CN216040618U - 桥梁用多向位移抗震设施装置 - Google Patents

Abstract

一种桥梁用多向位移抗震设施装置，包括上部预埋钢棒、中间的多向位移控制箱、下部预埋钢棒；多向位移控制箱为长方体空腔结构，包括顶板、底板、侧板均为钢板相互焊接构成；其顶板、底板上对应开设有上下通透的滑动长槽孔，上部预埋钢棒带有外螺纹的底端伸入顶板的滑动长槽孔内，通过安装垫板和螺母连接顶板；下部预埋钢棒带有外螺纹的顶端伸入底板的滑动长槽孔内，通过安装垫板和螺母连接底板；上部预埋钢棒、下部预埋钢棒分别与中间多向位移控制箱的滑动长槽孔移动配合连接。本实用新型在桥梁纵向正常的温度变化引起的变形不会发生卡死现象，在地震荷载作用下满足桥梁使用摩擦摆支座的横桥向和顺桥向同时大水平位移需求。

Description

桥梁用多向位移抗震设施装置

技术领域

本实用新型涉及桥梁上部结构与下部结构的抗震构造连接的技术领域，用于桥梁结构在地震作用下防止落梁、保证桥梁结构安全的抗震装置,具体是一种桥梁用多向位移抗震设施装置。

背景技术

现有的桥梁抗震设施主要有直埋式抗震钢棒抗震设施、焊接钢板“爪形”抗震设施和链条或钢丝绳式抗震设施。

直埋式抗震棒，此种抗震构造由于施工误差影响往往不能保证桥梁正常位移量要求，容易发生卡死现象，而且不利于养护维修，影响桥梁在正常使用状态的工作性能。这种抗震构造满足抵抗桥梁垂直地震力的同时也给桥梁支座更换带来困难，在结构内的预埋构造复杂，与结构内部钢筋和预应力布置产生矛盾，并且这种抗震设施不能同时适应横桥向和顺桥向双向大变形需求。

焊接钢板“爪形”抗震设施外露在墩柱或盖梁外部的钢板很多凌乱影响桥梁建筑景观，同样在结构内的预埋构造复杂，与结构内部钢筋和预应力布置产生矛盾，钢板使用量大。并且这种抗震设施也不能同时适应横桥向和顺桥向双向大变形需求。

链条或钢丝绳式抗震设施由于需要较长的链条适应水平位移，因此容易造成其竖向限位能力不足或失效。

故亟需一种桥梁用多向位移抗震设施装置，能保证桥梁同时在多向的大位移量要求及满足抵抗桥梁水平和垂直方向地震力的要求。

实用新型的内容

为避免现有抗震设施构造和性能的不足，本实用新型提供一种桥梁用多向位移抗震设施装置；其目的在于,能够在满足桥梁抗震的同时发生多向大水平位移的要求，能够保证摩擦摆支座的减隔震性能需求，且可实现限制桥梁竖向位移防止落梁，保证桥梁正常使用和地震作用下的安全。

本实用新型的技术方案如下：

一种桥梁用多向位移抗震设施装置，包括上部预埋钢棒、中间的多向位移控制箱、下部预埋钢棒；所述多向位移控制箱为长方体空腔结构，包括顶板、底板、侧板均为钢板相互焊接构成；其顶板、底板上对应开设有上下通透的滑动长槽孔，所述上部预埋钢棒带有外螺纹的底端伸入顶板的滑动长槽孔内，穿出的底端通过安装垫板和螺母连接所述顶板；所述下部预埋钢棒带有外螺纹的顶端伸入底板的滑动长槽孔内，穿出的顶端通过安装垫板和螺母连接所述底板；所述上部预埋钢棒、下部预埋钢棒分别与所述中间多向位移控制箱的滑动长槽孔移动配合连接。

所述的滑动长槽孔由中间长孔及两端或一端的半圆弧孔一体连接构成，所述中间长孔的两侧壁为反向弯曲的弧形，即均向槽孔外弯曲的弧形；所述上、下部预埋钢棒与所述滑动长槽孔的移动配合间隙至少为5mm。

所述的垫板为中间带有圆孔的圆形或椭圆形板体结构，所述上、下部预埋钢棒与所述垫板圆孔间隙配合，所述的垫板外轮廓至少超出所述滑动长槽孔的短轴向轮廓。

所述上、下部预埋钢棒分别预埋在主梁、墩柱内，并通过上下焊接多道锚筋与主梁、墩柱锚固固定，所述的锚筋为U型钢筋且U型封闭端与钢棒焊接固定。

所述的中间多向位移控制箱的底板为两块板拼接结构，包括设有滑动长槽孔的底板一、连接板通过锚栓连接构成，所述底板一上的滑动长槽孔一端开放并通过连接所述连接板后封闭；所述的底板一、连接板对应开有连接孔通过所述锚栓、螺母连接固定。

