CN203383136U - 一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，包括承力板、高阻尼橡胶块、铅销和夹紧板，承力板为两块折板，折板由一体成型的平板段和斜板段组成，高阻尼橡胶块硫化到两块承力板的平板段上，硫化后形成一个整体硫化单元，在整体硫化单元中，高阻尼橡胶块位于中间位置，两块承力板分别位于上部和下部整体硫化单元竖向开设有至少一个铅销孔，铅销也为至少一个，铅销嵌入式插装在铅销孔内，夹紧板为两块板，分别对应紧贴在两块承力板平板段的上、下表面上，两块夹紧板紧贴后覆盖铅销和铅销孔，两块夹紧板均与整体硫化单元相连接。该隔震限位装置既能耗能又能限位，能够限制桥梁伸缩缝或支座在预期地震作用产生过大的变位。

Description

一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程结构的抗震设备，具体是指一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置。 

背景技术

当地震发生时，梁墩相对位移超过墩顶支承宽度；邻跨上部结构横向反向变位所致；相邻上部结构间距过小，上部结构相互碰撞；桥墩强度与变形能力不足，导致桥墩破坏；相邻上部结构的支座纵向破坏，位移过大。这些问题导致落梁的主要原因。为防止桥梁上部结构在地震中发生落梁破坏，影响桥梁的正常使用和车辆的通行以及桥梁的震后修复。有必要采用更好的减震装置，如限位装置等，以消减地震能量和冲击力。 

目前，提高桥梁抗震性能一般有两种方法：一是采用抗震设防标准与合适的解析方法；二是通过耗能措施来改进和加固桥梁的重要部位。改进技术包括使用限位装置和连梁装置等。在美国1989年Loma Prieta地震中，使用限位装置有效地防止了地震中许多桥梁的倒塌。但对桥梁做可能的改进时，应考虑到桥梁的所有组成部分，如桥梁伸缩缝、支座、桥墩和基础等。当桥梁的一个部件得到加强和改进后，如设置限位装置，地震荷载就会作用到下一个最弱的位置，如桥墩；如果桥墩被加强，则下一个最弱的位置可能就是基础或其它部位。也就意味着采用补强措施可以减少破坏，但如果使用或安装不正确，则达不到保护的目的，而且有可能引起更大的破坏甚至倒塌，尤其是使用连接器，如限位器、阻尼器等。因而，在新桥的抗震设计和旧桥的抗震加固中关键的问题在于：通过限位装置的设计能为结构提供多大程度的抗震保护，以及应该采取多少补强措施。也就意味着在抗震设计和加固中，必须权衡结构的重要性、易损性、危险性、可能发生的地震造成危害的严重性及防震的费用等，最终目标是在平衡这些因素后提出加强的措施。 

在伸缩缝两边的梁或者梁与墩之间设置限位装置等防落梁装置将简支梁桥相邻跨的梁连接或梁与墩、台连接起来以及将连续梁桥的梁与桥台连接或伸缩缝两 边连接起来，是防止地震时落梁的有效措施，并具有改善桥梁振动响应的特点。 

对一些有特殊抗震设防要求的重要桥梁或处于地震烈度较大地区的桥梁，采用限位装置进行抗震加固是非常有效的方法。在采用限位装置时，关键问题是装置的选型和布置．在采用耗能型限位装置时，还涉及到限位器的有效空间、与结构的连接以及力和位移的水平。对于安装普通支座的桥梁，当支座的抗震能力不足以抵抗L2等级地震时，为了防止支座的破坏和上下部结构间产生过大的相对位移，需要设置限位装置来补充支座抗震能力的不足，由限位装置和支座共同抵抗L2等级地震对桥梁产生的地震力；对于使用减震支座的桥梁，限位装置可用于非减震方向的变位限制。 

有关桥梁限位器的数值分析表明，要把相邻桥联间的相对位移限制在可以接受的范围内，特别是在大震发生时，常常需要设置大量的限位器。这些限位器可能导致桥梁在支座或桥墩等部位产生比较大的内力，因而需要研究具有耗能能力的限位装置。 

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，该隔震限位装置既能耗能又能限位，能够限制桥梁伸缩缝或支座在预期地震作用产生过大的变位。 

本实用新型的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的隔震限位装置包括承力板、高阻尼橡胶块、铅销和夹紧板，所述的承力板为两块结构相同的折板，折板由一体成型的平板段和斜板段组成，所述的高阻尼橡胶块硫化到两块承力板的平板段上，硫化后形成一个整体硫化单元，在所述整体硫化单元中，高阻尼橡胶块位于中间位置，两块承力板分别位于上部和下部，两块承力板的折向相反，所述的整体硫化单元竖向开设有至少一个铅销孔，所述的铅销也为至少一个，铅销的数量与铅销孔的数量相同，铅销嵌入式插装在铅销孔内，所述的夹紧板为两块板，分别对应紧贴在两块承力板平板段的上、下表面上，两块夹紧板紧贴后覆盖所述的铅销和铅销孔，两块夹紧板均与所述的整体硫化单元相连接，以防止所述高阻尼橡胶块及其与承力板的连接被撕裂破坏，所述承力板的斜板段用于与桥梁的桥主梁相连接，所述的隔震限位装置能够提高桥梁的抗震能力。 

