專利名稱：鋼阻尼防碰撞防落梁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及橋梁抗震裝置，特別涉及一種采用阻尼元件以防止橋梁碰撞或脫落的裝置。
背景技術(shù)：
從歷次震害可以看出，橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生頻次最高的破壞形式為落梁破壞及碰撞破壞。落梁破壞是指橋梁的上部結(jié)構(gòu)與支承其的下部結(jié)構(gòu)脫離，即主梁從橋墩或橋臺(tái)處脫離，造成主梁懸空、折斷，或墜落的現(xiàn)象。碰撞破壞是指相鄰聯(lián)之間的橋梁上部結(jié)構(gòu)，即主梁之間的空隙被完全壓縮，發(fā)生相互碰撞，造成主梁端部碎裂的現(xiàn)象。產(chǎn)生落梁破壞的原因在于橋梁的上部結(jié)構(gòu)與下部結(jié)構(gòu)間的支承長(zhǎng)度較小，不足以應(yīng)對(duì)上部結(jié)構(gòu)過(guò)大的地震位移。然而如果根據(jù)地震分析結(jié)果設(shè)置支承長(zhǎng)度，往往會(huì)造成下部結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，經(jīng)濟(jì)性差。產(chǎn)生碰撞破壞的原因在于相鄰聯(lián)之間的橋梁上部結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的不同步性。運(yùn)動(dòng)的不同步性幾乎是不可避免的，這是因?yàn)橄噜弮陕?lián)橋的動(dòng)力特性總會(huì)存在差異，在地震作用下的運(yùn)動(dòng)模式也不盡相同。在橋梁抗震領(lǐng)域，對(duì)于防落梁裝置的研究較多，但大都限于剛性構(gòu)件，如鋼絞線拉索或鋼性鏈條。剛性構(gòu)件發(fā)揮作用時(shí)，結(jié)構(gòu)受力陡然增大，會(huì)造成連接部位發(fā)生局部破壞，進(jìn)而造成防落梁裝置失效。對(duì)于防碰撞裝置的研究大都限于主梁與橫向限位擋塊之間的碰撞，較少涉及相鄰聯(lián)主梁之間的碰撞。針對(duì)上述不足，專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210438108.X的多階段防落梁防碰撞裝置試圖解決上述技術(shù)問(wèn)題，其作用原理是通過(guò)彈簧的緩沖作用以減緩和限制橋梁構(gòu)建的相對(duì)位移，以克服采用剛性連接構(gòu)建造成的連接部位發(fā)生局部破壞的問(wèn)題。但是，通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析證明，該結(jié)構(gòu)仍然存在以下不足:第一，采用彈簧以發(fā)揮碰撞或拉伸時(shí)的緩沖減震作用，因其為彈性變形，而非塑性變形，其穩(wěn)定性差，防撞防落效果不夠理想，容易造成橋梁的二次破壞，原因在于采用彈簧只是改變了能量的形式(由碰撞產(chǎn)生的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為彈簧的彈性勢(shì)能)，而沒(méi)有起到吸能、耗能甚至消能的作用。第二，采用多級(jí)滑動(dòng)限位系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作成本較低。第三，拉伸時(shí)靠彈簧變形和鋼絞線進(jìn)行限位，壓縮時(shí)僅靠彈簧變形將能量轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，并沒(méi)有形成滯回耗能作用，相對(duì)于巨大的橋梁結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)能量相t匕，轉(zhuǎn)化的能量非常有限。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，采用阻尼部件以消耗和吸收橋梁撞擊能量，提高防撞放落效果和穩(wěn)定性，避免發(fā)生二次破壞。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的:一種鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，包括圓筒和固定設(shè)置在圓筒兩端的左蓋板和右蓋板；圓筒內(nèi)設(shè)置阻尼系統(tǒng)，阻尼系統(tǒng)的一端固定連接在右蓋板上，另一端固定連接滑動(dòng)連桿，滑動(dòng)連桿的自由端穿過(guò)左蓋板并延伸至圓筒外，滑動(dòng)連桿上位于左蓋板的兩側(cè)設(shè)置外限位擋板和內(nèi)限位擋板；所述右蓋板外側(cè)固定連接固定連桿。
