CN113983121B - 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法 - Google Patents

一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113983121B
CN113983121B CN202111195841.9A CN202111195841A CN113983121B CN 113983121 B CN113983121 B CN 113983121B CN 202111195841 A CN202111195841 A CN 202111195841A CN 113983121 B CN113983121 B CN 113983121B
Authority
CN
China
Prior art keywords
bellows
buckling
self
constrained
resetting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111195841.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113983121A (zh
Inventor
王军文
邢晨鹏
齐龙芝
刘丽杰
郝玉军
李春雨
李然
张学明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shijiazhuang Tiedao University
Original Assignee
Shijiazhuang Tiedao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shijiazhuang Tiedao University filed Critical Shijiazhuang Tiedao University
Priority to CN202111195841.9A priority Critical patent/CN113983121B/zh
Publication of CN113983121A publication Critical patent/CN113983121A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113983121B publication Critical patent/CN113983121B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/08Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with rubber springs ; with springs made of rubber and metal
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/02Piers; Abutments ; Protecting same against drifting ice
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01DCONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/04Bearings; Hinges
    • E01D19/041Elastomeric bearings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F1/00Springs
    • F16F1/02Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
    • F16F1/18Leaf springs
    • F16F1/26Attachments or mountings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/04Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means
    • F16F15/06Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using elastic means with metal springs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F3/00Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic
