用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種在自錨式懸索橋上既能實(shí)現(xiàn)耗能能力，又能提高懸索橋主梁剛度的一種組合式構(gòu)造，其在風(fēng)、行車(chē)、剎車(chē)正常狀態(tài)中滿足承載力要求和強(qiáng)度構(gòu)造要求，在地震中具有足夠的耗能性能，而且能夠在罕遇地震下提供給懸索橋加勁梁(主梁)足夠大的剛度，減緩自錨式懸索橋的破壞程度，屬于橋梁工程的抗風(fēng)、抗震和減震技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來(lái)，由于地震及其他自然災(zāi)害的頻頻發(fā)生，對(duì)橋也產(chǎn)生了巨大的威脅。地震發(fā)生時(shí)，由于地震波傳播到地基，使橋基發(fā)生水平和豎向振動(dòng)，并導(dǎo)致橋梁本身也發(fā)生水平和豎向振動(dòng)，從而在橋梁上各部位產(chǎn)生慣性力，使結(jié)構(gòu)受力變形，當(dāng)結(jié)構(gòu)抗力不足以抵御地震荷載時(shí)，即發(fā)生破壞。地震對(duì)地下土的影響，使橋墩下沉和傾斜產(chǎn)生很大變形，導(dǎo)致橋梁產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。砂土液化，地基失效岸坡滑移，也將導(dǎo)致橋梁大幅度破壞甚至倒塌。此外，有些橋雖然在強(qiáng)度上能夠承受地震和振動(dòng)力，但由于橋梁上下部結(jié)構(gòu)連接不牢，整體性差，往往會(huì)造成橋梁上部和下部結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生過(guò)大相對(duì)位移，從而導(dǎo)致橋梁破壞。因此橋梁消能減震技術(shù)在國(guó)際上日益受到重視，通過(guò)在橋梁結(jié)構(gòu)中設(shè)置阻尼消能裝置，依靠阻尼消耗風(fēng)或地震荷載輸入橋梁結(jié)構(gòu)的大部分振動(dòng)能量，從而降低結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)。
[0003]目前絕大多數(shù)的自錨式懸索橋，主纜直接錨固于加勁梁端，主纜拉力直接傳遞給加勁梁，水平分力以軸力方式傳遞到加勁梁上，加勁梁承受著巨大的主纜水平力，這就需要加勁梁截面增大，從而增大梁的自重，反過(guò)來(lái)加大主纜截面，進(jìn)而主纜用鋼量增加，不僅造價(jià)明顯增大，而且限制了自錨式懸索橋跨徑的增加。另外受到主纜非線性作用的影響，吊桿的張拉也更加復(fù)雜。這種加大加勁梁截面的解決方案存在一定的弊端。此外風(fēng)、地震、車(chē)輛行駛及剎車(chē)對(duì)加勁梁也造成明顯的動(dòng)力作用，這些長(zhǎng)期的動(dòng)力響應(yīng)對(duì)懸索橋造成一定程度的疲勞，嚴(yán)重影響橋梁的安全性。
[0004]然而對(duì)于自錨式懸索橋的缺陷以及存在的這些問(wèn)題，傳統(tǒng)方法一般僅采用增加阻尼器的方式進(jìn)行減震處理，但限于自錨式懸索橋的結(jié)構(gòu)特性和安裝控件，只加阻尼器并不能充分而有效解決跨徑和減振的問(wèn)題，更不能解決自錨式懸索橋加勁梁上承受較大的軸向壓力的問(wèn)題。