進(jìn)一步，所述阻尼系統(tǒng)由阻尼器構(gòu)成；所述阻尼器包括外圈、內(nèi)圈和均勻設(shè)置在外圈和內(nèi)圈之間的支撐肋。進(jìn)一步，所述支撐肋為圓弧形，弧度為π/3— π。進(jìn)一步,所述阻尼器外圈的半徑R為5—25cm,內(nèi)圈的半徑r為2—15cm ;夕卜圈和內(nèi)圈的徑向厚度t均為0.4一2cm ;阻尼器的厚度d為2—30cm。進(jìn)一步，所述阻尼系統(tǒng)由多個(gè)阻尼器串聯(lián)而成，相鄰兩個(gè)阻尼器所在的平面相互垂直。進(jìn)一步，所述外圈、內(nèi)圈和支撐肋均由阻尼比為0.03—0.05的阻尼材料制成。進(jìn)一步，所述阻尼材料采用Q235鋼、鉻鑰合金鋼或2Crl3不銹鋼。進(jìn)一步,所述外圈的外側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩受力面。進(jìn)一步，所述滑動(dòng)連桿和固定連桿的自由端均連接有安裝支座。本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，包括圓筒和固定設(shè)置在圓筒兩端的左蓋板和右蓋板；圓筒內(nèi)設(shè)置阻尼系統(tǒng)，阻尼系統(tǒng)的一端固定連接在右蓋板上，另一端固定連接滑動(dòng)連桿，滑動(dòng)連桿的自由端穿過(guò)左蓋板并延伸至圓筒外，滑動(dòng)連桿上位于左蓋板的兩側(cè)設(shè)置外限位擋板和內(nèi)限位擋板；所述右蓋板外側(cè)固定設(shè)置固定連桿。與現(xiàn)有采用彈簧等彈性放落防碰撞裝置相比，有益效果有:第一，本發(fā)明的工作原理為:通過(guò)安裝支座將其固定在兩橋梁之間，當(dāng)兩橋梁發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，首先通過(guò)滑動(dòng) 連桿和固定連桿將力傳遞作用在阻尼系統(tǒng)上，阻尼系統(tǒng)通過(guò)被壓縮或拉伸發(fā)揮阻尼作用，在有效限制位移繼續(xù)發(fā)生的同時(shí)，阻尼系統(tǒng)消耗和吸收大量能量，減小甚至消除阻尼系統(tǒng)對(duì)橋梁的反作用力，使橋梁不再受力而靜止，從而大大提高了橋梁整體的穩(wěn)定性，有效減小了地震等的破壞性，防撞防落效果十分理想。第二，現(xiàn)有專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210438108.X的多階段防落梁防碰撞裝置，在橋梁之間發(fā)生較小的位移時(shí)，其內(nèi)的彈簧甚至限位擋塊均不會(huì)發(fā)生有效作用，橋梁之間可發(fā)生一定距離的位移，當(dāng)彈簧和限位擋塊真是發(fā)生效果后，橋梁之間實(shí)際上已經(jīng)產(chǎn)生了較大的位移，嚴(yán)重影響了防撞防落效果；而本發(fā)明的防碰撞防落裝置，使用時(shí)通過(guò)安裝支座將其牢牢固定在兩橋梁之間，當(dāng)橋梁之間發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，其可立即發(fā)生相反方向的作用，限制橋梁位移的繼續(xù)發(fā)生，當(dāng)橋梁被實(shí)際限制位移后，橋梁所發(fā)生的位移量與前者相比大大減小，防撞防落效果十分明顯。第三，與現(xiàn)有專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210438108.X的多階段防落梁防碰撞裝置相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，而且相鄰部件之間的“節(jié)點(diǎn)”較少，有利于進(jìn)一步提高防撞防落裝置的整體強(qiáng)度。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中的A— A向剖視圖；圖3為本發(fā)明中阻尼器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，如圖所示:本實(shí)施例的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，包括圓筒6和固定設(shè)置在圓筒兩端的左蓋板3和右蓋板8 ;圓筒內(nèi)設(shè)置阻尼系統(tǒng)7，阻尼系統(tǒng)的一端固定連接在右蓋板8上，另一端固定連接滑動(dòng)連桿4，滑動(dòng)連桿的自由端穿過(guò)左蓋板3并延伸至圓筒外，滑動(dòng)連桿4上位于左蓋板3的兩側(cè)設(shè)置外限位擋板2和內(nèi)限位擋板5 ;所述右蓋板外側(cè)固定連接固定連桿9。其中，所述阻尼系統(tǒng)由阻尼器構(gòu)成；所述阻尼器包括外圈7a、內(nèi)圈7d和均勻設(shè)置在外圈和內(nèi)圈之間的支撐肋7b，所述外圈、內(nèi)圈和支撐肋均由阻尼材料制成；通過(guò)理論分析結(jié)合試驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)證，本發(fā)明優(yōu)選采用阻尼比為
