CN113638307A - 一种耗能型抗震桥墩 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁抗震领域，具体公开了一种耗能型抗震桥墩，包括固定墩柱与连接墩柱，所述固定墩柱与地面连接，固定墩柱顶部开设有连接腔，所述连接腔底部转动连接有圆柱形的底座，底座与固定墩柱之间设置有扭簧，底座周侧圆形阵列分布有若干连接槽，所述连接槽均倾斜设置；所述底座周侧圆形阵列分布有若干液压板，相邻液压板之间均设置有辅助板，辅助板均固定与连接腔侧壁；所述连接墩柱顶部设置梁体，连接墩柱底部设置有与连接腔滑动连接的定位柱，所述定位柱底部周侧固定有若干与底座周侧贴合的弧形板，所述弧形板上均固定有传动杆，传动杆伸入对应的连接槽内；本发明意在解决现有桥梁在纵波情况下的抗震问题。

Description

一种耗能型抗震桥墩

技术领域

本发明涉及桥梁抗震技术领域，具体公开了一种耗能型抗震桥墩。

背景技术

桥梁，一般指架设在江河湖海上，使车辆行人等能顺利通行的构筑物。为适应现代高速发展的交通行业，桥梁亦引申为跨越山涧、不良地质或满足其他交通需要而架设的使通行更加便捷的建筑物。近年来，桥梁数量急剧增长，如何提高桥梁结构抵抗地震的安全性愈发受到重视。

现有桥梁的抗震结构大多考虑到地震横波影响，均未过多考虑纵波情况下的受力减震分析，当地震或其他因素导致桥梁产生晃动，其受力的方向是不确定的，因此现有技术的桥梁减震存在很大缺陷。

发明内容

本发明意在提供一种耗能型抗震桥墩，以解决现有桥梁在纵波情况下的抗震问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：

一种耗能型抗震桥墩，包括固定墩柱与连接墩柱，所述固定墩柱与地面连接，固定墩柱顶部开设有连接腔，所述连接腔底部转动连接有圆柱形的底座，底座与固定墩柱之间设置有扭簧，底座周侧圆形阵列分布有若干连接槽，所述连接槽均倾斜设置；所述底座周侧圆形阵列分布有若干液压板，相邻液压板之间均设置有辅助板，辅助板均固定与连接腔侧壁，所述辅助板与液压板均没于液压油中；所述底座上固定有用于密封液压油的密封板，密封板周侧转动连接在连接腔侧壁上；所述连接墩柱顶部设置梁体，连接墩柱底部设置有与连接腔滑动连接的定位柱，所述定位柱底部周侧固定有若干与底座周侧贴合的弧形板，所述弧形板上均固定有传动杆，传动杆伸入对应的连接槽内。

本方案中，当地震的纵波来临时，纵波导致梁体、连接墩柱与定位柱发生纵向上的往复运动，当定位柱发生纵向的往复运动时，定位柱通过弧形板驱动传动杆上下运动，利用传动杆与倾斜的连接槽之间的配合将纵向的运动转化为底座在水平方向上的转动，当底座转动时则带动液压板转动，使得液压板与辅助板之间的空间不断发生变化，再通过液压油的辅助起到持续耗能的作用，降低梁体、连接墩柱纵向上移动时撞击在固定墩柱上的动能，减小梁体、连接墩柱的受损，起到保护梁体与桥墩的作用。

可选地，所述连接墩柱顶部开设有凹腔，凹腔内竖向滑动连接有基座，基座上表面开设弧形槽，所述定位柱固定于基座下表面；所述梁体下表面固定有连接柱，连接柱底部与弧形槽外形适配，连接柱周侧开设有环形槽，所述基座表面设置有若干圆形分布的支座，支座两侧水平铰接有伸入环形槽的限位块，铰接处均设设置有扭簧；所述支座上均开设有朝向连接柱的通槽，通槽内均设置有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的输出端上均固定有伸入环形槽的限位块，通槽端部与第一伸缩气缸之间滑动设置有触发块，所述第一伸缩气缸端部上均设置有压力传感器，压力传感器均连接于同一控制器，控制器用于控制第一伸缩气缸的启闭。

