CN205382398U - 多级自毁吸能缓冲式防落梁装置 - Google Patents

Abstract

多级自毁吸能缓冲式防落梁装置。本实用新型涉及一种主要用于路桥工程中梁桥的T梁或箱梁在地震或极端意外发生时防止坠落的多级自毁吸能缓冲式防落梁的装置。其结构为，在梁板端部的梁体横隔板预置顺桥纵向的安装孔，安装孔中装入防落梁拉杆，防落梁拉杆的两端分别装入挤压型自毁吸能器，且自毁吸能器的端面由防落梁拉杆两端的互锁双螺母保持间隙，落梁状态互锁双螺母触压自毁吸能器的端面。本实用新型利用吸能器受冲击快速损坏而消耗能量并及时让出缓冲距离，其结构简易，能达到低碳环保、施工难度低、操作简易、成本低、材料易取得、次生伤害小的效果。

Description

多级自毁吸能缓冲式防落梁装置

技术领域

本实用新型涉及一种主要用于路桥工程中梁桥的T梁或箱梁在地震或极端意外发生时防止坠落的多级自毁吸能缓冲式防落梁的装置，也适用于其它建筑物有防止掉落要求的构件防止坍落。

背景技术

目前，随着路桥建设项目大幅度的增加，桥梁运行安全问题已提到了新的高度，在地震或极端灾害发生时，落梁是一大次生灾难。现在的桥梁技术规范中已明确提出了小震不坏，中震可修，大震时不落梁的要求，但这项规定的推出必需要有相应的措施手段来满足实施要求。落梁发生在梁式桥的桥墩、桥台与桥板间发生相对位移时，位移量若超出设计最大搭接长度的可移动范围后，梁板一端脱离墩台而下落的现象。梁板与墩台间保持有允许的移动，是保护桥墩不受地震波冲击切墩整体坍塌的一种抗震措施，可避免更大的破坏现象。可是有移动就有落梁的可能！但只要有一种装置能在梁板下落时拉住梁的一端，使之不对地面及墩台产生次生冲击，同时还要确保自身不在梁端下落冲击中失效，就可达到防止落梁的目的，为救援或修复提供有利条件。

现已有一些防落梁装置产品在逐渐推出，但目前这些有效的防落梁装置中都是万元以上成本一套的装置，一些采用了斜拉桥或悬索桥用的拉杆拉索配件作为防落梁拉杆，其特点是结构复杂价格昂贵，以一孔桥用14套计算，一座桥多达几十万至几百万元的投入对该项技术的推广使用无凝是一种阻碍；只注重拉杆强度，不设有效的缓冲吸能装置，会导至拉杆与梁体连接部位在下落过程中拉碎梁体而失效。已有装置中采用的只是橡胶缓冲垫，但橡胶垫的压缩距离很有限，单独使用橡胶缓冲垫因得不到弹性恢复的机会，变形后的橡胶垫是没有缓冲作用的。

发明内容

为了克服已有防落梁装置的不足，本实用新型的目的是提供一种适用于T梁、箱梁的防落梁装置，它能达到低碳环保、施工难度低、操作简易、成本低、材料易取得、次生伤害小的效果，又能用于新桥建设也能用于旧桥维修加固。

实现本实用新型上述目的所采取的技术方案是：在梁板端部的梁体横隔板预置顺桥纵向的安装孔，安装孔中装入防落梁拉杆，防落梁拉杆的两端分别装入挤压型自毁吸能器，且自毁吸能器的端面由防落梁拉杆两端的互锁双螺母保持间隙，当落梁状态时互锁双螺母处于触压自毁吸能器的端面位置。

自毁吸能器为带台阶的柱状体，柱状体表面加工有一系列沟槽，且自毁吸能器串联组合使用时应大端对大端，小端对小端。

防落梁拉杆上组装的自毁吸能器与互锁双螺母之间、自毁吸能器与梁体横隔板之间都装有垫板。

在最外端布置的自毁吸能器的中空腔内设置有破残锥，其形状为带有中孔的锥体。

防落梁拉杆上组装的自毁吸能器与梁体横隔板之间设置有橡胶缓冲垫。

自毁吸能器的台阶柱状体为圆柱状或多边形柱状，柱状体表面的一系列沟槽呈轴向排列。

整个自毁吸能器包容在防护罩内。

本实用新型的技术原理是：自毁吸能缓冲技术使得由静止到自由落体的梁板在下落运动开始后被拉住，且不被已经下落的重载梁体产生的瞬间拉力冲击拉断拉杆或拉碎与梁体连接的部位失效重新坠落，因这时的拉力是梁体重力与冲击力相叠加的合力:

