CN214530173U - 桥梁支座反力可调式防倾覆系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及桥梁附属装置，特别是指一种桥梁支座反力可调式防倾覆系统。包括上端与梁体下部适配连接的拉压机构，与桥墩侧部适配的连接构件；拉压机构包括由顶板、套筒、底板固定连接构成的腔体，拉杆为中部膨出的阶梯轴，其膨出部位于腔体内设置的弹簧或弹性体中且其下端自底板延伸出腔体外，拉杆下端与通过调整机构连接轴套上端，轴套中部和连接构件活动配接。本实用新型解决了现有技术中工作状态滞后、不能调整支座反力差值等问题，具有支座反力差值可调，便于实现系统力值的动态监测，提高桥梁与支座使用寿命等优点。

Description

桥梁支座反力可调式防倾覆系统

技术领域

本实用新型涉及桥梁附属装置，特别是指一种桥梁支座反力可调式防倾覆系统。

背景技术

近年来，国内外桥梁在施工期间或运行若干年后时有垮塌的恶性事故发生，这些恶性事故的产生虽然种类不同，但其原因是各种外界因素使桥梁和桥墩间承受的载荷及其分布变化并积累到一定程度，超过桥梁结构或者桥墩地基承受能力造成的。

桥梁发生横桥向倾覆失稳表现为单向受压支座脱离正常受压状态，上部结构的支承体系不再提供有效约束，上部结构扭转变形趋于发散、横向失稳垮塌。对于一些新建或已建整体式箱梁匝道桥，由于设计、施工和运营环境等原因，在结构自重工况下其边墩曲线内外侧的两个单向受压支座之间就存在竖向反力不均匀情况，一般情况下曲线内侧支座竖向反力小，外侧支座竖向反力大。这种情况下，桥面出现不利的偏载工况时，原本竖向反力就较小的内侧支座有可能发生脱空，进而桥梁整体向横桥向倾覆失稳发展。

目前常用的防倾覆装置主要通过中墩固结或边墩外伸横梁、设置拉力装置等措施达到和满足规范的抗倾覆稳定要求，就目前市场常用拉力装置而言，存在以下不足：一是工作状态滞后：夹板螺栓与钢板开孔之间存在安装间隙，间隙一般在20mm左右，即在支座脱空约20mm后，拉力装置才起作用，存在防倾覆失效的风险；二是不能调整支座反力差值：曲线梁桥边墩支座，即使没有超载情况下，往往存在反力差值较大情况(内侧支座反力小，外侧支座反力大)；严重情况下，内侧支座脱空(负反力)，外侧支座超载或压溃；常规拉力装置不能改变此类不利工况，从而无法改变梁体与支座的受力状态，不利于桥梁的长期运营，降低桥梁使用寿命；三是目前常规拉力装置不具备适应桥梁和支座位移、转角的功能，影响桥梁的正常服役，且不具备预设拉/ 压力和力值量化显示的功能，无法对桥梁支座的受力状况进行有效的监控。

申请人检索的背景技术包括：

申请号为201911104113.5的专利文献中公开了一种独柱墩桥梁抗倾覆装置，其主要技术构造是包括粘滞阻尼器3，铰支座4，化学螺栓5；将铰支座4先锚固在桥梁主梁2和桥墩立柱1的两侧上，在桥墩立柱1和桥梁主梁2 的两侧安装一对粘滞阻尼器3，桥梁主梁2跟桥墩立柱1通过粘滞阻尼器连接在一起。该现有技术存在的问题一是粘滞阻尼器仅在发生倾覆的瞬间发挥作用，支座长久使用发生较小横向压偏时粘滞阻尼器不具有防倾覆功能，即当梁体发生缓慢偏移时阻尼器不起作用，当偏移累计过大，梁体发生落梁时，阻尼器发挥作用防止落梁，当梁体产生落梁趋势时，该装置无法阻止落梁趋势进一步扩大。二是对于曲线桥，该装置不能调整支座反力差值：曲线梁桥边墩支座，即使没有超载情况下，往往存在反力差值较大情况，比如内侧支座处梁体产生的压力为50KN，外侧梁体产生的压力可以达到350KN；严重情况下，内侧支座可能脱空，外侧支座超载或压溃；常规拉力装置不能改变此类不利工况。三是不能够适应梁体位移的需要，梁体发生温变位移时可能会导致梁体或防倾覆装置损坏。

申请号为202010228900.7的专利文献中公开了，其主要技术构造是包括钢牛腿(1)、固定铰支座(2)、拉杆(3)、铅柱(4)以及方形挡块(5)；所述钢牛腿(1)固定在桥墩(20)的侧面上，所述方形挡块(5)呈中空顶部开口的方形结构，其底部固定于所述钢牛腿(1)顶部；所述铅柱(4)放置在所述方形挡块(5)的空腔内部；所述拉杆(3)的一端与铅柱(4)的顶部相连，另一端与固定铰支座(2)铰接；所述固定铰支座(2)固定在梁体 (21)底部两侧。该现有技术存在的问题一是对于曲线桥，该装置不能调整支座反力差值，该装置的铅柱仅能给梁体提供向下的拉力，不能给梁体提供一个顶力，即对于承压较大的支座不能够提供反力，支座同样存在压溃和损坏的风险。二是该防落梁装置类似将在独墩支座基础上增加一个支座，以增加梁体的抗倾覆能力，但该装置不能给梁体提供足够拉力，而是靠装置铅柱的支撑力与支座共同支撑梁体，当梁体偏载过大时，因该装置无抗拉功能，梁体仍然存在落梁的风险。