本实用新型中，所述的铅销孔为一个，所述的铅销也为一个。 

本实用新型中，所述的承力板为钢板，所述的夹紧板也为钢板。 

本实用新型中，所述的两块夹紧板以及所述两块承力板的平板段在处于上下相对应的位置处开设有多个螺栓孔，紧固螺栓穿过夹紧板、承力板的平板段和高阻尼橡胶块后紧固，从而实现夹紧板与所述整体硫化单元之间的紧固连接。 

本实用新型中，所述的螺栓孔为四个，分别位于四个边角处。 

本实用新型中，所述承力板的斜板段上开设有限位孔，预埋在桥主梁上的连接螺栓穿过所述限位孔后将承力板与桥主梁相连接。 

本实用新型中，所述的限位孔为长圆形孔，通过控制连接螺栓在限位孔内的位置来控制桥梁的移动量。 

本实用新型的隔震限位装置充分利用铅的剪切挤压滞回变形和高阻尼橡胶块的剪切滞回变形两种耗能机制，具有较大的耗能能力；铅的力一位移滞回曲线近似矩形，即铅在屈服前的刚度无穷大，屈服后刚度为零，而高阻尼橡胶块的力一位移曲线近为椭圆，刚度较小，因而铅高阻尼橡胶块限位器具有较大的初始刚度和较小的屈服后刚度；性能稳定，受温度、频率和应变幅值等因素的影响较小；构造简单、造价低廉、施工方便适用范围广。 

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。 

图1为本实用新型隔震限位装置的正视图； 

图2为图1的A—A剖面图； 

图3为本实用新型隔震限位装置的立体图； 

图4为本实用新型隔震限位装置的爆炸图； 

图5为本实用新型隔震限位装置的使用状态参考图。 

附图标记说明 

1、承力板；    2、高阻尼橡胶块；  3、铅销；    4、夹紧板； 

5、紧固螺栓；  6、连接螺栓；      7、桥主梁；  8、限位孔 

具体实施方式

如图1至图5所示的一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，该隔震限位装置包括承力板1、高阻尼橡胶块2、铅销3和夹紧板4，承力板1为 钢板，夹紧板4也为钢板，承力板1为两块结构相同的有一定折角的弯折的折板，折板由一体成型的平板段和斜板段组成，高阻尼橡胶块2硫化到两块承力板1的平板段上，硫化后形成一个整体硫化单元，在整体硫化单元中，高阻尼橡胶块2位于中间位置，两块承力板1分别位于上部和下部，两块承力板1的折向相反，整体硫化单元竖向开设有一个贯通的铅销孔，铅销3也为一个，铅销3嵌入式插装在铅销孔内，夹紧板4为上、下平行设置的两块板，两块夹紧板4分别对应紧贴在两块承力板1平板段的上、下表面上，两块夹紧板4紧贴后覆盖铅销3和铅销孔，两块夹紧板4均与整体硫化单元相连接，以防止高阻尼橡胶块2及其与承力板2的连接被撕裂破坏，承力板1的斜板段用于与桥梁的桥主梁7相连接，以便适应桥梁温度变形，所述隔震限位装置能够提高桥梁的抗震能力。 

本实施例的隔震限位装置在发生地震时，受拉时，通过铅销3的剪切变形和高阻尼橡胶块2的压缩变形来吸收地震能量和降低地震的冲击力；受压时，通过弯曲的承力板1来耗散地震能量，从而具有隔震限位功能，提高桥梁的抗震能力。 

本实施例中，整体硫化单元上开设的铅销孔即为对应的高阻尼橡胶块2与两块承力板1的平板段上开设的铅销孔，高阻尼橡胶块2与承力板1的平板段上开设的铅销孔上下同轴且直径相等，铅销3插装在高阻尼橡胶块2与承力板1的铅销孔内，两端被两块夹紧板4所覆盖。 

本实施例中，两块夹紧板4以及两块承力板1的平板段在处于上下相对应的位置处开设有四个螺栓孔，四个螺栓孔分别位于四个边角处，四个螺栓孔孔径相同，紧固螺栓5穿过夹紧板4、承力板1的平板段和高阻尼橡胶块2后紧固，从而实现夹紧板4与整体硫化单元之间的紧固连接。 

本实施例中，承力板1的斜板段上开设有长圆形的限位孔8，预埋在桥主梁7上的连接螺栓6穿过限位孔8后将承力板2与桥主梁7相连接，通过控制连接螺栓6在限位孔8内的位置来控制桥梁的移动量。连接螺栓6约束在桥主梁7的底部。 