当地震发生时，纵波往往会先于横波来临；当纵波来临时，梁体带动连接柱纵向运动，连接柱则通过限位块与环形槽的配合带动基座与连接柱发生纵向上的往复运动，此时连接柱通过传动杆与倾斜连接槽之间的配合将纵向的运动转化为底座在水平方向上的转动，利用液压板、辅助板与液压油进行耗能减震。

当横波来临时，纵波逐渐离去，而横波来临时则带动触发块在通槽内发生水平晃动并不断撞击压力传感器，当横波增大时，触发块撞击在压力传感上的压力增大，当压力增大至预先设置的范围时，压力传感器通过控制器启动第一伸缩气缸，第一伸缩气缸带动限位块移出环形槽，使梁体与连接柱随地震横波发生水平方向上的晃动，而连接柱在晃动的同时与基座弧形面之间不断发生摩擦，起到耗能减震的效果；连接柱与基座弧形面发生摩擦的同时也挤压基座与定位柱向下运动，定位柱则再次带动底座转动进行第二次耗能减震，而底座固定墩柱之间的扭簧则促使底座复位，并反向推动基座与定位柱向上运动，使基座重新与连接柱接触，形成持续的耗能减震；本方案中针对横板与纵波分开进行耗能减震，提高减震效果，加强桥墩的抗震效果。

可选地，所述连接墩柱与梁体之间设置有环形的支撑墩柱，支撑墩柱固定于梁体下端，所述支撑墩柱与连接柱同轴线；所述连接墩柱周侧设置有若干卷扬机，卷扬机均与控制器连接，卷扬机上均设置钢铰绳，钢铰绳的另一端均向上依次贯穿连接墩柱、支撑墩柱后与梁体固定连接。

当纵波传递至桥梁上时，卷扬机通过钢铰绳将连接墩柱、支撑墩柱与梁体连接为整体，便于整体随纵波发生竖向上的移动触发后续的耗能减震过程，防止连接墩柱、支撑墩柱与梁体之间发生碰撞，造成桥墩受损；当横波来临时，纵波逐渐消除，此时的控制器同步驱动卷扬机释放钢铰绳，使连接墩柱、支撑墩柱与梁体之间分离，使梁体与支撑墩柱能够发生横向上的移动，触发后续的耗能减震过程，同时钢绞绳也能限制梁体与支撑墩柱的横向移动范围，防止梁体与支撑墩柱脱离连接墩柱。

可选地，所述凹腔内侧壁上开设有若干导向槽，基座的周侧固定有若干与导向槽配合的导向块；所述固定墩柱上表面圆形阵列分布有若干滑槽，连接墩柱下表面固定有与滑槽滑动连接的滑杆。

通过导向槽与导向块之间配合对基座起到导向作用，防止基座在移动时发生偏移，造成基座卡住；此外，滑槽与滑杆之间的配合在对固定桥墩竖向移动起到导向的同时也能够防止固定桥墩发生水平方向上的滑动。

可选地，所述导向槽侧壁上均开设有容纳腔，容纳腔内均设置有与控制器连接的第二伸缩气缸，第二伸缩气缸输出端固定的复位装置，复位装置包括连接座，连接座上表面均竖向滑动连接有承重板，承重板与连接座之间均设置有复位弹簧。

在纵波影响下，基座本身发生竖向上的往复运动，配合扭簧即可达到自动复位；而在横波影响下，控制器在驱动第一伸缩气缸与卷扬机的同时也驱动第二伸缩气缸的启动，第二伸缩气缸将连接座与承重板推出容纳腔，当基座向下运动时，基座挤压承重板向下运动，从而进行后续耗能阶段，然后通过复位弹簧反正推动承重板与基座，促使基座复位。

可选地，所述连接柱周侧开设有环形的辅助限位槽，辅助限位槽与环形槽同轴线，且辅助限位槽位于环形槽的下方。

当第一伸缩气缸带动限位块脱离环形槽后，使连接柱能够发生摆动；当连接柱摆动范围过大时，连接柱上的辅助限位槽摆动至与限位块连接，利用限位块与辅助限位槽限制连接柱的摆动范围，防止连接柱脱离基座上的弧形槽。