实用新型内容

本实用新型提供一种桥梁支座反力可调式防倾覆系统，通过在桥台或过渡墩安装拉力装置，在支座脱空前对梁体提供有效的拉力，避免桥梁整体向失稳垮塌方向发展。同时对于运营时间较长的独柱墩结构，采用安装拉力装置并通过调节两侧拉力值，可以使桥梁及支座受力恢复安全合理的状态，有利于确保交通运行安全。

本实用新型的整体技术构造是：

桥梁支座反力可调式防倾覆系统，包括上端与梁体下部适配连接的拉压机构，与桥墩侧部适配的连接构件；拉压机构包括由顶板、套筒、底板固定连接构成的腔体，拉杆为中部膨出的阶梯轴，其膨出部位于腔体内设置的弹簧或弹性体中且其下端自底板延伸出腔体外，拉杆下端与通过调整机构连接轴套上端，轴套中部和连接构件活动配接。

申请人需要说明的是：

弹性体泛指在除去外力后能恢复原状的材料，然而具有弹性的材料并不一定是弹性体。弹性体只是在弱应力下形变显著，应力松弛后能迅速恢复到接近原有状态和尺寸的高分子材料。根据弹性体是否可塑化可以分为热固性弹性体、热塑性弹性体二大类。热固性弹性体，这也就是传统意义的橡胶 (Rubber)，热塑性弹性体(Thermoplastic elastomer)，缩写为TPE，为上世纪90年代开始逐渐被越来越多的商业化应用。

本实用新型的具体构造是：

实现梁体位移的需要，能够有效避免常规防落梁装置由于不能适应梁体位移而造成对梁体的破坏问题，优选的技术实现手段是，与桥墩侧部适配的连接构件采用可预埋于桥墩侧部或与桥墩侧部预埋件固连的墩侧连接板，墩侧连接板上开设有长圆孔，该长圆孔与设于轴套中部两侧的凸出部滑动配合。

调整机构的主要作用调节机构对于弹簧或弹性体的作用力，以使系统增大或减小桥梁支座的反力，其可以采用包括但不局限于定位锁销、螺母、凸轮机构等直线驱动机构或位移调整机构的技术手段实现，优选的技术实现手段是，所述的调整机构包括连接于拉杆下端与轴套上端的螺杆，装配于螺杆上的调节螺母。

拉压机构的顶部可以采用多种与梁体下端固定的方式，其中较为优选的实现手段是，所述的拉压机构的顶部与梁体下端或通过预埋件与梁体下端固连。

为便于满足轴套的强度需要，同时便于实现轴套与相邻零部件的连接，优选的技术实现手段是，所述的轴套采用中部膨出的变径结构。

申请人需要说明的是，为满足本实用新型的需要，所述的弹簧包括压簧、拉簧或其结合，弹性体包括热塑性弹性体、热固性弹性体中的一种或其结合，其中优选丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯丁橡胶和丁腈橡胶的等常见橡胶。

套筒与顶板及底板之间可以采用螺纹装配、法兰装配、螺栓配合等多种固定方式，为便于实现套筒与顶板及底板之间的固定，优选的技术实现手段是，套筒外侧设有连杆，连杆的两端将顶板与底板连接固定。

为便于实现套筒与顶板及底板之间装配的稳定性，优选的技术实现手段是，顶板、底板与套筒的邻接部采用止口配合。

为便于实现对系统受力的力值进行读取，优选的技术实现手段是，套筒或拉杆上设有刻度及与之适配的指针。

本实用新型的工作原理如下：

利用弹簧或弹性体的弹性形变提供拉力或压力，形变越大提供的反力越大，同时靠弹簧或弹性体的形变实现竖向位移的需要，当选用弹簧可以采用叠合组合、对合组合、复合组合的形式，通过调整弹簧组合即可实现不同桥梁竖向位移与拉压力的需要；当选用弹性体时可以通过改变弹性体刚度实现不同拉力与压力的需要。

防落梁功能：该防侧倾装置具备限制位移功能，当弹簧或弹性体提供的反力不足以克服桥梁倾覆力时，弹簧或弹性体继续发生形变，当弹簧或弹性体达到最大形变量时，不能进一步变形，防止梁体继续位移，从而起到防落梁的效果。

预拉预压功能：该防落梁装置可将调节螺母松开后，通过千斤顶等辅助工具对螺杆施加向上顶力，螺杆带动拉杆向上位移，此时套筒上部弹簧或弹性体处于压缩状态，弹簧或弹性体对梁体结构产生向上压力，此时防倾覆拉力装置实现预压功能，减小支座反力。相反，通过辅助工具对螺杆施加向下顶力时，螺杆带动拉杆向下位移，此时套筒下部的弹簧或弹性体处于压缩状态，弹力装置对上部梁体结构产生向下拉力，此时防倾覆拉力装置实现预拉功能，增大支座反力。

