CN210916975U - 一种隔震连续梁桥防撞落装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种隔震连续梁桥防撞落装置，属于桥梁减隔震领域。该装置包括成对布置的纵桥向缓冲挡块、成对布置的横桥向缓冲挡块以及多个形状记忆合金橡胶缓冲块；所述纵桥向缓冲挡块包括相互垂直固定连接的纵桥向缓冲挡块顶板和纵桥向橡胶缓冲块安装面板；所述横桥向缓冲挡块为矩形块体，具有相互垂直的横桥向缓冲挡块顶面和横桥向橡胶缓冲块安装面；所述形状记忆合金橡胶缓冲块一一对应安装于各个所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板和各个所述横桥向橡胶缓冲块安装面上。本实用新型通过对挡块、缓冲块的结构进行改进，提升防撞落装置的可靠性，不影响连续梁桥的原有构造且易于更换和维护，由此解决现有防撞落装置承载力差、可更换性差的问题。

Description

一种隔震连续梁桥防撞落装置

技术领域

本实用新型属于桥梁减隔震领域，涉及一种隔震连续梁桥防撞落装置，更具体地，涉及一种用于隔震连续梁桥，防止桥梁撞落的装置的设计及安装。

背景技术

现有的桥梁抗震设计及验算都只注重桥墩的强度和变形能力，忽视对地震作用下相邻桥跨的不同向振动及伸缩缝处碰撞对相对位移的影响，特别是对于隔震连续梁桥(一种连续梁形式的桥梁)，在地震作用时结构地震响应降低的情况下，梁体位移较大，增大了梁体间碰撞和落梁的几率。我国西部由于地形的限制，振动特性相差较大的相邻桥梁结构非常普遍。因此隔震连续梁桥防撞落装置的设计和安装具有重大意义。

如图1a～图2c所示，隔震连续梁桥的基本结构包括主梁4、桥墩3，橡胶支座5以及用于安装橡胶支座5的基座14，相邻桥墩3上架设一段主梁4。对于任意指定的桥墩3，根据其上架设的两个主梁4相对于该桥墩3的位置，可以将主梁4划分为左联桥1和右联桥2。每个桥墩3的顶面均设有四个基座14、四个橡胶支座5，用于安装固定左联桥1和右联桥2。

在地震发生时，隔震连续梁桥的主梁会产生位移，与桥墩和相邻主梁发生碰撞，如果位移过大，会导致主梁从桥墩上掉落。专利200920212609.X公开了一种桥梁用抗震挡块，该桥梁用抗震挡块存在如下缺陷：

1、该设计需要对桥墩进行限位槽设计，即需要改变桥梁主体构造，这对于桥梁设计施工具有一定难度，并且会形成薄弱部位，削弱桥墩承载力；

2、地震的发生会对限位槽有一定的冲击力，会对桥墩限位槽薄弱部位造成永久损伤，并且难以修复，构件的可更换性能差；

3、受限位槽及主梁改造结构设计的影响，该装置橡胶缓冲块的形式仅限于方块形，对形状具有限制，这会限制缓冲块的地震缓冲作用。

实用新型内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种隔震连续梁桥防撞落装置，其目的在于，通过对挡块、缓冲块的结构进行改进，提升防撞落装置的可靠性，不影响连续梁桥的原有构造且易于更换和维护，由此解决现有防撞落装置承载力差、可更换性差的技术问题。

为实现上述目的，按照本实用新型的一个方面，提供了一种隔震连续梁桥防撞落装置，所述隔震连续梁桥防撞落装置包括：成对布置的纵桥向缓冲挡块、成对布置的横桥向缓冲挡块以及多个形状记忆合金橡胶缓冲块；

所述纵桥向缓冲挡块包括相互垂直固定连接的纵桥向缓冲挡块顶板和纵桥向橡胶缓冲块安装面板；

所述横桥向缓冲挡块为矩形块体，具有相互垂直的横桥向缓冲挡块顶面和横桥向橡胶缓冲块安装面；

所述形状记忆合金橡胶缓冲块一一对应安装于各个所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板和各个所述横桥向橡胶缓冲块安装面上；