[0005]為了改善這種情況，本發(fā)明通過(guò)對(duì)自錨式懸索橋加勁梁端與引橋段之間進(jìn)行改造，安裝一種阻尼器和疊合多彎板的組合式裝置，不僅在正常風(fēng)荷載，車(chē)輛行駛以及剎車(chē)等動(dòng)力響應(yīng)下滿足強(qiáng)度要求和具備一定的耗能能力，而且在較大地震中充分實(shí)現(xiàn)耗能，還能通過(guò)疊合多彎板的超彈性變形提高自錨式懸索橋加勁梁的剛度。從而解決了自錨式懸索橋加勁梁承受較大軸力的問(wèn)題，并且在地震中實(shí)現(xiàn)充分耗能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了改善自錨式懸索橋加勁梁承受較大軸向壓力單一的增加加勁梁截面這種情況，且僅僅通過(guò)單一的增加阻尼器來(lái)實(shí)現(xiàn)橋梁在地震中充分耗能的情況，本發(fā)明通過(guò)對(duì)自錨式懸索橋加勁梁端與引橋段之間進(jìn)行改造，安裝一種阻尼器和疊合多彎板的組合式裝置，不僅在正常風(fēng)荷載，車(chē)輛行駛以及剎車(chē)等動(dòng)力響應(yīng)下滿足強(qiáng)度要求和具備一定的耗能能力，而且在較大地震中充分實(shí)現(xiàn)耗能，還能通過(guò)疊合多彎板的超彈性變形提高自錨式懸索橋加勁梁的剛度。從而解決了自錨式懸索橋加勁梁承受較大軸力的問(wèn)題，并且在地震中實(shí)現(xiàn)充分耗能。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案:
[0008]用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，主要包括疊合多彎板1、U形螺栓2、螺栓桿3、螺母4、焊接彈簧5、減振阻尼器6、焊接桿件7、固定鋼板8、固定鋼框架9;疊合多彎板I和減振阻尼器6分別通過(guò)高強(qiáng)度螺栓連接在固定鋼板8和固定鋼框架9上，疊合多彎板1、減振阻尼器6、固定鋼板8、固定鋼框架9形成一個(gè)組合式裝置。該組合式裝置安裝在自錨式懸索橋的加勁梁端與引橋段之間，疊合多彎板I在風(fēng)、行車(chē)、剎車(chē)及地震等外部動(dòng)力激勵(lì)下將產(chǎn)生超彈性變形，對(duì)結(jié)構(gòu)變形起到緩沖作用并進(jìn)行有效耗能減振。
[0009]疊合多彎板I為多個(gè)長(zhǎng)度不一的板片疊合而成，各板片順次疊合，疊合多彎板I的縱截面為三角形;疊合多彎板I的各板片之間存在空隙以保證各板片之間實(shí)現(xiàn)非線性接觸。
[0010]疊合多彎板I的各板片之間通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起，螺栓一端連接于固定鋼板8上，另一端連接于固定鋼框架9上。
[0011]疊合多彎板I的各板片端部之間通過(guò)U形螺栓2鎖在一起，不僅能保證板片端部之間固定更牢固，而且使各板片之間更好的非線性接觸。
[0012]疊合多彎板I較長(zhǎng)的板片兩端通過(guò)焊接彈簧5焊接在固定鋼板8上，使疊合多彎板I固定更牢固，充分的發(fā)揮其超彈性變形后提高剛度的功效，且在正常外部動(dòng)力激勵(lì)下具有微小減振效果。
[0013]減振阻尼器6兩端通過(guò)較大的螺母4 一端連接于固定鋼板8上，另一端連接于固定鋼框架9上，減振阻尼器6兩側(cè)通過(guò)焊接桿件7焊接在固定鋼框架9上。一方面更好的固定減振阻尼器主體部分，一方面使阻尼器更好的實(shí)現(xiàn)耗能。
[0014]減振阻尼器6的類(lèi)型能夠選用粘滯型阻尼器或摩擦型阻尼器，要求出力大于軸力設(shè)計(jì)值1.5倍及以上，保證阻尼器能夠在正常動(dòng)力作用下有效工作。
[0015]本發(fā)明的功能如下:
[0016]疊合多彎板I用中心螺栓系緊，板片的端部通過(guò)U形螺栓2鎖定，板片之間存在間隙。如果外部激勵(lì)加大，各板片之間逐漸產(chǎn)生非線性接觸，剛度迅速增大，使裝置發(fā)生超彈性變形，從而對(duì)自錨式懸索橋加勁梁變形起到緩沖作用，并有效提高自錨式懸索橋的整體有效剛度。
