CN220364851U - 一种横向牺牲型桥梁限位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种横向牺牲型桥梁限位装置，上顶板和下底板两部分作为连接装置，上顶板固定在钢箱梁底部，下底板固定在主塔横梁顶部；顶、底板依次间隔设置两排竖直空心弹性杆作为牺牲装置；顶、底板上依次间隔设置若干金属滑槽，在每个滑槽中间设置阻尼器保护装置，并与滑槽两侧金属挡板相接触；在阻尼器保护装置上设置弹簧阻尼器，使两侧弹簧阻尼器保护装置相连接；在阻尼器保护装置端部两侧设置橡胶块，并使用嵌入式工艺使自复位装置与橡胶块相连接，自复位装置另一侧与滑槽相连接。采用阻尼器保护装置与顶、底板接触。该产品具有增强阻尼器对横向载荷的承载能力的效果,具有使用寿命长、各构件更换、维修简便等优点。

Description

一种横向牺牲型桥梁限位装置

技术领域

本实用新型涉及地震工程技术的领域，尤其涉及一种横向牺牲型桥梁限位装置。

背景技术

大多数的大跨度桥梁塔梁横向约束一般都采用抗风支座的固定约束方式。然而，这种横向固定约束可能导致较大的主塔横向地震内力响应,因此一般仅适用于地震烈度不是很高的情况。随着设防烈度的增加，地震设计加速度呈几何级增长，满足结构的抗震需要非常困难,更有效的办法是引入合适的减、隔震措施建立高效的横向减震体系。

公告号为CN102953327B的中国发明专利介绍了一种适用于桥梁结构的横向减震阻尼器，采用了塑性性能良好的软钢，利用三角形板件全截面同时达到屈服耗能的特点，在三角形钢板构件之间采用球体球冠面与平滑面相间设置的横向结构来传递水平横向地震力。

针对上述中的相关技术，发明人认为当桥梁震动时的横向载荷超过软钢和金属挡板所能承受的最大屈服强度时，可能会使软钢发生永久形变，从而严重影响了阻尼器的减震性能。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种横向牺牲型桥梁限位装置，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种横向牺牲型桥梁限位装置，包括顶板、底板、若干牺牲装置、阻尼器保护装置和弹簧阻尼器，所述顶板通过顶板螺栓与钢箱梁固定，底板通过底板螺栓与主塔横梁固定，所述顶板、底板表面依次间隔设置两排竖直弹性杆作为牺牲装置，同时其表面依次间隔设置若干金属滑槽，在每个滑槽中间设置阻尼器保护装置，并与滑槽两侧金属挡板相接触；在阻尼器保护装置上设置弹簧阻尼器，使两侧阻尼器保护装置相连接；在阻尼器保护装置端部两侧设置橡胶块，并使用嵌入式工艺使自复位装置与橡胶块相连接，自复位装置另一侧与滑槽相连接。所述自复位装置以所述弹簧阻尼器为轴，沿水平横向对称设置。

进一步地，所述弹簧阻尼器外部由阻尼器壳和阻尼器盖组成，为便于后续的检查与维修，将弹簧阻尼器设计为可拆卸的形式，所述阻尼器壳和阻尼器盖由内部螺纹连接的方式来实现组装和拆卸。所述弹簧阻尼器有两个舱室，内部由阻尼器活塞、阻尼器活塞杆、阻尼器橡胶圈、螺母、阻尼器密封垫圈和阻尼弹簧组成且均需对称布置，阻尼器活塞杆与阻尼器活塞通过内部螺纹连接，由螺母进行固定，阻尼弹簧一端与活塞焊接，另一端与舱室隔板焊接。在阻尼器活塞外端装配阻尼器橡胶圈，并注入润滑油以减小阻尼器活塞杆与阻尼器壳内壁相对运动时的阻力。

进一步地，所述自复位装置外部由自复位装置壳和自复位装置盖组成，为便于后续的检查与维修，将自复位装置设计为可拆卸的形式，所述自复位装置壳和自复位装置盖由内部螺纹连接的方式来实现组装和拆卸。所述自复位装置内部由自复位装置活塞、自复位装置橡胶圈、自复位装置密封垫圈和自复位弹簧组成，所述自复位弹簧需对称布置。在所述自复位装置活塞外端装配自复位装置橡胶圈，并注入润滑油以减小自复位装置活塞与自复位装置壳内壁相对运动时的阻力。所述自复位弹簧一端与自复位装置活塞焊接，另一端与自复位装置盖焊接。

进一步地，所述金属滑槽与所述阻尼器保护装置的接触面为光滑面，需加入润滑油减小阻力。

进一步地，所述牺牲装置与所述顶板、底板焊接。

进一步地，所述阻尼器保护装置两端为半球状的空心管，且包裹设置有橡胶块。

进一步地，所述橡胶块外部涂有耐腐蚀层。由于桥梁的减震阻尼器一般处于自然环境中，一些自然现象如降雨、霜冻等，易使橡胶皮套受到腐蚀，因此设置耐腐蚀层能够保护橡胶皮套的外表面，增加减震阻尼器的环境适应性。