使用状态下：

成对的所述纵桥向缓冲挡块沿隔震连续梁桥的纵桥向对称布置于隔震连续梁桥的桥墩两侧，且各自的所述纵桥向缓冲挡块顶板分别固定于隔震连续梁桥对应的左联桥和右联桥底面，所述纵桥向缓冲挡块上的所述形状记忆合金橡胶缓冲块朝向所述桥墩的纵桥向侧面设置；

成对的所述横桥向缓冲挡块的数量及位置与所述桥墩顶面的基座一一对应，且通过各自的所述横桥向缓冲挡块顶面分别固定于对应位置的所述左联桥和所述右联桥底面，所述横桥向缓冲挡块上的所述形状记忆合金橡胶缓冲块朝向对应的所述基座的横桥向侧面设置。

进一步地，所述形状记忆合金橡胶缓冲块的形状为圆柱形、矩形块形、方块形或非常规块形；所述非常规是指形状复杂系数小于.的形状。

进一步地，所述纵桥向缓冲挡块还包括加强板，所述加强板、所述纵桥向缓冲挡块顶板和所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板相互垂直且固定连接。

进一步地，所述纵桥向缓冲挡块顶板设有螺栓孔。

进一步地，形状记忆合金橡胶缓冲块具有一连接面，所述连接面上设有钢板；所述钢板采用金属-橡胶硫化粘合工艺固定于所述连接面上，以在使用状态下，通过所述钢板将所述形状记忆合金橡胶缓冲块固定于对应的所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板或所述横桥向橡胶缓冲块安装面上。

总体而言，本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。

1、本实用新型的防撞落装置具有横桥向缓冲挡块、纵桥向缓冲挡块以及形状记忆合金(shape memory alloy，简称SMA)橡胶缓冲块，通过在隔震连续梁桥的主梁上布置上述挡块及缓冲块，在主梁产生位移时，该装置会首先与桥墩接触，由横桥向缓冲挡块、纵桥向缓冲挡块限制位移，并通过形状记忆合金橡胶缓冲块进行碰撞缓冲，从而降低碰撞带来的危害，并通过限制位移达到防撞落的目的。并且，形状记忆合金橡胶缓冲块在橡胶当中掺混形状记忆合金丝，其缓冲和耗能性能比普通橡胶有很大提升，使用寿命也更长。

2、本实用新型的防撞落装置布置简便，横桥向缓冲挡块、纵桥向缓冲挡块均布置在隔震连续梁桥的主梁下方，不受主梁本身的空间限制，对现有隔震连续桥梁的施工与正常使用不会带来不利影响。本实用新型无需改变主梁自身构造，因此对主梁以及桥墩本身的承载力及变形性能几乎没有影响。

3、本实用新型的防撞落装置能够以螺栓连接、铆接等可拆卸的机械连接方式直接与主梁进行连接固定，可更换性强；且由于本实用新型的防撞落装置是承受撞击力的主体，发生破坏时，更换方便，不会对桥梁带来永久性损伤，修复代价小；并且可根据现场施工条件对安装位置进行调整，降低施工难度，操作性、灵活性较强。

4、由于本实用新型不受主梁本身空间限制，形状记忆合金橡胶缓冲块的形状更为多样化，因此可以使用不同形状，以满足不同的抗震设计需求。

5、通过设置加强板，可以进一步提升纵桥向缓冲挡块的承载力，使得防撞落性能更好。

6、通过金属-橡胶硫化粘合工艺在形状记忆合金橡胶缓冲块上设置钢板，通过该钢板与纵桥向缓冲挡块或横桥向缓冲挡块连接，可以进一步提升连接的稳定性及可靠性，同时由该钢板承受连接部位的应力，可以进一步保护形状记忆合金橡胶缓冲块，延长使用寿命。

附图说明

图1a和图1b是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥简化模型，其中图1a为隔震连续梁桥纵桥向模型，图1b为隔震连续梁桥横桥向模型；