本实施例中，通过承力板1两端的长圆形限位孔插入桥主梁7的连接螺栓6，垫上弹簧垫片并用螺帽拧紧来实现与桥主梁7的连接，长圆形限位孔8的大小根据梁体地震时可移动的位移来设定。 

夹紧板4增加的铅销3的约束，并加入紧固螺栓5给高阻尼橡胶块2和承力板施加压力，增加剪切力盲从能增大其耗能能力和橡胶层的变形能力。 

紧固螺栓5一方面限制铅销两侧承力钢板绕铅销转动，另一方面提供一定的摩擦力，有利于该隔震限位装置的耗能减震能力，所以紧固螺栓5的预紧力应适中，过大的预紧力会使限位装置的初始刚度过大，且不利于隔震限位装置的结构安全，达不到预期减震耗能效果。 

本实用新型受拉时，通过铅销3的剪切变形和高阻尼橡胶块2高强度橡胶的压缩变形来吸收地震能量和降低地震的冲击力。可通过改变铅销3的剪切面积，来达到耗能和输出阻尼力的要求。而且铅不受工作硬化或疲劳的影响，具有良好的稳定性和耐久性，可广泛应用于工程结构的减震耗能。受压时，主要是通过弯曲承力钢板来耗散能量。由于铅耗能能力强，可通过改变铅销的剪切面积，来达到耗能和输出阻尼力的要求。而且铅不受工作硬化或疲劳的影响，具有良好的稳定性和耐久性，可广泛应用于工程结构的减震耗能。受压时，通过弯曲承力钢板依靠钢板在歪理作用下屈服进入塑性状态不断吸收能量。 

连续梁桥在地震时梁与墩之间会产生相对位移。但是，梁间位移的减小却导致限位装置刚度的急剧增加，刚度的增加没减小梁与墩的相对位移。所以限位装置对于连接部位的相对位移的影响比较大，因此，要选择出现大位移的部位安装限位装置，已达到限制相对位移的目的。 

在简支梁桥中，墩梁的相对位移是控制防止落梁的重要参数，因而优先在墩梁之间安装限位装置。作为本实施例的变换，所述整体硫化单元竖向开设的铅销孔为至少一个，所述的铅销3也为至少一个，铅销3的数量与铅销孔的数量相同，铅销3嵌入式插装在铅销孔内。 

作为本本实施例的变换，所述的两块夹紧板4以及所述两块承力板1的平板段在处于上下相对应的位置处开设的螺栓孔为多个，比如两个、三个、五个、六个等。 

本实用新型的上述实施例并不是对本实用新型保护范围的限定，本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，对本实用新型的上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (7)

1.一种桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的隔震限位装置包括承力板（1）、高阻尼橡胶块（2）、铅销（3）和夹紧板（4），所述的承力板（1）为两块结构相同的折板，折板由一体成型的平板段和斜板段组成，所述的高阻尼橡胶块（2）硫化到两块承力板（1）的平板段上，硫化后形成一个整体硫化单元，在所述整体硫化单元中，高阻尼橡胶块（2）位于中间位置，两块承力板（1）分别位于上部和下部，两块承力板（1）的折向相反，所述的整体硫化单元竖向开设有至少一个铅销孔，所述的铅销（3）也为至少一个，铅销（3）的数量与铅销孔的数量相同，铅销（3）嵌入式插装在铅销孔内，所述的夹紧板（4）为两块板，分别对应紧贴在两块承力板（1）平板段的上、下表面上，两块夹紧板（4）紧贴后覆盖所述的铅销（3）和铅销孔，两块夹紧板（4）均与所述的整体硫化单元相连接，以防止所述高阻尼橡胶块（2）及其与承力板（1） 的连接被撕裂破坏，所述承力板（1）的斜板段用于与桥梁的桥主梁（7）相连接，所述的隔震限位装置能够提高桥梁的抗震能力。 

2.根据权利要求1所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的铅销孔为一个，所述的铅销（3）也为一个。 

3.根据权利要求1所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的承力板（1）为钢板，所述的夹紧板（4）也为钢板。 

4.根据权利要求1所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的两块夹紧板（4）以及所述两块承力板（1）的平板段在处于上下相对应的位置处开设有多个螺栓孔，紧固螺栓（5）穿过夹紧板（4）、承力板（1）的平板段和高阻尼橡胶块（2）后紧固，从而实现夹紧板（4）与所述整体硫化单元之间的紧固连接。 

5.根据权利要求4所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的螺栓孔为四个，分别位于四个边角处。 

6.根据权利要求1所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述承力板（1）的斜板段上开设有限位孔（8），预埋在桥主梁（7）上的连接螺栓（6）穿过所述限位孔（8）后将承力板（2）与桥主梁（7）相连接。 

7.根据权利要求6所述的桥梁用的高阻尼橡胶块与铅销组合的隔震限位装置，其特征是：所述的限位孔（8）为长圆形孔，通过控制连接螺栓（6）在限位孔（8）内的位置来控制桥梁的移动量。 

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