所述的多向位移控制箱安装方向为其滑动长槽孔的长轴向与顺桥向一致、短轴向与横桥向一致；所述的多向位移控制箱顺桥向的两侧面设有侧板，横桥向的两侧为内外贯通的敞口；所述的多向位移控制箱的顶板与主梁底面预留移动间隙二h2，底板与盖梁顶或墩顶预留轴向的安装间隔二H2；所述的移动间隙二h2至少为5mm。

所述上、下部预埋钢棒的安装位置为二者同轴安装在所述的多向位移控制箱的滑动长槽孔的中间位置。

当主梁或墩柱受地震影响发生位移时，所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒在所述的中间多向位移控制箱内相对移动，或同时在所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒作用力下所述的中间多向位移控制箱转动。

所述上部预埋钢棒的底端与所述下部预埋钢棒的顶端之间在所述多向位移控制箱内预留有轴向的安装间隔一H1；所述垫板与所述顶板、底板之间留有移动间隙一h1。

所述移动间隙一h1至少为5mm。

本实用新型主要设计原理是：

上、下部预埋钢棒；通过螺栓和垫板连接中间多向位移控制箱，控制箱顶板和底板根据位移量要求开滑动长槽孔；上、下钢棒在地震作用下发生水平相对位移，同时钢棒通过滑动长槽孔施力作用在中间多向位移控制箱，使中间多向位移控制箱发生转动后自动与位移方向一致，上、下钢棒分别在各自的滑动长槽孔发生移动，当钢棒移动至开孔边缘时产生位移限制，实现可同时多向大水平位移，又可限制竖向位移的抗震设施。上、下部预埋钢棒预埋部分分别预埋在桥梁主梁底和墩顶内。

实用新型的效果

本实用新型既保证了桥梁纵向正常的温度变化引起的变形，不会发生卡死现象，又保证了在地震荷载作用下主梁地震作用力有效的传递给墩柱，满足桥梁使用摩擦摆支座的横桥向和顺桥向同时大水平位移需求，是桥梁在地震时安全保障设施。与现有抗震设施比，其构造简单易于制造和安装，材料用量低，满足支座维修和更换需求，不影响结构内部布筋，能够调整适应施工误差影响。安装于墩柱(盖梁或桥台)与梁底面的空间范围内，对桥梁景观影响小，结构内预埋件少，不会影响结构内部布筋，不会与支座安装发生矛盾，方便支座更换，适用范围更为广。

附图说明

图1为本实用新型的抗震设施装置整体结构立面顺桥向位置剖视示意图，

图2为本实用新型的抗震设施装置整体结构侧面横桥向位置剖面示意图，

图3为本实用新型的预埋构造示意图，

图4为本实用新型的U型锚筋示意图，

图5为本实用新型的中间多向位移控制箱的顶板构造示意图，

图6为本实用新型的中间多向位移控制箱底板构造分解示意图，

图7为本实用新型的安装间隔、移动间隙标注示意图，

图8为本实用新型的中间多向位移控制箱安装状态立面示意图，

图9为本实用新型的中间多向位移控制箱安装状态轴侧示意图，

图10为本实用新型发生水平向位移滑动后状态立面示意图，

图11为本实用新型发生水平向位移滑动后状态轴侧示意图，

图12为本实用新型滑动长槽孔示意图；

附图编号说明：上部预埋钢棒1、底端11、多向位移控制箱2、顶板21、底板22、侧板23、底板一222、连接板221，滑动长槽孔24、下部预埋钢棒3、顶端31、垫板4、螺母5、锚筋6、锚栓7；移动间隙一h1，移动间隙二h2，安装间隔一H1，安装间隔二H2；

具体实施方式

参见图1、2、3、7所示，本实用新型的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，包括上部预埋钢棒1、中间位置的多向位移控制箱2、下部预埋钢棒3；所述多向位移控制箱2为长方体空腔结构，包括顶板21、底板22、侧板23均为钢板相互焊接构成；其顶板21、底板22上对应开设有上下通透的滑动长槽孔24，所述上预埋钢棒1带有外螺纹的底端11伸入顶板的滑动长槽孔24内，穿出滑动长槽孔的底端通过安装垫板4和螺母5连接所述顶板；所述下部预埋钢棒3带有外螺纹的顶端31伸入底板的滑动长槽孔内，穿出滑动长槽孔的顶端通过安装垫板4和螺母5连接所述底板；所述上预埋钢棒的底端与所述下部预埋钢棒的顶端之间在中间所述多向位移控制箱2内预留有轴向的安装间隔一H1；所述上部预埋钢棒1、下部预埋钢棒3与中间所述多向位移控制箱2的滑动长槽孔移动配合连接；所述垫板4与所述顶板21、底板22之间留有移动间隙一h1，即螺母不将所述垫板4与所述顶板21、底板22完全拧紧通过预留移动间隙不阻碍上部预埋钢棒1、下部预埋钢棒3在中间所述多向位移控制箱2的滑动长槽孔内移动。

