一种装配式自复位耗能桥梁挡块 |
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| 申请号 | CN202410140415.2 | 申请日 | 2024-02-01 | 公开(公告)号 | CN117779601A | 公开(公告)日 | 2024-03-29 |
| 申请人 | 交通运输部公路科学研究所; | 发明人 | 周雨龙; 和海芳; 董振华; 董鹏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种装配式自复位耗能 桥梁 挡 块 ，包括：挡块，挡块通过预应 力 钢 筋连接于盖梁两侧的伸臂处，挡块侧面与盖梁主体侧面之间连接有阻尼器，挡块侧面上部连接有 橡胶 垫，橡胶垫设置于盖梁上方的梁体侧面。本发明采用装配式挡块替代固定挡块，将挡块设置于盖梁伸臂处，通过预 应力 钢筋 将挡块与盖梁伸臂连接，预应力钢筋顶端锚固处设置碟簧，实现对预应力钢筋的张拉，保证挡块的安装 稳定性 ，挡块侧面下部通U形的阻尼器与盖梁主体连接，挡块侧面上部设置橡胶垫；有效减少挡块的 横向位移 ，阻尼器能够带动挡块复位，减少受震动的残余 变形 ，缓冲上部梁体结构对挡块的撞击，提升整个抗震挡块系统的自复位能力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种装配式自复位耗能桥梁挡块，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 一种装配式自复位耗能桥梁挡块技术领域[0001] 本发明涉及桥梁技术领域，更具体地说，本发明涉及一种装配式自复位耗能桥梁挡块。 背景技术[0002] 随着建筑工程量的增加和质量要求的提高，桥梁结构的抗震性能与使用寿命在建筑施工中越来越被重视。如图1所示，桥梁结构包括梁体、盖梁、预制桥墩、支座等。盖梁浇筑 时通过在其两端浇筑上凸的混凝土挡块，阻挡梁体的横向移动。此种方式挡块在受到强烈 地震作用下，没有任何的减震措施，桥梁直接与其发生刚性撞击，产生较大的冲击力，极易 造成挡块的脆性破坏，不仅降低或丧失其限位能力，而且也会造成盖梁主体结构的损坏，导 致桥梁主梁发生偏移或坠毁事故，修复难度大。 [0003] 现有技术中，如申请号为202210084019.3的中国专利，公开了一种自复位抗震挡块，包括若干盖梁、桥梁主体以及混凝土挡块，每座所述盖梁两端还分别设置有至少一组抗 震挡块系统，每组抗震挡块系统包括支撑单元和挡块单元；所述支撑单元包括底座和设置 在底座下方的斜撑杆，所述底座一端设置有底板，底板紧贴盖梁侧壁，所述斜撑杆下端设置 有撑板，撑板紧贴盖梁侧壁；所述挡块单元包括设置在底座上方的立座和设置在立座一侧 的顶座，所述立座上端连接有立板，立板和底座之间设置有连接螺栓；所述顶座一端设置有 顶板，所述顶板上设置有橡胶减震垫，所述橡胶减震垫紧贴所述桥梁主体侧壁。此种挡块结 构，在原有混凝土挡块的基础上，增设抗震挡块系统，起到双层抗震的效果，也可起到使桥 梁主体复位的效果。但当增设的结构达到极限位置，桥梁主体与抗震挡块接触后，仍存在上 述刚性撞击的问题，不能从实质上保护挡块。因此，有必要提出一种装配式自复位耗能桥梁 挡块，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。 发明内容[0004] 在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的 关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。 [0005] 为至少部分地解决上述问题，本发明提供了一种装配式自复位耗能桥梁挡块，包括： [0007] 优选的，挡块包括：上安装槽和上预应力管道，上安装槽开设于挡块顶端，上预应力管道竖直设置并贯穿上安装槽和挡块底端；盖梁包括：下安装槽和下预应力管道，下安装 槽开设于盖梁伸臂底端，下预应力管道竖直设置并贯穿下安装槽和下预应力管道；上预应 力管道和下预应力管道对应，预应力钢筋设置于上预应力管道和下预应力管道内。 [0008] 优选的，预应力钢筋的顶端和底端均连接有锚具，两个锚具分别与上安装槽和下安装槽的槽底连接，上安装槽和下安装槽槽口处连接有盖板。 [0009] 优选的，上安装槽内的锚具与上安装槽槽底之间连接有碟簧。 [0010] 优选的，阻尼器设置为多组阵列布置的U型阻尼器，阻尼器的两臂分别与挡块侧面和盖梁主体侧面连接。 [0012] 优选的，盖梁主体侧面连接有加强板，加强板与挡块座侧面位置对应，阻尼器两臂通过螺栓分别与挡块座和加强板连接。 [0013] 优选的，挡块与橡胶垫之间连接有抗震单元，抗震单元包括： [0014] 抗震板，抗震板连接于挡块侧面，抗震板中心连接有传动柱； [0015] 传动箱，传动箱设置于抗震板另一侧，且传动柱延伸至传动箱内，传动箱远离抗震板的一侧与橡胶垫连接； [0016] 平衡杆，两个平衡杆分别铰接于传动箱两侧的延伸板上，且铰接处设置有卷簧，平衡杆端部连接有滚轮，且两个平衡杆上的滚轮均与盖梁上方梁体侧面接触，平衡杆倾斜布 置并保持向外展开的趋势。 [0017] 优选的，传动箱包括：滑杆、齿轮架、齿轮和齿条一，滑杆滑动连接于传动箱内壁两侧，并穿出传动箱向抗震板方向延伸，滑杆侧面连接有齿条一，传动柱两侧连接有齿条二， 齿轮啮合连接于齿条一和齿条二之间，齿轮连接于传动箱内壁的齿轮架上，齿轮转轴上连 接有卷簧。 [0018] 优选的，抗震单元还包括：液压撑杆，液压撑杆一端与平衡杆外侧铰接，另一端与延伸板铰接，液压撑杆与延伸板的铰接点布置于平衡杆与延伸板的铰接点外侧，液压撑杆 内设置有压力传感器，用于检测受压时液压撑杆内部的压力值。 [0019] 优选的，传动箱内壁转动连接有转轴，转轴上连接有螺旋板，转轴与传动箱连接处设置有卷簧；抗震板上连接有驱动杆，驱动杆延伸至传动箱内，且驱动杆端部的球体滚动设 置于螺旋板上。 [0020] 优选的，抗震板内设置有悬浮单元，悬浮单元包括： [0021] 壳体，壳体连接于抗震板内，并与滑杆端部对应，壳体内设置有悬浮腔，壳体靠近滑杆的一侧开口设置； [0022] 悬浮块，悬浮块设置于壳体中心； [0023] 永磁体一，永磁体一连接于壳体内壁四周； [0025] 压块，压块连接于悬浮块靠近滑杆的一侧，且压块上开设有容纳滑杆端部的凹槽。 [0026] 相比现有技术，本发明至少包括以下有益效果： [0027] 本发明提供的一种装配式自复位耗能桥梁挡块，采用装配式挡块替代固定挡块，将挡块设置于盖梁伸臂处，通过预应力钢筋将挡块与盖梁伸臂连接，预应力钢筋顶端锚固 处设置碟簧，实现对预应力钢筋的张拉，保证挡块的安装稳定性，挡块侧面下部通U形的阻 尼器与盖梁主体连接，挡块侧面上部设置橡胶垫；有效减少挡块的横向位移，阻尼器能够带 动挡块复位，减少受震动的残余变形，缓冲上部梁体结构对挡块的撞击，提升整个抗震挡块 系统的自复位能力。 [0030] 图1为现有盖梁的立体结构示意图； [0031] 图2为本发明的结构示意图； [0032] 图3为本发明图2中A处的局部放大结构示意图； [0033] 图4为本发明图2中B处的局部放大结构示意图； [0034] 图5为本发明中抗震单元的安装结构示意图； [0035] 图6为本发明中抗震单元与盖梁上方梁体顶杆的安装结构示意图； [0036] 图7为本发明中抗震单元的剖面结构示意图； [0037] 图8为本发明抗震单元中螺旋板的安装结构示意图； [0038] 图9为本发明图7中C处的局部放大结构示意图。 [0039] 图中：1.挡块；2.盖梁；3.预应力钢筋；4.阻尼器；5.橡胶垫；6.上安装槽；7.上预应力管道；8.下安装槽；9.下预应力管道；10.锚具；11.盖板；12.碟簧；13.挡块座；14.防滑块； 15.加强板；21.抗震板；22.传动柱；23.传动箱；24.平衡杆；25.滚轮；26.滑杆；27.齿轮架； 28.齿轮；29.齿条一；30.齿条二；31.液压撑杆；32.转轴；33.螺旋板；34.驱动杆；35.球体； 41.壳体；42.悬浮腔；43.悬浮块；44.永磁体一；45.永磁体二；46.压块；47.凹槽。 具体实施方式[0040] 下面结合附图以及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。 [0041] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。 [0042] 实施例1： [0043] 如图2‑4所示，本发明提供了一种装配式自复位耗能桥梁挡块，包括： [0044] 挡块1，挡块1通过预应力钢筋3连接于盖梁2两侧的伸臂处，挡块1侧面与盖梁2主体侧面之间连接有阻尼器4，挡块1侧面上部连接有橡胶垫5，橡胶垫5设置于盖梁2上方的梁 体侧面。 [0045] 挡块1包括：上安装槽6和上预应力管道7，上安装槽6开设于挡块1顶端，上预应力管道7竖直设置并贯穿上安装槽6和挡块1底端；盖梁2包括：下安装槽8和下预应力管道9，下 安装槽8开设于盖梁2伸臂底端，下预应力管道9竖直设置并贯穿下安装槽8和下预应力管道 9；上预应力管道7和下预应力管道9对应，预应力钢筋3设置于上预应力管道7和下预应力管 道9内。 [0046] 预应力钢筋3的顶端和底端均连接有锚具10，两个锚具10分别与上安装槽6和下安装槽8的槽底连接，上安装槽6和下安装槽8槽口处连接有盖板11。 [0047] 上安装槽6内的锚具10与上安装槽6槽底之间连接有碟簧12。 [0048] 阻尼器4设置为多组阵列布置的U型阻尼器，阻尼器4的两臂分别与挡块1侧面和盖梁2主体侧面连接。 [0049] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0050] 一种装配式自复位耗能桥梁挡块，采用装配式的安装方式，在盖梁2两侧预留伸臂，装配时，将挡块1安装在盖梁2伸臂的预设位置，使上预应力管道7和下预应力管道9对 应，形成预应力钢筋3的安装通道，将预应力钢筋3沿安装通道插入，使预应力钢筋3底端延 伸至下安装槽8内，在其上安装锚具10，使锚具10能够抵接在下安装槽8的槽底，即实现对预 应力钢筋3的固定；预应力钢筋3的顶端延伸至上安装槽6内，在预应力钢筋3上依次安装碟 簧12和锚具10，拧紧锚具10使碟簧12具有一定的弹力，预应力钢筋3受弹力拉扯而具有一定 的预应力；在挡块1和盖梁2主体侧面之间设置U型的阻尼器4，阻尼器4受到拉压力时，两臂 具有复位的趋势，能够减少挡块1的倾斜和位移；在挡块1侧面设置橡胶垫5，橡胶垫5与盖梁 2上方的梁体侧面接触，对梁体进行缓冲。 [0051] 通过上述结构设计，提供了一种装配式自复位耗能桥梁挡块，采用装配式挡块1替代固定挡块，将挡块1设置于盖梁2伸臂处，通过预应力钢筋3将挡块1与盖梁2伸臂连接，预 应力钢筋3顶端锚固处设置碟簧12，实现对预应力钢筋3的张拉，保证挡块1的安装稳定性， 挡块1侧面下部通U形的阻尼器4与盖梁2主体连接，挡块1侧面上部设置橡胶垫5；有效减少 挡块1的横向位移，阻尼器4能够带动挡块1复位，减少受震动的残余变形，缓冲上部梁体结 构对挡块1的撞击，提升整个抗震挡块系统的自复位能力。 [0052] 实施例2： [0053] 如图2‑4所示，在上述实施例1的基础上，挡块1底部设置有挡块座13，挡块座13呈U型设置，且挡块座13底端两侧设置有防滑块14，挡块1安装于挡块座13内，防滑块14连接于 盖梁2伸臂上方，用于增加挡块座13与盖梁2伸臂之间的摩擦力。 [0054] 盖梁2主体侧面连接有加强板15，加强板15与挡块座13侧面位置对应，阻尼器4两臂通过螺栓分别与挡块座13和加强板13连接。 [0055] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0056] 挡块1通过挡块座13与盖梁2伸臂连接，挡块座13对挡块1的侧面和底面进行加强，挡块座13与盖梁2安装时，其底板与盖梁2接触，增大了接触面积起到防滑的作用，底板上的 防滑块14突出设置，在挡块1横向滑移时，对挡块座13侧端进行限位，减少挡块1的倾斜程 度。通过挡块座13侧面，以及盖梁2主体侧面设置的加强板15，便于阻尼器4的安装和拆卸， 在阻尼器4失效时能够进行更换。 [0057] 实施例3： [0058] 如图5‑7所示，在上述实施例1的基础上，挡块1与橡胶垫5之间连接有抗震单元，抗震单元包括： [0059] 抗震板21，抗震板21连接于挡块1侧面，抗震板21中心连接有传动柱22； [0060] 传动箱23，传动箱23设置于抗震板21另一侧，且传动柱22延伸至传动箱23内，传动箱23远离抗震板21的一侧与橡胶垫5连接； [0061] 平衡杆24，两个平衡杆24分别铰接于传动箱23两侧的延伸板25上，且铰接处设置有卷簧，平衡杆24端部连接有滚轮25，且两个平衡杆24上的滚轮24均与盖梁2上方梁体侧面 接触，平衡杆24倾斜布置并保持向外展开的趋势。 [0062] 传动箱23包括：滑杆26、齿轮架27、齿轮28和齿条一29，滑杆26滑动连接于传动箱23内壁两侧，并穿出传动箱23向抗震板21方向延伸，滑杆26侧面连接有齿条一29，传动柱22 两侧连接有齿条二30，齿轮28啮合连接于齿条一29和齿条二30之间，齿轮28连接于传动箱 23内壁的齿轮架27上，齿轮28转轴上连接有卷簧。 [0063] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0064] 为提高挡块1的抗震性能，在挡块1与橡胶垫5之间设置抗震单元，当盖梁2上方的梁体挤压挡块1时，梁体与橡胶垫5和滚轮54接触，随着梁体向挡块1靠近，梁体挤压橡胶垫5 发生变形，同时推动橡胶垫5向挡块1方向移动，即推动传动箱23向挡块1方向移动，传动柱 22向传动箱23内部滑动，传动柱22侧面的齿条二30和滑杆26侧面的齿轮一29均与齿轮28啮 合传动，使滑杆26与传动柱22向相反的方向运动，即滑杆26向传动箱23外移动；直至滑杆26 与抗震板21接触到达极限位置，此时梁体继续移动橡胶垫5的变形量增加，梁体的挤压力传 递至挡块1上；在橡胶垫5发生变形时，传动箱23本体与梁体的距离减小，滚轮25向两侧滚 动，使平衡杆24向两侧展开。齿轮28转轴上设置有卷簧，齿轮28转动时能够对卷簧蓄能，使 其具有复位能力，同时随着齿轮28转动圈数的增加，所需要克服的阻力增加，起到一定能耗 能和缓冲作用。 [0065] 通过上述结构设计，有效实现了对挡块1抗震性能的加强，相比于单独使用橡胶垫5的方式，采用刚性隔离和柔性耗能组合的方式，增加震动波的传递环节，延长传递路径，能 够将震动波进一步耗散，减少振动波从梁体向挡块1的传递，提高挡块1的抗震性能。 [0066] 实施例4： [0067] 如图6、7所示，在上述实施例3的基础上，抗震单元还包括：液压撑杆31，液压撑杆31一端与平衡杆24外侧铰接，另一端与延伸板25铰接，液压撑杆31与延伸板25的铰接点布 置于平衡杆24与延伸板25的铰接点外侧，液压撑杆31内设置有压力传感器，用于检测受压 时液压撑杆31内部的压力值。 [0068] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0069] 当梁体受震动挤压挡块1时，由于震动波的不规律性，梁体的移动不会始终横向平移，还存在偏转的情况。在梁体发生偏转时，两侧的平衡杆24受到的挤压力不等，采用液压 撑杆31对平衡杆24进行支撑，通过压力传感器检测液压撑杆31内液压介质受到的挤压力， 当挤压力的差值在预设范围内时，表明梁体发生的偏转较小，可忽略不计，液压撑杆31不进 行加压，并处于自由状态，可随平衡杆24展开自由伸缩；当挤压力的差值超过预设范围时， 表明梁体发生的偏转较大，启动受压较大一侧的液压撑杆31伸出，带动此侧平衡杆24向中 间收拢，挤压梁体转动使其回到未偏转状态，直至两侧的液压撑杆31受到的挤压力在预设 范围内，即此时梁体复位，液压撑杆31切换到自由状态。通过上述结构设计，对梁体的偏转 状态实时监控，有效实现了对梁体的快速校正，减少梁体震动过程中的偏转，避免橡胶垫5 受力不均匀导致变形不均匀的情况，降低梁体与橡胶垫5之间的离缝风险。 [0070] 实施例5： [0071] 如图8所示，在上述实施例3的基础上，传动箱23内壁转动连接有转轴32，转轴32上连接有螺旋板33，转轴32与传动箱23连接处设置有卷簧；抗震板21上连接有驱动杆34，驱动 杆34延伸至传动箱23内，且驱动杆34端部的球体35滚动设置于螺旋板33上。 [0072] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0073] 在传动箱23内设置螺旋板33，在传动箱23移动时，驱动杆34向传动箱23内部移动，球体35沿着螺旋板33上滑动，带动螺旋板33的转轴32转动，转轴32在转动时对卷簧蓄能，随 着转动圈数的增加需要克服的阻力随之增加，起到了缓冲的作用，而转轴32处卷簧对复位 能力进行补充，降低结构无法完全复位的可能。 [0074] 实施例6： [0075] 如图9所示，在上述实施例3的基础上，抗震板21内设置有悬浮单元，悬浮单元包括： [0076] 壳体41，壳体41连接于抗震板21内，并与滑杆26端部对应，壳体41内设置有悬浮腔42，壳体41靠近滑杆26的一侧开口设置； [0077] 悬浮块43，悬浮块43设置于壳体41中心； [0078] 永磁体一44，永磁体一44连接于壳体41内壁四周； [0079] 永磁体二45，永磁体二45连接于悬浮块43四周，并与永磁体一44对应，永磁体一44与永磁体二45磁性相反； [0080] 压块46，压块46连接于悬浮块43靠近滑杆26的一侧，且压块46上开设有容纳滑杆26端部的凹槽47。 [0081] 上述技术方案的工作原理及有益效果为： [0082] 通过永磁体一44对永磁体二45的排斥作用，将悬浮块43约束悬浮在壳体41的悬浮腔42内，滑杆26与抗震板21接触到达极限位置时，滑杆26伸入到凹槽47内挤压压块46；由于 悬浮块43悬浮，震动波在经过永磁体之间时，会产生大幅耗散，同时避免接触时产生噪音， 减少结构件的谐振，避免产生二次激励震动。 [0083] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。 [0084] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以 是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的 普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 |
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