图2a～图2c是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥三维模型示意图，其中图2a为隔震连续梁桥纵桥向三维示意图，图2b为隔震连续梁桥横桥向三维示意图，图2c为隔震连续梁桥整体三维示意图；

图3a～图3c是本实用新型优选实施例的纵桥向缓冲挡块三个不同视角的三维示意图，图3d是本实用新型优选实施例的顶板螺栓孔示意图；

图4是本实用新型优选实施例的横桥向缓冲挡块三维示意图；

图5a～图5f是本实用新型不同形式的形状记忆合金橡胶缓冲块示意图，其中图5a为矩形形状记忆合金橡胶缓冲块，图5b为圆柱形形状记忆合金橡胶缓冲块，图5c为方形形状记忆合金橡胶缓冲块，图5d为圆柱形形状记忆合金橡胶缓冲块，图5e和图5f为两种不同形状系数的非常规形状记忆合金橡胶缓冲块；图5a、图5b中的杂线表示形状记忆合金丝，图5c～图5f隐去了形状记忆合金丝，便于展示外观形状；

图6a和图6b是本实用新型优选实施例的挡块与橡胶缓冲块组装示意图，其中图6a为纵桥挡块与橡胶缓冲块组装向示意图，图6b为横桥向缓冲挡块与橡胶缓冲块组装示意图；

图7a和图7b是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥防撞落装置布局简化模型，其中图7a为纵桥向简化模型，图7b为横桥向简化模型；

图8是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥防撞落装置纵桥向安装示意图；

图9是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥防撞落装置横桥向安装示意图；

图10是本实用新型优选实施例的隔震连续梁桥主梁下各构件布置位置俯视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-左联桥，2-右联桥，3-桥墩，4-主梁，5-橡胶支座，6-纵桥向缓冲挡块顶板，7-纵桥向橡胶缓冲块安装面板，8-横桥向缓冲挡块顶面，9-横桥向橡胶缓冲块安装面，10-形状记忆合金橡胶缓冲块，11-纵桥向缓冲挡块，12-横桥向缓冲挡块，13-加强板，14-基座，15-橡胶连接面。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型的装置包括4个纵桥向缓冲挡块、4个横桥向缓冲挡块、8块形状记忆合金橡胶缓冲块。下面将一一讲述各个部件的主要构成、作用、选择标准、相互连接关系。

该防撞落装置安装在隔震连续梁桥上，安装位置在左联桥1、右联桥2和桥墩3的连接处。隔震连续梁桥的左联桥1、右联桥2和桥墩3的平面布局如图1a、图1b所示，其组成结构的三维模型示意图如图2a～图2c所示。由图1a～图2c可知，隔震连续梁桥的主梁4按照与桥墩3的相对位置，可以分为左联桥1和右联桥2，左联桥1、右联桥2分别坐落于桥墩3顶面两侧，且左联桥1、右联桥2之间设有伸缩缝。橡胶支座5是标准件，用于桥梁的减隔震，地震力使主梁发生位移时，可以进行一定程度的缓冲回复，耗散能量，减小桥梁破坏，达到减隔震的目的。橡胶支座5可以直接参照相应的国标文件进行设计和使用，例如GB 20688.2—2006。橡胶支座5布置在主梁4与桥墩3的搭接处，橡胶支座5放置在桥墩3上部，连接主梁4，根据桥梁的类型不同，橡胶支座5的类型、个数、形式会有区别。

本实用新型的隔震连续梁桥防撞落装置起主要作用的部分为与左联桥1、右联桥2连接的挡块和安装在挡块上的形状记忆合金橡胶缓冲块，以隔震连续梁桥延伸方向为纵向，隔震连续梁桥宽度方向为横向，按照挡块的安装位置，可将挡块分为四个纵桥向缓冲挡块11、四个横桥向缓冲挡块12，此外，八个形状记忆合金橡胶缓冲块10一一对应固定在各个挡块上。

