一種慣性力激活的連續(xù)梁橋減震裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁減隔震領(lǐng)域，具體涉及一種慣性力激活的連續(xù)梁橋減震裝置，適用于公路橋、鐵路橋、城市橋梁及各類大型連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的新建抗震設(shè)計及既有建筑抗震加固，地震突發(fā)時，通過原理簡單、經(jīng)濟可靠的減震裝置，達到結(jié)構(gòu)協(xié)同受力的目的，提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。
【背景技術(shù)】
[0002]為滿足溫度荷載引起的變位需要，一跨連續(xù)梁往往僅設(shè)置一個固定墩，這不僅使固定墩的抗震能力難以滿足地震需求，而且也使得連續(xù)梁橋縱向地震位移響應(yīng)較大，極易引起伸縮縫和支座的破壞，甚至導(dǎo)致落梁等嚴重震害的發(fā)生。為降低連續(xù)梁橋的震害，開發(fā)研制了粘滯阻尼器、雙曲面球型減隔震支座和拉索減震支座等裝置，盡管可以取得一定的減震效果，但沒有改變連續(xù)梁橋固定墩單獨承受縱向地震荷載，而其它活動墩的既有抗震潛能未能充分發(fā)揮利用的狀態(tài)。Lock-up裝置以梁墩相對運動速度為指標判定鎖死時機，理論上可以實現(xiàn)各墩協(xié)同受力，但其成本高昂、后期維護復(fù)雜，致使其應(yīng)用較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種慣性力激活的、原理可靠、構(gòu)造簡單、經(jīng)濟耐用、便于檢查與維護的新型大噸位連續(xù)梁橋減震裝置，利用本發(fā)明，可地震突發(fā)時實現(xiàn)固定墩和各活動墩協(xié)同受力，達到解決常規(guī)設(shè)計的連續(xù)梁橋在縱向地震作用下固定墩單獨受力、橋梁上部結(jié)構(gòu)縱向位移過大等震害問題。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種慣性力激活的連續(xù)梁橋減震裝置，其關(guān)鍵技術(shù)在于:其包括激活裝置、鎖定裝置、水平鎖桿和牛腿，水平鎖桿通過牛腿與連續(xù)梁橋梁體固定連接，激活裝置和鎖定裝置分別固定于連續(xù)梁橋活動墩上，所述鎖定裝置圍成內(nèi)部空間，所述水平鎖桿置于所述鎖定裝置的內(nèi)部空間中，所述激發(fā)裝置通過連桿機構(gòu)控制所述鎖定裝置的內(nèi)部空間。正常狀態(tài)下，鎖定裝置內(nèi)部凈空大于水平鎖桿外徑，水平鎖桿可在鎖定裝置內(nèi)自由水平運動，滿足正常狀態(tài)下梁墩變位需求。地震突發(fā)時，激活裝置的擺錘在慣性力作用下繞中心桿轉(zhuǎn)動，帶動與激活裝置套環(huán)固定連接的擺桿相應(yīng)擺動，從而激活鎖定裝置內(nèi)部的鎖套，鎖套繞銷軸轉(zhuǎn)動致使其內(nèi)部空間變小，與水平鎖桿呈相互嵌固狀態(tài)，從而限制梁體和活動墩的相對位移，達到活動墩協(xié)同固定墩承受水平地震荷載的目的，從而提高連續(xù)梁橋的抗震性能。
[0005]作為優(yōu)選，所述激活裝置包括固定于活動墩上的支柱，支柱上端安裝有中心桿，套環(huán)可繞中心桿轉(zhuǎn)動，擺錘通過連桿固結(jié)于套環(huán)下方，連桿機構(gòu)的擺桿固結(jié)于套環(huán)上方，擺錘、連桿和擺桿通過套環(huán)形成整體，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生導(dǎo)致支柱隨活動墩水平運動時，擺錘在慣性力作用下帶動擺桿繞中心桿轉(zhuǎn)動。實際應(yīng)用時，通過調(diào)整擺錘重量及其轉(zhuǎn)動半徑，可以根據(jù)需要設(shè)置激活裝置的激活閾值。
[0006]作為優(yōu)選，所述鎖定裝置包括固定板、鎖套和滑塊，其中，滑塊為圓環(huán)狀，位于固定板和鎖套之間，以便于鎖套與固定板荷載傳遞及減小鎖套繞銷軸轉(zhuǎn)動時的摩擦力，鎖套整體呈半圓柱殼體，其內(nèi)部為呈齒牙狀，鎖定裝置需兩個鎖套配合使用，固定板、鎖套和滑塊通過銷軸連為一體，固定板固結(jié)于活動墩上，鎖套可繞銷軸轉(zhuǎn)動，兩個鎖套下方通過連桿機構(gòu)的兩根撐桿連接，兩撐桿之間及撐桿與鎖套的連接均為鉸接，當(dāng)兩根撐桿夾角大于設(shè)計值時，鎖套內(nèi)部空間大于水平鎖桿外徑，撐桿夾角所需設(shè)計值可根據(jù)激活裝置的激活閾值設(shè)定。
