CN220579784U - 一种缓冲耗能新型防落梁装置 - Google Patents

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李贞新
裴岷山
刘晓东
庞菊
李延
闫桂豪
吕明达
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Sichuan Qili Chuangxiang Transportation Technology Co ltd
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Nanjing Modern Comprehensive Transportation Laboratory
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Abstract

本实用新型涉及一种缓冲耗能新型防落梁装置。包括:呈镜像设置的两组防落梁单元,以及连接于两组防落梁单元的钢丝绳;其中,防落梁单元包括:底座,具有安装面、相对设置的连接面和缓冲面;连接面垂直于安装面;连接件,设于连接面上;连接件的一端同于连接钢丝绳;拉杆,其一端垂直于缓冲面并穿过底座连接于连接件的另一端;止挡部,设于拉杆的另一端;缓冲件,套接于拉杆上且位于止档部和缓冲面之间。本实用新型通过缓冲件弹塑性变形和挡板与底座硬接触不仅实现了缓冲耗能,而且具有较强的承载和复位能力;安装工艺简单,梁体施工误差容错率大且安全可靠,适用性强,经济性好;钢丝绳可采用不锈钢,防腐及耐久性好。

Description

一种缓冲耗能新型防落梁装置
技术领域
本实用新型属于桥梁工程的技术领域,特别是涉及一种缓冲耗能新型防落梁装置。
背景技术
桥梁是生命线工程的关键节点,在震后的紧急救援、抗震救灾和灾后恢复重建中具有极其重要的地位。我国在役桥梁已超100万座,大量桥梁处于地震区,如何保障桥梁抗震安全是行业核心关注点。
落梁是桥梁震害中最为严重的一种,国内外桥梁震害调查表明,桥梁上部结构地震位移过大引起的落梁灾害较为常见。防落梁装置作为防落梁体系下的最后一道防线,须确保桥梁结构在超预期地震作用下梁体不发生落梁。从国外的经验来看,经过合理设计的防落梁装置可以有效提高上部结构在超预期地震下的安全性,以较小的投入有效提升桥梁结构在超设防地震下的抗震安全性,是典型的“小投入、大收益”。
美国从1971年美国圣费尔南多(San Fernando)地震后,加州交通部对当时存在落梁隐患的桥梁都进行了防落梁加固。随后的1976年Guatemala地震、1989年Loma Prieta地震和1994年Northridge地震中,充分显示了防落梁装置对防止桥梁结构发生落梁灾害的效果。日本自1964年新潟地震、1968年Niigata地震后开始在桥梁结构上设置钢板式连梁装置,并对此开展了诸多研究。随后日本又基于1995年神户地震后的经验教训总结研发了高强度钢棒式和拉索式连梁装置,并强制性要求中小跨径梁式桥必须安装符合设计要求的连梁装置。
我国关于防落梁的研究起步晚,现行抗震规范仅给出了防落梁装置类型和总体要求,目前有一定应用的是由拉索、支撑板、锚固套筒、紧固螺母组成的钢绞线拉索式限位装置。但该装置仅能够提供一定的限位承载力,在地震冲击下,该类装置的缓冲和吸能效果差,不能对地震力进行有效削减,防落梁效果不佳。为满足实际工程需求,往往需要采用粗拉索,且对锚固区进行加强设计,来保障结构安全。针对现有防落梁装置缓冲、耗能能力不足以及锚固构造复杂、造价较高等问题,有必要在常规拉索防落梁装置的基础上配置缓冲和耗能结构,优化锚固构造,实现梁体与梁体,梁体与墩台间相对运动的快速衰减,削减最大冲击力,避免梁体超出支座承载区域,防止梁体跌落支座甚至落梁,保证桥梁结构的安全性。