可选地，所述传动杆端部转动连接有滚轮，滚轮转动连接于对应的连接槽内。

通过滚轮使传动杆在连接槽内移动更加顺畅，更能驱动底座转动。

可选地，所述辅助板的两侧与相邻液压板之间均铰接有液压阻尼器。

利用液压阻尼器提高底座转动时的耗能效率。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的纵向剖视图；

图3为图2中A处的放大示意图；

图4为本发明实施例中支座的结构示意图；

图5为本发明实施例中底座的结构示意图

图6为本发明实施例中定位柱的结构示意图

图7为本发明实施例中固定墩柱的横向示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：固定墩柱1、连接墩柱2、底座3、倾斜槽4、液压板5、辅助板6、密封板7、梁体8、定位柱9、弧形板10、传动杆11、基座12、连接柱13、支座14、限位块15、第一伸缩气缸16、压力传感器17、触发块18、支撑墩柱19、卷扬机20、导向槽21、导向块22、滑杆23、滑杆24、第二伸缩气缸25、连接座26、承重板27、复位弹簧28、辅助限位槽29、滚轮30、液压阻尼器31。

实施例

如图1、图2、图5与图6所示：

一种耗能型抗震桥墩，包括固定墩柱1与连接墩柱2，所述固定墩柱1与地面连接，固定墩柱1顶部开设有连接腔，所述连接腔底部转动连接有圆柱形的底座3，底座3与固定墩柱1之间设置有扭簧，底座3周侧圆形阵列分布有若干连接槽，所述连接槽均倾斜设置；所述底座3周侧圆形阵列分布有若干液压板5，相邻液压板5之间均设置有辅助板6，辅助板6均固定与连接腔侧壁，所述辅助板6与液压板5均没于液压油中；所述底座3上固定有用于密封液压油的密封板7，密封板7周侧转动连接在连接腔侧壁上；所述连接墩柱2顶部设置梁体8，连接墩柱2底部设置有与连接腔滑动连接的定位柱9，所述定位柱9底部周侧固定有若干与底座3周侧贴合的弧形板10，所述弧形板10上均固定有传动杆11，传动杆11伸入对应的连接槽内。

本方案中，当地震的纵波来临时，纵波导致梁体8、连接墩柱2与定位柱9发生纵向上的往复运动，当定位柱9发生纵向的往复运动时，定位柱9通过弧形板10驱动传动杆11上下运动，利用传动杆11与倾斜的连接槽之间的配合将纵向的运动转化为底座3在水平方向上的转动，当底座3转动时则带动液压板5转动，使得液压板5与辅助板6之间的空间不断发生变化，再通过液压油的辅助起到持续耗能的作用，降低梁体8、连接墩柱2纵向上移动时撞击在固定墩柱1上的动能，减小梁体8、连接墩柱2的受损，起到保护梁体8与桥墩的作用。

如图1、图2、图4、图5与图6所示：可选地，所述连接墩柱2顶部开设有凹腔，凹腔内竖向滑动连接有基座12，基座12上表面开设弧形槽，所述定位柱9固定于基座12下表面；所述梁体8下表面固定有连接柱13，连接柱13底部与弧形槽外形适配，连接柱13周侧开设有环形槽，所述基座12表面设置有若干圆形分布的支座14，支座14两侧水平铰接有伸入环形槽的限位块15，铰接处均设设置有扭簧；所述支座14上均开设有朝向连接柱13的通槽，通槽内均设置有第一伸缩气缸16，第一伸缩气缸16的输出端上均固定有伸入环形槽的限位块15，通槽端部与第一伸缩气缸16之间滑动设置有触发块18，所述第一伸缩气缸16端部上均设置有压力传感器17，压力传感器17均连接于同一控制器，控制器用于控制第一伸缩气缸16的启闭。