参见图12、6所示，所述的滑动长槽孔由中间长孔及两端或一端的半圆弧孔一体连接构成，所述中间长孔的两侧壁为反向弯曲的弧形，即均向槽孔外弯曲的弧形，弧形壁的弧形直径R至少为6m；所述滑动长槽孔长度要满足E2地震作用下的容许位移；所述上、下部预埋钢棒与所述滑动长槽孔的移动配合间隙至少为5mm。

所述的垫板4为中间带有圆孔的圆形或椭圆形板体结构，所述上、下部预埋钢棒与所述垫垫板圆孔间隙配合，所述的垫板外轮廓至少超出所述滑动长槽孔24的短轴向轮廓，以使得上部预埋钢棒1、下部预埋钢棒3与中间所述多向位移控制箱2不至于脱离连接。

参见图3所示，所述上、下部预埋钢棒分别预埋在主梁、墩柱内，并通过上下焊接多道锚筋6与主梁、墩柱锚固固定，所述的锚筋6为U型钢筋且U型封闭端与钢棒焊接固定。锚筋6向四个方向设置四个为一组焊接。

参见图6所示，所述的中间多向位移控制箱的底板22为两块板拼接结构，包括设有滑动长槽孔的底板一222、连接板221通过锚栓7连接构成，所述底板一222上的滑动长槽孔一端开放并通过连接所述连接板后封闭；所述的底板一222、连接板221对应开有连接孔通过所述锚栓7、螺母连接固定。

参见图1、7所示，优选中间所述的多向位移控制箱安装方向为其滑动长槽孔24的长轴向与顺桥向一致、短轴向与横桥向一致；所述的多向位移控制箱顺桥向的两侧面设有侧板23，横桥向的两侧为内外贯通的敞口见图9、11；中间所述的多向位移控制箱的顶板与主梁底面预留移动间隙二h2，底板与盖梁顶或墩顶预留轴向的安装间隔二H2；所述的安装间隔二H2应能满足多向位移控制箱安装需要、移动间隙二h2至少为5mm，不阻碍所述的多向位移控制箱的移动。

参见图8、9所示，优选所述上、下部预埋钢棒的安装位置为二者同轴安装在所述的多向位移控制箱的滑动长槽孔的中间位置。

参见图10、11所示，当主梁或墩柱受地震影响发生位移时，所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒在中间所述的多向位移控制箱内发生相对移动，或同时在所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒对滑动长槽孔边缘的作用力下使所述的中间多向位移控制箱发生转动。

所述的安装间隔一H1应能满足多向位移控制箱安装需要，并至少大于3cm，移动间隙一h1至少为5mm。

实施例

本桥实际试应用于某高速公路连续梁桥，目前已在40+85+55m悬臂浇筑连续箱梁配合摩擦摆支座完成实桥应用。

施工步骤：①预埋上、下部钢棒和锚筋，全桥施工完毕；②多向位移控制箱通过开口的底板穿过下部钢棒滑移安装就位；③上下部钢棒安装垫板和螺母，并确保螺母和垫板有5mm间隙；④栓焊连接板，将底板开口部分与连接板栓焊连接。⑤将多向位移控制箱预留的滑动长槽孔槽中心位置与上下部钢棒对齐。

上下部预埋钢棒具体构造如图3所示(以主梁预埋为例)，其构造由两部分组成：

1)上、下部预埋钢棒，采用圆钢作为钢棒，上部预埋钢棒1底端11和下部预埋钢棒3顶端31在主梁和墩柱之间的外露部分根据主梁梁底和墩顶高度差H进行计算；一般要求是上下钢棒长度宜与高差H匹配，并能满足多向位移控制箱安装要求。