    • F16F3/02Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of steel or of other material having low internal friction
    • F16F3/023Spring units consisting of several springs, e.g. for obtaining a desired spring characteristic with springs made of steel or of other material having low internal friction composed only of leaf springs
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Bridges Or Land Bridges (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法,属于桥梁抗震和桥梁减隔震技术领域。包括屈曲约束波纹管自复位阻尼器、梁体、桥台、板式橡胶支座、限位滑动连接组件以及活动铰等;屈曲约束波纹管自复位阻尼器的两端分别连接活动铰,并通过限位滑动连接组件固定于梁体下端,在正常运营情况下,屈曲约束波纹管自复位阻尼器和限位滑动连接组件可以相对自由滑动,以消除次内力的不利影响;在E1地震作用下,梁体位移增大,屈曲约束波纹管自复位阻尼器可以作为弹性支撑,通过支座左右滑动耗散地震能量;在E2地震作用下,通过屈曲约束波纹管的弹塑性变形和支座滑动耗散地震能量,震后通过装置的自复位使桥梁结构恢复到原状态。

Description

一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作 方法
技术领域
本发明涉及一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法,属于桥梁抗震和桥梁减隔震技术领域。
背景技术
地震是人类长期以来所面临的重大自然灾害,给人类的生命财产安全造成严重损失。桥梁结构是交通网至关重要的一部分,其对地震灾害的抵抗能力举足轻重。因此,如何提升桥梁结构的抗震能力,减小桥梁结构的纵向位移防止落梁发生,震后快速恢复桥梁结构的使用功能,已成为工程领域关注的焦点。
目前解决桥梁碰撞和防落梁的方法主要是通过附加装置和构造物本体联合抵抗地震作用。常用的装置为防屈曲支撑(BRB),这种装置存在以下问题:防屈曲支承应用在连续梁桥多墩布置时,温度效应、混凝土收缩徐变作用产生的次内力对桥梁结构产生不利影响。普通防屈曲支撑通过滞回变形耗散地震能量,由于支承缺少复位能力,其震后存在较大残余变形。
发明内容
本发明为解决现有技术的上述不足,本发明提出了一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法,用以解决屈服耗能及震后自复位的问题。
为了解决上述技术问题,本发明采用了如下技术手段:
一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置,包括屈曲约束波纹管自复位阻尼器、梁体、桥台、限位滑动连接组件、活动铰、板式橡胶支座,所述活动铰设置在桥台前墙上部;所述限位滑动连接组件固定在梁体下端,限位滑动连接组件与活动铰之间连接设置有屈曲约束波纹管自复位阻尼器,梁体端部底面与桥台前墙顶面之间还设置有板式橡胶支座;
所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器包括自复位系统和屈曲约束波纹管支撑系统;
所述自复位系统由圆环形碟簧挡板、圆环形碟簧垫板、组合碟簧、内套管、中套管、右挡板、左挡板和右圆环挡板构成,所述内套管设置在中套管内,内套管左右两端外周焊接有圆环形碟簧挡板,圆环形碟簧垫板设置在圆环形碟簧挡板内侧,组合碟簧填充在两侧的圆环形碟簧垫板之间,由圆环形碟簧挡板直接驱动组合碟簧伸缩,右挡板、左挡板和中套管焊接在一起;同时,为防止拉压力超过组合碟簧的恢复力,所述内套管一端与右圆环挡板焊接相连;右挡板右侧连接有圆形套管,圆形套管右侧焊接有右锚固板,右锚固板右侧设置有连接部位;当右圆环挡板与右挡板或右锚固板接触时,组合碟簧将达到最大恢复力;
