下沉，电磁支撑装置二62中永磁体二604排斥圆柱形实钢二605，圆柱形实钢二605排斥上部分永磁体二604，永磁体推动圆形底座601支撑桥面，防止桥面下沉，在桥面上倾斜一侧，电磁支撑装置一5中的电磁箱504产生的磁极与永磁体一506相异，电磁箱 504产生吸力，向下吸引永磁体一506，永磁体一吸引上部分的电磁箱504，产生的吸力通过上外壳二501传递给桥面1，抵抗桥面1拉拔作用，电磁支撑装置二62中永磁体二604吸引圆柱形实钢二605，圆柱形实钢二605吸引上部分永磁体二604，永磁体吸引圆形底座601 拉动桥面1，抵抗拉拔作用，可在桥面偏转时提供稳定(500KN～1200KN) 支撑力或者吸引力，且大幅度降低上部荷载产生扭矩过大问题；

(4)四级防护：地震荷载或者其他作用造成断电现象，当压力大于实际承载值时，F>(17.5X+190KN)，可设定空气弹簧616的压强值大小，当荷载施加压力大于所设定的压强值大小时，空气弹簧616 会进气，空气弹簧616压力值增大，电磁阀608(可根据地区情况设置压力值)打开，储气仓609通过导管一607将气体运输到中空圆环 613内，进一步通过导管二614进入空气弹簧616，空气弹簧616承压能力增强，在极端情况下，提供支护，效果同三级防护。

斜拉支撑装置6安装位置：将斜拉支撑装置6安装固定在最不利荷载处，最不利荷载处为影响线最大处，影响线计算由式(2)：

其中Z为各种物理量集合量，F_pi为集中力大小，Y_i为影响线上与 X对应的影响值，q为荷载值大小，A_i为荷载作用下影响线围成的面积，M_i为作用弯矩值大小，tanθ为影响线夹角，由此式可画出影响线，确定行列荷载在什么样的位置上影响量取得最大值，这个行列荷载位置为最不利荷载位置，同时是斜拉支撑装置6固定位置。

实施例二

如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，减振支撑装置4内部齿轮组411中内部齿轮4112彼此咬合，外围大齿轮圈4111 轮依次带动内部齿轮4112和中轴齿轮4113。

本实施例中，将上部桥梁产生的机械能经齿轮组411放大后传递到发电机413。

实施例三

如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，电磁箱 504内部都固定有带线圈圆柱形实钢一505，圆柱形实钢一505铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈均为铜线圈，匝数3000-7000之间，直径在100-300mm之间。

本实施例中，方便电流高效的传递，电磁吸力和斥力的产生。

实施例四

如图1所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，水银开关一7、水银开关二8外层为有机玻璃薄壳，呈V字形，水银球置于V 字形底部，上方两侧导线连接电路，各边与水平夹角为0.02rad～0.03rad，水银开关一7、水银开关二8垂直桥面底部放置。

本实施例中，使得水银开关一7、水银开关二8不易破碎，水银在桥面偏转时，可在V字形有机玻璃薄壳中滑动。

实施例五

如图4所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，水银开关一7控制电路与电磁支撑装置一5连接，通过桥梁的偏转幅度与方向控制电路中电流方向，水银开关一7连接单个电磁支撑装置一5，两个电磁支撑装置一5连接电路相反，桥梁倾覆偏转0.02rad～0.03rad 时，水银开关一7偏转，电路闭合。

本实施例中，使得在受压区提供推力，在受拉区提供拉力。

实施例五

如图9所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，水银开关二8控制电路与电磁支撑装置二62连接，通过桥梁的偏转幅度与方向控制电路中电流方向，水银开关二8连接单个电磁支撑装置二62，两个电磁支撑装置二62连接电路相反，桥梁倾覆偏转 0.02rad～0.03rad时，水银开关二8偏转，电路闭合。

本实施例中，使得在受压区提供推力，在受拉区提供拉力。

实施例七

如图12所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，斜拉支撑装置6中圆环固定板606层数不小于三层，圆环固定板606间空气弹簧616与缓冲弹簧三603交替出现。

本实施例中，使得斜拉支撑装置6可以逐步吸收能量，起到缓冲减震。

实施例八

如图10所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，斜拉支撑装置6中圆柱形实钢二605通过滑轨610与抗震支撑装置61内部固定，圆柱形实钢二605外表面缠绕线圈，铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈为铜线圈，匝数5000-10000之间，直径在200-400mm之间，线圈连接水银开关二8。

