CN209989691U

CN209989691U - 弹塑性阻尼装置

Info

Publication number: CN209989691U
Application number: CN201920372292.XU
Authority: CN
Inventors: 焦驰宇; 龙佩恒; 李爱群; 刘文勃; 吴宜峰; 侯苏伟; 乔宏; 朱格西; 程浩; 马银强
Original assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Current assignee: Beijing University of Civil Engineering and Architecture
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2019-03-22
Publication date: 2020-01-24
Anticipated expiration: 2029-03-22

Abstract

本实用新型涉及桥梁结构设计技术领域，提供了一种弹塑性阻尼装置，包括：阻尼单元、上支座以及下支座，阻尼单元的两端分别以可滑动的方式安装在上支座的内部和下支座的内部，且安装完后存在间隙，因而，阻尼单元可在上支座和下支座之间运动。该弹塑性阻尼装置结构简单可靠，耗能明确，能够达到防止梁体发生脱落、耗散地震能量的效果，尤其适合曲线桥在地震作用下，受横向以及纵向或三方向耦合地震作用时，能起到很好的防落梁作用，此外，通过阻尼单元地震中的塑性变形耗散能量，从而多方位保护桥梁，减轻桥梁震害，保障生命财产安全。同时，该弹塑性阻尼装置节省材料，具有一定的经济效益。

Description

弹塑性阻尼装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁结构设计技术领域，特别是涉及一种弹塑性阻尼装置。

背景技术

地震是当今社会最常见的自然灾害之一，在众多地震破坏中，落梁破坏是最为普遍的一种破坏现象，而且，落梁现象一旦发生，通常会造成巨大的危害，往往导致交通生命线中断，造成生命财产的连带损失。

当前，在桥梁的抗震减灾领域，常采用防落梁装置来防止落梁破坏，多次地震证明，挡块在地震中发挥显著功效，在地震中挡块会由于发生剪切破坏失去作用，而且不易修复。目前，将防落梁装置大体上分成两大类，横向防落梁装置以及纵向防落梁装置，横向防落梁装置主要指各种形式的挡块，纵向防落梁装置主要指连梁装置等。

但是，随着城市建设的发展，曲线桥已经变得越来越普遍，而曲线桥在地震作用下的受力情况相较于直线桥更为复杂，曲线段的防落梁装置不单单只承受纵向或者横向的荷载，而是在二者耦合作用下共同作用，由此，一般的防落梁装置不能满足曲线桥的受力需求。针对上述不足，亟需设计和开发出一种适合曲线桥，构造简单，方便更换，造价低以及适应多方向防落梁的弹塑性阻尼装置。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种弹塑性阻尼装置，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种弹塑性阻尼装置，包括：阻尼单元、上支座以及下支座，所述阻尼单元的两端分别以可滑动的方式安装在所述上支座的内部和所述下支座的内部，且所述阻尼单元的两端分别与所述上支座的内部和所述下支座的内部之间存在间隙，所述阻尼单元可在所述上支座和所述下支座之间运动。

其中，所述上支座包括第一钢垫板、中空的第一圆柱形连接部以及中间设置有第一通孔的第一圆柱形支撑部，所述第一钢垫板与所述第一圆柱形连接部的一侧端面连接，所述第一圆柱形支撑部与所述第一圆柱形连接部的相对侧端面连接；

所述下支座包括第二钢垫板、中空的第二圆柱形连接部以及中间设置有第二通孔的第二圆柱形支撑部，所述第二钢垫板与所述第二圆柱形连接部的一侧端面连接，所述第二圆柱形支撑部与所述第二圆柱形连接部的相对侧端面连接。

其中，所述第一钢垫板与主梁连接，所述第二钢垫板与盖梁连接。

其中，所述第一钢垫板通过第一钢棒与所述主梁连接，所述第二钢垫板通过第二钢棒与所述盖梁连接。

其中，所述第一圆柱形连接部的外径小于所述第一钢垫板的外径或边长，所述第一圆柱形连接部的外径等于所述第一圆柱形支撑部的外径；

所述第二圆柱形连接部的外径小于所述第二钢垫板的外径或边长，所述第二圆柱形连接部的外径等于所述第二圆柱形支撑部的外径。

其中，所述阻尼单元包括第一圆柱形阻尼单元、第一圆锥形阻尼单元、第二圆柱形阻尼单元以及第二圆锥形阻尼单元；

所述第一圆柱形阻尼单元和所述第一圆锥形阻尼单元连接，构成上部阻尼单元，所述第二圆锥形阻尼单元和所述第二圆柱形阻尼单元连接，构成下部阻尼单元；所述第一圆锥形阻尼单元和所述第二圆锥形阻尼单元按照锥尖相对的方式布置，且所述第一圆锥形阻尼单元和所述第二圆锥形阻尼单元通过圆柱连接。