实用新型内容
本实用新型为解决上述背景技术中存在的技术问题,提供了一种缓冲耗能新型防落梁装置。
本实用新型采用以下技术方案:一种缓冲耗能新型防落梁装置,包括:呈镜像设置的两组防落梁单元,以及连接于两组防落梁单元的钢丝绳;其中,所述防落梁单元包括:
底座,具有安装面、相对设置的连接面和缓冲面;所述连接面垂直于所述安装面;
连接件,设于所述连接面上;所述连接件的一端同于连接钢丝绳;
拉杆,其一端垂直于缓冲面并穿过底座连接于连接件的另一端;
止挡部,设于所述拉杆的另一端;
缓冲件,套接于所述拉杆上且位于止挡部和缓冲面之间。
通过柔性的钢丝绳将梁体与梁体、梁体与墩身或者桥台形成整体,防止地震作用下梁体从支座跌落以及落梁的发生;由于固定底座的锚固螺栓施工的不准确性和安装温度的差异,都会造成实际的安装位置偏离设计位置,本方案可以方便调整钢丝绳的长度,使得装置能够达到设计要求;当梁体与梁体、梁体与墩身或者桥台的相对位移较大、钢丝绳开始受力时,通过缓冲件的缓冲耗能作用功能,避免了冲击力,大大耗散了地震能量,保护了桥梁安全;钢丝绳亦能够方便更换,维修方便。
在进一步的实施例中,所述连接件包括:
叉耳,设于所述连接面上;
抗剪销,安装在所述叉耳上。
在进一步的实施例中,所述止挡部为挡板,所述挡板与拉杆之间为可拆卸连接或一体成型。
在进一步的实施例中,所述钢丝绳为整条,缠绕于两组防落梁单元内的抗剪销上;缠绕圈数为N,N为大于等于1的整数,钢丝绳端头用钢丝绳卡或挤压锚固套将首尾连接。
通过采用上述技术方案,通过钢丝绳的缠绕圈数,根据不同工况需求,可以很方便的设定缓冲耗能新型防落梁装置可以承受的拉力,容易实现系列化标准化生产。所述钢丝绳可以为不锈钢钢丝绳或塑胶壳保护普通钢丝绳等,耐久性好;一般环境下,钢丝绳可为普通钢丝绳。
在进一步的实施例中,所述拉杆和叉耳之间、叉耳和抗剪销之间为可拆卸连接或/和一体成型。
由于叉耳的一端是连接抗剪销,另一端是连接拉杆,是装配关系,从传力角度看是一个承上启下的零件,可以将叉耳及抗剪销做成整体或将叉耳、抗剪销及拉杆做成整体。
在进一步的实施例中,所述缓冲件为钢材,形式为螺旋弹簧或碟形弹簧。
在进一步的实施例中,所述缓冲件为弹性或粘弹性材料,形状为圆形、方形、矩形、椭圆形、8字形、多孔形中的一种。
在进一步的实施例中,所述缓冲件的内部设有至少一层加劲钢板。
在进一步的实施例中,所述底座为钢结构件,所述两组防落梁单元分别设于同一梁体上、或者梁体与墩身、桥台上。
本实用新型的有益效果:当地震来临时,钢丝绳受拉力,通过叉耳带动拉杆,由挡板挤压缓冲件,缓冲件压缩变形提供缓冲耗能;当超过缓冲变形后,挡板与底座的凸台硬性接触,此时的刚度为钢丝绳的受拉刚度,刚度较大,提供有效限位;其结构紧凑,空间占用小,且零部件重量轻,易于安装。
传力大小与钢丝绳直径和钢丝绳缠绕圈数有关,缠绕圈数越多,传力越大,但成本增加很少;钢丝绳受力端头用钢丝绳卡或挤压锚固套将首尾连接,耐久性好,使用年限长;钢丝绳重量轻,维修更换非常方便;钢丝绳长度可以任意方便调整,底座安装相对位置在任意方向的施工精度要求低,方便施工。
缓冲件可以根据不同的需求方便设置不同的缓冲刚度与缓冲位移,可以适用于不同的工况,适应性强。
本实用新型的缓冲耗能新型防落梁装置的缓冲位移、缓冲刚度、最大出力等参数易于设计,受力明确,性能稳定可靠;结构简单可靠,性价比高,易于工程应用,装置中的钢丝绳、叉耳、缓冲件、拉杆、抗剪销等部件可拆卸,易于检修维护和后期更换。
附图说明
图1为实施例1中的缓冲耗能新型防落梁装置的结构示意图。
图2为实施例1中的缓冲耗能新型防落梁装置的安装示意图。
图3为实施例1中的缓冲耗能新型防落梁装置的在梁体底面的安装示意图。
图4为实施例1的缓冲件的剖视图。
图5为实施例1中具有加劲钢板的缓冲件的剖视图。