[0007]作為優(yōu)選，所述水平鎖桿為圓柱體，外表面呈環(huán)狀凸臺，其凸臺所能承受的荷載根據(jù)活動墩最大承載力確定，環(huán)狀凸臺沿水平鎖桿長度方向上的設(shè)置范圍根據(jù)需要設(shè)定。
[0008]作為優(yōu)選，所述鎖套內(nèi)部單個齒牙所能承受的荷載需大于水平鎖桿單個環(huán)狀凸臺的極限承載力，其齒牙數(shù)量可根據(jù)需要設(shè)定。
[0009]作為優(yōu)選，所述連桿機構(gòu)包括兩撐桿和一擺桿，兩撐桿一端與相應(yīng)的鎖套鉸連，另一端與擺桿鉸連，擺桿與激活裝置的套環(huán)固定連接。地震發(fā)生時，擺錘在慣性力作用下繞中心桿的轉(zhuǎn)動將引發(fā)連桿機構(gòu)動作，即擺桿隨激活裝置套環(huán)擺動，導(dǎo)致鎖定裝置兩撐桿之間夾角變化，繼而引發(fā)鎖套繞銷軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)卣饘?dǎo)致的活動墩運動達到激活裝置的激活閾值時，兩撐桿之間夾角將小于設(shè)計值，此時鎖套內(nèi)部空間小于水平鎖桿外徑，繼而限制梁體和活動墩的相對運動，達到活動墩與固定墩協(xié)同受力，提高連續(xù)梁橋整體抗震性能的目的。
[0010]所述裝置的工作原理是:
正常運營狀態(tài)，激活裝置的擺錘和連桿機構(gòu)的擺桿處于豎直狀態(tài)，與擺桿鉸接的連桿機構(gòu)的撐桿呈水平狀態(tài)，鎖定裝置內(nèi)部凈空大于水平鎖桿外徑，水平鎖桿可以在鎖定裝置內(nèi)自由水平運動，繼而滿足正常運營狀態(tài)下梁墩相對變位需求。
[0011]地震突發(fā)狀態(tài)，地震突發(fā)將導(dǎo)致活動墩的水平運動，擺錘和擺桿在慣性力作用繞中心桿擺動，擺桿的轉(zhuǎn)動將導(dǎo)致連桿機構(gòu)的撐桿夾角變小，引導(dǎo)鎖定裝置的鎖套繞銷軸轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)卣饘?dǎo)致的活動墩運動達到激活裝置的激活閾值時，鎖套內(nèi)部齒牙將于水平鎖桿凸臺相互嵌固，限制梁體和活動墩的相對位移，將上部結(jié)構(gòu)縱向水平地震傳遞至活動墩，實現(xiàn)連續(xù)梁橋各墩協(xié)同受力的目的。
[0012]活動墩保護狀態(tài)，該裝置的核心思想是利用活動墩的抗震潛能，故水平鎖桿凸臺的極限承載力a需根據(jù)活動墩的最大承載能力b確定，可取a=2b/3，當(dāng)?shù)卣疬^大，導(dǎo)致梁體所傳遞至活動墩的地震荷載達到a值，水平凸臺屈服，梁墩間在維持荷載約為a值的狀態(tài)下產(chǎn)生相對位移，這樣，即可最大限度的發(fā)揮活動墩的抗震潛能，又能避免活動墩受力過大發(fā)生破壞。
[0013]有益效果
本發(fā)明的積極效果是:研發(fā)一種慣性力激活的、原理可靠、構(gòu)造簡單、經(jīng)濟耐用、便于檢查與維護的新型大噸位連續(xù)梁橋減震裝置，利用咬合傳力原理，達到連續(xù)梁橋各墩在地震荷載作用下協(xié)同受力的目的，適用于公路橋、鐵路橋、城市橋梁及各類大型連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的新建抗震設(shè)計及既有建筑抗震加固，地震突發(fā)時，通過原理簡單、經(jīng)濟可靠的減震裝置，達到結(jié)構(gòu)協(xié)同受力的目的，提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。
[0014]本發(fā)明具有梁體和活動墩適時連接及活動墩能力保護功能，既可以在地震突發(fā)時最大限度的發(fā)揮活動墩的抗震潛能，又能有效避免活動墩受力過大而引發(fā)的結(jié)構(gòu)破壞。