所述屈曲约束波纹管支撑系统由螺栓、外套管、螺母、波纹管和左锚固板组成,所述波纹管一端与所述右挡板采用双面焊接相连,另一端与左锚固板通过螺栓和螺母实现栓接,外套管右端与右挡板焊接相连;所述波纹管置于外套管和中套管之间,且左锚固板可在外套管内侧滑移;左锚固板左侧也设置有所述连接部位;
此外,所述内套管另一端与左锚固板中部也通过所述螺栓和螺母实现栓接。
进一步地,所述限位滑动连接组件包括两块梯形竖肢钢板和连接销轴,两块梯形竖肢钢板均设有水平式长条孔,连接销轴从水平式长条孔以及连接部位的连接孔中穿过,将梯形竖肢钢板与连接部位连接起来;梯形竖肢钢板的上端与梁体底部的预埋钢板焊接;预埋钢板上设置有预埋钢筋,预埋钢筋向上锚固在梁体内部,用以满足限位滑动连接组件与梁体的连接构造要求。
进一步地,所述活动铰由活动铰连接销轴、活动铰连接钢板、活动铰预埋钢板和活动铰预埋钢筋组成;活动铰连接钢板一端与连接部位通过活动铰连接销轴铰接在一起,另一端焊接有活动铰预埋钢板,活动铰预埋钢板右侧设置有活动铰预埋钢筋,活动铰预埋钢筋伸入所述桥台前墙上部。
进一步地,所述内套管、中套管、外套管均为圆形钢管;所述中套管和外套管为波纹管提供侧向约束,防止波纹管屈曲,利用波纹管的弹塑性变形满足梁体的变形需求;采用组合碟簧作为阻尼器的复位装置,其组合方式为每组两片碟簧并联组合。
进一步地,所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器与限位滑动连接组件间以及活动铰间均为活动式螺栓连接结构,施工方便,用以满足震后屈曲约束波纹管自复位阻尼器的更换要求;所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器与滑动连接组件相连的连接部位设计承载力应大于屈曲约束波纹管自复位阻尼器的极限承载力,使连接部位保持弹性,避免连接部位提前进入屈服,保证屈曲约束波纹管自复位阻尼器有效工作。
进一步地,在活载、温度变形、风荷载和正常运营情况下,连接销轴位于水平式长条孔的中间位置,屈曲约束波纹管自复位阻尼器和限位滑动连接组件可以相对自由滑动,以消除次内力的不利影响,满足梁体在受活载、温度变形和风荷载正常运营情况下该装置的使用要求;E1地震作用下,梁体位移增大,所述连接销轴与水平式长条孔任意一端接触,屈曲约束波纹管自复位阻尼器可以作为弹性支撑,增加板式橡胶支座的纵桥向刚度,通过板式橡胶支座滑动耗散地震能量;在E2地震作用下,通过屈曲约束波纹管自复位阻尼器的弹塑性变形和板式橡胶支座滑动耗散地震能量,并通过阻尼器的自复位使桥梁结构复位,减小梁体的纵向位移,有效减少了梁体的落梁风险。
进一步地,所述圆环形碟簧挡板、圆环形碟簧垫板、内套管、外套管、中套管、波纹管、右挡板、右圆环挡板、左挡板、圆形套管、左锚固板、右锚固板、连接部分、预埋钢板、梯形竖肢钢板、连接销轴、活动铰连接销轴、活动铰连接钢板和活动铰预埋钢板的材质均为低合金高强度结构钢Q355钢;所述组合碟簧的材质为60Si2MnA。
进一步地,所述板式橡胶支座底部还设置有支座垫石;所述桥台后墙侧面设置橡胶垫,用以减缓梁体的碰撞。
或者可采用桥墩替代上述自复位桥梁减震装置中的桥台,将屈曲约束波纹管自复位阻尼器设置在梁体与桥墩之间。
上述基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,包括如下步骤:
步骤一:组装组合碟簧
首先将圆环形碟簧挡板焊接在内套管左端,然后将一圆环形碟簧垫板、组合碟簧1c和另一圆环形碟簧垫板依次填充在圆环形碟簧挡板右侧,最后将另一圆环形碟簧挡板焊接在内套管右端;
步骤二:组装波纹管
先将波纹管与右挡板双面焊接相连,然后将中套管、外套管和右挡板焊接相连;
步骤三:连接组合碟簧和波纹管
将组装好的组合碟簧放入中套管内,然后将左挡板与中套管焊接相连;为防止拉压力超出组合碟簧的最大恢复力,在内套管右侧焊接右圆环挡板,右圆环挡板与右挡板或右锚固板接触时,组合碟簧达到最大恢复力;
步骤四:组装连接部位
将内套管、波纹管与左锚固板栓接,圆形套管与右挡板焊接相连,右锚固板与圆形套管焊接相连,连接部位分别焊接在左锚固板和右锚固板上。
本发明取得的技术效果如下:
本发明装置结构简单、实用可靠,能实现小位移不启动、中位移弹性变形、大位移屈服耗能及震后自复位的功能。
附图说明
图1是本发明的屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置应用时的结构示意图。
图2是本发明的屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置应用时的结构A-A剖面图。
图3是本发明的屈曲约束波纹管自复位阻尼器的结构示意图。