其中，所述第一圆锥形阻尼单元的底面直径小于所述第一圆柱形阻尼单元的直径，所述第二圆锥形阻尼单元的底面直径小于所述第二圆柱形阻尼单元的直径。

其中，所述第一圆柱形阻尼单元的外径大于所述第一通孔的直径，所述第二圆柱形阻尼单元的外径大于所述第二通孔的直径，所述第一圆锥形阻尼单元的底面直径小于第一通孔的直径，所述第二圆锥形阻尼单元的底面直径小于第二通孔的直径；

所述第一圆柱形阻尼单元的外径小于所述第一圆柱形连接部的内径，所述第二圆柱形阻尼单元的外径小于所述第二圆柱形连接部的内径。

其中，所述第一圆柱形阻尼单元、所述第一圆锥形阻尼单元、所述第二圆柱形阻尼单元、所述第二圆锥形阻尼单元以及所述圆柱均为软钢制成。

其中，所述第一圆柱形阻尼单元、所述第一圆锥形阻尼单元、所述第二圆柱形阻尼单元、所述第二圆锥形阻尼单元以及所述圆柱一体连接以构成所述阻尼单元。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型提供的一种弹塑性阻尼装置，把弹塑性阻尼装置安装在桥梁的盖梁与梁体之间，在桥梁发生震动的情况下，通过设置在上支座与下支座之间的阻尼单元的前后、左右、上下以来限制主梁相对运动产生的影响，弹塑性阻尼装置能够承受纵向、横向或者三向地震作产生的荷载，从而起到很好的防落梁作用，此外，通过阻尼单元地震中的塑性变形耗散能量，从而多方位保护桥梁，减轻桥梁震害，保障生命财产安全。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种弹塑性阻尼装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一种弹塑性阻尼装置的三维结构示意图

图中：1-第一钢棒；2-第一钢垫板；3-第一圆柱形连接部；4-第一圆柱形支撑部；5-第一圆柱形阻尼单元；6-第一圆锥形阻尼单元；7-圆柱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的弹塑性阻尼装置，包括：阻尼单元、上支座以及下支座，阻尼单元的两端分别以可滑动的方式安装在上支座的内部和下支座的内部，且阻尼单元的两端分别与上支座的内部和下支座的内部之间存在间隙，阻尼单元可在上支座和下支座之间运动。

需要说明的是，上支座的内部设置有用于安装阻尼单元的一端的第一腔室，第一腔室的形状大小与阻尼单元的一端相适配，只要阻尼单元的一端与第一腔室之间存在间隙即可，第一腔室的形状大小在本实施例中不作具体限定；下支座的内部设置有用于安装阻尼单元的另一端的第二腔室，第二腔室的形状大小与阻尼单元的另一端相适配，只要阻尼单元的另一端与第二腔室之间存在间隙即可，第二腔室的形状大小在本实施例中不作具体限定。

在本实施例中，把弹塑性阻尼装置安装在桥梁的盖梁与梁体之间，在桥梁发生震动的情况下，通过设置在上支座与下支座之间的阻尼单元的前后、左右、上下运动来限制对主梁相对运动产生的影响，弹塑性阻尼装置能够承受纵向、横向以及三向地震耦合作用下产生的荷载，能起到很好的防落梁的作用，此外，通过阻尼单元地震中的塑性变形耗散能量，多方位保护桥梁，减轻桥梁震害，保障生命财产安全。

另外，根据本实用新型的实施例，上支座包括第一钢垫板2、中空的第一圆柱形连接部3以及中间设置有第一通孔的第一圆柱形支撑部4，第一钢垫板2与第一圆柱形连接部3的一侧端面连接，第一圆柱形支撑部4与第一圆柱形连接部3的相对侧端面连接；

