CN112942071B - 一种地震多级设防用模数伸缩缝装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，涉及桥梁工程技术领域。本模数伸缩缝装置包括多个沿桥梁的横向间隔设置的支承限位组件，支承限位组件上的两个支承箱体之间设有一活动连接梁，活动连接梁的一端与其中一支承箱体至少部分重合，一级限位控制组件设于活动连接梁和支承箱体的重合段上，并用于限制该重合段的长度不小于预设长度，二级限位控制组件穿设于活动连接梁上且两端至少部分伸出，并分别与两个支承箱体相连，主要用于在伸缩速度大于预设速度时对自身长度进行锁定，以将活动连接梁和支承箱体锁定。本申请提供的模数伸缩缝装置，解决了相关技术中模数伸缩缝装置不能针对地震进行多级设防的问题。

Description

一种地震多级设防用模数伸缩缝装置

技术领域

本申请涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种地震多级设防用模数伸缩缝装置。

背景技术

随着桥梁设计、建造水平的提高，桥梁结构对防减灾的要求越来越高，且近年来地震灾害频发，桥梁作为交通线上的抗震薄弱环节，地震中一旦被破坏则可能直接造成整个交通网络陷入瘫痪，给震后救灾工作带来巨大困难，因此目前出现了许多桥梁减隔震方面的装置，例如各种橡胶类减隔震支座、摩擦类减隔震支座、金属阻尼器、粘滞阻尼器以及各类抗风装置。然而相较之下，对于伸缩缝的防减灾设计并未得到足够重视，伸缩缝作为桥梁构造中梁与梁之间重要的衔接装置，在桥梁结构中有着特别的功能和作用，是工程失效中的薄弱环节。

相关技术中，大位移模数式伸缩缝装置主要以精选热轧异型钢材和密封胶条为主要材料加工而成，其具有结构简单、安装方便、性能稳定等特点，可以适应较大的变位能力，被广泛应用于大跨度的桥梁建设中。

但是，目前的模数式伸缩缝装置还存在一些方面的不足及需要继续改进的地方。最主要的其中一个问题为目前的模数式伸缩缝装置只在中、低级强度的地震下起到连接桥梁两侧的梁体作用，而在高强度地震的极端情况下时，尤其是桥梁的上、下部构造之间产生的位移量超过伸缩缝装置本身的伸缩极限时，伸缩缝装置的限位伸缩结构就会损坏；还有一部分伸缩缝装置虽然能够在桥梁发生一定位移时对其进行一定程度的限位，然而在大地震的情况下，由于不能较好并及时地保障桥梁的结构整体性，伸缩缝装置依然存在被损坏的风险，且这一部分伸缩缝装置往往也不能针对性的根据地震的实际情况对伸缩缝和桥梁采取相应的保护措施；最后，目前的拉索式伸缩缝装置往往无论是在有无地震或是面对极端恶劣天气时，均时刻都需要承受载荷，在一定程度上大大降低了寿命以及增加了维护更换的成本。

发明内容

本申请实施例提供一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，以解决相关技术中的模数伸缩缝装置不能针对地震进行多级设防的问题。

本申请提供了一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其包括多个沿桥梁横向间隔设置的支承限位组件，其特征在于，每一所述支承限位组件均包括：

两个支承箱体，两个所述支承箱体之间设有一活动连接梁，所述活动连接梁的一端与其中一所述支承箱体固定连接，另一端与另一所述支承箱体至少部分重合；

一级限位控制组件，其设于所述活动连接梁和支承箱体的重合段上，并用于限制该重合段的长度不小于预设长度；

二级限位控制组件，其穿设于所述活动连接梁上且两端至少部分伸出，并分别与两个所述支承箱体相连，所述二级限位控制组件可以沿其长度方向伸缩，并用于在伸缩速度大于预设速度时对自身长度进行锁定，以将所述活动连接梁和支承箱体锁定。

一些实施例中，所述二级限位控制组件包括：

第一伸缩组件，其一端与其中一所述支承箱体固定连接；

第二伸缩组件，其一端与另一所述支承箱体固定连接，另一端套设于所述第一伸缩组件远离对应的所述支承箱体的端部，所述第二伸缩组件被配置为：当所述第二伸缩组件与第一伸缩组件之间的相对移动速度不大于所述预设速度时，所述第二伸缩组件与第一伸缩组件可以相对移动，当所述相对移动速度大于所述预设速度时，所述第二伸缩组件与第一伸缩组件相互锁定。

