CN220352601U - 一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及桥梁结构建筑技术领域，具体为一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，包括桥墩和位于桥墩上安装的铁路桥梁上部结构和混凝土抗震挡块，所述混凝土抗震挡块的外侧设置有四个壁板。该铁路防落梁柔性伸缩吸能装置，通过柔性伸缩吸能组件的横桥向区段内部设置的聚氨酯泡沫和顺桥向区段内部设置的气囊保证地震荷载作用下，能减缓桥梁上部结构和混凝土抗震挡块对吸能装置整体撞击力，对于内部设置的高强度抗拉弹簧和高强度抗压弹簧可以通过自身拉伸压缩产生的能量来消耗桥梁结构的撞击动能，维持吸能装置整体结构，避免发生严重压溃变形而失效，横桥向区段和顺桥向区段的各个区段通过高强螺栓连接，因此方便维修和更换。
Description
技术领域
本实用新型涉及桥梁结构建筑技术领域，具体为一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置。
背景技术
桥梁作为生命线工程的重要组成部分，一旦在地震中发生破坏，会造成巨大的经济损失和社会损失。地面上相邻的桥跨结构由于其动力特性存在差异及地震动输入的空间变化特性，地震发生时会引起相邻桥跨间的非同向振动，并且铁路桥梁多为单线桥梁，桥面宽度较窄，为避免落梁事故发生，设计人员在铁路桥梁桥墩顶部增设混凝土抗震挡块，然而对于长期处于地震频发区的桥梁，混凝土挡块一旦出现破损会严重影响其功能效果，并且更换维修十分困难。
目前，现有传统的防撞结构，由于钢结构材料组成的防撞设施，由于生产加工过程较为复杂，并且不易于拆卸，遇到破损情况只能整体更换和维修。另一方面，钢结构易腐蚀的特点也导致其使用寿命十分有限，以上各种不利因素使得处于长期碰撞和挤压状态的钢结构耐撞性能降低，无法预计其在实际工程中的效果。
实用新型内容
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，包括桥墩和位于桥墩上安装的铁路桥梁上部结构和混凝土抗震挡块，所述混凝土抗震挡块的外侧设置有四个壁板，四个壁板的连接处设置有连接板，且四个壁板之间通过高强螺栓连接，壁板中设置有柔性伸缩吸能组件，柔性伸缩吸能组件分为横桥向区段和顺桥向区段。
进一步，所述柔性伸缩吸能组件包括焊接在壁板的横桥向区段中的高强度抗拉弹簧，所述横桥向区段中设置有两个梯形波纹板，所述高强度抗拉弹簧位于两个梯形波纹板之间，所述壁板与梯形波纹板之间填充有聚氨酯泡沫。
进一步，所述柔性伸缩吸能组件还包括设置在壁板的顺桥向区段中的两个可移动式横隔板，两个可移动式横隔板相对的一侧固定有多个吊耳，两个水平相对的吊耳之间连接有高强度抗压弹簧，顺桥向区段的内部设置有与可移动式横隔板相贴的气囊。
进一步，所述顺桥向区段的外侧安装有外接充气口和气体压力显示器，所述气囊中装有惰性气体，且气囊的气压与高强度抗压弹簧处于受力平衡状态。
与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：
该铁路防落梁柔性伸缩吸能装置，通过柔性伸缩吸能组件的横桥向区段内部设置的聚氨酯泡沫和顺桥向区段内部设置的气囊保证地震荷载作用下，能减缓桥梁上部结构和混凝土抗震挡块对吸能装置整体撞击力，对于内部设置的高强度抗拉弹簧和高强度抗压弹簧可以通过自身拉伸压缩产生的能量来消耗桥梁结构的撞击动能，维持吸能装置整体结构，避免发生严重压溃变形而失效，横桥向区段和顺桥向区段的各个区段通过高强螺栓连接，因此方便维修和更换。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型结构中柔性伸缩吸能组件的俯视剖面图；
图3为本实用新型结构中柔性伸缩吸能组件的正视局部剖面图；
图4为本实用新型结构中柔性伸缩吸能组件的右视局部剖面图；
图5为本实用新型图2的正视图；
图6为本实用新型图2中其中一个横桥向区段的正视图；
图7为本实用新型图2中其中一个顺桥向区段的正视图。
图中：1、混凝土抗震挡块；2、铁路桥梁上部结构；3、柔性伸缩吸能组件；4、桥墩；5、高强度抗拉弹簧；6、梯形波纹板；7、壁板；8、聚氨酯泡沫；9、气囊；10、高强度抗压弹簧；11、吊耳；12、连接板；13、气体压力显示器；14、外接充气口；15、可移动式横隔板；16、高强螺栓；17、顺桥向区段；18、横桥向区段。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1和5，本实施例中的一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，包括桥墩4和位于桥墩4上安装的铁路桥梁上部结构2和混凝土抗震挡块1，所述混凝土抗震挡块1的外侧安装有四个壁板7，四个壁板7的相邻处活动连接有连接板12，且四个壁板7的相邻之间通过高强螺栓16连接，壁板7中设置有柔性伸缩吸能组件3，柔性伸缩吸能组件3位于壁板7左右两侧为横桥向区段18，且柔性伸缩吸能组件3位于壁板7前后两侧为顺桥向区段17，两个横桥向区段18为六边形，两个顺桥向区段17呈梯形。