下支座包括第二钢垫板(图中未示出)、中空的第二圆柱形连接部(图中未示出)以及中间设置有第二通孔的第二圆柱形支撑部(图中未示出)，第二钢垫板与第二圆柱形连接部的一侧端面连接，第二圆柱形支撑部与第二圆柱形连接部的相对侧端面连接。

在本实施例中，第一钢垫板2和第二钢垫板均可以为圆柱形钢垫板或者矩形钢垫板，第一圆柱形连接部3包括两个对称的第一圆柱形连接部子单元，两个第一圆柱形连接部子单元通过焊接或者栓接构成完整的第一圆柱形连接部3；第一圆柱形支撑部4包括两个对称的第一圆柱形支撑部子单元，两个第一圆柱形支撑部子单元通过焊接或者栓接构成完整的第一圆柱形支撑部4；与之相对应的，第二圆柱形连接部包括两个对称的第二圆柱形连接部子单元，两个第二圆柱形连接部子单元通过焊接或者栓接构成完整的第二圆柱形连接部；第二圆柱形支撑部包括两个对称的第二圆柱形支撑部子单元，两个第二圆柱形支撑部子单元通过焊接或者栓接构成完整的第二圆柱形支撑部。

可以理解的是，上支座中的第一圆柱形连接部3和第一圆柱形支撑部4，下支座中的第二圆柱形连接部和第二圆柱形支撑部，可先将一半结构在工厂内预制，在现场将阻尼单元安装完成后，将另一半固定导轨进行焊接或者栓接。

另外，根据本实用新型的实施例，第一钢垫板2与主梁连接，第二钢垫板与盖梁连接。

其中，第一钢垫板2通过第一钢棒1与主梁连接，第二钢垫板通过第二钢棒(图中未示出)与盖梁连接。

在本实施例中，多根第一钢棒1通过焊接的方式固定在第一钢垫板2上，多根第二钢棒通过焊接的方式固定在第二钢垫板上。

另外，根据本实用新型的实施例，第一圆柱形连接部3的外径小于第一钢垫板2的外径或边长，第一圆柱形连接部3的外径等于第一圆柱形支撑部4的外径；第二圆柱形连接部的外径小于第二钢垫板的外径或边长，第二圆柱形连接部的外径等于第二圆柱形支撑部的外径。

在本实施例中，第一圆柱形连接部3、第一钢垫板2以及第一圆柱形支撑部4共同构成阻尼单元上端部的运动空间；第二圆柱形连接部、第二钢垫板以及第二圆柱形支撑部共同构成阻尼单元下端部的运动空间。

另外，根据本实用新型的实施例，阻尼单元包括第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元以及第二圆锥形阻尼单元；第一圆柱形阻尼单元5和第一圆锥形阻尼单元6连接，构成上部阻尼单元，第二圆锥形阻尼单元和第二圆柱形阻尼单元连接，构成下部阻尼单元；第一圆锥形阻尼单元6和第二圆锥形阻尼单元按照锥尖相对的方式布置，且第一圆锥形阻尼单元6和第二圆锥形阻尼单元通过圆柱7连接。

其中，圆柱7的直径根据地震中所需满足的抗剪强度要求确定，防止地震中剪切断裂。

在本实施例中，当其在地震作用下发生一定的位移时，在阻尼单元两端产生大小相等的弯矩，为了充分利用材料，阻尼单元各部分同时达到屈服，将阻尼单元设计为X形，此时既能满足受力上的要求，同时还最节省材料。因此，为了应对纵横向耦合作用，将阻尼单元设计成任意截面形式为X形的旋转体结构。

另外，根据本实用新型的实施例，第一圆锥形阻尼单元6的底面直径小于第一圆柱形阻尼单元5的直径以及第一通孔的直径，第二圆锥形阻尼单元的底面直径小于第二圆柱形阻尼单元的直径以及第二通孔的直径。

在本实施例中，通过把第一圆锥形阻尼单元6的底面直径设置为小于第一圆柱形阻尼单元5的直径以及第一通孔的直径，以使得上部阻尼单元在运动的时候第一圆柱形阻尼单元5可以在上支座的内部空间内运动而不脱离上支座的内部空间；通过把第二圆锥形阻尼单元的底面直径设置为小于第二圆柱形阻尼单元的直径以及第二通孔的直径，以使得下部阻尼单元在运动的时候第二圆柱形阻尼单元可以在下支座的内部空间内运动而不脱离下支座的内部空间。