本实施例中，使得电流高效的传递，电磁吸力和斥力的产生。

实施例九

如图1所示，本实施例与实施例1基本相同，优选地，刚性延伸板3底部与单桥墩2之间设置有液压杆9。

本实施例中，对刚性延伸板3进行底部支撑，使其稳定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，包括桥面(1)和单桥墩(2)，单桥墩(2)有若干个且等距设置在桥面(1)的底部，其特征在于，所述单桥墩(2)的两侧分别固定连接有刚性延伸板(3)，所述刚性延伸板(3)的顶侧与桥面(1)的底侧之间设置有减振支撑装置(4)和电磁支撑装置一(5)，且减振支撑装置(4)位于电磁支撑装置一(5)远离单桥墩(2)的一侧，所述单桥墩(2)与桥面(1)的底侧边缘位置之间设置有斜拉支撑装置(6)，且斜拉支撑装置(6)的顶端的位于相邻两个所述单桥墩(2)中间位置处的竖直上方，所述桥面(1)的底侧安装有水银开关一(7)和水银开关二(8)；

所述减振支撑装置(4)包括上外壳一(401)、下外壳一(402)、缓冲弹簧一(403)、固定板一(404)、转轮(405)、旋转杆(406)、螺旋套圈(407)、缓冲弹簧二(408)、嵌合头(409)、连动杆一(410)、齿轮组(411)、固定板三(412)、发电机(413)、固定板二(414)、连动杆二(415)、储电箱(416)、空心圆台(417)和压力指示器(418)，所述上外壳一(401)的顶部和下外壳一(402)的底部分别与桥面(1)底部和刚性延伸板(3)的一侧固定连接，所述上外壳一(401)和下外壳一(402)彼此嵌套，所述上外壳一(401)有一定厚度，内壁为不规则形状，所述旋转杆(406)与上外壳一(401)内壁通过螺旋套圈(407)彼此咬合连接，所述缓冲弹簧一(403)上端与上外壳一(401)内壁焊接，下端与固定板一(404)焊接，转轮(405)固定在固定板一(404)中部，旋转杆(406)通过转轮(405)同固定板一(404)固定连接，螺旋套圈(407)固定连接在上外壳一(401)的内侧，缓冲弹簧二(408)设置在螺旋套圈(407)下部两侧，且缓冲弹簧二(408)的底部与下外壳一(402)外壁固定连接，所述螺旋套圈(407)同旋转杆(406)螺纹连接，旋转杆(406)与连动杆一(410)通过嵌合头(409)固定连接，所述连动杆一(410)下端固定连接有空心圆台(417)，所述齿轮组(411)包括外围大齿轮圈(4111)、内部齿轮(4112)、中轴齿轮(4113)和齿轮固定支座(4114)，所述空心圆台(417)与外围大齿轮圈(4111)焊接，所述齿轮固定支座(4114)焊接在固定板二(414)上表面，齿轮组(411)通过齿轮固定支座(4114)固定在固定板二(414)上，固定板二(414)下底面同固定板三(412)焊接，所述齿轮固定支座(4114)固定在固定板二(414)中部，所述内部齿轮(4112)固定在齿轮固定支座(4114)上，内部齿轮(4112)同其中一个所述中轴齿轮(4113)咬合，所述中轴齿轮(4113)同连动杆二(415)上端固定，连动杆二(415)下端连接发电机(413)，所述连动杆二(415)上部为中轴齿轮(4113)嵌合在内部齿轮(4112)中间，发电机(413)同下外壳一(402)通过螺栓连接，固定板三(412)同下外壳一(402)内壁固定连接；

所述电磁支撑装置一(5)，包括上外壳二(501)、下外壳二(502)、中部固定罩(503)、电磁箱(504)、永磁体一(506)、连杆一(509)、矩形孔一(510)、隔磁层二(512)和连杆二(518)，所述上外壳二(501)固定在桥梁底面，下外壳二(502)固定在刚性延伸板(3)上，上外壳二(501)与下外壳二(502)关于中部固定罩(503)对称分布，上外壳二(501)和下外壳二(502)的内部均固定安装电磁箱(504)，所述电磁箱(504)与上外壳二(501)内壁之间设置有卡口(511)，所述电磁箱(504)内部固定安装有圆柱形实钢一(505)、隔磁层一(516)和线圈一(517)，所述圆柱形实钢一(505)竖向固定在电磁箱(504)上下内壁上，电磁箱(504)上下内壁均设置有圆形夹具(507)，所述电磁箱(504)上下内壁由上下两个所述圆形夹具(507)固定，隔磁层一(516)固定在电磁箱(504)与圆柱形实钢一(505)中间，所述圆柱形实钢一(505)等距离排列，所述下外壳二(502)外壁中部开有圆孔一(513)，所述电磁箱(504)下部开有小于圆柱形实钢一(505)直径的圆孔二(508)，所述电磁箱(504)箱顶底开有矩形孔二(514)，所述电磁箱(504)的N级和S级通过水银开关一(7)控制，水银开关一(7)通过圆孔一(513)与电磁箱(504)连接，所述中部固定罩(503)内设置有永磁体一(506)，永磁体一(506)有两个，且两个所述永磁体一(506)之间设置有隔磁层二(512)，中部固定罩(503)的顶侧和底侧的四角均固定连接有连杆一(509)，所述连杆一(509)远离中部固定罩(503)的一侧设置有连杆二(518)，所述连杆一(509)和连杆二(518)之间设置有减震弹簧(519)，减震弹簧(519)的外侧罩设有隔离膜(520)，且减震弹簧(519)内设置有缓冲垫一(521)，所述连杆二(518)分别通过矩形孔一(510)和矩形孔二(514)同桥面(1)和刚性延伸板(3)固结，所述中部固定罩(503)两侧边缘焊接有插销(515)，所述插销(515)将中部固定罩(503)分别与上外壳二(501)和下外壳二(502)滑动连接；

