一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置

摘要

本发明涉及一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，包括激振球、上套箱、下卡座和球托架；上套箱固定于梁体底部，下卡座固定于滑动墩顶部，上套箱与下卡座之间留有间隙，球托架固定于下卡座上，并通过上套箱侧壁的球托架孔伸入上套箱内，并托起上套箱内的激振球；正常状态下，激振球位于球托架上，上套箱与下卡座完全无约束，以满足梁体在温度作用下的纵向伸缩位移。地震发生时，在地震加速度作用下激振球脱离球支架落入下卡座球槽内，上套箱底板上的卡孔与激振球发生碰撞，从而限制梁体与滑动墩之间的相对位移，从而使滑动墩协同承受地震作用荷载，提高连续梁桥的抗震能力。

权利要求

1.一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，其特征在于：包括激振球(3)、上套箱(1)、下卡座(2)和球托架(4)；上套箱(1)固定于梁体底部，下卡座(2)固定于滑动墩顶部，上套箱(1)与下卡座(2)之间留有间隙，上套箱(1)的侧板上沿桥梁纵向的方向开有检查孔(9)和球托架孔(8)，上套箱(1)底板留有供激振球(3)漏下的卡孔(7)；上套箱(1)的正下方是下卡座(2)，下卡座(2)在正对上套箱(1)的卡孔(7)处设有能卡住激振球(3)的球槽(10)；球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通过上套箱(1)侧壁的球托架孔(8)伸入上套箱(1)内，并托起上套箱(1)内的激振球(3)；

正常状态下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(1)与下卡座(2)完全无约束；

地震发生时，在地震加速度作用下激振球(3)脱离球托架(4)，下落并穿过上套箱(1)底板上的卡孔(7)，落入下卡座(2)的球槽(10)内；所述的球托架(4)上用于放置激振球(3)的曲面为半径与激振球(3)半径相同的球面，且球面深度根据激振球(3)掉落所需的地震加速度经动力计算得到；所述的球槽(10)为半径与激振球(3)半径相同，深度大于等于激振球(3)半径的球面，且使激振球(3)与上套箱(1)底板卡孔(7)孔壁的撞点位于激振球(3)的上半部分；碰撞发生时，碰撞点所在截面的半径小于激振球(3)的半径，而激振球下半部分与下卡座(2)上的球槽(10)完全贴合，可以限制碰撞发生时激振球(3)脱离球槽(10)。

说明书

一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型连续梁结构建筑物新建或抗震加固，能够使结构在突发地震作用下协同受力，提高结构整体抗震性能。

背景技术

[0002] 为降低连续梁桥的地震响应，提高连续梁桥的抗震性能，通常对连续梁桥采用减、隔震支座和粘滞阻尼器等减震措施，如铅芯橡胶支座、粘滞阻尼器等。但目前的常规方案都没有改变连续梁桥固定墩单独受载，其他各滑动墩虽然具有抗震能力却没有得到发挥和利用的状态。近年来，有学者提出了Lock-up装置，从技术角度考虑，可以实现各墩协同受力，但此装置不仅成本高昂，而且后期的检查与维护烦杂，运营及维护成本高，因此应用于桥梁抗震的实例较少。

发明内容

[0003] 本发明目的是提供一种以地震动加速度激活的、造价低廉、耐久性好、便于检查与维护的新型大吨位多跨桥梁桥减震装置，利用本发明，可以克服现有减隔震装置及既有技术上存在的上述缺点和不足；地震突发时，可使连续梁桥各桥墩在地震荷载作用下协调受力，解决了常规设计连续梁桥在纵向地震作用下固定墩单独受力，固定墩抗震需求和桥梁上部结构纵向位移过大等不利影响。利用本发明，可以为连续梁桥设计及抗震加固提供一种新的设计理念和技术保障，适用于新桥设计或旧桥抗震加固；

[0004] 本发明的技术方案是：一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，其特征在于：包括激振球(3)、上套箱(1)、下卡座(2)和球托架(4)。上套箱(1)沿桥梁纵向的方向开有检查孔(9)和球托架孔(8)，上套箱(1)底板留有供激振球漏下的卡孔(7)。上套箱(1)的正下方是下卡座(2)，下卡座(2)在正对上套箱的卡孔(7)处设有能卡住激振球(3)的球槽(10)。球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通过上套箱(1)侧壁的球托架孔伸入上套箱内，并托起上套箱内(1)的激振球(3)。

[0005] 正常状态下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(1)与下卡座(2)完全无约束，梁体与滑动墩沿桥梁纵向可以发生相对滑动，以满足桥梁在温度荷载作用下的沿桥梁纵向的伸缩变形需求。

