新型耗能防落梁裝置的製作方法

2023-10-24 22:39:52 2

專利名稱：新型耗能防落梁裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁抗震與減震技術，尤其是一種橋梁結構被動耗能減震控制和限位中的新型耗能防落梁裝置，具體的說是一種可以為橋梁結構提供附加阻尼比，降低橋梁地震反應，限制墩一梁(或臺一梁)之間的相對位移，最終防止發生落梁的新型耗能防落梁裝置。
背景技術：
橋梁抗震是一個比較複雜的問題，與建築結構相比，由於橋梁自身的結構特點，抗震問題和建築結構還有其獨特的一面。伸縮縫裝置是非結構構件，它的設置是為了適應結構材料收縮、徐變和外部環境溫度變化等因素的影響。其非線性問題是建築結構所沒有的。它的存在使得橋梁結構為不連續的結構體系，從而導致了橋梁結構的地震反應也相當複雜。大量橋梁震害經驗表明，伸縮縫處過大的墩(臺)梁相對位移是橋梁發生落梁的重要原 因之一。防落梁裝置主要是為了限制墩(臺)梁之間的相對位移，防止因墩(臺)梁相對位移過大而發生落梁，進一步加重震害。目前應用較多的主要是拉索式防落梁裝置和油阻尼器耗能裝置，拉索式防落梁裝置只有在墩(臺)梁之間的相對位移超過其不工作長度後才發生作用，且只能起到限位作用，油阻尼器雖能產生耗能作用，但由於其易產生漏油現象及其價格的昂貴，很難得到廣泛的應用，因此研發一種既能耗能又能限位的防落梁裝置成為當務之急。

發明內容
本發明的目的是針對國內現有耗能型防落梁裝置產品較少的現狀，提出了一種既能耗能又能限位的新型防落梁裝置。本發明的目的是通過以下技術方案解決的
一種新型耗能防落梁裝置，其特徵是它包括連接板Al，連接板B2、E形耗能元件3、高強螺栓4、主梁預埋件5、墩預埋件6、連接板B2的約束槽孔7和連接板Al的約束槽孔8，所述的連接板B2上加工有與E形耗能元件3的懸臂肢數量、位置相配的約束槽孔7，且中間的約束槽孔7的長度小於兩端約束槽孔7的長度；所述的連接板Al上與連接板B2上的中間約束槽孔7相對位置處加工有相配的約束槽孔B8，與兩端約束槽孔7相對位置處加工相匹配的螺孔或通孔9 ;連接板B2、連接板Al和E形耗能元件3通過高強螺栓4相連，連接板Al的自由端通過高強螺栓4與墩預埋件6鉸接相連，連接板B2的自由端與主梁預埋件5鉸接相連。所述的連接板B2上加工有兩排約束槽孔7，連接板Al上也加工有與連接板B2相對應的約束槽孔8，所述的E形耗能元件3對稱安裝在連接板Al和連接板B2的兩側。所述的連接板B2呈U型結構，連接板Al呈長條形結構，長條形結構連接板Al的一端插入U型結構的連接板B2中。
所述的E形耗能元件3由多片疊加而成，它們位於連接板Al的一側或兩側。所述的E形耗能元件的兩個端肢通過高強螺栓固定於連接板A上，當連接板A和連接板B的相對位移超過防落梁裝置的不工作長度後，E形耗能元件的中間肢將被卡在不工作長度位置處，但兩個端肢可發生變形，隨著中間肢與端肢相對位移的不斷增大，E形耗能元件從彈性變形過渡到塑性變形，逐漸發揮耗能作用。當連接板A和連接板B的相對位移達到裝置的最大工作長度後，E形耗能元件的變形將受到限制不能繼續發展，此時E形耗能元件三個肢由於高強螺栓的作用被卡在裝置的最大工作位移處，整個裝置相當於一個連接鍵約束墩和梁(或臺和梁)，限制墩梁(或臺梁)之間相對位移，從而有效防止落梁的發生。所述的利用E形耗能元件3的塑性變形消耗地震能量。所述的當裝置的相對位移達到其設計的總位移後，約束墩和梁(或臺和梁)之間的相對位移，從而防止落梁的發生。
所述的利用E形耗能元件3採用國產普通Q235鋼材。所述的不工作長度是指保證橋梁在正常使用階段的功能不受新型耗能防落梁裝置的影響，同時使得裝置在小震作用下不發生作用的長度，該長度可以調節，使裝置在大震作用下充分發揮耗能和限位作用，既可用於縱橋向又可用於橫橋向。所述的防落梁裝置通過高強螺栓實現墩或臺與梁的相連，以方便震後修復。本發明相比現有技術有如下優點
本發明通過利用E形耗能元件的塑性變形消耗地震能量，利用連接板的開孔長度限制墩(臺)梁之間的相對位移，從而防止落梁的發生。裝置具有構造簡單、結構形式合理、取材容易、耗能性能優良等特點。在小震作用下不發生作用，且橋梁結構不受溫度、徐變和收縮的影響，不會影響結構的受力狀態；在大震作用下，當墩梁或臺梁的相對位移超過裝置的不工作長度後，隨著相對位移的增加，防落梁裝置開始從彈性變形逐漸發展為塑性變形，發揮耗能作用，減小結構的地震反應。若墩梁或臺梁的相對位移超過裝置的最大工作位移，裝置將相當於剛性連接鍵，將主梁與墩或臺約束，限制相對位移的增大，從而防止落梁的發生。本發明有效解決了現有防落梁裝置的不足，而且構造簡單、結構形式合理、製造成本低、易於安裝更換、拉壓時均能耗能且耗能性能優良、限制墩(臺)梁之間的相對位移等特點。本發明在實際工程設計中，可以通過調整E形耗能元件的數量、幾何尺寸等參數製作出不同初始剛度、初始屈服位移和耗能能力等力學性能參數的耗能型防落梁系列裝置。本發明具有構造簡單、結構形式合理、製造成本低、易於安裝更換、耗能性能優良等特點，具有良好的應用前景。