图6为实施例1中的缓冲件与挡板形成整体的剖视图。
图7为实施例1中的缓冲件截面形状示意图一。
图8为实施例1中的缓冲件截面形状示意图二。
图9为实施例1中的缓冲件截面形状示意图三。
图10为实施例1中的缓冲件截面形状示意图四。
图11为实施例1中的叉耳的结构示意图。
图12为实施例1中的叉耳与抗剪销为一体的结构示意图。
图13为实施例1中叉耳、抗剪销与拉杆为一体的结构示意图。
图14为底座的结构示意图。
图15为地震发生后装置变形的结构示意图。
图1至图15中的各标注为:第一梁体101、第二梁体102、桥墩103、底座1、叉耳2、抗剪销3、钢丝绳4、拉杆5、缓冲件6、挡板7、螺母8、加劲钢板9。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本实用新型做进一步的描述。
实施例1
本实施例提供了一种缓冲耗能新型防落梁装置,如图1所示。包括:呈镜像设置的两组防落梁单元,以及连接于两组防落梁单元的钢丝绳4。其中,每组防落梁单元均包括:底座1、连接件、拉杆5、止挡部和缓冲件6。
在进一步的实施例中,底座1具有安装面、相对设置的连接面和缓冲面;所述连接面垂直于所述安装面;如图2所示,其中一组防落梁单元的底座1的安装面通过锚固螺栓将底座1固定在第一梁体101的侧面,另一组通过同样的方式固定在第二梁体102的侧面或墩身、桥台上。如图3所示,两组防落梁单元的底座1的安装面固定在第一梁体101和第二梁体102的底面,第一梁体101和第二梁体102设于桥墩103上。
底座1的连接面上设置有连接件,本实施例中的连接件为固定在连接面上叉耳2和安装在叉耳2上的抗剪销3。钢丝绳4同时缠绕在两组防落梁单元内的抗剪销3上,将两组防落梁单元连接起来,形成一个整体。
底座1的缓冲面上设置有拉杆5,换言之,拉杆5的一端垂直于缓冲面并穿过底座1连接于叉耳2的另一端。拉杆5的另一端设置有止挡部,在本实施例中,止挡部为挡板7,所述挡板7与拉杆5之间为可拆卸连接或一体成型。举例说明:挡板7与拉杆5之间可采用焊接的形式固定成型,也可根据需求提供螺母8与拉杆5固定连接。
挡板7与缓冲面之间的拉杆5上套接有缓冲件6,需要说明的是,缓冲件6的端部可设置为与挡板7分开,也可以设置为与挡板7为一个整体。目的是为了将拉杆5传递来的力均匀的传递给缓冲件6。
综上所述,在每组防落梁单元中,拉杆5将叉耳2、缓冲件6进行串联并固定在底座1上,抗剪销3穿过叉耳2的孔后进行固定,通过钢丝绳4缠绕两组的抗剪销3,将两组防落梁单元连接起来形成一个整体。当地震来临时,梁体之间的相对位移变大时,钢丝绳4受拉力,带动叉耳2,叉耳2带动拉杆5,拉杆5带动挡板7挤压缓冲件6,缓冲件6压缩变形提供缓冲耗能,如图15所示;当超过缓冲变形后,挡板7与底座1的凸台发生硬性接触,此时的刚度为钢丝绳4的受拉刚度,刚度较大,提供有效限位;当梁体位置施工误差较大时,调节钢丝绳4的锚固长度,即可方便调整装置的初始位置;其结构紧凑,空间占用小,且零部件重量轻,易于安装。
在进一步的实施例中,钢丝绳4为整条,缠绕于两组防落梁单元内的抗剪销3上;缠绕圈数为N,N为大于等于1的整数,钢丝绳4端头用钢丝绳4卡或挤压锚固套将首尾连接。传力大小与钢丝绳4直径和钢丝绳4缠绕圈数有关,缠绕圈数越多,传力越大,但成本增加很少;钢丝绳4受力端头用钢丝绳4卡或挤压锚固套将首尾连接;钢丝绳4可以为不锈钢钢丝绳4或塑胶壳保护普通钢丝绳4等,一般环境下钢丝绳4可为普通钢丝绳4,耐久性好,使用年限长;钢丝绳4重量轻,维修更换非常方便;钢丝绳4长度可以任意方便调整,底座1安装相对位置在任意方向的施工精度要求低,方便施工。