[0017]疊合多彎板I板片采用彈簧鋼65Mn或彈簧鋼60Si2Mn或彈簧鋼50CrVA等熱乳鋼，這些彈簧鋼材強(qiáng)度高、彈性好、淬透性高、塑性和韌性也比平常彈簧鋼好，在沖擊、振動(dòng)或長(zhǎng)期交應(yīng)力下，具有較強(qiáng)的抗拉、抗壓強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度，使疊合多彎板I更有效發(fā)揮其功效。
[0018]減振阻尼器6用高強(qiáng)螺栓連接在固定鋼框架9上，通過(guò)固定鋼板8與疊合多彎板I相連接，在外部動(dòng)力激勵(lì)下能夠充分耗能，與疊合多彎板I相互作用，在外部動(dòng)力作用下共同實(shí)現(xiàn)減振耗能作用，充分發(fā)揮出減振阻尼器6和疊合多彎板I連接成組合式裝置的疊加功效。
[0019]將本發(fā)明的兩個(gè)主要部分減振阻尼器6和疊合多彎板I連接完整后安裝在自錨式懸索橋的主梁端與引橋段之間，在外部動(dòng)力激勵(lì)下共同發(fā)揮作用，不僅使橋具備耗能減震的能力，疊合多彎板I板片之間的非線性接觸使其發(fā)生超彈性變形，剛度隨即迅速增加，從而解決自錨式懸索橋加勁梁承受較大的軸向壓力問(wèn)題，減小對(duì)橋的破壞。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下:
[0021]I)本發(fā)明將減振阻尼器和疊合多彎板組合起來(lái)，在外部動(dòng)力激勵(lì)下共同發(fā)揮作用，不僅使橋具備耗能減震的能力，還可以通過(guò)疊合多彎板超彈性變形，使剛度迅速增加，解決自錨式懸索橋加勁梁承受較大的軸力問(wèn)題，不用通過(guò)加大加勁梁截面的方案，從而減小梁的自重，降低主纜的承載力，實(shí)現(xiàn)降低造價(jià)，增加橋的跨徑。
[0022]2)本發(fā)明采用疊合多彎板應(yīng)用在自錨式懸索橋上，疊合多彎板板片之間存在一定的空隙，通過(guò)疊合多彎板板片之間逐漸產(chǎn)生的非線性接觸，使剛度迅速提高，裝置發(fā)生超彈性變形，從而對(duì)自錨式懸索橋加勁梁變形起到緩沖作用，并有效提高自錨式懸索橋的整體有效剛度。
[0023]3)本發(fā)明疊合多彎板中的較長(zhǎng)板片的端部通過(guò)焊接彈簧焊接于固定鋼板上，焊接彈簧不僅能很好的固定疊合多彎板，還能在風(fēng)、行車(chē)、剎車(chē)及地震中起到微小減震緩沖作用，將外部動(dòng)力作用有效的傳遞給疊合多彎板，使疊合多彎板更有效的發(fā)揮其作用。
[0024]4)本發(fā)明減振阻尼器用高強(qiáng)螺栓連接在固定鋼框架上，通過(guò)固定鋼板與疊合多彎板相連接，在外部動(dòng)力激勵(lì)下能夠充分耗能，與疊合多彎板相互作用，在外部動(dòng)力作用下共同實(shí)現(xiàn)減振耗能作用。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明單個(gè)阻尼器組合式裝置的平面圖。
[0026]圖2為本發(fā)明兩個(gè)阻尼器組合式裝置的平面圖。
[0027]圖3為本發(fā)明單個(gè)阻尼器組合式裝置的立體圖。
[0028]圖4為本發(fā)明兩個(gè)阻尼器組合式裝置的立體圖。
[0029]圖5為本發(fā)明自錨式懸索橋的主視圖。
[0030]圖中:1_疊合多彎板、2-U形螺栓、3-螺栓桿、4-螺母、5-焊接彈簧、6-減振阻尼器、7-焊接桿件、8-固定鋼板、9-固定鋼框架、10-自銷(xiāo)式懸索橋、11-懸索橋加勁梁、12-引橋段。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1:
[0032]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0033]如圖1所示，是本發(fā)明組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其主要包括疊合多彎板1、U形螺栓2、螺栓桿3、螺母4、焊接彈簧5、減振阻尼器6、焊接桿件7、固定鋼板8、固定鋼框架9、自錨式懸索橋10、懸索橋加勁梁11、引橋段12。
[0034]某自錨式懸索橋的主跨跨度為50m，邊跨為15m，兩個(gè)引橋段為10m，懸索橋的總跨度為100m。懸索橋的寬度為15m，吊桿之間間距為5m，橋塔總高20m，其中上橋塔高I Om，下橋塔高10m。自錨式懸索橋的主纜直接錨固在加勁梁的兩端，省去了設(shè)置重力式地錨，突破地域限制。
[0035]疊合多彎板I用中心螺栓系緊，端部用U形螺栓2鎖定，疊合多彎板I板片采用熱乳彈簧鋼65Mn、60Si2Mn或50CrVA，選擇錨固螺栓(螺栓桿3、螺母4)、U形螺栓2強(qiáng)度等級(jí)為10.9級(jí)。
[0036]然后，疊合多彎板I用焊接彈簧5焊接在固定鋼板8上、減振阻尼器6用焊接桿件7焊接在固定鋼框架9上，其焊縫連接形式均為T(mén)形連接，焊縫形式為角焊縫，焊接彈簧5和焊接桿件7均采用Q345的鋼。
[0037]將組裝好的疊合多彎板I和減振阻尼器6采用剛強(qiáng)度螺栓連接到固定鋼板8和固定鋼框架9上，同樣高強(qiáng)度螺栓也采用強(qiáng)度等級(jí)為10.9級(jí)，固定鋼板8和固定鋼框架9選用鋼材為Q345。
[0038]最后，在工廠先將這個(gè)組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置預(yù)制拼裝好，待自錨式懸索橋主體部分施工完成后，將這個(gè)組合式裝置運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)直接錨固在懸索橋加勁梁端與引橋段之間，既節(jié)省施工時(shí)間，又能降低施工成本。
[0039]以上為本發(fā)明的一個(gè)典型實(shí)施例，但本發(fā)明的實(shí)施不限于此。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其特征在于:該裝置主要包括疊合多彎板(l)、u形螺栓(2)、螺栓桿(3)、螺母(4)、焊接彈簧(5)、減振阻尼器(6)、焊接桿件(7)、固定鋼板(8)、固定鋼框架(9);疊合多彎板(I)和減振阻尼器(6)分別通過(guò)高強(qiáng)度螺栓連接在固定鋼板(8)和固定鋼框架(9)上，疊合多彎板(1)、減振阻尼器(6)、固定鋼板(8)、固定鋼框架(9)形成一個(gè)組合式裝置;該組合式裝置安裝在自錨式懸索橋的加勁梁端與引橋段之間，疊合多彎板(I)在風(fēng)、行車(chē)、剎車(chē)及地震等外部動(dòng)力激勵(lì)下將產(chǎn)生超彈性變形，對(duì)結(jié)構(gòu)變形起到緩沖作用并進(jìn)行有效耗能減振； 疊合多彎板(I)為多個(gè)長(zhǎng)度不一的板片疊合而成，各板片順次疊合，疊合多彎板(I)的縱截面為三角形;疊合多彎板I的各板片之間存在空隙以保證各板片之間實(shí)現(xiàn)非線性接觸； 疊合多彎板(I)的各板片之間通過(guò)高強(qiáng)螺栓連接在一起，螺栓一端連接于固定鋼板(8)上，另一端連接于固定鋼框架(9)上； 疊合多彎板(I)的各板片端部之間通過(guò)U形螺栓(2)鎖在一起，不僅能保證板片端部之間固定更牢固，而且使各板片之間更好的非線性接觸； 疊合多彎板(I)較長(zhǎng)的板片兩端通過(guò)焊接彈簧(5)焊接在固定鋼板(8)上，使疊合多彎板(I)固定更牢固，充分的發(fā)揮其超彈性變形后提高剛度的功效，且在正常外部動(dòng)力激勵(lì)下具有微小減振效果； 