当地震发生时，纵波往往会先于横波来临；当纵波来临时，梁体8带动连接柱13纵向运动，连接柱13则通过限位块15与环形槽的配合带动基座12与连接柱13发生纵向上的往复运动，此时连接柱13通过传动杆11与倾斜连接槽之间的配合将纵向的运动转化为底座3在水平方向上的转动，利用液压板5、辅助板6与液压油进行耗能减震。

当横波来临时，纵波逐渐离去，而横波来临时则带动触发块18在通槽内发生水平晃动并不断撞击压力传感器17，当横波增大时，触发块18撞击在压力传感上的压力增大，当压力增大至预先设置的范围时，压力传感器17通过控制器启动第一伸缩气缸16，第一伸缩气缸16带动限位块15移出环形槽，使梁体8与连接柱13随地震横波发生水平方向上的晃动，而连接柱13在晃动的同时与基座12弧形面之间不断发生摩擦，起到耗能减震的效果；连接柱13与基座12弧形面发生摩擦的同时也挤压基座12与定位柱9向下运动，定位柱9则再次带动底座3转动进行第二次耗能减震，而底座3固定墩柱1之间的扭簧则促使底座3复位，并反向推动基座12与定位柱9向上运动，使基座12重新与连接柱13接触，形成持续的耗能减震；本方案中针对横板与纵波分开进行耗能减震，提高减震效果，加强桥墩的抗震效果。

如图1、图2所示：可选地，所述连接墩柱2与梁体8之间设置有环形的支撑墩柱19，支撑墩柱19固定于梁体8下端，所述支撑墩柱19与连接柱13同轴线，连接柱13与支座14均位于支撑墩柱19内部；所述连接墩柱2周侧设置有若干卷扬机20，卷扬机20均与控制器连接，卷扬机20上均设置钢铰绳，钢铰绳的另一端均向上依次贯穿连接墩柱2、支撑墩柱19后与梁体8固定连接。

当纵波传递至桥梁上时，卷扬机20通过钢铰绳将连接墩柱2、支撑墩柱19与梁体8连接为整体，便于整体随纵波发生竖向上的移动触发后续的耗能减震过程，防止连接墩柱2、支撑墩柱19与梁体8之间发生碰撞，造成桥墩受损；当横波来临时，纵波逐渐消除，此时的控制器同步驱动卷扬机20释放钢铰绳，使连接墩柱2、支撑墩柱19与梁体8之间分离，使梁体8与支撑墩柱19能够发生横向上的移动，触发后续的耗能减震过程，同时钢绞绳也能限制梁体8与支撑墩柱19的横向移动范围，防止梁体8与支撑墩柱19脱离连接墩柱2。

如图2所示：可选地，所述凹腔内侧壁上开设有若干导向槽21，基座12的周侧固定有若干与导向槽21配合的导向块22；所述固定墩柱1上表面圆形阵列分布有若干滑槽，连接墩柱2下表面固定有与滑槽滑动连接的滑杆23。

通过导向槽21与导向块22之间配合对基座12起到导向作用，防止基座12在移动时发生偏移，造成基座12卡住；此外，滑槽与滑杆23之间的配合在对固定桥墩竖向移动起到导向的同时也能够防止固定桥墩发生水平方向上的滑动。

如图2、图3所示:可选地，所述导向槽21侧壁上均开设有容纳腔，容纳腔内均设置有与控制器连接的第二伸缩气缸25，第二伸缩气缸25输出端固定的复位装置，复位装置包括连接座26，连接座26上表面均竖向滑动连接有承重板27，承重板27与连接座26之间均设置有复位弹簧28。

在纵波影响下，基座12本身发生竖向上的往复运动，配合扭簧即可达到自动复位；而在横波影响下，控制器在驱动第一伸缩气缸16与卷扬机20的同时也驱动第二伸缩气缸25的启动，第二伸缩气缸25将连接座26与承重板27推出容纳腔，当基座12向下运动时，基座12挤压承重板27向下运动，从而进行后续耗能阶段，然后通过复位弹簧28反正推动承重板27与基座12，促使基座12复位。