图4屈曲约束波纹管自复位阻尼器的左视图。
图5屈曲约束波纹管自复位阻尼器的右视图。
图6是屈曲约束波纹管自复位阻尼器受压状态图。
图7是屈曲约束波纹管自复位阻尼器受拉状态图。
图8是碟簧组合方式图。
图9是屈曲约束波纹管自复位阻尼器拼装示意图。
图10是屈曲约束波纹管自复位阻尼器的B-B剖面图。
图11是屈曲约束波纹管自复位阻尼器的C-C剖面图。
具体实施方式
下面结合附图1-11对本发明的具体实施方式作进一步详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式,但本发明的保护范围不限于下述实施例。
实施例1
如图1、2所示,本发明提出一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置,包括屈曲约束波纹管自复位阻尼器1、梁体2、桥台3、限位滑动连接组件5、活动铰6、板式橡胶支座7,活动铰6设置在桥台3前墙上部。限位滑动连接组件5固定在梁体2下端,限位滑动连接组件5与活动铰6之间连接设置有屈曲约束波纹管自复位阻尼器1,梁体2端部底面与桥台3前墙顶面之间还设置有板式橡胶支座7。板式橡胶支座7底部还设置有支座垫石8。桥台3后墙侧面设置橡胶垫4,用以减缓梁体2的碰撞。限位滑动连接组件5固定在梁体2下端,能将梁体2和桥台3离合时的地震力传递给屈曲约束波纹管自复位阻尼器1,通过屈曲约束波纹管自复位阻尼器1的弹塑性变形和支座7滑动耗散地震能量,并通过装置1的自复位使桥梁结构复位,有效限制梁体2的位移。
如图3所示,屈曲约束波纹管自复位阻尼器1包括自复位系统和屈曲约束波纹管支撑系统。自复位系统由圆环形碟簧挡板1a、圆环形碟簧垫板1b、组合碟簧1c、内套管1d、中套管1g、右挡板1i、左挡板1k和右圆环挡板1j构成,内套管1d设置在中套管1g内,内套管1d左右两端外周焊接有圆环形碟簧挡板1a,圆环形碟簧垫板1b设置在圆环形碟簧挡板1a内侧,组合碟簧1c填充在两侧的圆环形碟簧垫板1b之间,由圆环形碟簧挡板1a直接驱动组合碟簧1c伸缩,右挡板1i、左挡板1k和中套管1g焊接在一起。同时,为防止拉压力超过组合碟簧的恢复力,内套管1d一端与右圆环挡板1j焊接相连。右挡板1i右侧连接有圆形套管1l,圆形套管1l右侧焊接有右锚固板1o,右锚固板1o右侧设置有连接部位1p。当右圆环挡板1j与右挡板1i或右锚固板1o接触时,组合碟簧1c将达到最大恢复力。屈曲约束波纹管支撑系统由螺栓1e、外套管1f、螺母1m、波纹管1h和左锚固板1n组成,波纹管1h一端与右挡板1i采用双面焊接相连,另一端与左锚固板1n通过螺栓1e和螺母1m实现栓接,外套管1f右端与右挡板1i焊接相连。波纹管1h置于外套管1f和中套管1g之间,且左锚固板1n可在外套管1f内侧滑移。左锚固板1n左侧也设置有连接部位1p。此外,内套管1d另一端与左锚固板1n中部也通过螺栓1e和螺母1m实现栓接。内套管1d、中套管1g、外套管1f均为圆形钢管。中套管1g和外套管1f为波纹管1h提供侧向约束,防止波纹管1h屈曲,利用波纹管1h的弹塑性变形满足梁体的变形需求。采用组合碟簧1c作为阻尼器1的复位装置,其组合方式为每组两片碟簧并联组合。屈曲约束波纹管自复位阻尼器1与限位滑动连接组件5间以及活动铰6间均为活动式螺栓连接结构,施工方便,用以满足震后屈曲约束波纹管自复位阻尼器的更换要求。屈曲约束波纹管自复位阻尼器1与滑动连接组件5相连的连接部位1p设计承载力应大于屈曲约束波纹管自复位阻尼器1的极限承载力,使连接部位1p保持弹性,避免连接部位1p提前进入屈服,保证屈曲约束波纹管自复位阻尼器1有效工作。
如图4、图5所示分别为本发明屈曲约束波纹管自复位阻尼器的左视图、右视图。
如图2所示,限位滑动连接组件5包括两块梯形竖肢钢板5c和连接销轴5e,两块梯形竖肢钢板5c均设有水平式长条孔5d,连接销轴5e从水平式长条孔5d以及连接部位1p的连接孔中穿过,将梯形竖肢钢板5c与连接部位1p连接起来。梯形竖肢钢板5c的上端与梁体2底部的预埋钢板5b焊接。预埋钢板5b上设置有预埋钢筋5a,预埋钢筋5a向上锚固在梁体2内部,用以满足限位滑动连接组件5与梁体2的连接构造要求。活动铰6由活动铰连接销轴6a、活动铰连接钢板6b、活动铰预埋钢板6c和活动铰预埋钢筋6d组成。活动铰连接钢板6b一端与连接部位1p通过活动铰连接销轴6a铰接在一起,另一端焊接有活动铰预埋钢板6c,活动铰预埋钢板6c右侧设置有活动铰预埋钢筋6d,活动铰预埋钢筋6d伸入桥台3前墙上部。