[0015]本發(fā)明具有自復(fù)位功能，當(dāng)?shù)卣鹜Ｖ购?，擺錘在重力作用下呈豎直狀態(tài)，擺桿隨擺錘擺動可帶動連桿機構(gòu)的撐桿恢復(fù)至初始水平狀態(tài)，繼而將鎖定裝置的鎖套向外張開，實現(xiàn)減震裝置的自復(fù)位，不影響震后橋梁正常運營。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對【具體實施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施方式，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0017]圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明激活裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明激活裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明鎖定裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖5是本發(fā)明鎖定裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6是本發(fā)明正常運營狀態(tài)下的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7是圖6的A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖8是本發(fā)明地震突發(fā)狀態(tài)下的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖9是本發(fā)明地震突發(fā)狀態(tài)下的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖10是本發(fā)明活動墩保護狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖11是圖10中A的局部放大結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]其中:I激活裝置、1-1擺錘、1-2連桿、1-3中心桿、1-4套環(huán)、1-5擺桿、1-6支柱、2鎖定裝置、2-1固定板、2-2鎖套、2-3滑塊、2-4銷軸、2_5撐桿、3水平鎖桿、4牛腿、5梁體、6活動墩。
【具體實施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖1-11和具體實施例對發(fā)明進行清楚、完整的描述。
[0030]本實施例的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示，一種慣性力激活的連續(xù)梁橋減震裝置，其包括激活裝置1、鎖定裝置2、水平鎖桿3和牛腿4，水平鎖桿3通過牛腿4與連續(xù)梁橋梁體5固定連接，激活裝置I和鎖定裝置2分別固定于連續(xù)梁橋的活動墩6上，所述鎖定裝置2圍成內(nèi)部空間，所述水平鎖桿3置于所述鎖定裝置2的內(nèi)部空間中，所述激發(fā)裝置I通過連桿機構(gòu)控制所述鎖定裝置2的內(nèi)部空間。
[0031]如圖2和3所示，所述激活裝置I包括固定于活動墩6上的兩個支柱1-6，兩所述支柱1-6上端安裝有中心桿1-3，中心桿1-3橫設(shè)于兩支柱1-6之間，所述中心桿1-3上設(shè)置有套環(huán)
1-4，套環(huán)1-4可繞中心桿1-3轉(zhuǎn)動，擺錘1-1通過連桿1-2固結(jié)于套環(huán)1-4下方，連桿機構(gòu)的擺桿1-5固結(jié)于套環(huán)1-4上方，擺錘1-1、連桿1-2和擺桿1-5通過套環(huán)1-4形成整體，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生導(dǎo)致支柱1-6隨活動墩6水平運動時，擺錘1-1在慣性力作用下帶動擺桿1-5繞中心桿1-3轉(zhuǎn)動。實際應(yīng)用時，通過調(diào)整擺錘1-1重量及其轉(zhuǎn)動半徑，可以根據(jù)需要設(shè)置激活裝置I的激活閾值。
[0032]如圖4和5所示，所述鎖定裝置2包括固定板2-1、鎖套2-2和滑塊2-3，其中，滑塊2-3為圓環(huán)狀，位于固定板2-1和鎖套2-2之間，鎖套2-2整體呈半圓柱殼體，其內(nèi)部為呈齒牙狀，鎖定裝置2需兩個鎖套2-2配合使用，固定板2-1、鎖套2-2和滑塊2-3通