瞬间拉力P=mg+mΔv/Δt。

（m:梁端质量，g:重力加速度，Δv:速度增量，Δt:时间增量）。

由式中可知下落的速度变化越大或变化时间越短冲击力就越大，可大大超过重力。式中的前项是自重力不能改变，只有设法将后项冲击力降到最小，减小冲击的方法是延长速度变化时间、降低末速度减少速度变化量。本实用新型的设计将冲击力用来分次击毁设置在装置中的自毁吸能器来消耗能量，多次击毁瞬间的过程让下落的梁端因惯性总处于分段自由落体运动接近初始的阶段，降低了阶段初速度，分段后相对延长了总作用时间，并用橡胶缓冲垫承担小阶段内的直接冲击力。本实用新型中的防落梁装置由如下五个部分组成：1、使用能塑性变形有足够强度的普通标准件拉杆作为主要承载力拉杆。2、自毁式吸能器。吸能器为台阶状柱状体（两个空心柱状体叠加而成），大柱状筒与小柱状筒的连接面是受压时的剪切面，受压力剪切断裂后的小柱体嵌入大柱体环状体中，形成半毁状态。受剪力面的有效厚度能确定吸能器破坏压力大小，采用多级变力吸能器消减初始冲击逐级延缓并伴随下落，不同承压力块的串联能获得顺序破坏时的延时作用。3、橡胶缓冲垫。延缓自毁吸能器压溃损坏时产生短程次生冲击力，在下一个吸能器压溃瞬间恢复弹性等待新一波冲击。4、破残锥。当梁体自重过大，需要更大缓冲距离的要求时，用破残锥将套在拉杆上的吸能器残圈破碎形成全毁式吸能，能进一步压碎二次吸能并留出二次缓冲空间。5、防护罩。采用杯形装饰防护罩收集自毁残片，使用杯底固定方式安装。

本实用新型的有益效果是，采用普通标准件拉杆一次性塑性变形来作主要承载力拉杆，配件及材料通用，易加工易制作，双螺母锁紧结构保证拉力，留足伸缩间隙，还可预防人为缺失，所有金属件表面热镀锌处理后长期工作；自毁吸能器材质采用脆性金属或非金属材料制作，铸铁材质适用性较好，服役期内免维护。自毁吸能器用两个不等截面的柱状中空几何体将压力转换成剪切力，在大柱体内孔与小柱体间形成受剪切面，改变受剪切面有效面积可调节吸能器的受剪切力大小，安装时用多种受压规格组合，互相头对头尾对尾多级串联使用，可用于不同工程吸能，发挥作用时顺序自毁。吸能器采用环形残留物结构，可避免大块件自毁物质高空坠落产生二次伤害机会形成半毁式吸能。用破残锥可将半毁残留的环体破碎形成全毁形式用于大体积梁体。本实用新型的金属自毁吸能器作了破残设计：表面设有多种应力破坏槽、分隔槽，内外残环体开槽分布错开，使之能在压溃后能被破残锥分解进行二次吸能；橡胶缓冲垫是二板夹一胶的环形结构体，与橡胶支座同寿命，为中期需更换的部件；装饰防护罩平时用于美观装饰，配件不外露可防止橡胶老化，受力时承接自毁吸能器的碎屑使之不成为高空坠落物。

由于防落梁拉杆在受力时是以一次性塑性变形作前题的，它的刚性不宜太大（如含碳量较多的钢材），本装置使用数量视质视梁体恒重而定，在大质量梁体应用中拉力过大，应增加装置布置数而不能简单增加装置的承载力。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。

图1是多级半自毁吸能式防落梁装置用于桥墩处初始总图。

图2是多级全自毁吸能式防落梁装置用于桥台处初始总图。

图3是本实用新型在落梁时半自毁吸能后的状态图。

图4是本实用新型在落梁时全自毁吸能后的状态图。

图5为本实用新型的铸铁自毁吸能器实际外形图。

图中，1.梁板梁端，2.互锁双螺母，3.垫板，4.自毁吸能器，5.防护罩，6.梁体横隔板，7.防落梁拉杆，8.橡胶缓冲垫，9.破残锥，10.落梁梁端，11.桥梁支座，12.桥墩盖梁，13.帽梁。