在活载、温度变形、风荷载和正常运营情况下,连接销轴5e位于水平式长条孔5d的中间位置,屈曲约束波纹管自复位阻尼器1和限位滑动连接组件5可以相对自由滑动,以消除次内力的不利影响,满足梁体在受活载、温度变形和风荷载正常运营情况下该装置的使用要求。E1地震作用下,E1地震作用也就是通常所说的小震作用下. 专业术语解释:工程场地重现期较短的地震作用,对应于第一级设防标准,此时,其梁体2位移增大,连接销轴5e与水平式长条孔5d任意一端接触,屈曲约束波纹管自复位阻尼器1可以作为弹性支撑,增加板式橡胶支座7的纵桥向刚度,通过板式橡胶支座7滑动耗散地震能量。在E2地震作用下,即工程场地重现期较长的地震作用,对应于第二级设防水准。通过屈曲约束波纹管自复位阻尼器1的弹塑性变形和板式橡胶支座7滑动耗散地震能量,并通过阻尼器1的自复位使桥梁结构复位,减小梁体2的纵向位移,有效减少了梁体2的落梁风险。
如图6所示,当构件受压时,内套管1d通过左侧圆环形碟簧挡板1a驱动圆环形碟簧垫板1b向右移动,进而压缩组合碟簧1c,同时左锚固板1n压缩波纹管1h,为防止压力超过组合碟簧1c的恢复力,将内套管1d与右圆环挡板1j焊接相连,当右圆环挡板1j与右锚固板1o接触时,组合碟簧1c达到最大恢复力。卸载时,组合碟簧1c挤压圆环形碟簧垫板1b向左移动,圆环形碟簧垫板1b挤压圆环形碟簧挡板1a使阻尼器复位。在内套管、中套管发生相对移动时,波纹管1h产生弹塑性变形耗散地震能量,并通过组合碟形弹簧使阻尼器恢复到变形前的状态,减少了结构的残余变形。
如图7所示,当构件受拉时,内套管1d通过右侧圆环形碟簧挡板1a驱动圆环形碟簧垫板1b向左移动,进而压缩组合碟簧1c,同时左锚固板1n拉伸波纹管1h,为防止拉力超过组合碟簧1c的恢复力,将内套管1d与右圆环挡板1j焊接相连,当右圆环挡板1j与右挡板1i接触时,组合碟簧1c达到最大恢复力。卸载时,组合碟簧1c挤压圆环形碟簧垫板1b向右移动,圆环形碟簧垫板1b挤压圆环形碟簧挡板1a使阻尼器复位。在内套管、中套管发生相对移动时,波纹管产生弹塑性变形耗散地震能量,并通过组合碟形弹簧使阻尼器恢复到变形前的状态,减少了结构的残余变形。
如图8所示,组合碟簧1c的组合方式需要考虑承载能力及复位需求,采用每组两片碟簧并联叠合。
此外本实施例中,圆环形碟簧挡板1a、圆环形碟簧垫板1b、内套管1d、外套管1f、中套管1g、波纹管1h、右挡板1i、右圆环挡板1j、左挡板1k、圆形套管1l、左锚固板1n、右锚固板1o、连接部分1p、预埋钢板5b、梯形竖肢钢板5c、连接销轴5e、活动铰连接销轴6a、活动铰连接钢板6b和活动铰预埋钢板6c的材质均为低合金高强度结构钢Q355钢。组合碟簧1c的材质为60Si2MnA。
如图9所示,为屈曲约束波纹管自复位阻尼器拼装示意图,其制作方法包括如下步骤:
步骤一:组装组合碟簧1c
首先将圆环形碟簧挡板1a焊接在内套管1d左端,然后将一圆环形碟簧垫板1b、组合碟簧1c和另一圆环形碟簧垫板1b依次填充在圆环形碟簧挡板1a右侧,最后将另一圆环形碟簧挡板1a焊接在内套管1d右端。
步骤二:组装波纹管1h
先将波纹管1h与右挡板1i双面焊接相连,然后将中套管1g、外套管1f和右挡板1i焊接相连。
步骤三:连接组合碟簧1c和波纹管1h
将组装好的组合碟簧1c放入中套管1g内,然后将左挡板1k与中套管1g焊接相连。为防止拉压力超出组合碟簧1c的最大恢复力,在内套管1d右侧焊接右圆环挡板1j,右圆环挡板1j与右挡板1i或右锚固板1o接触时,组合碟簧1c达到最大恢复力。
步骤四:组装连接部位1p
将内套管1d、波纹管1h与左锚固板1n栓接,圆形套管1l与右挡板1i焊接相连,右锚固板1o与圆形套管1l焊接相连,连接部位1p分别焊接在左锚固板1n和右锚固板1o上。
如图10、图11所示分别为本发明屈曲约束波纹管自复位阻尼器的B-B剖面图、C-C剖面图。
实施例2
采用桥墩替代实施例1中的桥台3,将屈曲约束波纹管自复位阻尼器设置在梁体和桥墩之间,屈曲约束波纹管自复位阻尼器、限位滑动连接组件、活动铰的设置和连接方式同实施例1,此处不再赘述。
以上各实施例只是为了更清楚说明本发明的技术方案作出列举,并非对本发明的限定,本领域的普通技术人员根据本领域的公知常识对本申请技术方案的变通亦均在本申请保护范围之内,总之,上述实施例仅为列举,本申请的保护范围以所附权利要求书范围为准。

Claims (9)