一些实施例中，所述第一伸缩组件包括：

第一伸缩杆，其一端与其中一所述支承箱体固定连接；

活塞，其固定套设于所述第一伸缩杆远离对应的所述支承箱体的一端上。

一些实施例中，所述第二伸缩组件包括：

第二伸缩杆，其一端与远离所述第一伸缩杆的另一所述支承箱体固定连接，另一端套设于所述第一伸缩杆设有所述活塞的端部；

密封组件，其包括间隔设于所述第二伸缩杆内部的第一密封板和第二密封板，所述第一伸缩杆依次密封穿过所述第一密封板和第二密封板以形成密封阻尼腔，所述密封阻尼腔用于收容所述活塞且腔内设有阻尼介质。

一些实施例中，所述活塞的直径小于所述密封阻尼腔的内径，且所述活塞的外侧壁与所述密封阻尼腔的内壁之间存在预设间隙。

一些实施例中，所述活塞上设有多个通孔，所述通孔用于将位于所述活塞两侧的所述密封阻尼腔的腔体连通。

一些实施例中，所述一级限位控制组件包括至少两个间隔设置的拉索环，所述拉索环沿平行于所述桥梁的横向设置，且穿设于所述活动连接梁和支承箱体的重合段上，每一所述拉索环的两端均至少部分伸出所述支承箱体的两侧。

一些实施例中，所述拉索环的数量为2-19个，所述拉索环的材料为钢绞线、钢丝束或碳纤维。

一些实施例中，每相邻的两个支承限位组件之间均设有多根间隔设置的横向连接梁，所述横向连接梁沿平行于所述桥梁的横向设置，且两端均至少部分伸入以与对应的所述活动连接梁的侧壁相连。

一些实施例中，所述预设长度的取值范围为160～320mm。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，在活动连接梁和支承箱体的重合段上设有一级限位控制组件，其用于限制该重合段的长度不小于预设长度，主要用于在中小地震，当桥梁自身的形变位移较小时，起到实现纵向限位、耗散地震能量、防碰撞的作用，活动连接梁上穿设的二级限位控制组件用于在伸缩速度大于预设速度时对自身长度进行锁定，以将活动连接梁和支承箱体锁定，其主要用于在大地震的情形下，当桥梁的梁体突然发生大位移时，发挥作用将桥梁的梁体进行锁定，连接成一个刚性整体，增加整体的结构稳定性，共同抵抗地震荷载。本地震多级设防用模数伸缩缝装置可自动实现多级设防的抗震设防目标，针对不同强度的地震，自动采取不同类型的限位措施，对不同烈度的地震做出不同的反应，不需要人为干预，可靠性高，且在没有地震或桥梁无变形的时候一级限位控制组件和二级限位控制组件均不受多余的载荷，能有效的延长寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的地震多级设防用模数伸缩缝装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的地震多级设防用模数伸缩缝装置的俯视图；

图3为本申请实施例提供的地震多级设防用模数伸缩缝装置的支承限位组件的内部结构示意图。

图中：1-支承限位组件，10-支承箱体，11-活动连接梁，2-拉索环，30-第一伸缩杆，31-活塞，32-第二伸缩杆，33-第一密封板，34-第二密封板，4-横向连接梁，5-支承横梁组件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其能解决相关技术中的模数伸缩缝装置不能针对地震进行多级设防的问题。

参见图1所示，本模数伸缩缝装置用于设于桥梁的沿纵向的两段梁体之间，其主要包括多个沿桥梁的横向间隔设置的支承限位组件1，其数量一般与桥梁本身的横向宽度有关系，每一支承限位组件1均包括两个支承箱体10、一级限位控制组件和二级限位控制组件，其中，两个支承箱体10分别与桥梁的梁体固接，两个支承箱体10之间设有一活动连接梁11，活动连接梁11的一端与其中一支承箱体10固定连接，另一端与另一支承箱体10至少部分重合，其可以随着梁体之间的纵向移动而相互滑动，即这个过程会改变重合段的长度。一级限位控制组件设于活动连接梁11和支承箱体10的重合段上，其主要用于限制该重合段的长度不小于预设长度，对于中小地震，其发挥作用来实现纵向限位、耗散地震能量、防碰撞的目的。二级限位控制组件穿设于活动连接梁11上且两端至少部分伸出，并分别与两个支承箱体10相连，二级限位控制组件可以沿其长度方向伸缩，并用于在伸缩速度大于预设速度时对自身长度进行锁定，以将活动连接梁11和支承箱体10锁定。即当伸缩速度不大于预设速度时，二级限位控制组件是可以沿其长度方向自由伸缩的，此时支承箱体10和活动连接梁11也在相对移动，二级限位控制组件主要对于超大速度脉冲地震发挥作用，及时增大结构整体性，以共同抵抗地震荷载，防止桥梁本身被损坏。