[0006] 地震发生时，在地震加速度作用下激振球(3)脱离球托架(4)，下落并穿过上套箱(1)底板上的卡孔(7)，落入下卡座(2)的球槽(10)内。所述的球托架(4)上用于放置激振球(3)的曲面为半径与激振球(3)半径相同的球面，且球面深度计算过程如下：首先根据建筑抗震设计规范查得桥梁场地所处区域的抗震设防等级，得到对应的场地地震加速度峰值a，再根据场地地震加速度峰值a进行桥梁结构地震响应分析得到滑动墩墩顶的地震响应加速度峰值b，经过适当折减，取0.6b～0.8b的加速度值作为激振球(3)的激活加速度值c，最后依据加速度值c计算托架上球面的深度。所述的球槽(10)为半径与激振球(3)半径相同，深度大于等于激振球(3)半径的球面，且使激振球(3)与上套箱(1)底板卡孔(7)孔壁的撞点位于激振球(3)的上半部分。碰撞发生时，碰撞点所在截面的半径小于激振球(3)的半径，而激振球下半部分与下卡座(2)上的球槽(10)完全贴合，可以限制碰撞发生时激振球(3)脱离球槽(10)。

[0007] 所述装置的工作原理如下：

[0008] 原理一，正常状态下，激振球位于球托架上，上套箱与下卡座完全无约束，以满足此状态桥梁纵向位移变化需求；

[0009] 原理二，地震突发时，依靠加速度作用，激振球产生滚动，脱离球托架，穿过上套箱底板的圆孔落入下卡座上的球槽。

[0010] 原理三，当上套箱与下卡座之间沿桥梁纵向的相对位移超过限值时，套箱底板上圆孔壁与激振球发生碰撞，将梁体的地震力传递给滑动墩，从而使滑动墩协同承受地震作用荷载。

[0011] 有益效果

[0012] 本发明的积极效果是：研发一种以地震动加速度激活的、造价低廉、耐久性好、便于检查维护的新型大吨位连续梁桥减震装置，利用碰撞传力原理，使连续梁桥各桥墩在地震荷载作用下能够协调受力，滑动墩可以发挥既有抗震能力。适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型连续梁结构建筑物新建或加固，能够使结构在突发地震作用下协同受力，提高结构的抗震能力。

附图说明

[0013] 图1a是本发明正常工作状态的结构立面示意图；

[0014] 图1b是本发明正常工作状态的结构侧面示意图；

[0015] 图2是本发明在地震突发时的激振球锁死的结构示意图。

[0016] 其中：

[0017] 1—上套箱；

[0018] 2—下卡座；

[0019] 3—激振球；

[0020] 4—球托架；

[0021] 5—上套箱侧板；

[0022] 6—上套箱底板；

[0023] 7—卡孔；

[0024] 8—球托架孔；

[0025] 9—检查孔；

[0026] 10—球槽；

[0027] 11—梁体；

[0028] 12—滑动墩。

具体实施方式

[0029] 以下结合实施例及附图作进一步详述，但不做为对本发明的限定。

[0030] 本实施例的结构如图1a、图1b所示，一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，包括上套箱(1)、下卡座(2)、激振球(3)、球托架(4)。上套箱(1)安装固定在梁体(11)上，上套箱(1)沿纵向的上套箱侧板(5)上留有球托架孔(8)和检查孔(9)，上套箱底板(6)中央留有圆形的卡孔(7)，卡孔(7)的半径略大于激振球(3)，可供激振球(3)落下。下卡座(2)安装固定在滑动墩(12)上，下卡座(2)顶面上留有球径与激振球(3)相同的球槽(10)，球槽(10)的深度等于激振球(3)的半径，激振球(3)落入卡槽(10)后有一半球体露在下卡座(2)外面，适当设置上套箱(1)与下卡座(2)之间的间隙，使激振球(3)与上套箱(1)的卡孔(7)能发生碰撞。球托架(4)固定于下卡座(2)上，并通过球托架孔(8)伸入上套箱(1)内，并在其端部托起激振球(3)，便于激振球(3)在地震作用下脱离球托架4后从卡孔落下。

[0031] 如图1a、图1b所示，正常状态下，激振球(3)位于球托架(4)上，上套箱(1)与下卡座(2)可以自由移动，梁体(11)与各滑动墩(12)之间处于相对自由状态，不因梁体(11)与各滑动墩(12)之间的位移而产生任何约束。

[0032] 如图2所示，地震突发时，本发明在地震加速度作用下，激振球(3)产生滚动，从球托架(4)上落下并通过卡孔(7)最终掉入下卡座(2)上的球槽(10)内。地震作用下当上套箱(1)与下卡座(2)之间的沿桥梁纵向的相对位移大于卡孔(7)的孔壁与激振球(3)的间距值时，激振球(3)与卡孔(7)的孔壁发生碰撞，从而限制梁体(11)与滑动墩(12)之间的相对位移，从而使滑动墩协同承受地震作用荷载。

[0033] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内所作的的任何修改、等同变化与修饰，都应视为本发明方案的技术范畴，均应包含在本发明的保护范围内。