1.一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,所述基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置包括屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)、梁体(2)、桥台(3)、限位滑动连接组件(5)、活动铰(6)、板式橡胶支座(7),所述活动铰(6)设置在桥台(3)前墙上部;所述限位滑动连接组件(5)固定在梁体(2)下端,限位滑动连接组件(5)与活动铰(6)之间连接设置有屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1),梁体(2)端部底面与桥台(3)前墙顶面之间还设置有板式橡胶支座(7);
所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)包括自复位系统和屈曲约束波纹管支撑系统;
所述自复位系统由圆环形碟簧挡板(1a)、圆环形碟簧垫板(1b)、组合碟簧(1c)、内套管(1d)、中套管(1g)、右挡板(1i)、左挡板(1k)和右圆环挡板(1j)构成,所述内套管(1d)设置在中套管(1g)内,内套管(1d)左右两端外周焊接有圆环形碟簧挡板(1a),圆环形碟簧垫板(1b)设置在圆环形碟簧挡板(1a)内侧,组合碟簧(1c)填充在两侧的圆环形碟簧垫板(1b)之间,由圆环形碟簧挡板(1a)直接驱动组合碟簧(1c)伸缩,右挡板(1i)、左挡板(1k)和中套管(1g)焊接在一起;同时,为防止拉压力超过组合碟簧的恢复力,所述内套管(1d)一端与右圆环挡板(1j)焊接相连;右挡板(1i)右侧连接有圆形套管(1l),圆形套管(1l)右侧焊接有右锚固板(1o),右锚固板(1o)右侧设置有连接部位(1p);当右圆环挡板(1j)与右挡板(1i)或右锚固板(1o)接触时,组合碟簧(1c)将达到最大恢复力;
所述屈曲约束波纹管支撑系统由螺栓(1e)、外套管(1f)、螺母(1m)、波纹管(1h)和左锚固板(1n)组成,所述波纹管(1h)一端与所述右挡板(1i)采用双面焊接相连,另一端与左锚固板(1n)通过螺栓(1e)和螺母(1m)实现栓接,外套管(1f)右端与右挡板(1i)焊接相连;所述波纹管(1h)置于外套管(1f)和中套管(1g)之间,且左锚固板(1n)可在外套管(1f)内侧滑移;左锚固板(1n)左侧也设置有所述连接部位(1p);
此外,所述内套管(1d)另一端与左锚固板(1n)中部也通过所述螺栓(1e)和螺母(1m)实现栓接;
其特征在于,包括如下步骤:
步骤一:组装组合碟簧(1c)
首先将圆环形碟簧挡板(1a)焊接在内套管(1d)左端,然后将一圆环形碟簧垫板(1b)、组合碟簧(1c)和另一圆环形碟簧垫板(1b)依次填充在圆环形碟簧挡板(1a)右侧,最后将另一圆环形碟簧挡板(1a)焊接在内套管(1d)右端;
步骤二:组装波纹管(1h)
先将波纹管(1h)与右挡板(1i)双面焊接相连,然后将中套管(1g)、外套管(1f)和右挡板(1i)焊接相连;
步骤三:连接组合碟簧(1c)和波纹管(1h)
将组装好的组合碟簧(1c)放入中套管(1g)内,然后将左挡板(1k)与中套管(1g)焊接相连;为防止拉压力超出组合碟簧(1c)的最大恢复力,在内套管(1d)右侧焊接右圆环挡板(1j),右圆环挡板(1j)与右挡板(1i)或右锚固板(1o)接触时,组合碟簧(1c)达到最大恢复力;
步骤四:组装连接部位(1p)
将内套管(1d)、波纹管(1h)与左锚固板(1n)栓接,圆形套管(1l)与右挡板(1i)焊接相连,右锚固板(1o)与圆形套管(1l)焊接相连,连接部位(1p)分别焊接在左锚固板(1n)和右锚固板(1o)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述限位滑动连接组件(5)包括两块梯形竖肢钢板(5c)和连接销轴(5e),两块梯形竖肢钢板(5c)均设有水平式长条孔(5d),连接销轴(5e)从水平式长条孔(5d)以及连接部位(1p)的连接孔中穿过,将梯形竖肢钢板(5c)与连接部位(1p)连接起来;梯形竖肢钢板(5c)的上端与梁体(2)底部的预埋钢板(5b)焊接;预埋钢板(5b)上设置有预埋钢筋(5a),预埋钢筋(5a)向上锚固在梁体(2)内部,用以满足限位滑动连接组件(5)与梁体(2)的连接构造要求。
3.根据权利要求2所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述活动铰(6)由活动铰连接销轴(6a)、活动铰连接钢板(6b)、活动铰预埋钢板(6c)和活动铰预埋钢筋(6d)组成;活动铰连接钢板(6b)一端与连接部位(1p)通过活动铰连接销轴(6a)铰接在一起,另一端焊接有活动铰预埋钢板(6c),活动铰预埋钢板(6c)右侧设置有活动铰预埋钢筋(6d),活动铰预埋钢筋(6d)伸入所述桥台(3)前墙上部。
