一种平转开启桥的多维减震阻尼器 |
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| 申请号 | CN202310413696.X | 申请日 | 2023-04-18 | 公开(公告)号 | CN116657477A | 公开(公告)日 | 2023-08-29 |
| 申请人 | 大连理工大学; 大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司; 中国铁建大桥工程局集团有限公司; 中交一航局第三工程有限公司; 成都天元智成科技有限公司; 中铁建大桥工程局集团第一工程有限公司; | 发明人 | 檀永刚; 石磊; 康松涛; 张广涛; 赵鹏贤; 洪凌云; 王钊; 杨润来; 彭志川; 吴小雨; 李凯; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 桥梁 结构振动控制技术领域，提出一种平转开启桥的多维减震阻尼器，包括圆盘形轴瓦、 泡沫 铝 减震层、阻尼器 外壳 、抗震销。圆盘形轴瓦安装在 主轴 上，抗震销将圆盘形轴瓦 锁 定在阻尼器外壳上，泡沫铝减震层环绕在圆盘形轴瓦的周围。发生 地震 时，抗震销首先被剪断，主轴与圆盘形轴瓦一起沿 水 平方向 挤压 泡沫铝减震层。泡沫铝减震层强耗能减振作用，既可以吸收地震 动能 ，达到减震目的；又可以使主轴与桥墩之间由原来的刚性约束转变为柔性约束，减小惯性 力 对主轴和桥墩的影响。呈圆盘形的泡沫铝具有很强的耗能减震特性和较小的 弹性模量 ，对于来自各个方向的地震，都具有较好的减震性能，并且使主轴相对于桥墩的位移量控制在相对安全的范围内。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种平转开启桥的多维减震阻尼器，其特征在于，平转开启桥的多维减震阻尼器安装在开启桥的旋转主轴(5)与桥墩(6)之间，其包括圆盘形轴瓦(1)、泡沫铝减震层(2)、阻尼器外壳(3)、抗震销(4)；圆盘形轴瓦(1)中间开有圆孔，开启桥的旋转主轴(5)过圆孔与圆盘形轴瓦(1)夹紧；阻尼器外壳(3)为圆环状，其内侧开口，套装于圆盘形轴瓦(1)上并通过抗震销(4)固定；阻尼器外壳(3)的外侧与圆盘形轴瓦(1)边缘留有间距，且其外侧与桥墩(6)连接；阻尼器外壳(3)内的圆盘形轴瓦(1)周围布置泡沫铝减震层(2)；当发生地震时，抗震销(4)首先被剪断，主轴(5)与圆盘形轴瓦(1)一起沿水平任意方向挤压泡沫铝减震层(2)。 |
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| 说明书全文 | 一种平转开启桥的多维减震阻尼器技术领域背景技术[0002] 平转开启桥在开启转动的过程中，是通过一个主轴来承担桥梁的自重荷载、风荷载以及可能发生地震的荷载。由于上部结构在地震作用工况下的惯性力非常巨大，因此地震作用是控制主轴设计的关键荷载工况。在常规设计中，通常采用增大主轴截面尺寸和提高主轴材料强度来抵抗地震作用下的剪力和弯矩。但是这样做的缺点是：(1)造成主轴的材料浪费，建设成本高；(2)巨大的惯性力导致桥墩的弯矩和剪力增大，需要额外增加桥墩的尺寸。 发明内容[0003] 基于以上设计的不足，本发明提供了一种平转开启桥的多维减震阻尼器。主要构件包括圆盘形轴瓦、泡沫铝减震层、阻尼器外壳、抗震销。当发生地震时，抗震销首先被剪断，主轴与圆盘形轴瓦一起沿水平地震加速度方向挤压泡沫铝减震层。由于泡沫铝减震层具有很强的耗能减振作用，可以吸收地震的动能，达到减震和防止碰撞的目的；主轴与桥墩之间由原来的刚性约束转变为柔性约束，也能够减小惯性力对主轴和桥墩的影响。 [0004] 本发明的技术方案：一种平转开启桥的多维减震阻尼器，安装在开启桥的旋转主轴5与桥墩6之间，其包括圆盘形轴瓦1、泡沫铝减震层2、阻尼器外壳3、抗震销4；圆盘形轴瓦1中间开有圆孔，开启桥的旋转主轴5过圆孔与圆盘形轴瓦1夹紧；阻尼器外壳3为圆环状，其内侧开口，套装于圆盘形轴瓦1上并通过抗震销4固定；阻尼器外壳3的外侧与圆盘形轴瓦1边缘留有间距，且其外侧与桥墩6连接；阻尼器外壳3内的圆盘形轴瓦1周围布置泡沫铝减震层2；当发生地震时，抗震销4首先被剪断，主轴5与圆盘形轴瓦1一起沿水平任意方向挤压泡沫铝减震层2。 [0005] 所述泡沫铝减震层2与圆盘形轴瓦1的周围保持密贴状态。 [0006] 未发生地震时，圆盘形轴瓦1与泡沫铝减震层2之间始终紧密接触，抗震销4牢牢地将圆盘形轴瓦2固定在阻尼器外壳3上，开启桥的主轴5相对于桥墩6是刚性约束，能够确保主轴5直立。 [0007] 当发生地震时，抗震销4首先被剪断，主轴5带动圆盘形轴瓦1一起沿水平地震加速度方向挤压泡沫铝减震层2；主轴5相对于桥墩6产生可控的位移，原来的刚性约束也变成了柔性约束。泡沫铝减震层2具有很强的耗能减振作用，可以吸收地震的动能，达到减震的目的；同时主轴5与桥墩6之间由刚性约束转变为柔性约束，可以大幅度减小惯性力对主轴5和桥墩6的影响；此外虽然圆盘形轴瓦1在阻尼器内部可以发生位移，但由于受到泡沫铝减震层2的约束作用，主轴5在地震中摆动的幅度有限，根据设计是完全可控的，不会导致整个开启桥的倾覆。通过这种方式可以大幅度地减小地震中主轴5和桥墩6的剪力和弯矩，从而节约桥墩6和主轴5的材料用量。 [0008] 本发明的效果和益处是：(1)泡沫铝具有很强的耗能减震特性，可以使地震作用下主轴与桥墩之间的作用力迅速衰减；(2)泡沫铝的弹性模量较小，可以将主轴与桥墩之间由原来的刚性约束转变为柔性约束，从而减小惯性力对主轴和桥墩的影响；(3)本阻尼器呈圆盘形，对不同方向的地震都可以起到减震作用。附图说明 [0009] 图1是一种平转开启桥的多维减震阻尼器示意图。 [0010] 图2是一种平转开启桥的多维减震阻尼器原理平面示意图。 [0011] 图3是一种平转开启桥的多维减震阻尼器在开启桥上的安装位置图。 [0012] 图中：1‑圆盘形轴瓦；2‑泡沫铝减震层；3‑阻尼器外壳；4‑抗震销；5‑主轴；6‑桥墩。 具体实施方式[0013] 以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。 [0014] 平转开启桥的主轴5承担着开启过程中几乎所有的上部结构的荷载以及闭合状态时的大部分荷载，因此一旦发生地震，主轴5需要承担非常巨大的剪力和弯矩作用。该平转开启桥的多维减震阻尼器安装在主轴5与桥墩6之间，其中圆盘形轴瓦1安装在主轴5上，通过抗震销4将圆盘形轴瓦1固定在阻尼器外壳3上，泡沫铝减震层2环绕在圆盘形轴瓦1的周围并保持密贴状态，泡沫铝减震层2安装在阻尼器外壳3的内部。 [0015] 实施例 [0016] 一座平转单塔双索面斜拉桥，跨径布置为110+220米，宽度为41米，主梁为钢箱梁。如果按照不加阻尼器进行设计，8级地震时主轴5的剪力将达到24625kN，桥墩的剪力和弯矩分别为：33827kN和938758kN·m。 [0017] 在主塔处的主轴5与桥墩6之间安装本发明的阻尼器，未发生地震时，圆盘形轴瓦1与泡沫铝减震层2之间始终紧密接触，抗震销4牢牢地将圆盘形轴瓦2固定在阻尼器外壳3上，开启桥的主轴5相对于桥墩6是刚性约束，能够确保主轴5直立。 [0018] 当发生地震时，主轴5承担了几乎整个斜拉桥的惯性力，因此抗震销4首先被剪断，然后主轴5带动圆盘形轴瓦1一起可以沿水平地震加速度方向挤压泡沫铝减震层2；主轴5相对于桥墩6产生的最大位移量为5.2cm，原来的刚性约束也就变成了柔性约束，可以大幅度减小惯性力对主轴5和桥墩6的影响，此时相应的主轴5的剪力减小到11081kN，桥墩的剪力和弯矩分别为减小到：15222kN和488155kN·m。由于圆盘形轴瓦1在阻尼器内部受到泡沫铝减震层2的约束，其最大位移量是可控的，并且泡沫铝减震层2还起到缓冲碰撞的作用。按照采用本发明的阻尼器的地震反应进行设计，桥墩6和主轴5的可以节约材料用量40％～50％。 |
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