进一步地，所述自复位装置一端以嵌入式工艺与橡胶块相连接，另一端与金属滑槽焊接，且所述自复位装置以所述阻尼器保护装置的纵向平面为对称面对称设置。

进一步地，所述自复位装置所在的金属滑槽在不影响阻尼器保护装置移动的情况下应进行封闭处理，其未封闭部分的长度应不短于自复位装置的冲程，以避免雨水堆积和空气腐蚀，以避免跨海大桥海水和空气中的氯离子腐蚀。

进一步地，所述的弹簧阻尼器与自复位装置为保持良好的减震性能，应进行防腐、防锈处理。一方面，所有钢制构件通过热浸锌工艺来防腐、防锈，另一方面，在密封的弹簧阻尼器与自复位装置内部充入氮气。

进一步地，底板螺栓可与主塔横梁上带有螺纹的预埋件进行连接。

进一步地，针对需要进行横向减隔震设计的斜拉桥，利用有限元计算模型确定钢箱梁与主塔横梁的最大横向位移，依据此位移确定地震作用下可接受的最大位移，即明确设防水准下减震体系塔梁间允许的最大横向位移。横向牺牲型限位装置的极限位移应不小于明确设防水准下减震体系塔梁间允许的最大横向位移，并以横向牺牲型限位装置的极限位移来设计弹簧阻尼器与自复位装置的最大冲程。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1.当桥梁震动时的横向载荷超过软钢和金属挡板所能承受的最大屈服强度时，可能发生软钢永久形变而无法回弹的情况，从而严重影响了阻尼器的减震性能。而本产品在自复位装置、橡胶块和阻尼器保护装置的作用下，可以极大地缓冲弹簧阻尼器承受的冲击，对弹簧阻尼器具有极强的保护作用，因而使用寿命较长。

2.自复位装置能带动阻尼器保护装置在一定程度上回到原位，增强了所述产品的重复使用性和使用寿命。

3.所述产品各部件可拆卸，在后续检查、维修和更换的工作中会较为方便。

4.与传统的牺牲构件相比，在牺牲装置失效后，所述产品依然能限制钢箱梁与主塔横梁的相对位移，且牺牲装置更换耗时较短，因此所述产品满足主震后至牺牲装置修复前，在风荷载和余震联合作用下的结构安全需要。

附图说明

图1(a)、(b)为本实用新型一种横向牺牲型桥梁限位装置的整体结构示意图。

图2为本实用新型一种横向牺牲型桥梁限位装置的承载构件设计图。

图3为本实用新型一种横向牺牲型桥梁限位装置的阻尼器保护装置图。

图4(a)为本实用新型一种横向牺牲型桥梁限位装置的弹簧阻尼器图，图4(b)为弹簧阻尼器剖面图，图4(c)为弹簧阻尼器局部放大图。

图5(a)为本实用新型一种横向牺牲型桥梁限位装置的自复位装置图，图5(b)为自复位装置剖面图。

图中：1、顶板；2、底板；3、牺牲装置；4、阻尼器保护装置；5、弹簧阻尼器；501、阻尼器壳；502、阻尼器盖；503、阻尼器活塞；504、阻尼器活塞杆；505、阻尼器橡胶圈；506、螺母；507、阻尼器密封垫圈；508、阻尼弹簧；6、金属滑槽；7、橡胶块；8、自复位装置；801、自复位装置壳；802、自复位装置盖；803、自复位装置活塞；804、自复位装置橡胶圈；805、自复位装置密封垫圈；806、自复位弹簧；9、顶部螺栓；10、底部螺栓。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1-5所示，一种横向牺牲型桥梁限位装置，包括顶板1、底板2、若干牺牲装置3、阻尼器保护装置4和弹簧阻尼器5，其特征在于，所述顶板1通过顶板螺栓9与钢箱梁固定，底板2通过底板螺栓10与主塔横梁固定，所述顶板1、底板2表面依次间隔设置两排竖直弹性杆作为牺牲装置，同时其表面依次间隔设置若干金属滑槽6，在每个滑槽6中间设置阻尼器保护装置4，并与滑槽6两侧金属挡板相接触；在阻尼器保护装置4上设置弹簧阻尼器5，使两侧阻尼器保护装置4相连接；在阻尼器保护装置4端部两侧设置橡胶块7，并使用嵌入式工艺使自复位装置8与橡胶块7相连接，自复位装置8另一侧与滑槽6相连接。所述自复位装置8以所述弹簧阻尼器5为轴，沿水平横向对称设置。

其中，所述弹簧阻尼器5外部由阻尼器壳501和阻尼器盖502组成，所述阻尼器壳501和阻尼器盖502由内部螺纹连接。所述弹簧阻尼器5内部由阻尼器活塞503、阻尼器活塞杆504、阻尼器橡胶圈505、螺母506、阻尼器密封垫圈507和阻尼弹簧508组成，所述阻尼器活塞503、阻尼器活塞杆504、阻尼器橡胶圈505、螺母506、阻尼器密封垫圈507和阻尼弹簧508均需对称布置。

