一種工程結構荷載緩和裝置的製作方法

2023-10-04 19:04:04 1

本發明屬於荷載緩和體系技術領域，特別涉及一種工程結構荷載緩和裝置。

背景技術：

荷載緩和體系的設計思想是在工程結構中加入一種可動裝置，當荷載變化時，該裝置能夠自動地發生適應性運動，從而調整結構形態，將結構的內能轉換為外能，以適應荷載的變化，達到自我保護的目的。目前荷載緩和裝置主要有四類：

第一類為滑輪組類，中國專利，授權公告號：204418371u，公開了荷載緩和裝置，其由滑輪組，支座，拉索，以及懸掛重物組成，滑輪組由大輪盤和對稱設置在大輪盤兩邊的兩個小輪盤固定連接而成，滑輪組通過軸承連接在支座上，制動拉索繞過小輪盤固定連接，而大輪盤通過拉索懸掛重物。該荷載緩和裝置的滑輪組大小滑輪半徑比較小，緩衝作用有限。

第二類為杆-簧組合類，中國專利，公開號：105882458a，公開了彈性張力補償裝置，其由一個活動的菱形架（內角可以變化），菱形架的上端點和下端點之間同側分別有一個受拉彈簧，且左拉索穿過菱形架左端點與右端點連接，右拉索穿過菱形架右端點與左端點連接，當拉索受拉時，由於菱形架內角可變化受拉彈簧進入工作狀態。該裝置使用彈簧彈力作為緩和力，施工便利，經濟，但是該裝置連接點多，易損壞且效率低。

第三類為滑輪-彈簧組合類，中國專利，授權公告號：202106869u，公開了一種鐵路電氣化接觸網用彈簧補償器，其由滑輪，拉索，彈簧組成，滑輪分為主動輪和被動輪，主動輪半徑小於被動輪。主動拉索纏繞在主動滑輪上，荷載緩和拉索一端纏繞並固定在被動輪上，另一端與彈簧相連，彈簧與地面連接。該裝置使用滑輪組與彈簧結合而成，結構簡單，施工方便，但是該裝置傳到效率底，彈簧與地面連接行程大浪費材料，一旦發生斷線情況，拉索直接墜落地面對安全不利。

第四類為彈簧類，軸向拉壓式彈簧緩和裝置來源於日本，在日本鐵路接觸網荷載緩和裝置中運用廣泛，2012年開通的重慶地鐵6號線使用該裝置。該裝置採用壓力式螺旋彈簧，密封在圓柱型筒內，其一端固定在支柱上，另一端通過絕緣子與接觸線或者承力索相連接。具有輕量化，小型化，維護率底，安裝簡單等優點。但是其造價高，缺乏斷線保護功能。

綜合以上幾類現有的荷載緩和裝置來看仍存在不足之處。

技術實現要素：

本發明目的在於提供一種工程結構荷載緩和裝置，通過滑輪、杆、彈簧的配合作用工程結構起到更好的調節作用；為達到上述目的所採取的技術方案是：

一種工程結構荷載緩和裝置，包括立柱，其特徵在於，在立柱上自上而下依次連接有三角支撐架和緩衝機構，所述三角支撐架與立柱為可拆卸連接，緩衝機構一端與立柱為鉸接，在三角支撐架上轉動連接有轉輪，在轉輪上一體設有豎直向下延伸的豎杆，所述豎杆底端與緩衝機構另一端鉸接，繞轉輪的圓周方向設有環形槽，在環形槽內繞有拉索，所述拉索一端固定在轉輪上，拉索另一端固定在工程結構上。

優選的，所述緩衝機構包括套筒，在套筒內同軸設有彈簧，所述彈簧右端與套筒固定連接，彈簧左端連接有彈簧壓頭，彈簧壓頭與套筒內壁滑動連接，所述彈簧壓頭左端一體設有推拉杆，所述推拉杆與套筒同軸設置，推拉杆伸出套筒左端且與套筒滑動連接，所述推拉杆的中間段設有刻度值，推拉杆左端設有外螺紋；所述套筒右端與立柱鉸接，推拉杆左端通過鉸接件與豎杆底端鉸接，鉸接件與推拉杆左端螺紋連接。