4.根据权利要求3所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述内套管(1d)、中套管(1g)、外套管(1f)均为圆形钢管;所述中套管(1g)和外套管(1f)为波纹管(1h)提供侧向约束,防止波纹管(1h)屈曲,利用波纹管(1h)的弹塑性变形满足梁体的变形需求;采用组合碟簧(1c)作为阻尼器(1)的复位装置,其组合方式为每组两片碟簧并联组合。
5.根据权利要求4所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)与限位滑动连接组件(5)间以及活动铰(6)间均为活动式螺栓连接结构,施工方便,用以满足震后屈曲约束波纹管自复位阻尼器的更换要求;所述屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)与滑动连接组件(5)相连的连接部位(1p)设计承载力应大于屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)的极限承载力,使连接部位(1p)保持弹性,避免连接部位(1p)提前进入屈服,保证屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)有效工作。
6.根据权利要求5所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:在活载、温度变形、风荷载和正常运营情况下,连接销轴(5e)位于水平式长条孔(5d)的中间位置,屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)和限位滑动连接组件(5)可以相对自由滑动,以消除次内力的不利影响,满足梁体在受活载、温度变形和风荷载正常运营情况下该装置的使用要求;E1地震作用下,梁体(2)位移增大,所述连接销轴(5e)与水平式长条孔(5d)任意一端接触,屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)可以作为弹性支撑,增加板式橡胶支座(7)的纵桥向刚度,通过板式橡胶支座(7)滑动耗散地震能量;在E2地震作用下,通过屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)的弹塑性变形和板式橡胶支座(7)滑动耗散地震能量,并通过所述阻尼器(1)的自复位使桥梁结构复位,减小梁体(2)的纵向位移,有效减少了梁体(2)的落梁风险。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述圆环形碟簧挡板(1a)、圆环形碟簧垫板(1b)、内套管(1d)、外套管(1f)、中套管(1g)、波纹管(1h)、右挡板(1i)、右圆环挡板(1j)、左挡板(1k)、圆形套管(1l)、左锚固板(1n)、右锚固板(1o)、连接部分(1p)、预埋钢板(5b)、梯形竖肢钢板(5c)、连接销轴(5e)、活动铰连接销轴(6a)、活动铰连接钢板(6b)和活动铰预埋钢板(6c)的材质均为低合金高强度结构钢Q355钢;所述组合碟簧(1c)的材质为60Si2MnA。
8.根据权利要求6所述的一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:所述板式橡胶支座(7)底部还设置有支座垫石(8);所述桥台(3)后墙侧面设置橡胶垫(4),用以减缓梁体(2)的碰撞。
9.一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置的制作方法,其特征在于:采用桥墩替代权利要求1-6中任意一项所述制作方法中的所述自复位桥梁减震装置中的桥台(3),将屈曲约束波纹管自复位阻尼器(1)设置在梁体(2)与桥墩之间。
CN202111195841.9A 2021-10-14 2021-10-14 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法 Active CN113983121B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111195841.9A CN113983121B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111195841.9A CN113983121B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113983121A CN113983121A (zh) 2022-01-28