本实用新型所取得的技术进步在于：

1、本实用新型中的调整机构可实现对现有桥梁支座反力的调整，通过内置弹性体与拉杆的状态实现预拉或预压功能，能够有效防止支座脱空，避免桥梁整体向失稳垮塌方向发展，提高桥梁与支座使用寿命。

2、利用弹性体的变形位移可以适应由于梁体挠度带来的竖向转角，轴套可在墩侧连接板长圆孔内滑动，实现梁体位移的需要，能够有效避免常规防落梁装置由于不能适应梁体转角、位移而造成对梁体的破坏问题。

3、可以采用通过在拉杆外侧与套筒上分别设置相应的指针与刻度，可以对防倾覆拉力装置的受力状态及受力大小进行读取检测，便于对系统力值进行动态监测，能够有效防止桥梁倾覆问题的发生。

附图说明

图1是本实用新型顶板与梁体直接连接状态下的结构示意图。

图2是本实用新型顶板与梁体通过预埋构件连接状态下的结构示意图。

图3是轴套的结构示意图。

图4是本实用新型的使用状态图。

附图中的附图标记如下：

1、顶板；2、连接杆；3、套筒；4、弹簧或弹性体；5、底板；6、拉杆； 7、螺杆；8、调节螺母；9、墩侧连接板；10、轴套。

具体实施方式

附图给出了本实用新型的实施例，以下结合附图对本实用新型的实施例作进一步描述，但不应理解为对本实用新型的限定，本实用新型的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本实用新型的保护范围。

本实施例的整体结构如图示，其中包括上端与梁体下部适配连接的拉压机构，与桥墩侧部适配的连接构件；拉压机构包括由顶板1、套筒3、底板5 固定连接构成的腔体，拉杆6为中部膨出的阶梯轴，其膨出部位于腔体内设置的弹簧或弹性体4中且其下端自底板5延伸出腔体外，拉杆6下端与通过调整机构连接轴套10上端，轴套10中部和连接构件活动配接。

与桥墩侧部适配的连接构件采用与桥墩侧部预埋件固连的墩侧连接板9，墩侧连接板9上开设有长圆孔，该长圆孔与设于轴套10中部两侧的凸出部滑动配合，如图1-4所示。

所述的调整机构包括连接于拉杆6下端与轴套10上端的螺杆7，装配于螺杆7上的调节螺母8，如图1、2、4所示。

所述的拉压机构的顶部可以与梁体下端固连，如图1所示；也可采用通过预埋件与梁体下端固连的方式，如图2、4所示。

所述的轴套10采用中部膨出的变径结构，如图3所示。

套筒3与顶板1及底板5的配合可以采用螺纹配合，如图2所示；还可以采用套筒3外侧设有连杆2，连杆2的两端将顶板1与底板5连接固定，顶板1、底板5与套筒3的邻接部采用止口配合，如图1、4所示。

套筒3上开设的纵向条形开孔一侧设有刻度，拉杆6上连接有与刻度适配的指针，指针通过套筒3上开设的纵向条形开孔延伸于套筒3外部，如图1 所示。

Claims (9)

1.桥梁支座反力可调式防倾覆系统，包括上端与梁体下部适配连接的拉压机构，与桥墩侧部适配的连接构件；其特征在于拉压机构包括由顶板(1)、套筒(3)、底板(5)固定连接构成的腔体，拉杆(6)为中部膨出的阶梯轴，其膨出部位于腔体内设置的弹簧或弹性体(4)中且其下端自底板(5)延伸出腔体外，拉杆(6)下端与通过调整机构连接轴套(10)上端，轴套(10)中部和连接构件活动配接。

2.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于与桥墩侧部适配的连接构件采用可预埋于桥墩侧部或与桥墩侧部预埋件固连的墩侧连接板(9)，墩侧连接板(9)上开设有长圆孔，该长圆孔与设于轴套(10)中部两侧的凸出部滑动配合。

3.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于所述的调整机构包括连接于拉杆(6)下端与轴套(10)上端的螺杆(7)，装配于螺杆(7)上的调节螺母(8)。

4.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于所述的拉压机构的顶部与梁体下端或通过预埋件与梁体下端固连。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于所述的轴套(10)采用中部膨出的变径结构。

6.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于弹簧包括压簧、拉簧或其结合，弹性体包括热塑性弹性体、热固性弹性体中的一种或其结合。

7.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于位于套筒(3)外侧设有连杆(2)，连杆(2)的两端将顶板(1)与底板(5)连接固定。

8.根据权利要求1或7所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于顶板(1)、底板(5)与套筒(3)的邻接部采用止口配合。

9.根据权利要求1所述的桥梁支座反力可调式防倾覆系统，其特征在于套筒(3)或拉杆(6)上设有刻度及与之适配的指针。

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