在进一步的实施例中,拉杆5和叉耳2之间、叉耳2和抗剪销3之间为可拆卸连接或/和一体成型。举例说明:叉耳2由于构造需求,可设置三个及以上的孔,其中一对用于固定抗剪销3,一个及以上用于拉杆5的穿过,并将叉耳2固定于底座1上,如图11所示。在另一个实施例中,由于叉耳2的一端是连接抗剪销3,另一端是连接拉杆5,属于装配关系,从传力角度看是一个承上启下的零件,可以将叉耳2及抗剪销3做成整体或将叉耳2、抗剪销3及拉杆5做成整体,如图12和图13所示。
在进一步的实施例中,缓冲件6为钢材,形式为螺旋弹簧或碟形弹簧。
在另一个实施例中,缓冲件6为弹性或粘弹性材料,根据刚度需求和缓冲位移量的需求,在其内部增设加劲钢板9,如图4和图5所示。同时,缓冲件6的截面根据不同刚度和位移量,可以为圆形、方形、矩形、椭圆形、8字形、多孔形中的一种,如图7至图10所示。
需要说明的是,方形及矩形缓冲位移量较小,但刚度较大;椭圆形是介于圆形与矩形之间;而8字型和多孔型是应用于多根拉杆5的情况;增加加劲钢板9可大大增加缓冲刚度,均可根据设计要求来设定。
在进一步的实施例中,底座1为钢结构件,所述两组防落梁单元分别设于同一梁体上、或者梁体与墩身、桥台上(采用焊接或者螺栓固定的形式)。换言之,底座1是固定其余所有组件的基础,其构造往往是根据受力分析计算得到,可以有多种形式,常用形式两种,包括钢板焊接和整体铸造。为了便于安装拉杆5,底座1的内部钢板开有一个孔或者多个孔,用于穿过拉杆5,其余开孔用于梁体锚固螺栓固定。

Claims (9)

1.一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,包括:呈镜像设置的两组防落梁单元,以及连接于两组防落梁单元的钢丝绳;其中,所述防落梁单元包括:
底座,具有安装面、相对设置的连接面和缓冲面;所述连接面垂直于所述安装面;
连接件,设于所述连接面上;所述连接件的一端同于连接钢丝绳;
拉杆,其一端垂直于缓冲面并穿过底座连接于连接件的另一端;
止挡部,设于所述拉杆的另一端;
缓冲件,套接于所述拉杆上且位于止挡部和缓冲面之间。
2.根据权利要求1所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述连接件包括:
叉耳,设于所述连接面上;
抗剪销,安装在所述叉耳上。
3.根据权利要求1所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述止挡部为挡板,所述挡板与拉杆之间为可拆卸连接或一体成型。
4.根据权利要求2所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述钢丝绳为整条,缠绕于两组防落梁单元内的抗剪销上;缠绕圈数为N,N为大于等于1的整数,钢丝绳端头用钢丝绳卡或挤压锚固套将首尾连接。
5.根据权利要求2所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述拉杆和叉耳之间、叉耳和抗剪销之间为可拆卸连接或/和一体成型。
6.根据权利要求1所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述缓冲件为钢材,形式为螺旋弹簧或碟形弹簧。
7.根据权利要求1所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述缓冲件为弹性或粘弹性材料,截面形状为圆形、方形、矩形、椭圆形、8字形、多孔形中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述缓冲件的内部设有至少一层加劲钢板。
9.根据权利要求1所述的一种缓冲耗能新型防落梁装置,其特征在于,所述底座为钢结构件,所述两组防落梁单元分别设于同一梁体上、或者梁体与墩身、桥台上。
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