CN116446266A - 防落梁减震装置和防落梁减震系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防落梁减震装置和防落梁减震系统，所述防落梁减震装置包括第一支座、第二支座、惯容减震组件和拉索，第一支座适于与桥梁连接；第二支座适于与桥墩连接；惯容减震组件横向设置，一端与第一支座连接，另一端与第二支座连接；拉索一端与第一支座连接，另一端与第二支座连接。本发明提供的防落梁减震系统包括上述的防落梁减震装置和隔震支座，防落梁减震装置分别与桥梁和桥墩连接；隔震支座设在桥梁和桥墩之间，上下两端分别与桥梁和桥墩连接。

Description

防落梁减震装置和防落梁减震系统

技术领域

本发明属于桥梁减震技术领域，具体涉及一种防落梁减震装置和防落梁减震系统。

背景技术

减震和隔震技术已被证明是提高桥梁结构地震安全的有效途径。然而，常规的减震和隔震装置在跨/近断层地震作用下不能有效防止桥梁发生落梁破坏。多次震害表明，断层区域易出现落梁、支座滑落、挡块和伸缩缝破坏等震害。

在跨/近断层地震作用下，一方面，破裂带两侧非一致地面永久位移和跨/近断层地震动长周期速度脉冲要求减隔震装置具有突出的位移能力。另一方面，跨/近断层地震动引起的惯性动能和变形能均比远场地震时大很多，要求减隔震装置具有较大的耗能能力。

目前，防落梁装置主要有拉索、挡块、黏滞阻尼器、软钢阻尼器等。拉索和挡块通过结构内力重新分布提高结构抗震性能，但在地震作用下几乎没有耗能作用。黏滞阻尼器利用缸体中的硅油受高速挤压产生阻尼耗散地震能量，但造价较高、墩顶布置占用空间且对控制梁墩相对位移的效果有限。软钢阻尼器中减震榫应用较多，其利用软钢屈服耗散地震能量，但单榫受力小，数量要求多，且需在正常运营下满足列车对桥梁刚度的使用要求。

因此，还应有针对跨/近断层地震作用，研发新型桥梁防落梁技术，以满足跨/近断层桥梁大变形和高耗能的要求。

发明内容

本发明实施例提供一种防落梁减震装置和防落梁减震系统，旨在提供一种能够满足跨/近断层桥梁大变形和高耗能的要求的防落梁技术。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

第一方面，本发明实施例提供一种防落梁减震装置，包括：

第一支座，适于与桥梁连接；

第二支座，适于与桥墩连接；

惯容减震组件，横向设置，一端与所述第一支座连接，另一端与所述第二支座连接；

拉索，一端与所述第一支座连接，另一端与所述第二支座连接。

结合第一方面，在本发明实施例提供一种防落梁减震装置的一种可能的实现方式中，所述惯容减震组件包括滚珠螺杆、螺母、套管、飞轮、阻尼元件，所述滚珠螺杆一端与所述第一支座连接，另一端伸入所述套管内；所述套管与所述第二支座连接；所述螺母设在所述套管朝向所述第一支座的一端，与所述套管转动配合；所述飞轮与所述螺母连接，并与所述套管转动配合；所述阻尼元件设在所述飞轮与所述套管之间，与所述套管连接，并与所述飞轮贴合。

结合第一方面，在本发明实施例提供一种防落梁减震装置的一种可能的实现方式中，所述滚珠螺杆远离所述套管的一端设有第一球关节，所述套管远离所述滚珠螺杆的一端设有第二球关节，所述第一球关节与所述第一支座连接，并具有相对所述第一支座转动的自由度，所述第二球关节与所述第二支座连接，并具有相对所述第二支座转动的自由度。

结合第一方面，在本发明实施例提供一种防落梁减震装置的一种可能的实现方式中，所述第一支座和第二支座均包括底板、安装板和盖板，所述底板用来与桥梁或者桥墩连接，所述安装板与所述底板连接，所述盖板与所述安装板连接，所述第一球关节或者所述第二球关节卡设在所述安装板与所述盖板之间，具有相对所述安装板和所述盖板转动的自由度。

结合第一方面，在本发明实施例提供一种防落梁减震装置的一种可能的实现方式中，所述拉索为高强钢缆拉索或者记忆合金拉索。

第二方面，本发明实施例提供一种防落梁减震系统，其特征在于，包括：

上述的防落梁减震装置，分别与桥梁和桥墩连接；

隔震支座，设在所述桥梁和所述桥墩之间，上下两端分别与所述桥梁和所述桥墩连接。

结合第二面，在本发明实施例提供一种防落梁减震系统的一种可能的实现方式中，所述防落梁减震装置沿所述桥梁易发生落梁方向设置，设在所述隔震支座的所述桥梁易发生落梁方向的一侧。