2)锚筋6，采用U型钢筋作为锚筋(如图4所示)，其封闭端与锚栓焊接牢固，并相应锚固于墩柱混凝土中；

预埋部分施工过程中，需注意以下事项：

1)锚筋与钢棒在主梁或墩柱浇筑前完成预埋，施工中需确保钢棒保持铅直并上、下部预埋钢棒中心对齐；

2)预埋上、下部预埋钢棒外露部分长度，应该确保后期多向位移控制箱能较为容易的安装。

3)多向位移控制箱部分具体构造如图5、图6和图8-11所示，其构造由四部分组成：

1)顶板，采用钢板作为顶板，中间设置弧形滑动长槽孔；

2)底板，采用钢板作为底板，中间设置弧形滑动长槽孔，同时增加长直线预留槽顺接到板边缘；底板设置开口，主要是方便安装，底板一端开口，然后多向位移控制箱平移推进就位，在推进过程中，保证顶板不受上部钢棒的阻碍，安装就位后，再用连接板和底板通过锚栓和焊缝栓焊连接。

3)侧板，采用钢板作为两侧板，多向位移控制箱有两侧是开口的无侧板，；

4)连接板，采用钢板，当多向位移控制箱安装完成与底板拴焊连接；

多向位移控制箱部分加工、安装过程中，需注意以下事项：

1)所有部件采用冷镀锌防腐处理，冷镀锌HX-Zinc96，干膜厚度≥80μm。

2)预留活动槽滑动长槽孔槽边为反向弧形，两侧圆弧圆心分别在圆弧两侧弧形设置。

3)为便于后期转向需要，锚栓螺母禁止与锚板拧紧，至少预留5mm间隙。

Claims (10)

1.一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，包括上部预埋钢棒(1)、中间的多向位移控制箱(2)、下部预埋钢棒(3)；所述多向位移控制箱(2)为长方体空腔结构，包括顶板(21)、底板(22)、侧板(23)均为钢板相互焊接构成；其顶板(21)、底板(22)上对应开设有上下通透的滑动长槽孔(24)，所述上部预埋钢棒(1)带有外螺纹的底端(11)伸入顶板的滑动长槽孔(24)内，穿出的底端通过安装垫板(4)和螺母(5)连接所述顶板；所述下部预埋钢棒(3)带有外螺纹的顶端(31)伸入底板的滑动长槽孔内，穿出的顶端通过安装垫板(4)和螺母(5)连接所述底板；所述上部预埋钢棒(1)、下部预埋钢棒分别与所述中间多向位移控制箱(2)的滑动长槽孔移动配合连接。

2.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述的滑动长槽孔(24)由中间长孔及两端或一端的半圆弧孔一体连接构成，所述中间长孔的两侧壁为反向弯曲的弧形，即均向槽孔外弯曲的弧形；所述上、下部预埋钢棒与所述滑动长槽孔的移动配合间隙至少为5mm。

3.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述的垫板(4)为中间带有圆孔的圆形或椭圆形板体结构，所述上、下部预埋钢棒与所述垫板圆孔间隙配合，所述的垫板外轮廓至少超出所述滑动长槽孔(24)的短轴向轮廓。

4.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述上、下部预埋钢棒分别预埋在主梁、墩柱内，并通过上下焊接多道锚筋(6)与主梁、墩柱锚固固定，所述的锚筋(6)为U型钢筋且U型封闭端与钢棒焊接固定。

5.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述的中间多向位移控制箱的底板(22)为两块板拼接结构，包括设有滑动长槽孔的底板一(222)、连接板(221)通过锚栓连接构成，所述底板一(222)上的滑动长槽孔一端开放并通过连接所述连接板后封闭；所述的底板一(222)、连接板(221)对应开有连接孔通过所述锚栓(7)、螺母连接固定。

6.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述的多向位移控制箱安装方向为其滑动长槽孔(24)的长轴向与顺桥向一致、短轴向与横桥向一致；所述的多向位移控制箱顺桥向的两侧面设有侧板(23)，横桥向的两侧为内外贯通的敞口；所述的多向位移控制箱的顶板与主梁底面预留移动间隙二h2，底板与盖梁顶或墩顶预留轴向的安装间隔二H2；所述的移动间隙二h2至少为5mm。

7.如权利要求6所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述上、下部预埋钢棒的安装位置为二者同轴安装在所述的多向位移控制箱的滑动长槽孔的中间位置。

8.如权利要求7所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，当主梁或墩柱受地震影响发生位移时，所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒在所述的中间多向位移控制箱内相对移动，或同时在所述上部预埋钢棒或下部预埋钢棒作用力下所述的中间多向位移控制箱转动。

9.如权利要求1所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述上部预埋钢棒的底端与所述下部预埋钢棒的顶端之间在所述多向位移控制箱(2)内预留有轴向的安装间隔一H1；所述垫板(4)与所述顶板(21)、底板(22)之间留有移动间隙一h1。

10.如权利要求9所述的一种桥梁用多向位移抗震设施装置，其特征在于，所述移动间隙一h1至少为5mm。

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