纵桥向缓冲挡块11的结构如图3a～图3d所示，本实施例中纵桥向缓冲挡块使用钢板焊接而成。形状记忆合金橡胶缓冲块10在纵桥向缓冲挡块上的安装面即纵桥向橡胶缓冲块安装面板7如图3d所示。纵桥向缓冲挡块顶板6设有螺栓孔，与桥梁的主梁4底面，亦即对应的左联桥1、右联桥2的底面使用螺栓连接，以便于拆装和更换。纵桥向橡胶缓冲块安装面板7连接形状记忆合金橡胶缓冲块10，此面朝向桥墩。

横桥向缓冲挡块12的形状如图4所示，本实施例使用工字钢等与主梁底面的预埋板进行螺栓连接，具体地，可以在对应的左联桥、右联桥的底面预埋钢板，通过工字钢及螺栓将横桥向缓冲挡块12固定在预埋钢板上。

形状记忆合金橡胶缓冲块有多种形状规格，形状记忆合金橡胶缓冲块是采用形状记忆合金丝与橡胶融合而成的块体构造，普通橡胶存在强度和刚度低、耐高低温和抗腐蚀能力差、易老化、需要经常更换等缺点，而形状记忆合金橡胶可以很好的解决这些问题。橡胶缓冲块的形状不局限于方块，还有矩形、圆柱形、非常规等，如图5a～图5f所示。图5e中的数值单位为cm，仅作为形状的示意，具体尺寸可以根据实际需要安装的桥梁的尺寸以及所需防撞强度进行调整，尺寸越大防撞能力越好。橡胶连接面15用于与纵桥向橡胶缓冲块安装面板7或横桥向橡胶缓冲块安装面9固定连接。

挡块与橡胶缓冲块的连接如图6a、图6b所示，连接处采用机械连接，如螺栓连接、双头螺柱连接、螺钉连接、铆接等机械连接方式。橡胶缓冲块连接面有一层钢板可以与挡块机械连接。橡胶缓冲块和该层钢板可以采用传统的金属-橡胶硫化粘合工艺进行连接固定，在橡胶缓冲块的生产过程中即可完成。金属-橡胶硫化粘合的方法可以追溯到1850年，现在普遍采用的有：胶黏剂法、直接粘合法和硬质胶法。

最后将挡块-橡胶缓冲块组成的缓冲挡块与桥梁主梁进行连接，安装在相应位置形成一套防撞落装置，如图7a、图7b以及图8～图10所示。

为了更好的介绍隔震连续梁桥防撞落装置的安装及作用位置，请参照图7a、图7b以及图8～图10。

本实施例的纵桥向缓冲挡块与橡胶缓冲块组合形成的纵桥向缓冲挡块共4个，左联桥、右联桥的底面各有两个纵桥向缓冲挡块11，在纵向上对称分布于桥墩两侧，在横向上对称分布于梁桥中心面两侧，安装方向及位置如图8所示。

本实施例的横桥向缓冲挡块与橡胶缓冲块组合形成的横桥向缓冲挡块共4个，左联桥、右联桥的底面各有两个，竖直投影均在桥墩顶面内部；在纵向上对称分布于桥墩中心面两侧，在横向上对称分布于梁桥中心面两侧，桥墩上设有与横桥向缓冲挡块对应的凸起，安装方向及位置如图9所示。

主梁下各构件布置俯视图如图10所示。

挡块安装时与桥墩之间有一定的空隙，在地震发生时桥主梁与桥墩之间有一定的位移空间，当位移大于所留空隙时，挡块橡胶会与桥墩接触，发挥其限位缓冲作用，减小地震带来的破坏力。

整套装置有：四个纵桥向缓冲挡块，桥墩两边对称布置；四个横桥向缓冲挡块，对称布置。挡块的数量可以根据当地地震作用计算进行相应的调整，一般而言，当地地震平均等级较高，则可以适当增加挡块数量或尺寸，当地地震平均等级较低，则可以适当降低挡块数量或尺寸，也可以及时根据地震预测情况进行更换。挡块与桥墩之间空隙的距离以及各元件尺寸可以根据抗震设计需求通过常规数学模拟实验方式进行验算确定。本装置使用的橡胶缓冲块为形状记忆合金橡胶缓冲块，其比普通的橡胶缓冲块的性能更好。

