一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置，包括激振球、上套箱、下卡座和球托架；上套箱固定于梁體底部，下卡座固定于滑動墩頂部，上套箱與下卡座之間留有間隙，球托架固定于下卡座上，并通過上套箱側(cè)壁的球托架孔伸入上套箱內(nèi)，并托起上套箱內(nèi)的激振球；正常狀態(tài)下，激振球位于球托架上，上套箱與下卡座完全無約束，以滿足梁體在溫度作用下的縱向伸縮位移。地震發(fā)生時，在地震加速度作用下激振球脫離球支架落入下卡座球槽內(nèi)，上套箱底板上的卡孔與激振球發(fā)生碰撞，從而限制梁體與滑動墩之間的相對位移，從而使滑動墩協(xié)同承受地震作用荷載，提高連續(xù)梁橋的抗震能力。
【專利說明】一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置，適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型連續(xù)梁結(jié)構(gòu)建筑物新建或抗震加固，能夠使結(jié)構(gòu)在突發(fā)地震作用下協(xié)同受力，提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能。
【背景技術(shù)】
[0002]為降低連續(xù)梁橋的地震響應(yīng)，提高連續(xù)梁橋的抗震性能，通常對連續(xù)梁橋采用減、隔震支座和粘滯阻尼器等減震措施，如鉛芯橡膠支座、粘滯阻尼器等。但目前的常規(guī)方案都沒有改變連續(xù)梁橋固定墩單獨(dú)受載，其他各滑動墩的雖有抗震能力卻沒有得到發(fā)揮和利用的狀態(tài)。近年來，有學(xué)者提出了 Lock-up裝置，從技術(shù)角度考慮，可以實(shí)現(xiàn)各墩協(xié)同受力，但此裝置不僅成本高昂，而且后期的檢查與維護(hù)煩雜，運(yùn)營及維護(hù)成本高，因此應(yīng)用于橋梁抗震的實(shí)例較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的是提供一種以地震動加速度激活的、造價低廉、耐久性好、便于檢查與維護(hù)的新型大噸位連續(xù)梁橋減震裝置，利用本發(fā)明，可以克服現(xiàn)有減隔震裝置及既有技術(shù)上存在的上述缺點(diǎn)和不足；地震突發(fā)時，可使連續(xù)梁橋各橋墩在地震荷載作用下協(xié)調(diào)受力，解決了常規(guī)設(shè)計(jì)連續(xù)梁橋在縱向地震作用下固定墩單獨(dú)受力，固定墩抗震需求和橋梁上部結(jié)構(gòu)縱向位移過大等不利影響。利用本發(fā)明，可以為連續(xù)梁橋設(shè)計(jì)及抗震加固提供一種新的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)保障，適用于新橋設(shè)計(jì)或舊橋抗震加固；
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置，其特征在于:包括激振球(3)、上套箱(I)、下卡座(2)和球托架(4)。上套箱(I)沿橋梁縱向的方向開有檢查孔(9)和球托架孔(8)，上套箱(I)底板留有供激振球漏下的卡孔(7)。上套箱(I)的正下方是下卡座(2 )，下卡座(2 )在正對上套箱的卡孔(7 )處設(shè)有能卡住激振球(3 )的球槽(10)。球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通過上套箱(I)側(cè)壁的球托架孔伸入上套箱內(nèi)，并托起上套箱內(nèi)(I)的激振球(3 )。
[0005]正常狀態(tài)下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(I)與下卡座(2)完全無約束，梁體與滑動墩沿橋梁縱向可以發(fā)生相對滑動，以滿足橋梁在溫度荷載作用下的沿橋梁縱向的伸縮變形需求。
[0006]地震發(fā)生時，在地震加速度作用下激振球(3)脫離球托架(4)，下落并穿過上套箱
(I)底板上的卡孔(7)，落入下卡座(2)的球槽(10)內(nèi)。所述的球托架(4)上用于放置激振球(3)的曲面為半徑與激振球(3)半徑相同的球面，且球面深度計(jì)算過程如下:首先根據(jù)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范查得橋梁場地所處區(qū)域的抗震設(shè)防等級，得到對應(yīng)的場地地震加速度峰值
a,再根據(jù)場地地震加速度峰值a進(jìn)行橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析得到滑動墩墩頂?shù)牡卣痦憫?yīng)加速度峰值b，經(jīng)過適當(dāng)折減，取0.6b?0.8b的加速度值作為激振球(3)的激活加速度值C，最后依據(jù)加速度值c計(jì)算托架上球面的深度。所述的球槽(10)為半徑與激振球(3)半徑相同，深度大于等于激振球(3)半徑的球面，且使激振球(3)與上套箱(I)底板卡孔(7)孔壁的撞點(diǎn)位于激振球(3)的上半部分。碰撞發(fā)生時,碰撞點(diǎn)所在截面的半徑小于激振球(3)的半徑，而激振球下半部分與下卡座(2)上的球槽(10)完全貼合，可以限制碰撞發(fā)生時激振球(3)脫離球槽(10)。
[0007]所述裝置的工作原理如下:
[0008]原理一，正常狀態(tài)下，激振球位于球托架上，上套箱與下卡座完全無約束，以滿足此狀態(tài)橋梁縱向位移變化需求；
[0009]原理二，地震突發(fā)時，依靠加速度作用，激振球產(chǎn)生滾動，脫離球托架，穿過上套箱底板的圓孔落入下卡座上的球槽。
[0010]原理三，當(dāng)上套箱與下卡座之間沿橋梁縱向的相對位移超過限值時，套箱底板上圓孔壁與激振球發(fā)生碰撞，將梁體的地震力傳遞給滑動墩，從而使滑動墩協(xié)同承受地震作用荷載。
[0011]有益效果
[0012]本發(fā)明的積極效果是:研發(fā)一種以地震動加速度激活的、造價低廉、耐久性好、便于檢查維護(hù)的新型大噸位連續(xù)梁橋減震裝置，利用碰撞傳力原理，使連續(xù)梁橋各橋墩在地震荷載作用下能夠協(xié)調(diào)受力，滑動墩可以發(fā)揮既有抗震能力。適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型連續(xù)梁結(jié)構(gòu)建筑物新建或加固，能夠使結(jié)構(gòu)在突發(fā)地震作用下協(xié)同受力，提聞結(jié)構(gòu)的抗震能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1a是本發(fā)明正常工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)立面示意圖；
[0014]圖1b是本發(fā)明正常工作狀態(tài)的結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明在地震突發(fā)時的激振球鎖死的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]其中:
[0017]I—上套箱；
[0018]2—下卡座；
[0019]3—激振球；
[0020]4一球托架；
[0021]5—上套箱側(cè)板；
[0022]6—上套箱底板；
[0023]7—卡孔；
[0024]8—球托架孔；
[0025]9一檢查孔；
[0026]IO—球槽；
[0027]11—梁體；
[0028]12—滑動墩。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下結(jié)合實(shí)施例及附圖作進(jìn)一步詳述，但不做為對本發(fā)明的限定。[0030]本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)如圖la、圖1b所示，一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置，包括上套箱(I)、下卡座(2)、激振球(3 )、球托架(4 )。上套箱(I)安裝固定在梁體(11)上，上套箱(I)沿縱向的上套箱側(cè)板(5 )上留有球托架孔(8 )和檢查孔(9 )，上套箱底板(6 )中央留有圓形的卡孔(7)，卡孔(7)的半徑略大于激振球(3)，可供激振球(3)落下。下卡座
(2)安裝固定在滑動墩(12)上，下卡座(2)頂面上留有球徑與激振球(3)相同的球槽(10)，球槽(10 )的深度等于激振球(3 )的半徑，激振球(3 )落入卡槽(10 )后有一半球體露在下卡座(2)外面，適當(dāng)設(shè)置上套箱(I)與下卡座(2)之間的間隙，使激振球(3)與上套箱(I)的卡孔(7)能發(fā)生碰撞。球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通過球托架孔(8)伸入上套箱(I)內(nèi)，并在其端部托起激振球(3 )，便于激振球(3 )在地震作用下脫離球托架4后從卡孔落下。
[0031]如圖la、圖1b所示，正常狀態(tài)下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(I)與下卡座(2)可以自由移動，梁體(11)與各滑動墩(12)之間處于相對自由狀態(tài)，不因梁體(11)與各滑動墩(12)之間的位移而產(chǎn)生任何約束。
[0032]如圖2所示，地震突發(fā)時，本發(fā)明在地震加速度作用下，激振球(3)產(chǎn)生滾動，從球托架(4)上落下并通過卡孔(7)最終掉入下卡座(2)上的球槽(10)內(nèi)。地震作用下當(dāng)上套箱(I)與下卡座(2)之間的沿橋梁縱向的相對位移大于卡孔(7)的孔壁與激振球(3)的間距值時，激振球(3)與卡孔(7)的孔壁發(fā)生碰撞，從而限制梁體(11)與滑動墩(12)之間的相對位移，從而使滑動墩協(xié)同承受地震作用荷載。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的的任何修改、等同變化與修飾，都應(yīng)視為本發(fā)明方案的技術(shù)范疇，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種地震加速度激活的多跨橋梁橋減震裝置，其特征在于:包括激振球(3)、上套箱(I)、下卡座(2)和球托架(4);上套箱(I)固定于梁體底部，下卡座(2)固定于滑動墩頂部，上套箱(I)與下卡座(2)之間留有間隙，上套箱(I)的側(cè)板上沿橋梁縱向的方向開有檢查孔(9)和球托架孔(8)，上套箱(I)底板留有供激振球(3)漏下的卡孔(7);上套箱(I)的正下方是下卡座(2)，下卡座(2)在正對上套箱(I)的卡孔(7)處設(shè)有能卡住激振球(3)的球槽(10);球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通過上套箱(I)側(cè)壁的球托架孔(8)伸入上套箱(O內(nèi)，并托起上套箱(I)內(nèi)的激振球(3)；正常狀態(tài)下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(I)與下卡座(2)完全無約束；地震發(fā)生時，在地震加速度作用下激振球(3)脫離球托架(4)，下落并穿過上套箱(I)底板上的卡孔(7)，落入下卡座(2)的球槽(10)內(nèi)；所述的球托架(4)上用于放置激振球(3)的曲面為半徑與激振球(3)半徑相同的球面，且球面深度根據(jù)小球掉落所需的地震加速度經(jīng)動力計(jì)算得到；所述的球槽(10)為半徑與激振球(3)半徑相同，深度大于等于激振球(3)半徑的球面，且使激振球(3)與上套箱(I)底板卡孔(7)孔壁的撞點(diǎn)位于激振球(3)的上半部分；碰撞發(fā)生時，碰撞點(diǎn)所在截面的半徑小于激振球(3)的半徑，而激振球下半部分與下卡座(2)上的球槽(10)完全貼合，可以限制碰撞發(fā)生時激振球(3)脫離球槽(10)。
【文檔編號】E01D19/00GK103696358SQ201310693078
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】張文學(xué), 黃薦, 陳壯, 寇文琦, 張有振, 王景景, 李增銀, 魏贊洋 申請人:北京工業(yè)大學(xué)