所述斜拉支撑装置(6)包括抗震支撑装置(61)和电磁支撑装置二(62)，所述抗震支撑装置(61)构包括圆形底座(601)、刚性圆筒(602)、圆环固定板(606)、缓冲弹簧三(603)、空气弹簧(616)、中空圆环(613)和连接导管一(607)、电磁阀(608)和储气仓(609)，所述抗震支撑装置(61)套在电磁支撑装置二(62)外面，所述电磁支撑装置二(62)包括永磁体二(604)、圆柱形实钢二(605)、缓冲垫二(611)和线圈二(612)，所述刚性圆筒(602)的内侧安装有滑轨(610)，圆柱形实钢二(605)滑动连接在滑轨(610)内，所述刚性圆筒(602)和圆形底座(601)套嵌，圆环固定板(606)同刚性圆筒(602)焊接，所述空气弹簧(616)和缓冲弹簧三(603)交替固定在上下圆环固定板(606)中间，圆环固定板(606)内部有圈中空圆环(613)，所述中空圆环(613)下部有导管二(614)，所述空气弹簧(616)与圆环固定板(606)螺栓固定，通过导管二(614)同中空圆环(613)连接，所述圆环固定板(606)的一侧开设有通道(615)，中空圆环(613)通过通道(615)连接导管一(607)，导管一(607)连接储气仓(609)，所述永磁体二(604)固定在圆形底座(601)中，线圈二(612)缠绕在圆柱形实钢二(605)的外表面，通过水银开关二(8)控制电磁产生。

2.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述减振支撑装置(4)内部齿轮组(411)中内部齿轮(4112)彼此咬合，外围大齿轮圈(4111)轮依次带动内部齿轮(4112)和中轴齿轮(4113)。

3.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述电磁箱(504)内部都固定有带线圈圆柱形实钢一(505)，圆柱形实钢一(505)铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈均为铜线圈，匝数3000-7000之间，直径在100-300mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述水银开关一(7)、水银开关二(8)外层为有机玻璃薄壳，呈V字形，水银球置于V字形底部，上方两侧导线连接电路，各边与水平夹角为0.02rad～0.03rad，水银开关一(7)、水银开关二(8)垂直桥面底部放置。

5.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述水银开关一(7)控制电路与电磁支撑装置一(5)连接，水银开关二(8)控制电路与电磁支撑装置二(62)连接，通过桥梁的偏转幅度与方向控制电路中电流方向，水银开关一(7)连接单个电磁支撑装置一(5)，两个电磁支撑装置一(5)连接电路相反，水银开关二(8)连接单个电磁支撑装置二(62)，两个电磁支撑装置二(62)连接电路相反，桥梁倾覆偏转0.02rad～0.03rad时，水银开关一(7)、水银开关二(8)偏转，电路闭合工作。

6.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述斜拉支撑装置(6)中圆环固定板(606)层数不小于三层，圆环固定板(606)板内有圈中空圆环(613)，中空圆环(613)通道下侧固定导管二(614)，连接空气弹簧(616)，圆环固定板(606)间空气弹簧(616)与缓冲弹簧三(603)交替出现。

7.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述斜拉支撑装置(6)中圆柱形实钢二(605)通过滑轨(610)与抗震支撑装置(61)内部固定，圆柱形实钢二(605)外表面缠绕线圈，铁芯的材料为铁铝合金，内部线圈为铜线圈，匝数5000-10000之间，直径在200-400mm之间，线圈连接水银开关二(8)。

8.根据权利要求1所述的一种桥梁多级防震抗倾覆联动装置，其特征在于，所述刚性延伸板(3)底部与单桥墩(2)之间设置有液压杆(9)。

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