结合第二面，在本发明实施例提供一种防落梁减震系统的一种可能的实现方式中，所述惯容减震组件允许的最大位移大于所述隔震支座允许的最大剪切形变。

结合第二方面，在本发明实施例提供一种防落梁减震系统的一种可能的实现方式中，所述拉索的允许的最大位移大于所述惯容减震组件允许的最大位移。

本发明提供的防落梁减震装置的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的防落梁减震装置，结合了惯容装置和拉索限位器的优点，可以避免桥梁结构与跨/近断层地震动的速度脉冲产生共振，耗散地震能量，同时控制梁墩相对位移，防止落梁破坏，拉索可以起到墩梁连接的作用，实现防落梁的目的。

本发明提供的防落梁减震系统的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的防落梁减震系统，可实现“多道防线、分级破坏”，地震作用时，墩顶隔震支座提供第一道防线，此道防线下隔震支座最大位移不超过隔震支座的容许剪切变形；惯容减震组件提供第二道防线，在地震作用时消耗地震能量、调节结构的频率，并在隔震支座超过极限变形时提供刚度；拉索提供第三道防线，在隔震支座和惯容减震组件失效后起到墩梁连接的作用，实现防落梁的目的；通过隔震支座与防落梁减震装置的协同作用，最终实现“小、中震不坏，大震耗能，巨震不落梁”的目标。

附图说明

图1为本发明实施例提供的防落梁减震装置的剖视结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的防落梁减震系统的主视结构示意图；

图3为本发明实施例二提供的防落梁减震系统的主视结构示意图；

附图标记说明：

11、底板；12、安装板；13、盖板；21、滚珠螺杆；

22、螺母；23、套管；24、飞轮；25、阻尼元件；

26、第一球关节；27、第二球关节；30、拉索；40、隔震支座；

51、桥梁；52、桥墩。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。

请一并参阅图1，现对本发明提供的防落梁减震装置进行说明。所述防落梁减震装置，包括第一支座、第二支座、惯容减震组件和拉索30，第一支座适于与桥梁51连接；第二支座适于与桥墩52连接；惯容减震组件横向设置，一端与第一支座连接，另一端与第二支座连接；拉索30一端与第一支座连接，另一端与第二支座连接。

本发明提供的防落梁减震装置的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的防落梁减震装置，结合了惯容装置和拉索30限位器的优点，可以避免桥梁51结构与跨/近断层地震动的速度脉冲产生共振，耗散地震能量，同时控制梁墩相对位移，防止落梁破坏，拉索30可以起到墩梁连接的作用，实现防落梁的目的。

如图1所示，在本发明实施例提供的防落梁减震装置的一种具体的实施方式中，惯容减震组件包括滚珠螺杆21、螺母22、套管23、飞轮24、阻尼元件25，滚珠螺杆21一端与第一支座连接，另一端伸入套管23内；套管23与第二支座连接；螺母22设在套管23朝向第一支座的一端，与套管23转动配合；飞轮24与螺母22连接，并与套管23转动配合；阻尼元件25设在飞轮24与套管23之间，与套管23连接，并与飞轮24贴合。

具体的，阻尼元件25为黏滞阻尼元件，也可用摩擦阻尼元件代替；其中，粘滞阻尼元件由填充在套管23与飞轮24之间的粘性液体构成。

惯容减震组件在地震作用时，滚珠螺杆21将其两端的直线相对运动转化为飞轮24的高速旋转运动，即实现“平动-转动”的转换，飞轮24转动惯量将产生惯性作用力，这种惯性作用力远大于其物理质量产生的惯性作用力，从而达到惯容增效的效果；同时飞轮24的快速转动可对阻尼元件25的阻尼进行放大，从而达到耗能增效的效果。

惯容减震组件利用飞轮24惯性放大机制和调谐机制实现动态质量放大和耗能增效，即在基本不改变物理质量的前提下实现对桥梁51结构惯性特征的调整。

如图1所示，在本发明实施例提供的防落梁减震装置的一种具体的实施方式中，所述滚珠螺杆21远离所述套管23的一端设有第一球关节26，套管23远离滚珠螺杆21的一端设有第二球关节27，第一球关节26与第一支座连接，并具有相对第一支座转动的自由度，第二球关节27与第二支座连接，并具有相对第二支座转动的自由度。

进一步的，如图1所示，在本发明实施例提供的防落梁减震装置的一种具体的实施方式中，第一支座和第二支座均包括底板11、安装板12和盖板13，底板11用来与桥梁51或者桥墩52连接，安装板12与底板11连接，盖板13与安装板12连接，第一球关节26或者第二球关节27卡设在安装板12与盖板13之间，具有相对安装板12和盖板13转动的自由度。

需要说明的是，使惯容减震组件的两端分别与第一支座和第二支座转动连接，具有相对第一支座和第二支座转动的自由度，能够有效卸载、转化惯容减震组件与第一支座和第二支座连接处受到的剪切力，避免连接处绷断。