本实用新型的形状记忆合金橡胶缓冲块的形状多样化，可以满足不同需求。根据当地桥梁抗震的要求，可以使用不同形状的形状记忆合金橡胶缓冲块，达到安全与经济最优化。一般来说，体积、材料相同的情况下，形状系数越大，缓冲效果越好。

比如，当桥型较小时，由于尺寸的限制，缓冲块可能仅能使用规则的立方体、方块、矩形体或圆柱体；当没有限制时就可以采用形状系数更大、承压效果更好的非常规形状的形状记忆合金橡胶缓冲块，如图5e、5f所示或其他凸多边形、凹多边形等。还可以根据不同的设防标准及时更换不同形状的形状记忆合金橡胶缓冲块，达到桥梁防撞落的目的。

形状系数S的定义式如下：

交通部行业标准JT/T4-2004《公路桥梁板式橡胶支座》的4.2节，对矩形、圆形橡胶支座的形状系数S、有效承压面积、可自由变形表面积的计算公式进行了更为具体的介绍。非常规形状的形状系数S可以对照上述定义式及标准进行计算。

本领域的技术人员容易理解，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，所述隔震连续梁桥防撞落装置包括：成对布置的纵桥向缓冲挡块(11)、成对布置的横桥向缓冲挡块(12)以及多个形状记忆合金橡胶缓冲块(10)；

所述纵桥向缓冲挡块(11)包括相互垂直固定连接的纵桥向缓冲挡块顶板(6)和纵桥向橡胶缓冲块安装面板(7)；

所述横桥向缓冲挡块(12)为矩形块体，具有相互垂直的横桥向缓冲挡块顶面(8)和横桥向橡胶缓冲块安装面(9)；

所述形状记忆合金橡胶缓冲块一一对应安装于各个所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板(7)和各个所述横桥向橡胶缓冲块安装面(9)上；

使用状态下：

成对的所述纵桥向缓冲挡块(11)沿隔震连续梁桥的纵桥向对称布置于隔震连续梁桥的桥墩(3)两侧，且各自的所述纵桥向缓冲挡块顶板(6)分别固定于隔震连续梁桥对应的左联桥(1)和右联桥(2)底面，所述纵桥向缓冲挡块(11)上的所述形状记忆合金橡胶缓冲块(10)朝向所述桥墩(3)的纵桥向侧面设置；

成对的所述横桥向缓冲挡块(12)的数量及位置与所述桥墩(3)顶面的基座(14)一一对应，且通过各自的所述横桥向缓冲挡块顶面(8)分别固定于对应位置的所述左联桥(1)和所述右联桥(2)底面，所述横桥向缓冲挡块(12)上的所述形状记忆合金橡胶缓冲块(10)朝向对应的所述基座(14)的横桥向侧面设置。

2.如权利要求1所述的一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，所述形状记忆合金橡胶缓冲块(10)的形状为圆柱形、矩形块形或非常规块形；所述非常规块形是指圆柱形、矩形块形以外的形状。

3.如权利要求2所述的一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，所述矩形块形为方块形。

4.如权利要求1所述的一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，所述纵桥向缓冲挡块(11)还包括加强板(13)，所述加强板(13)、所述纵桥向缓冲挡块顶板(6)和所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板(7)相互垂直且固定连接。

5.如权利要求1～4任意一项所述的一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，所述纵桥向缓冲挡块顶板(6)设有螺栓孔。

6.如权利要求1～4任意一项所述的一种隔震连续梁桥防撞落装置，其特征在于，形状记忆合金橡胶缓冲块(10)具有一连接面，所述连接面上设有钢板；所述钢板采用金属-橡胶硫化粘合工艺固定于所述连接面上，以在使用状态下，通过所述钢板将所述形状记忆合金橡胶缓冲块(10)固定于对应的所述纵桥向橡胶缓冲块安装面板(7)或所述横桥向橡胶缓冲块安装面(9)上。

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