優選的，所述拉索在轉輪上繞過的範圍大於轉輪的半圓周且小於轉輪的一個圓周。

優選的，所述豎杆的長度大於轉輪的半徑。

本發明所具有的有益效果為：（1）傳動比高：現有滑輪組類荷載緩和裝置荷載緩和力與拉索拉力之比在1:4左右，現有彈簧類荷載緩和裝置拉索拉力大都直接作用於彈簧，荷載緩和力與拉索拉力之比在1:1左右，而本發明的轉輪半徑與豎杆長度之比可達1:10，即荷載緩和力是拉索拉力的十分之一，具有傳動比高的優點；

（2）結構緊湊：現有滑輪組類以及棘輪式荷載緩和裝置使用重物重力作為荷載緩和力，結構笨重，為減少重物受風作用的影響，需要安裝一系列重物穩定裝置，結構複雜。本發明在實心的轉輪基礎上一體設有豎杆，同時使用彈簧來提供荷載緩和力，通過較大力臂的豎杆與彈簧相作用，大大降低了對彈簧的要求，因此，只要單根彈簧就能夠滿足需要，整體結構更加緊湊，成本較低；

（3）安全性高：現有大多數使用重物作為荷載緩和力，受風荷載及振動荷載影響大，易脫落，安全性低；現有彈簧類荷載緩和裝置均是通過彈簧直接與拉索連接，彈簧承受的力很大，易導致裝置失效。而本發明受風荷載的影響很小，安全性更高。而且，即使彈簧與豎杆連接處損壞或者彈簧意外脫落等情況發生時，豎杆會直接與結構鋼架接觸，並阻礙拉索進一步脫落，起到緊急保護功能。

（4）適用性高。現有滑輪-重物類荷載緩和裝置結構笨重，不論是運輸還是施工都不便利；而現有彈簧類荷載緩和裝置需要使用高性能的大型彈簧，型號大，價格昂貴；本發明對彈簧性能要求較低，因此本發明不僅結構簡單，傳動效率高，去除大量多餘裝置，直接節省大量材料，降低成本，同時推拉杆上標有刻度值，當不同拉索拉力作用時，彈簧壓縮量不同，推拉杆上露出外部的刻度便不相同，在刻度上標註一定的數值，可以直接讀出當時拉索拉力的大小，本發明經濟高效，適用性高。

當結構受到地震、爆炸和颱風等突發性災害荷載作用時，本發明裝置能夠起到更好的調節作用，大大減少了結構倒塌的風險。

附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖；

圖2為圖1中k部分的結構放大圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進一步描述。

如圖1所示，本發明包括立柱4，在立柱4上自上而下依次連接有三角支撐架3和緩衝機構6，所述三角支撐架3與立柱4為可拆卸連接，緩衝機構6一端與立柱4為鉸接，在三角支撐架3上轉動連接有轉輪2，在轉輪2上一體設有豎直向下延伸的豎杆5，所述豎杆5底端與緩衝機構6另一端鉸接，繞轉輪2圓周方向設有環形槽（未示出），在環形槽內繞有拉索1，所述拉索1一端固定在轉輪2上，拉索1另一端固定在工程結構上。

如圖1和圖2所示，進一步，所述緩衝機構6包括套筒13，在套筒13內同軸設有彈簧12，所述彈簧12右端與套筒13固定連接，彈簧12左端連接有彈簧壓頭11，彈簧壓頭11與套筒13內壁滑動連接，所述彈簧壓頭11左端一體設有推拉杆10，所述推拉杆10與套筒13同軸設置，推拉杆10伸出套筒13左端且與套筒13滑動連接，所述推拉杆10中間段設有刻度值9以便顯示當前的受力值，推拉杆10左端設有外螺紋8；所述套筒13右端與立柱4鉸接，推拉杆10左端通過鉸接件7與豎杆5底端鉸接，鉸接件7與推拉杆10左端螺紋連接。

所述拉索1在轉輪2上繞過的範圍大於轉輪2的半圓周且小於轉輪2的一個圓周，從而預留了適當的伸拉餘量。

當靜止時，拉索1對轉輪2的力矩和推拉杆10對豎杆5的力矩為一對平衡力矩，將豎杆5的長度設置為轉輪2半徑的n(如n=4,6,8,10…)倍時，彈簧的荷載緩和力就是拉索1拉力的n倍，傳動效率高。

最後應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換，但這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和範圍。