如图1所示，在本发明实施例提供的防落梁减震装置的一种具体的实施方式中，拉索30为高强钢缆拉索或者记忆合金拉索。

拉索30可以起到墩梁连接的作用，在惯容减震组件到达最大工作位移时发挥拉紧作用，将桥梁51拉住，防止落梁的发生，实现防落梁的目的。

请一并参阅图2和图3，基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种防落梁减震系统，包括：上述的防落梁减震装置和隔震支座40，防落梁减震装置分别与桥梁51和桥墩52连接；隔震支座40设在桥梁51和桥墩52之间，上下两端分别与桥梁51和桥墩52连接。

具体的，防落梁减震装置设在桥墩52容易发生落梁的一侧，沿容易发生落梁的方向设置。

如图2和图3所示，在本发明实施例提供的防落梁减震系统的一种具体的实施方式中，惯容减震组件允许的最大位移大于隔震支座40允许的最大剪切形变。

如图2和图3所示，在本发明实施例提供的防落梁减震系统的一种具体的实施方式中，拉索30的允许的最大位移大于惯容减震组件允许的最大位移。

本发明实施例提供的防落梁减震系统的有益效果是：与现有技术相比，本发明实施例提供的防落梁减震系统，可实现“多道防线、分级破坏”，地震作用时，墩顶隔震支座40提供第一道防线，此道防线下隔震支座40最大位移不超过隔震支座40的容许剪切变形；惯容减震组件提供第二道防线，在地震作用时消耗地震能量、调节结构的频率，并在隔震支座40超过极限变形时提供刚度；拉索30提供第三道防线，在隔震支座40和惯容减震组件失效后起到墩梁连接的作用，实现防落梁的目的；通过隔震支座40与防落梁减震装置的协同作用，最终实现“小、中震不坏，大震耗能，巨震不落梁”的目标。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种防落梁减震装置，其特征在于，包括：

第一支座，适于与桥梁(51)连接；

第二支座，适于与桥墩(52)连接；

惯容减震组件，横向设置，一端与所述第一支座连接，另一端与所述第二支座连接；以及

拉索(30)，一端与所述第一支座连接，另一端与所述第二支座连接。

2.如权利要求1所述的防落梁减震装置，其特征在于，所述惯容减震组件包括滚珠螺杆(21)、螺母(22)、套管(23)、飞轮(24)和阻尼元件(25)，所述滚珠螺杆(21)一端与所述第一支座连接，另一端伸入所述套管(23)内；所述套管(23)与所述第二支座连接；所述螺母(22)设在所述套管(23)朝向所述第一支座的一端，与所述套管(23)转动配合；所述飞轮(24)与所述螺母(22)连接，并与所述套管(23)转动配合；所述阻尼元件(25)设在所述飞轮(24)与所述套管(23)之间，与所述套管(23)连接，并与所述飞轮(24)贴合。

3.如权利要求2所述的防落梁减震装置，其特征在于，所述滚珠螺杆(21)远离所述套管(23)的一端设有第一球关节(26)，所述套管(23)远离所述滚珠螺杆(21)的一端设有第二球关节(27)，所述第一球关节(26)与所述第一支座连接，并具有相对所述第一支座转动的自由度，所述第二球关节(27)与所述第二支座连接，并具有相对所述第二支座转动的自由度。

4.如权利要求3所述的防落梁减震装置，其特征在于，所述第一支座和第二支座均包括底板(11)、安装板(12)和盖板(13)，所述底板(11)用来与桥梁(51)或者桥墩(52)连接，所述安装板(12)与所述底板(11)连接，所述盖板(13)与所述安装板(12)连接，所述第一球关节(26)或者所述第二球关节(27)卡设在所述安装板(12)与所述盖板(13)之间，具有相对所述安装板(12)和所述盖板(13)转动的自由度。

5.如权利要求1所述的防落梁减震装置，其特征在于，所述拉索(30)为高强钢缆拉索或者记忆合金拉索。

6.一种防落梁减震系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-3任一项所述的防落梁减震装置，分别与桥梁(51)和桥墩(52)连接；以及

隔震支座(40)，设在所述桥梁(51)和所述桥墩(52)之间，上下两端分别与所述桥梁(51)和所述桥墩(52)连接。

7.如权利要求6所述的防落梁减震系统，其特征在于，所述防落梁减震装置沿所述桥梁(51)易发生落梁方向设置，设在所述隔震支座(40)的所述桥梁(51)易发生落梁方向的一侧。

8.如权利要求7所述的防落梁减震系统，其特征在于，所述惯容减震组件允许的最大位移大于所述隔震支座(40)允许的最大剪切形变。

9.如权利要求8所述的防落梁减震系统，其特征在于，所述拉索(30)的允许的最大位移大于所述惯容减震组件允许的最大位移。