进一步地为了实现上部阻尼单元在运动的时候第一圆柱形阻尼单元5可以在上支座的内部空间内运动而不脱离上支座的内部空间，第一圆柱形阻尼单元5的外径大于第一通孔的直径，第二圆柱形阻尼单元的外径大于第二通孔的直径；

为了实现下部阻尼单元在运动的时候第二圆柱形阻尼单元可以在下支座的内部空间内运动而不脱离下支座的内部空间，第一圆柱形阻尼单元的外径小于第一圆柱形连接部的内径，第二圆柱形阻尼单元的外径小于第二圆柱形连接部的内径。

另外，根据本实用新型的实施例，第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元、第二圆锥形阻尼单元以及圆柱7均为耗能材料制成。

在本实施例中，由于软钢具有良好的强度并同时具有良好的塑性，因此第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元、第二圆锥形阻尼单元以及圆柱7均通过软钢制成可以提高其形变能力以更好的吸收外界对桥梁产生的震动能量。

另外，根据本实用新型的实施例，第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元、第二圆锥形阻尼单元以及圆柱7一体连接以构成阻尼单元。

在本实施例中，通过第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元、第二圆锥形阻尼单元以及圆柱7一体连接以构成阻尼单元可以提高阻尼单元的结构稳定性以及结构强度，同时有利于整体更换该阻尼单元。第一圆柱形阻尼单元5、第一圆锥形阻尼单元6、第二圆柱形阻尼单元、第二圆锥形阻尼单元以及圆柱7也可以通过焊接连接的方式以达到整体构成阻尼单元的效果。

本实用新型提供的弹塑性阻尼装置结构简单可靠，耗能明确，能够达到防止梁体发生脱落、耗散地震能量的效果，尤其适合曲线桥在地震作用下，受横向以及纵向耦合作用时，能起到很好的防落梁的作用，多方位保护桥梁，减轻桥梁震害，保障生命财产安全，同时，该弹塑性阻尼装置节省材料，具有一定的经济效益。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种弹塑性阻尼装置，其特征在于，包括：阻尼单元、上支座以及下支座，所述阻尼单元的两端分别以可滑动的方式安装在所述上支座的内部和所述下支座的内部，且所述阻尼单元的两端分别与所述上支座的内部和所述下支座的内部之间存在间隙，所述阻尼单元可在所述上支座和所述下支座之间运动。

2.如权利要求1所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述上支座包括第一钢垫板、中空的第一圆柱形连接部以及中间设置有第一通孔的第一圆柱形支撑部，所述第一钢垫板与所述第一圆柱形连接部的一侧端面连接，所述第一圆柱形支撑部与所述第一圆柱形连接部的相对侧端面连接；

3.如权利要求2所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一钢垫板与主梁连接，所述第二钢垫板与盖梁连接。

4.如权利要求3所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一钢垫板通过第一钢棒与所述主梁连接，所述第二钢垫板通过第二钢棒与所述盖梁连接。

5.如权利要求2所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一圆柱形连接部的外径小于所述第一钢垫板的外径或边长，所述第一圆柱形连接部的外径等于所述第一圆柱形支撑部的外径；

6.如权利要求2所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述阻尼单元包括第一圆柱形阻尼单元、第一圆锥形阻尼单元、第二圆柱形阻尼单元以及第二圆锥形阻尼单元；

7.如权利要求6所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一圆锥形阻尼单元的底面直径小于所述第一圆柱形阻尼单元的直径，所述第二圆锥形阻尼单元的底面直径小于所述第二圆柱形阻尼单元的直径。

8.如权利要求6所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一圆柱形阻尼单元的外径大于所述第一通孔的直径，所述第二圆柱形阻尼单元的外径大于所述第二通孔的直径，所述第一圆锥形阻尼单元的底面直径小于第一通孔的直径，所述第二圆锥形阻尼单元的底面直径小于第二通孔的直径；

9.如权利要求6所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一圆柱形阻尼单元、所述第一圆锥形阻尼单元、所述第二圆柱形阻尼单元、所述第二圆锥形阻尼单元以及所述圆柱均为软钢制成。

10.如权利要求6所述的弹塑性阻尼装置，其特征在于，所述第一圆柱形阻尼单元、所述第一圆锥形阻尼单元、所述第二圆柱形阻尼单元、所述第二圆锥形阻尼单元以及所述圆柱一体连接以构成所述阻尼单元。