本结构中，通过将壁板和柔性伸缩吸能组件布置在混凝土抗震挡块的周围，在通过柔性伸缩吸能组件的作用下，能够有效避免地震荷载作用下，桥梁上部结构与混凝土抗震挡块直接碰撞，同时通过高强螺栓能够便于将壁板进行拆卸维护或者更换。
如图2、4和6，所述柔性伸缩吸能组件3包括焊接在壁板7的横桥向区段18内侧的多个高强度抗拉弹簧5，所述横桥向区段18中固定有两个梯形波纹板6，梯形波纹板6、壁板7和连接板12主体材料为钢，外表面包覆纤维增强复合材料，充分结合钢材的耐撞性和纤维增强复合材料的强耐腐蚀性，所述高强度抗拉弹簧5位于两个梯形波纹板6之间，所述壁板7与梯形波纹板6之间填充有聚氨酯泡沫8。在地震荷载下受到桥梁上部结构冲击时，六边形结构会向两端延展，发生挤压变形，进而带动内部的高强度抗拉弹簧进入拉伸状态，弹簧两端产生的反作用力会阻碍横桥向区段的挤压变形趋势，实现撞击力向弹簧拉压力转换的目的，避免横桥向区段整体压溃变形。
如图2、3和7，所述柔性伸缩吸能组件3还包括设置在壁板7的顺桥向区段17中的两个可移动式横隔板15，两个可移动式横隔板15相对的一侧固定有多个吊耳11，两个水平相对的吊耳11之间连接有高强度抗压弹簧10，顺桥向区段17的内部设置有与可移动式横隔板15相贴的气囊9。当上述横桥向区段发生变形并向顺桥向区段方向挤压时，气囊可抵消部分来自横桥向区段的冲击力，并且当气囊内气体压力达到一定阈值时，便能推动可移动式横隔板运动，从而挤压高强度抗压弹簧，其本质是通过高强度抗压弹簧的压缩运动产生的压缩变形能消耗横桥向区段传递过来的撞击动能。
如图2-4和7所述顺桥向区段17的外侧安装有外接充气口14和气体压力显示器13，所述气囊9中装有惰性气体，且气囊9的气压与高强度抗压弹簧10处于受力平衡状态。在工作人员定期维修保养中，可以更方便地检查气囊工作状态。
上述实施例的工作原理为：
当柔性伸缩吸能组件在受到地震作用引起的桥梁上部结构撞击下，横桥向区段的外侧壁板开始压溃，聚氨酯泡沫通过自身变形减小其外侧壁板的变形程度，横桥向区段两端不断向外扩展，内部的整体沿着高强度抗拉弹簧方向延展变形，高强度抗拉弹簧处于受拉状态，阻碍其延展变形，顺桥向区段在撞击力方向会受到横桥向区段的挤压，此时气囊内气体压力达到一定程度，开始推动可移动式横隔板向内侧运动，进而使内部设置的高强度抗压弹簧处于受压状态，阻碍顺桥向区段的整体压缩变形。
上述聚氨酯泡沫挤压变形、高强度抗拉弹簧的拉伸运动、气囊缓冲、高强度抗压弹簧的压缩运动共同构成了分级消能过程，将地震荷载作用下产生的撞击动能逐级分散至柔性伸缩吸能组件的各个构件中，极大程度降低桥梁上部结构对混凝土挡块的碰撞力，具有良好的缓冲吸能作用，同时由于高强度抗拉弹簧和高强度抗压弹簧的弹性变形恢复能力可以阻碍该吸能装置的进一步变形。
整个工作流程结束，且本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
需要说明的在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，包括桥墩(4)和位于桥墩(4)上安装的铁路桥梁上部结构(2)和混凝土抗震挡块(1)，其特征在于：所述混凝土抗震挡块(1)的外侧设置有四个壁板(7)，四个壁板(7)的连接处设置有连接板(12)，且四个壁板(7)之间通过高强螺栓(16)连接，壁板(7)中设置有柔性伸缩吸能组件(3)，柔性伸缩吸能组件(3)分为横桥向区段(18)和顺桥向区段(17)。
2.根据权利要求1所述的一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，其特征在于：所述柔性伸缩吸能组件(3)包括焊接在壁板(7)的横桥向区段(18)中的高强度抗拉弹簧(5)，所述横桥向区段(18)中设置有两个梯形波纹板(6)，所述高强度抗拉弹簧(5)位于两个梯形波纹板(6)之间，所述壁板(7)与梯形波纹板(6)之间填充有聚氨酯泡沫(8)。
3.根据权利要求1所述的一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，其特征在于：所述柔性伸缩吸能组件(3)还包括设置在壁板(7)的顺桥向区段(17)中的两个可移动式横隔板(15)，两个可移动式横隔板(15)相对的一侧固定有多个吊耳(11)，两个水平相对的吊耳(11)之间连接有高强度抗压弹簧(10)，顺桥向区段(17)的内部设置有与可移动式横隔板(15)相贴的气囊(9)。
4.根据权利要求3所述的一种铁路防落梁弹性缓冲吸能装置，其特征在于：所述顺桥向区段(17)的外侧安装有外接充气口(14)和气体压力显示器(13)，所述气囊(9)中装有惰性气体，且气囊(9)的气压与高强度抗压弹簧(10)处于受力平衡状态。
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