圖I是本發明的立體結構示意圖。圖2是本發明的連接板A的結構示意圖。圖3是本發明的連接板B的結構示意圖。圖中1 一連接板A ；2一連接板B ；3一E形耗能兀件；4一聞強螺栓；5—主梁預埋件；6—墩預埋件；7-約束槽孔；8_約束槽孔B，9-螺孔或通孔。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。如附圖1-3所示。一種新型耗能防落梁裝置，它包括連接板Al，連接板B2、E形耗能元件3 (可採用金屬材料，如國產普通Q235鋼材)、高強螺栓4 (標準件)、主梁預埋件5和墩預埋件6，如圖I所示，連接板B2上設有約束槽孔7，如圖3所示，連接板Al上設有約束槽孔B8和螺孔或通孔9，如圖2所示，所述的連接板B2上加工有與E形耗能元件3的懸臂肢數量、位置相配的約束槽孔7，且中間約束槽孔7的長度小於兩端約束槽孔7的長度，中間約束槽孔7的長度與不工作長度相匹配或相等，所述的連接板Al上加工有與連接板B2相對應的約束槽孔B8，該約束槽孔B8的長度應與不工作長度相匹配或相等，在約束槽孔B8的兩端各設有用於穿裝高強螺栓4的通孔或螺孔9，高強螺栓4穿過連接板B2和連接板Al的約束槽孔將E形耗能元件3和連接板Al、連接板B2相連，連接板Al的自由端與通過高強螺栓4與墩預埋件 6鉸接相連，連接板B2的自由端與主梁預埋件5鉸接相連。如圖I所示，具體實施時，為了約束E形耗能元件3，所述的連接板B2上加工有兩排約束槽孔7，所述的E形耗能元件3對稱安裝在連接板Al和連接板B2的兩側，此外，連接板B2還可設計成U型結構，連接板Al可設計成長條形結構，長條形結構連接板Al的一端插入U型結構的連接板B2中；同樣地，為了增加耗能能力，所述的E形耗能元件3可由多片疊加而成，它們位於連接板Al的一側或兩側。本發明的新型耗能防落梁裝置類似於位移型阻尼器，是依靠鋼材在外力作用下屈服進入塑性狀態不斷吸收能量，最終靠連接板的連接作用，限制墩(臺)梁相對位移繼續增大，防止落梁。為了使橋梁結構不因為溫度、徐變和收縮影響而使結構的受力狀態發生改變，且保證裝置在小震作用下不發揮作用，裝置設計了不工作長度。本發明通過墩梁預埋件連接墩(臺)梁，如圖I所示，數個E形耗能元件組合在一起，安裝在墩(臺)梁之間。E形耗能元件3的兩端肢通過高強螺栓4固定於連接板Al上，當連接板Al和連接板B2的相對位移超過防落梁裝置的不工作長度後，E形耗能元件3的中間肢由於高強螺栓4的作用，將被卡在不工作長度位置處，而兩側端肢仍可繼續變形，隨著相對位移的不斷增大，E形耗能元件3的塑性變形區域也越來越大，逐漸發揮耗能作用。當連接板Al和連接板B2的相對位移達到裝置的最大工作長度後，E形耗能元件3不再發生更大的變形，此時E形耗能元件3三個肢由於高強螺栓的作用被卡在裝置的最大工作位移處，相當於一個連接鍵約束墩和梁(或臺和梁)，限制墩梁(或臺梁)之間相對位移的繼續增大，最終防止落梁的發生。本發明通過對連接板中開槽長度的不同，設計了不工作長度，消除了溫度、徐變和收縮等因素的影響，且保證裝置在小震作用下不發揮作用，地震力由結構自身承擔。大震作用下，當墩(臺)梁之間的相對位移超過裝置的總設計位移後，起到限位的作用，進一步限制墩(臺)梁相對位移的繼續增大。本發明與目前應用較多的拉索式防落梁裝置和油阻尼器耗能裝置相比，拉索式防落梁裝置只有在墩(臺)梁之間的相對位移超過其不工作長度後才發生作用，且只能起到限位作用，油阻尼器雖能產生耗能作用，但由於其易產生漏油現象及其價格的昂貴，很難得到廣泛的應用。而本發明解決了現有防落梁裝置的不足，而且構造簡單、結構形式合理、製造成本低、易於安裝更換、拉壓時均能耗能且耗能性能優良、限制墩(臺)梁之間的相對位移等特點。本發明的新型耗能防落梁裝置可用於橋梁的縱向、橫向的防落梁，附加於橋梁結 構中作為消能減震和限位構件來保護橋梁的安全。以上實施例僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護範圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明保護範圍之內；本發明未涉及的技術均可通過現有技術加以實現。
權利要求