CN113983121B true CN113983121B (zh) 2023-06-09

Family

ID=79738538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111195841.9A Active CN113983121B (zh) 2021-10-14 2021-10-14 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113983121B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114961013B (zh) * 2022-06-24 2024-02-20 兰州理工大学 一种可替换部件型耗能支撑、自复位支撑及其使用方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000179617A (ja) * 1998-12-11 2000-06-27 Takenaka Komuten Co Ltd 制震又は免震構造におけるストッパー装置
CN106567324B (zh) * 2016-11-11 2018-06-19 北京工业大学 一种基于碟簧的全钢自复位防屈曲支撑
CN109083000B (zh) * 2018-09-14 2020-05-29 石家庄铁道大学 一种基于brb技术的组合式多级抗震桥梁防碰撞和落梁装置
CN110284743B (zh) * 2019-06-13 2020-07-31 北京工业大学 一种具有限位功能的自复位金属波纹管阻尼器
CN110616629B (zh) * 2019-09-29 2021-03-30 哈尔滨工业大学 一种速度锁定型自复位防屈曲支撑
CN113216387B (zh) * 2021-05-18 2024-10-22 西安建筑科技大学 一种可控耗能摇摆柱柱脚

Also Published As

Publication number Publication date
CN113983121A (zh) 2022-01-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111962703B (zh) 一种自复位防屈曲支撑及其消能方法
CN106567324B (zh) 一种基于碟簧的全钢自复位防屈曲支撑
CN106499077B (zh) 带限位锁定功能的金属橡胶阻尼器和防屈曲支撑组合耗能装置
CN108571067B (zh) 一种装配式自复位预应力混凝土框架摩擦耗能组合节点
CN101824922B (zh) 自复位防屈曲支撑构件
CN110005091B (zh) 一种底部铰支低损伤自复位剪力墙
CN107489294A (zh) 一种内置弹簧自复位混凝土剪力墙
CN109235681B (zh) 一种装配式自复位预应力混凝土框架软钢耗能低损伤节点
CN103469921A (zh) 预压弹簧自恢复耗能支撑
CN111425038A (zh) 设有变摩擦阻尼器的无预应力自复位耗能支撑装置
CN106906912B (zh) 一种分阶段耗能限位支座
CN206408835U (zh) 一种剪切屈服型可更换连梁的耗能构件
CN111561056A (zh) 一种具有预压碟簧组的装配式自复位梁柱节点及组装方法
CN111962704A (zh) 一种多阶自复位防屈曲支撑及其消能方法和应用
CN106284727A (zh) 一种自定心屈曲约束支撑端部连接装置
CN116680776A (zh) 一种自复位钢框架抗侧力体系的节点设计方法
CN116025061A (zh) 一种基于sma材料的装配式自复位rc框架梁柱节点
CN110835974A (zh) 一种韧性钢柱及其施工安装方法
CN110158453A (zh) 一种brb和滑动装置串联的减震器及其施工方法
CN113983121B (zh) 一种基于屈曲约束波纹管的自复位桥梁减震装置及其制作方法
CN108412040A (zh) 带暗牛腿-变摩擦耗能的自复位预制混凝土梁柱节点装置
CN101761145A (zh) 自动恢复轴线居中功能的复合型耗能支撑构件
CN111691544A (zh) 一种自复位钢框架抗侧力体系
CN108867852A (zh) 具有自复位功能的腹板摩擦耗能式圆钢管混凝土柱-钢梁连接节点
CN211447492U (zh) 一种韧性钢柱

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant