CN114396509B - 一种过桥管道支承结构 - Google Patents
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Abstract
一种过桥管道支承结构，包括上下非接触对接的固定支撑装置和活动支撑装置，横纵向均对称成排分布有数个支承用球珠；所述固定支撑装置设置在桥梁梁体上，所述活动支撑装置上放置有管道；当受到外力冲击时，所述活动支撑装置可相对于所述固定支撑装置水平位移，在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面外周设置有限制水平位移距离的限位结构。本发明通过固定支撑装置和活动支撑装置之间的相对位移和摩擦，消散管道水锤冲击能量，实现桥梁保护。
Description
技术领域
本发明属于桥梁领域，具体来说，是一种过桥管道支承结构。
背景技术
由于压力水流的惯性，过桥输水管道在突然停电或阀门关闭太快时，在管道内形成水流冲击波，水流冲击波对桥梁结构产生一个明显的纵向力，引起桥梁结构挠度变形和应力增量，产生水锤效应。对于大直径过桥输水管道，其水锤效应极为显著，对桥梁结构的正常运营产生极大安全风险。
发明内容
本发明的目的提供一种过桥管道支承结构，其可消散各个方面施加在管道及支承结构上的荷载，消减水锤效应，提高桥梁结构运营安全。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案是一种过桥管道支承结构，包括上下非接触对接的固定支撑装置和活动支撑装置，横纵向均对称成排分布有数个支承用球珠；所述固定支撑装置设置在桥梁梁体上，所述活动支撑装置上放置有管道；当受到外力冲击时，所述活动支撑装置可相对于所述固定支撑装置水平位移，在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面外周设置有限制水平位移距离的限位结构。
优选地，所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面结构相同，均为连续的波浪结构；所述固定支撑装置和活动支撑装置的波浪结构呈垂直关系；所述球珠同时位于固定支撑装置和活动支撑装置的波浪结构的波谷中；所述波浪结构边缘处至少一个波谷不设置球珠。
优选地，所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面结构相同，均为相邻设置的数个球形凹槽，球形凹槽横纵向成排对称分布；所述球珠设置在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面上的球形凹槽中；所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面边缘处至少一个球形凹槽中不设置球珠。
优选地，在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面上设置有圆形凹槽结构，波浪结构或球形凹槽分别位于圆形凹槽结构底部；所述球珠直径大于两圆形凹槽结构深度之和；所述限位结构位于所述圆形凹槽结构外周。
优选地，所述固定支撑装置包括支座，在所述支座上端面设置有圆形凹槽结构，所述限位结构设置在所述支座上。
优选地，所述支座上端面上开设有圆形的容置槽结构，在所述容置槽结构底部中央固定设置圆形垫板，所述垫板与容置槽结构的槽壁间保留有位移距离；在所述垫板上开设有所述的圆形凹槽结构；所述容置槽结构的槽壁为所述限位结构。
优选地，所述支座为混凝土支座，所述垫板通过化学锚栓锚固在所述支座的容置槽结构底部。
优选地，所述活动支撑装置为柱状结构，在其上端面设置有支承用托架，管道放置于所述托架上。
优选地，所述托架为弧形托架。
优选地，安装在桥梁上，所述球珠横纵向排布的方向与桥梁的顺桥向和横桥向相同。
本发明的过桥管道支承结构，通过垂直但不相交的两个波浪结构与球珠配合实现管道支承，通过球珠滚动摩擦消散管道支承结构受到的管道水锤冲击能量。
本发明结构受力明确、体系安全可靠，施工操作简单、快速；能够耗散管道水锤冲击能量，减缓管道与桥梁相互作用响应，防范化解管道桥梁运营安全风险，提高桥梁使用寿命和安全性能。
附图说明
图1是桥梁和过桥管道支承结构示意图。
图2是过桥管道支承结构结构示意图。
图3是过桥管道支承结构结构侧视结构示意图。
图4是固定支撑装置俯视结构示意图。
图5是未放置球珠的钢垫板结构示意图。
图6是沿着管道长度方向施加载荷后结构示意图。
图7是沿着管道长度方向与图6反向施加载荷后结构示意图。
图8是沿着管道长度方向在支座上施加载荷后结构示意图。
图9是在支座上与图8反向施加载荷后结构示意图。
图10是垂直管道长度方向在管道上施加载荷后结构示意图。
图11是在管道上与图10反向施加载荷后结构示意图。
图12是垂直管道长度方向在支座上施加载荷后结构示意图。
图13是在支座上与图12反向施加载荷后结构示意图。
具体实施方式
针对上述技术方案，现举较佳实施例并结合图示进行具体说明。
参看图1，在桥梁梁体1上顺着桥走向间隔设置有数个过桥管道支承结构2，在过桥管道支承结构2上固定设置有管道A。过桥管道支承结构2，参看图2至图5，包括固定支撑装置和活动支撑装置。
固定支撑装置包括支座20，为圆柱形结构，其材质为混凝土材质，混凝土标号不低于C30，支座20的高度、半径尺寸应满足设计要求。支座20放置于桥梁梁体上。在支座20的上端面开设有圆形的容置槽201,容置槽201的槽壁为限位结构202。在容置槽201的底部中央设置有圆形结构的钢垫板30，钢垫板30通过化学锚栓或其他方式固定在支座上。钢垫板30半径小于支座20上的容置槽201半径，高度小于支座20上的容置槽201的高度。
钢垫板30的上表面为圆形的凹槽结构301，在凹槽结构301底部表面设置为连续的波浪结构302，该波浪结构沿着横桥向连续起伏。钢垫板的凹槽结构301底部的横断线为波峰波谷相连。在凹槽结构301的波浪结构的波谷中放置有横纵向均对称成排分布的多个球珠40，球珠即为圆球形的珠子，材质为钢，也可以其他具有足够强度的金属材质。参看图4，横纵向为横桥向、顺桥向，即在各波谷中的球珠成排排列，垂直波谷方向的不同波谷中的球珠也成排排列，且其成排排列的球珠数量及排放方式相同；在横纵向分别对齐。在凹槽结构301边缘处的至少一个波谷中不放置球珠，当球珠滚动时，为球珠提供滚动位移空间。
活动支撑装置，包括支撑柱50，材质为钢，结构为圆柱状结构，与钢垫板30的直径相同。支撑柱50的底面结构与钢垫板30的表面结构相同，包括与凹槽结构301对应的凹槽结构501，在凹槽结构501底部设置有波浪结构502；支撑柱底面的波浪结构顺桥向连续起伏，波浪结构的纵断线为波峰、波谷相连。
球珠40的直径大于支撑柱50的凹槽结构501与钢垫板的凹槽结构301的深度之和。为了结构稳定性，支撑柱50的凹槽结构501位于支座20的圆形凹槽201内。在支撑柱50的顶面固定设置有弧形托架503，弧形托架503顺桥向平齐，弧形托架503曲线半径与管道A半径相等。支撑柱50以底面的波浪结构与钢垫板上表面的波浪结构呈垂直关系的方式设置，球珠40位于支撑柱底面的波浪结构和钢垫板上表面的波浪结构之间，球珠40同时位于波浪结构波谷中，通过球珠40对支撑柱50提供支撑，使钢垫板上表面与支撑柱底面呈非接触对接。如此设置，使每个球珠同时位于钢垫板波谷和支撑柱地面的波谷中，该两波谷形成近似的立体球状结构。由于波谷和波峰的存在，球珠可以在两个波谷形成的立体球状结构的各个方向滚动摩擦。
上述的波浪结构也可以设置为类似蛋托结构(放置运输鸡蛋的托架)，在钢垫板凹槽结构底部和支撑柱的凹槽结构的底部分别设置相邻的数个球形凹槽，球形凹槽横纵向分别成排对称分布。钢垫板上的球形凹槽与支撑柱底面的球形凹槽一一对应设置，球珠放置在钢垫板和支撑柱正对的球形凹槽结构中，受到外力冲击时，球珠可在球形凹槽中滚动，或从一个球形凹槽滚动到另一个球形凹槽中。
在使用时，将支座20固定设置于桥梁梁体上，使钢垫板的波浪结构横桥向连续的波浪起伏，支撑柱底面的波浪结构则顺桥向连续的波浪起伏，弧形托架503顺桥向平齐。将管道A放置在弧形托架503上并进行固定。管道固定可以采用管夹固定，或采用焊接等方式固定。在管道外部可设置保护层，比如玻璃棉保温层或其他保护层。
在受到外力荷载时，支撑柱相对于支座位移。
参看图6至图7，管道A在水锤效应下，支撑柱50、弧形托架503与管道A整体顺桥向位移，支撑柱50顺桥向移动范围限于支座20上表面的容置槽201内，球珠40在钢垫板30的凹槽结构301底面的波谷顺桥向滚动摩擦，球珠40顺桥向滚动范围限于钢垫板30的凹槽结构301内，通过球珠顺桥向滚动摩擦，耗散管道A顺桥向水锤冲击波能量，支座及桥梁梁体不受顺桥向水锤冲击波影响。
参看图8至图9，桥梁在顺桥向荷载作用下，支座20顺桥向位移，支座20移动范围受限于支撑柱50，球珠40在钢垫板30的凹槽结构301的底面的波谷顺桥向滚动摩擦，通过球珠40顺桥向滚动摩擦，耗散桥梁梁体顺桥向荷载能量，管道A不受桥梁梁体顺桥向荷载影响。
管道在横桥向荷载作用下，参看图10至图11，支撑柱50、弧形托架503与管道A整体横向位移，支撑柱横向移动范围限于支座20上表面的圆形的容置槽201内，球珠40在钢垫板30的凹槽结构301底面的波浪结构的波峰、波谷间横桥向滚动摩擦，球珠40横桥向滚动范围限于钢垫板30的凹槽结构301内，通过球珠横桥向滚动摩擦，耗散作用在管道A上的横向荷载能量，支座20及桥梁梁体不受横向荷载影响。
桥梁在横桥向荷载作用下，参看图12至图13，支座20横向位移，支座20移动范围受限于支撑柱50，球珠40在钢垫板30的凹槽结构301的底面波浪结构的波峰、波谷间横桥向滚动摩擦，通过球珠40横桥向滚动摩擦，耗散桥梁梁体横桥向荷载能量，管道A不受桥梁梁体横桥向荷载影响。
Claims (8)
1.一种过桥管道支承结构，其特征在于，包括上下非接触对接的固定支撑装置和活动支撑装置，横纵向均对称成排分布有数个支承用球珠；所述固定支撑装置设置在桥梁梁体上，所述活动支撑装置上放置有管道；所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面结构相同，均为连续的波浪结构；所述固定支撑装置和活动支撑装置的波浪结构呈垂直关系；所述球珠同时位于固定支撑装置和活动支撑装置的波浪结构的波谷中；所述波浪结构边缘处至少一个波谷不设置球珠；或者，所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面结构相同，均为相邻设置的数个球形凹槽，球形凹槽横纵向成排对称分布；所述球珠设置在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面上的球形凹槽中；所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面边缘处至少一个球形凹槽中不设置球珠；当受到外力冲击时，所述活动支撑装置可相对于所述固定支撑装置水平位移，在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面外周设置有限制水平位移距离的限位结构；球珠可在球形凹槽中滚动，或从一个球形凹槽滚动到另一个球形凹槽中。
2.根据权利要求1所述的过桥管道支承结构，其特征在于，在所述固定支撑装置和活动支撑装置非接触对接面上设置有圆形凹槽结构，波浪结构或球形凹槽分别位于圆形凹槽结构底部；所述球珠直径大于两圆形凹槽结构深度之和；所述限位结构位于所述圆形凹槽结构外周。
3.根据权利要求2所述的过桥管道支承结构，其特征在于，所述固定支撑装置包括支座，在所述支座上端面设置有圆形凹槽结构，所述限位结构设置在所述支座上。
4.根据权利要求3所述的过桥管道支承结构，其特征在于，所述支座上端面上开设有圆形的容置槽结构，在所述容置槽结构底部中央固定设置圆形垫板，所述垫板与容置槽结构的槽壁间保留有位移距离；在所述垫板上开设有所述的圆形凹槽结构；所述容置槽结构的槽壁为所述限位结构。
5.根据权利要求4所述的过桥管道支承结构，其特征在于，所述支座为混凝土支座，所述垫板通过化学锚栓锚固在所述支座的容置槽结构底部。
6.根据权利要求1所述的过桥管道支承结构，其特征在于，所述活动支撑装置为柱状结构，在其上端面设置有支承用托架，管道放置于所述托架上。
7.根据权利要求6所述的过桥管道支承结构，其特征在于，所述托架为弧形托架。
8.根据权利要求1所述的过桥管道支承结构，其特征在于，安装在桥梁上，所述球珠横纵向排布的方向与桥梁的顺桥向和横桥向相同。
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