具体实施方式

图1、图2中，桥梁支座11安装在桥墩盖梁12或帽梁13上，梁板梁端1和落梁梁端10正常安装在桥梁支座11上。梁体横隔板6是梁板梁端1和落梁梁端10结构中的一个组成部分。防落梁拉杆7安装在两个梁体横隔板6的安装孔中，装配方法是最先安装装饰防护罩5，再在另一侧安装一套橡胶缓冲垫8。在图2中，置于桥台部位的装置，因台背后边有回填土，自毁吸能器4全部安装在梁体横隔板6的一侧；在图1中，置于桥墩部位的装置，自毁吸能器4可分别安装在梁体横隔板6的两端。自毁吸能器4多个串联安装时需大端对大端，小端对小端安装，垫板3分别垫在自毁吸能器4另一端。作为全毁式组合时在最外端的自毁吸能器4外侧加装一个破残锥9。防落梁拉杆7的两端头处分别安装互锁双螺母2，并且相互锁紧。互锁双螺母2锁紧后的防落梁拉杆7所串各配件间均保留间隙，保证梁体能自由伸缩。

在图3中，地震发生时，若梁板梁端1和落梁梁端10产生整体沿着桥的轴向位移后，在移动量过大时会出现一个梁端脱离桥梁支座11、桥墩盖梁12或帽梁13而发生落梁事故。当落梁梁端10离开桥梁支座11、桥墩盖梁12或帽梁13的下落过程中，防落梁拉杆7首先被重力压弯产生塑性变形，变形之后随之承受拉力。防落梁拉杆7中所串联的自毁吸能器4相互被挤压,承力最小的自毁吸能器4首先消耗一部分能量被挤压剪切自毁，并为继续下落留出一段空间。自毁吸能器4自毁时产生的次生冲击力由橡胶缓冲垫8承担，在下一个自毁吸能器4压溃时的瞬间橡胶缓冲垫8恢复弹性，并等待新一波的冲击，自毁吸能器4随受力大小依次压溃自毁直至下落停止。自毁时自毁吸能器4的破碎残留物相互嵌套在防落梁拉杆7上继续承受压力，形成半自毁式组合吸能，产生的碎屑落入装饰防护罩5中避免高空坠落。

在图4中，在自毁吸能器4的缓冲组合中最外端装有一个破残锥9，当自毁吸能器4被压剪切断裂时小柱体嵌入大柱体内腔后，就被破残锥9胀裂，在进一步的冲击力作用下，破碎的小柱体残留物将大柱体残留环胀裂，落入装饰防护罩5内形成全毁式二次吸能，留出空间进行下一级冲击延缓。

在图5中，自毁吸能器为带台阶的柱状体，可采用圆柱状或多边形柱状，柱状体表面加工有一系列破坏沟槽，沟槽呈轴向排列，且自毁吸能器串联组合使用时应大端对大端，小端对小端。

Claims (7)

1.一种多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：在梁板端部的梁体横隔板预置顺桥纵向的安装孔，安装孔中装入防落梁拉杆，防落梁拉杆的两端分别装入挤压型自毁吸能器，且自毁吸能器的端面由防落梁拉杆两端的互锁双螺母保持间隙，落梁状态互锁双螺母触压自毁吸能器的端面。

2.按照权利要求1所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：自毁吸能器为带台阶的柱状体，柱状体表面加工有一系列沟槽，且自毁吸能器串联组合使用时应大端对大端，小端对小端。

3.按照权利要求2所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：防落梁拉杆上组装的自毁吸能器与互锁双螺母之间、自毁吸能器与梁体横隔板之间都装有垫板。

4.按照权利要求2所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：在最外端布置的自毁吸能器的中空腔内设置有破残锥，其形状为带有中孔的锥体。

5.按照权利要求2所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：防落梁拉杆上组装的自毁吸能器与梁体横隔板之间设置有橡胶缓冲垫。

6.按照权利要求2所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：自毁吸能器的台阶柱状体为圆柱状或多边形柱状，柱状体表面的一系列沟槽呈轴向排列。

7.按照权利要求2所述的多级自毁吸能缓冲式防落梁装置，其特征在于：整个自毁吸能器包容在防护罩内。