減振阻尼器(6)兩端通過(guò)較大的螺母(4) 一端連接于固定鋼板(8)上，另一端連接于固定鋼框架(9)上，減振阻尼器(6)兩側(cè)通過(guò)焊接桿件(7)焊接在固定鋼框架(9)上;一方面更好的固定減振阻尼器主體部分，一方面使阻尼器更好的實(shí)現(xiàn)耗能； 減振阻尼器(6)的類(lèi)型能夠選用粘滯型阻尼器或摩擦型阻尼器，要求出力大于軸力設(shè)計(jì)值1.5倍及以上，保證阻尼器能夠在正常動(dòng)力作用下有效工作。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其特征在于:疊合多彎板(I)用中心螺栓系緊，板片的端部通過(guò)U形螺栓(2)鎖定，板片之間存在間隙；如果外部激勵(lì)加大，各板片之間逐漸產(chǎn)生非線性接觸，剛度迅速增大，使裝置發(fā)生超彈性變形，從而對(duì)自錨式懸索橋加勁梁變形起到緩沖作用，并有效提高自錨式懸索橋的整體有效剛度。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其特征在于:疊合多彎板(I)板片采用彈簧鋼65Mn或彈簧鋼60Si2Mn或彈簧鋼50CrVA。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其特征在于:減振阻尼器(6)用高強(qiáng)螺栓連接在固定鋼框架(9)上，通過(guò)固定鋼板(8)與疊合多彎板(I)相連接，在外部動(dòng)力激勵(lì)下能夠充分耗能，與疊合多彎板(I)相互作用，在外部動(dòng)力作用下共同實(shí)現(xiàn)減振耗能作用，充分發(fā)揮出減振阻尼器(6)和疊合多彎板(I)連接成組合式裝置的疊加功效。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，其特征在于:兩個(gè)主要部分減振阻尼器(6)和疊合多彎板(I)連接完整后安裝在自錨式懸索橋的主梁端與引橋段之間，在外部動(dòng)力激勵(lì)下共同發(fā)揮作用，不僅使橋具備耗能減震的能力，疊合多彎板(I)板片之間的非線性接觸使其發(fā)生超彈性變形，剛度隨即迅速增加，從而解決自錨式懸索橋加勁梁承受較大的軸向壓力問(wèn)題，減小對(duì)橋的破壞。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了用于自錨式懸索橋的組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，該裝置為一種組合式超彈性疊合多彎板減振耗能裝置，在地震及正常荷載下具備一定耗能能力以至于減緩橋梁的破壞程度，屬于結(jié)構(gòu)工程的抗震減震技術(shù)領(lǐng)域。該裝置應(yīng)用到自錨式懸索橋上，其不僅在正常風(fēng)荷載、車(chē)輛行駛及剎車(chē)等動(dòng)力荷載作用下滿足承載力和強(qiáng)度要求并具有一定的耗能能力，而且在較大地震中能夠充能實(shí)現(xiàn)耗能，還能隨外部激勵(lì)的增大，使裝置發(fā)生超彈性變形，有效提高自錨式懸索橋的整體有效剛度。從而解決了自錨式懸索橋加勁梁承受較大軸向壓力的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】E01D11/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105714671
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610141493
【發(fā)明人】何浩祥, 王文濤, 解鑫, 張小福
【申請(qǐng)人】北京工業(yè)大學(xué)