进一步的，参见图3所示，二级限位控制组件包括第一伸缩组件和第二伸缩组件，其中，第一伸缩组件的一端与其中一支承箱体10固定连接，第二伸缩组件的一端与另一支承箱体10固定连接，另一端套设于第一伸缩组件远离对应的支承箱体10的端部，第二伸缩组件被配置为：当第二伸缩组件与第一伸缩组件之间的相对移动速度不大于预设速度时，第二伸缩组件与第一伸缩组件可以相对移动，当相对移动速度大于预设速度时，第二伸缩组件与第一伸缩组件相互锁定。

进一步的，参见图2所示，第一伸缩组件具体包括第一伸缩杆30和活塞31，其中，第一伸缩杆30的一端与其中一支承箱体10固定连接，活塞31固定套设于第一伸缩杆30远离对应的支承箱体10的一端上。第二伸缩组件具体包括第二伸缩杆32和密封组件，第二伸缩杆32的一端与远离第一伸缩杆30的另一支承箱体10固定连接，另一端套设于第一伸缩杆30设有活塞31的端部，密封组件包括间隔设于第二伸缩杆32内部的第一密封板33和第二密封板34，第一伸缩杆30依次密封穿过第一密封板33和第二密封板34以形成密封阻尼腔，密封阻尼腔用于收容活塞31且腔内设有阻尼介质。

进一步的，活塞31的直径小于密封阻尼腔的内径，且活塞31的外侧壁与密封阻尼腔的内壁之间存在预设间隙。或者活塞31上设有多个通孔，通孔用于将位于活塞31两侧的密封阻尼腔的腔体连通。

具体的，参见图2所示，第一伸缩杆30与第一密封板33和第二密封板34共同形成密封的密封阻尼腔，活塞31滑动设于密封阻尼腔内并将密封阻尼腔分隔为相互联通的左右两个腔室，密封阻尼腔内填充有阻尼介质，这里的阻尼介质为高粘度硅树脂化合物，这种介质是一种具有一种反向触变特性的震凝流体，其粘度是速度梯度的增函数，当它不受外力时像一个固体，但在慢速度的恒定压力下可以缓慢地流动，因此速度小于预设速度时，即在当桥梁只发生温度伸缩，或混凝土的蠕变、收缩等缓慢运动时，该阻尼介质始终保持着流体的性质，可以通过活塞31与腔壁之间的间隙或者活塞31上的通孔从活塞31的一边向另一边流动，活塞31可以在腔内自由移动，此时不会产生有害的约束力，限制桥梁的自由运动；但是在高速度的突然的冲击之下又成为了固体，即当桥梁受到突发震动荷载时，梁体带动活塞31发生突然的快速移动，介质在间隙内以很高的速度流动，粘度迅速增加，最后流体几乎变成了固体，活塞31因此被锁住。

进一步的，一级限位控制组件包括至少两个间隔设置的拉索环2，拉索环2沿平行于桥梁的横向设置，且穿设于活动连接梁11和支承箱体10的重合段上，每一拉索环2的两端均至少部分伸出支承箱体10的两侧。拉索环2的数量为2-19个，拉索环2的材料为钢绞线、钢丝束或碳纤维，其数量根数实际情况而定，梁体间发生相对位移时，可以通过控制活动连接梁11在支承箱体10的移动进而控制桥梁结构的相对纵向位移，同时可根据不同桥梁结构设计要求，调整拉索环2自由程，以保证模数伸缩缝装置不被破坏，进而达到有效消耗地震能量，缓冲前后梁体相互碰撞的问题。

进一步的，每相邻的两个支承限位组件1之间均设有多根间隔设置的横向连接梁4，横向连接梁4沿平行于桥梁的横向设置，且两端均至少部分伸入以与对应的活动连接梁11的侧壁相连。将相邻的活动连接梁11之间用横向连接梁4连接，使其形成一个整体，可有效增强横向整体刚度，限制相邻梁体在横向水平方向上的相对位移，避免大跨度桥梁结构在边跨梁端的龙摆尾现象，有效改善横向荷载作用下的受力性能。

进一步的，预设长度的取值范围为160～320mm。

进一步的，还包括支承横梁组件5，支承横梁组件5沿平行于桥梁的横向设于多个支承限位组件1上，且与位于其下方的对应的活动连接梁11均相连，支承横梁组件5位于两个梁体之间的缝隙内，主要起到类似桥面的作用。