0.03-0.05的阻尼材料，能夠最大限度的發(fā)揮阻尼吸能作用；具體可采用Q235鋼、鉻鑰合金鋼或2Crl3不銹鋼，可通過(guò)市場(chǎng)購(gòu)買而得。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻尼器外圈7a的半徑R為5—25cm，具體取R=8cm ;內(nèi)圈7d的半徑r為2—15cm ;具體取r=7cm ;外圈和內(nèi)圈的徑向厚度t均為0.4一2cm,具體取t=lcm ;阻尼器的厚度d為2—30cm ;具體取d=6cm。所述支撐肋7b為圓弧形，弧度rad為/3一 η ,具體取rad=0.5 η。通過(guò)建立模型分析和反復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,優(yōu)選出R、r、t、d和rad等參數(shù)，吸能效果非常理想，綜合性能優(yōu)越，合適選擇安裝數(shù)量可適用于現(xiàn)有各種型號(hào)的橋梁。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述阻尼系統(tǒng)由多個(gè)阻尼器串聯(lián)而成，相鄰兩個(gè)阻尼器所在的平面相互垂直。垂直布置更加有利于裝置受力的穩(wěn)定性，不易發(fā)生面外變形，更有利于發(fā)揮鋼阻尼元件的滯回耗能作用。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述外圈7a的外側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩受力面7c。設(shè)置受力面使阻尼器在受到撞擊時(shí)是面受力，而不是點(diǎn)受力，受力均衡。作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述滑動(dòng)連桿4和固定連桿9的自由端均連接有安裝支座I。便于固定，安裝簡(jiǎn)單，使用方便。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于包括圓筒(6)和固定設(shè)置在圓筒兩端的左蓋板(3)和右蓋板(8);圓筒內(nèi)設(shè)置阻尼系統(tǒng)(7)，阻尼系統(tǒng)的一端固定連接在右蓋板(8 )上，另一端固定連接滑動(dòng)連桿(4 )，滑動(dòng)連桿的自由端穿過(guò)左蓋板(3 )并延伸至圓筒外，滑動(dòng)連桿(4)上位于左蓋板(3)的兩側(cè)設(shè)置外限位擋板(2)和內(nèi)限位擋板(5);所述右蓋板外側(cè)固定連接固定連桿(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述阻尼系統(tǒng)由阻尼器構(gòu)成；所述阻尼器包括外圈(7a)、內(nèi)圈(7d)和均勻設(shè)置在外圈和內(nèi)圈之間的支撐肋(7b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述支撐肋(7b)為圓弧形,弧度為π /3— 31。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述阻尼器外圈(7a)的半徑R為5—25cm,內(nèi)圈(7d)的半徑r為2—15cm ;外圈和內(nèi)圈的徑向厚度t均為O.4—2cm ;阻尼器的厚度d為2 — 30cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述阻尼系統(tǒng)由多個(gè)阻尼器串聯(lián)而成，相鄰兩個(gè)阻尼器所在的平面相互垂直。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述外圈、內(nèi)圈和支撐肋均由阻尼比為O. 03-0. 05的阻尼材料制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述阻尼材料采用Q235鋼、鉻鑰合金鋼或2Crl3不銹鋼。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述外圈(7a)的外側(cè)對(duì)稱設(shè)置兩受力面(7c )。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，其特征在于所述滑動(dòng)連桿(4)和固定連桿(9)的自由端均連接有安裝支座(I)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)明的鋼阻尼防碰撞防落梁裝置，包括圓筒和固定設(shè)置在圓筒兩端的左蓋板和右蓋板；圓筒內(nèi)設(shè)置阻尼系統(tǒng)，阻尼系統(tǒng)的一端固定連接在右蓋板上，另一端固定連接滑動(dòng)連桿，滑動(dòng)連桿的自由端穿過(guò)左蓋板并延伸至圓筒外，滑動(dòng)連桿上位于左蓋板的兩側(cè)設(shè)置外限位擋板和內(nèi)限位擋板；所述右蓋板外側(cè)固定設(shè)置固定連桿。由于采用阻尼器進(jìn)行吸能，從而大大提高了橋梁整體的穩(wěn)定性，有效減小了地震等的破壞性，防撞防落效果十分理想。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，而且相鄰部件之間的“節(jié)點(diǎn)”較少，有利于進(jìn)一步提高防撞防落裝置的整體強(qiáng)度。
文檔編號(hào)E01D19/00GK103255704SQ20131020402
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月28日
發(fā)明者耿波, 張茜, 王福敏 申請(qǐng)人:招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司