其中，所述自复位装置8外部由自复位装置壳801和自复位装置盖802组成，所述自复位装置壳801和自复位装置盖802由内部螺纹连接。所述自复位装置8内部由自复位装置活塞803、自复位装置橡胶圈804、自复位装置密封垫圈805和自复位弹簧806组成，所述自复位弹簧806需对称布置。

需要说明的是，本实用新型在工作时，在地震动的作用下钢箱梁与主塔横梁产生相对位移，顶板1与底板2也产生相对位移。所述牺牲装置3先作为第一层保护机制承受地震震动的冲击，当塔梁间受力超牺牲装置3的极限承载力时，牺牲装置3发生破坏，释放塔梁横向约束，此时弹簧阻尼器5可能受到较大速度的冲击作用而导致破环，因此设置阻尼器保护装置4，并在阻尼器保护装置4两端装配橡胶块7以减少弹簧阻尼器5所受到的冲击作用。同时阻尼器保护装置4端部的自复位装置8受到的冲击传到阻尼器活塞503，使阻尼器活塞503与阻尼器壳501之间产生相对运动，此时阻尼器活塞503与自复位装置壳801相对运动产生的摩擦力与自复位弹簧806产生的弹力会阻碍该相对运动，加强了对阻尼器保护装置4水平横向上的运动约束力，其运动需要消耗更多的能量，使得所属产品的减震功能得到加强，同时自复位装置8在自复位弹簧806的作用下也能复原，同时带动阻尼器保护装置4在一定程度上回到原位，增强了所述产品的重复使用性和使用寿命。弹簧阻尼器5两端与阻尼器保护装置4通过螺栓连接。阻尼器保护装置4受到的冲击传到阻尼器活塞杆504，使阻尼器活塞杆504与阻尼器壳501之间产生相对运动，此时阻尼器活塞503与阻尼器壳5011相对运动产生的摩擦力与阻尼弹簧508产生的弹力会阻碍该相对运动，进而阻碍所述产品顶板1和底板2的相对运动，进而阻碍钢箱梁与主塔横梁间的相对作用来发挥所述产品的减震功能。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种横向牺牲型桥梁限位装置，包括顶板(1)、底板(2)、若干牺牲装置(3)、阻尼器保护装置(4)和弹簧阻尼器(5)，其特征在于，所述顶板(1)通过顶板螺栓(9)与钢箱梁固定，底板(2)通过底板螺栓(10)与主塔横梁固定，所述顶板(1)、底板(2)表面依次间隔设置两排竖直弹性杆作为牺牲装置，同时其表面依次间隔设置若干金属滑槽(6)，在每个滑槽(6)中间设置阻尼器保护装置(4)，并与滑槽(6)两侧金属挡板相接触；在阻尼器保护装置(4)上设置弹簧阻尼器(5)，使两侧阻尼器保护装置(4)相连接；在阻尼器保护装置(4)端部两侧设置橡胶块(7)，并使用嵌入式工艺使自复位装置(8)与橡胶块(7)相连接，自复位装置(8)另一侧与滑槽(6)相连接；所述自复位装置(8)以所述弹簧阻尼器(5)为轴，沿水平横向对称设置。

2.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述弹簧阻尼器(5)外部由阻尼器壳(501)和阻尼器盖(502)组成，所述阻尼器壳(501)和阻尼器盖(502)由内部螺纹连接；所述弹簧阻尼器(5)内部由阻尼器活塞(503)、阻尼器活塞杆(504)、阻尼器橡胶圈(505)、螺母(506)、阻尼器密封垫圈(507)和阻尼弹簧(508)组成，所述阻尼器活塞(503)、活塞杆(504)、阻尼器橡胶圈(505)、螺母(506)、阻尼器密封垫圈(507)和阻尼弹簧(508)均需对称布置。

3.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述自复位装置(8)外部由自复位装置壳(801)和自复位装置盖(802)组成，所述自复位装置壳(801)和自复位装置盖(802)由内部螺纹连接；所述自复位装置(8)内部由自复位装置活塞(803)、自复位装置橡胶圈(804)、自复位装置密封垫圈(805)和自复位弹簧(806)组成，所述自复位弹簧(806)需对称布置。

4.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述金属滑槽(6)与所述阻尼器保护装置(4)的接触面为光滑面。

5.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述牺牲装置(3)与所述顶板(1)、底板(2)焊接。

6.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述阻尼器保护装置(4)两端为半球状，且端部被橡胶块(7)包裹。

7.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述橡胶块(7)外部涂有耐腐蚀层。

8.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：每组所述自复位装置(8)一端以嵌入式工艺与橡胶块(7)相连接，另一端与金属滑槽(6)焊接，且所述自复位装置(8)以所述阻尼器保护装置(4)的纵向平面为对称面对称设置。

9.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于：所述自复位装置(8)所在的金属滑槽(6)在不影响阻尼器保护装置(4)移动的情况下应进行封闭处理，其未封闭部分的长度应不短于自复位装置的冲程，以避免雨水堆积和空气腐蚀。

10.根据权利要求1所述的一种横向牺牲型桥梁限位装置，其特征在于:底板螺栓可与主塔横梁上带有螺纹的预埋件进行连接。