如图2、图4所示:可选地，所述连接柱13周侧开设有环形的辅助限位槽29，辅助限位槽29与环形槽同轴线，且辅助限位槽29位于环形槽的下方。

当第一伸缩气缸16带动限位块15脱离环形槽后，使连接柱13能够发生摆动；当连接柱13摆动范围过大时，连接柱13上的辅助限位槽29摆动至与限位块15连接，利用限位块15与辅助限位槽29限制连接柱13的摆动范围，防止连接柱13脱离基座12上的弧形槽。

可选地，所述传动杆11端部转动连接有滚轮30，滚轮30转动连接于对应的连接槽内。

通过滚轮30使传动杆11在连接槽内移动更加顺畅，更能驱动底座3转动。

如图7所示：可选地，所述辅助板6的两侧与相邻液压板5之间均铰接有液压阻尼器31。

利用液压阻尼器31提高底座3转动时的耗能效率。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

Claims (8)

1.一种耗能型抗震桥墩，包括固定墩柱与连接墩柱，其特征在于：所述固定墩柱与地面连接，固定墩柱顶部开设有连接腔，所述连接腔底部转动连接有圆柱形的底座，底座与固定墩柱之间设置有扭簧，底座周侧圆形阵列分布有若干连接槽，所述连接槽均倾斜设置；所述底座周侧圆形阵列分布有若干液压板，相邻液压板之间均设置有辅助板，辅助板均固定与连接腔侧壁，所述辅助板与液压板均没于液压油中；所述底座上固定有用于密封液压油的密封板，密封板周侧转动连接在连接腔侧壁上；所述连接墩柱顶部设置梁体，连接墩柱底部设置有与连接腔滑动连接的定位柱，所述定位柱底部周侧固定有若干与底座周侧贴合的弧形板，所述弧形板上均固定有传动杆，传动杆伸入对应的连接槽内。

2.根据权利要求1所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述连接墩柱顶部开设有凹腔，凹腔内竖向滑动连接有基座，基座上表面开设弧形槽，所述定位柱固定于基座下表面；所述梁体下表面固定有连接柱，连接柱底部与弧形槽外形适配，连接柱周侧开设有环形槽，所述基座表面设置有若干圆形分布的支座，支座两侧水平铰接有伸入环形槽的限位块，铰接处均设设置有扭簧；所述支座上均开设有朝向连接柱的通槽，通槽内均设置有第一伸缩气缸，第一伸缩气缸的输出端上均固定有伸入环形槽的限位块，通槽端部与第一伸缩气缸之间滑动设置有触发块，所述第一伸缩气缸端部上均设置有压力传感器，压力传感器均连接于同一控制器，控制器用于控制第一伸缩气缸的启闭。

3.根据权利要求2所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述连接墩柱与梁体之间设置有环形的支撑墩柱，支撑墩柱固定于梁体下端，所述支撑墩柱与连接柱同轴线；所述连接墩柱周侧设置有若干卷扬机，卷扬机均与控制器连接，卷扬机上均设置钢铰绳，钢铰绳的另一端均向上依次贯穿连接墩柱、支撑墩柱后与梁体固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述凹腔内侧壁上开设有若干导向槽，基座的周侧固定有若干与导向槽配合的导向块；所述固定墩柱上表面圆形阵列分布有若干滑槽，连接墩柱下表面固定有与滑槽滑动连接的滑杆。

5.根据权利要求4所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述导向槽侧壁上均开设有容纳腔，容纳腔内均设置有与控制器连接的第二伸缩气缸，第二伸缩气缸输出端固定的复位装置，复位装置包括连接座，连接座上表面均竖向滑动连接有承重板，承重板与连接座之间均设置有复位弹簧。

6.根据权利要求5所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述连接柱周侧开设有环形的辅助限位槽，辅助限位槽与环形槽同轴线，且辅助限位槽位于环形槽的下方。

7.根据权利要求6所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述传动杆端部转动连接有滚轮，滚轮转动连接于对应的连接槽内。

8.根据权利要求7所述的一种耗能型抗震桥墩，其特征在于：所述辅助板的两侧与相邻液压板之间均铰接有液压阻尼器。

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