本地震多级设防用模数伸缩缝装置可以有效约束纵向、横向、竖向位移与转角，既可以满足正常使用状况下的温变冲击荷载，又可以在强震时的极限状态下，迅速锁定梁体，通过拉索环2和二级限位控制组件分别与支承箱体10、活动连接梁11共同工作，防止落梁，起到减震、限位作用；与常用的抗震伸缩缝装置相比，不仅能够满足正常使用，并且在地震时拥有较好的减震限位和阻尼耗能能力，对应不同级数的地震自动采取不同的反应机制，从而使伸缩缝发挥防灾减灾主动作用成为可能，在地震时下自动起效，不需要人为干预，可靠性高，且最重要的是在没有地震等灾害发生时，拉索环2和二级限位控制组件几乎不受有害载荷，可以明显的提高使用寿命。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其包括多个沿桥梁横向间隔设置的支承限位组件(1)，其特征在于，每一所述支承限位组件(1)均包括：

两个支承箱体(10)，两个所述支承箱体(10)之间设有一活动连接梁(11)，所述活动连接梁(11)的一端与其中一所述支承箱体(10)固定连接，另一端与另一所述支承箱体(10)至少部分重合；

一级限位控制组件，其设于所述活动连接梁(11)和支承箱体(10)的重合段上，并用于限制该重合段的长度不小于预设长度；

二级限位控制组件，其穿设于所述活动连接梁(11)上且两端至少部分伸出，并分别与两个所述支承箱体(10)相连，所述二级限位控制组件可以沿其长度方向伸缩，并用于在伸缩速度大于预设速度时对自身长度进行锁定，以将所述活动连接梁(11)和支承箱体(10)锁定；

所述一级限位控制组件包括至少两个间隔设置的拉索环(2)，所述拉索环(2)沿平行于所述桥梁的横向设置，且穿设于所述活动连接梁(11)和支承箱体(10)的重合段上，每一所述拉索环(2)的两端均至少部分伸出所述支承箱体(10)的两侧；

所述二级限位控制组件包括：

第一伸缩组件，其一端与其中一所述支承箱体(10)固定连接；

第二伸缩组件，其一端与另一所述支承箱体(10)固定连接，另一端套设于所述第一伸缩组件远离对应的所述支承箱体(10)的端部，所述第二伸缩组件被配置为：当所述第二伸缩组件与第一伸缩组件之间的相对移动速度不大于所述预设速度时，所述第二伸缩组件与第一伸缩组件可以相对移动，当所述相对移动速度大于所述预设速度时，所述第二伸缩组件与第一伸缩组件相互锁定；

所述第一伸缩组件包括：

第一伸缩杆(30)，其一端与其中一所述支承箱体(10)固定连接；

活塞(31)，其固定套设于所述第一伸缩杆(30)远离对应的所述支承箱体(10)的一端上；

所述第二伸缩组件包括：

第二伸缩杆(32)，其一端与远离所述第一伸缩杆(30)的另一所述支承箱体(10)固定连接，另一端套设于所述第一伸缩杆(30)设有所述活塞(31)的端部；

密封组件，其包括间隔设于所述第二伸缩杆(32)内部的第一密封板(33)和第二密封板(34)，所述第一伸缩杆(30)依次密封穿过所述第一密封板(33)和第二密封板(34)以形成密封阻尼腔，所述密封阻尼腔用于收容所述活塞(31)且腔内设有阻尼介质。

2.如权利要求1所述的一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其特征在于：所述活塞(31)的直径小于所述密封阻尼腔的内径，且所述活塞(31)的外侧壁与所述密封阻尼腔的内壁之间存在预设间隙。

3.如权利要求1所述的一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其特征在于：所述活塞(31)上设有多个通孔，所述通孔用于将位于所述活塞(31)两侧的所述密封阻尼腔的腔体连通。

4.如权利要求1所述的一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其特征在于：所述拉索环(2)的数量为2-19个，所述拉索环(2)的材料为钢绞线、钢丝束或碳纤维。

5.如权利要求1所述的一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其特征在于：每相邻的两个支承限位组件(1)之间均设有多根间隔设置的横向连接梁(4)，所述横向连接梁(4)沿平行于所述桥梁的横向设置，且两端均至少部分伸入以与对应的所述活动连接梁(11)的侧壁相连。

6.如权利要求1所述的一种地震多级设防用模数伸缩缝装置，其特征在于：所述预设长度的取值范围为160～320mm。

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