1.一種新型耗能防落梁裝置，其特徵是它包括連接板A (1)，連接板B (2)、E形耗能元件(3)、高強螺栓(4)、主梁預埋件(5)、墩預埋件(6)、連接板B (2)的約束槽孔(7)和連接板A (I)的約束槽孔(8)，所述的連接板B (2)上加工有與E形耗能元件(3)的懸臂肢數量、位置相配的約束槽孔(7)，且中間的約束槽孔(7)的長度小於兩端約束槽孔(7)的長度；所述的連接板A (I)上與連接板B (2)上的中間約束槽孔(7)相對位置處加工有相配的約束槽孔B (8)，與兩端約束槽孔(7)相對位置處加工相匹配的螺孔或通孔(9);連接板B (2)、連接板A (I)和E形耗能元件(3)通過高強螺栓(4)相連，連接板A (I)的自由端通過高強螺栓(4)與墩預埋件(6)鉸接相連，連接板B (2)的自由端與主梁預埋件(5)鉸接相連。
2.根據權利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的連接板B(2)上加工有兩排約束槽孔(7)，所述的連接板A (I)上也加工有兩排與連接板B (2)上的中間槽孔相對應的約束槽孔B (8)，所述的E形耗能元件(3)對稱安裝在連接板A (I)和連接板B (2)的兩側。
3.根據權利要求I或2所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的連接板B(2)呈U型結構，連接板A (I)呈長條形結構，長條形結構連接板A (I)的一端插入U型結構的連接板B (2)中。
4.根據權利要求I或2所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的E形耗能元件(3)由多片疊加而成，它們位於連接板A (I)的一側或兩側。
5.根據權利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的E形耗能元件(3)的兩端肢通過高強螺栓(4)固定於連接板A (I)上，當連接板A (I)和連接板B (2)的相對位移超過防落梁裝置的不工作長度後，E形耗能元件(3)的中間肢將被卡在不工作長度位置處，但兩個端肢可發生變形，隨著中間肢與端肢相對位移的不斷增大，E形耗能元件(3)從彈性變形過渡到塑性變形，逐漸發揮耗能作用；當連接板A (I)和連接板B (2)的相對位移達到裝置的最大工作長度後，E形耗能元件(3)的變形將受到限制不能繼續發展，此時E形耗能元件(3)三個肢由於高強螺栓(4)的作用被卡在裝置的最大工作位移處，整個裝置相當於一個連接鍵約束墩和梁，或相當於一個連接鍵約束臺和梁，限制墩梁或臺梁之間相對位移，從而有效防止落梁的發生。
6.根據權利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵在於所述的E形耗能元件(3)採用國產普通Q235鋼材。
7.根據權利要求5所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的不工作長度是指保證橋梁在正常使用階段的功能不受新型耗能防落梁裝置的影響，同時使得裝置在小震作用下不發生作用的長度，該長度可以調節，使裝置在大震作用下充分發揮耗能和限位作用，既可用於縱橋向又可用於橫橋向。
8.根據權利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特徵是所述的防落梁裝置通過高強螺栓實現墩或臺與梁的相連，以方便震後修復。
全文摘要
一種新型耗能防落梁裝置，其特徵是它包括連接板A(1)，連接板B(2)、E形耗能元件(3)、高強螺栓(4)、主梁預埋件(5)、墩預埋件(6)、連接板B(2)的約束槽孔(7)和連接板A(1)的約束槽孔(8)，所述的連接板B(2)上加工有與E形耗能元件(3)的懸臂肢數量、位置相配的約束槽孔(7)，且中間的約束槽孔(7)的長度小於兩端約束槽孔(7)的長度；所述的連接板A(1)上與連接板B(2)上的中間約束槽孔(7)相對位置處加工有相配的約束槽孔B(8)，與兩端約束槽孔(7)相對位置處加工相匹配的螺孔或通孔(9)；連接板B(2)、連接板A(1)和E形耗能元件(3)通過高強螺栓(4)相連，連接板A(1)的自由端通過高強螺栓(4)與墩預埋件(6)鉸接相連，連接板B(2)的自由端與主梁預埋件(5)鉸接相連。本發明具有構造簡單、結構形式合理、製造成本低、易於安裝更換、耗能性能優良等特點，具有良好的應用前景。
文檔編號E01D19/00GK102797220SQ20121030028
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月22日 優先權日2012年8月22日
發明者徐秀麗, 李雪紅, 李枝軍, 顧以明, 許祥 申請人:南京工業大學