CN104005489B - 一种自复位耗能连接装置及耗能减震方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自复位耗能连接装置,属于减震和隔震领域。该装置由上翼板、下翼板和腹板构成固定结构,上翼板、下翼板和腹板均设有导向槽;横梁连杆与弧形弹板连接,弧形弹板端部设有摩擦铰座,弧形弹板与摩擦铰座连接方式为铰接,腹板两侧摩擦铰座通过螺栓施加设计预紧力相连;弧形弹板对应上翼板、下翼板导向槽处设有导向柱。装置制作简易,安装便捷,通过横梁连杆安装在梁体和墩台之间,正常情况下,不限制梁体和墩台的相对位移,地震作用下,此装置可将梁体和墩台连为一体,通过耗能降低地震反应,且可震后自复位。
Description
技术领域
本发明涉及一种自复位耗能连接装置,特别涉及一种基于具有保护功能的自复位耗能连接装置,适用于桥梁以及结构建筑物梁柱减震,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
我国是地震多发国家,历次震害都推动了结构抗震体系的完善与发展,但现有结构抗震性能还存在着各种缺陷。现有连续梁桥建造过程中,尽管采取了减、隔震支座和粘滞阻尼器等减震措施,来降低桥梁的地震响应,提高桥梁的抗震性能,但是未能改变地震作用下固定墩单独承受地震纵向力的现状,其它滑动墩的抗震潜能未能得到充分发挥和利用。尽管存在Lock-up等锁紧装置,从技术角度可实现各墩协同受力,但其成本高昂、检查维护繁琐,未能得到大量应用。桥梁作为交通生命线的咽喉工程,如何确保桥梁震中安全迫在眉睫。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,提供一种正常状态下滑动墩和梁体可自由活动,地震突发时限制滑动墩和梁体相对位移,发挥各滑动墩抗震潜能,且保证滑动墩构件安全,同时利用装置的弹性形变和摩擦耗散地震能量,具有自复位能力的连接装置。解决了常规设计固定墩单独承受纵向地震作用力,固定墩抗震需求过大问题,实现了连续梁各墩协同受力的目的。
本发明的技术方案是
一种自复位耗能连接装置包括两个横梁连杆(1)、下翼板(2)、上翼板(3)、腹板(4)、两个弧形弹板(5)、导向柱(6)、和摩擦铰座(7),其中上翼板(3)、下翼板(2)和腹板(4)均设有导向槽;上翼板(3)、腹板(4)、下翼板(2)依次联接构成固定结构,弧形弹板(5)端部均设有摩擦铰座(7),两个弧形弹板(5)分别通过摩擦铰座(7)连接在腹板(4)两侧,横梁连杆(1)通过导向柱(6)与弧形弹板(5)连接,所述的两个横梁连杆(1)分别用于连接墩台和梁体。所述的弧形弹板(5)的片数根据实际需要可设为多个。
所述的横梁连杆(1)为箱型结构或者其他。
摩擦铰座(7)与腹板(4)之间还设置了增大摩阻力的介质。
弧形弹板(5)和腹板(4)所围空间还设置了铅棒或其它耗能装置。
摩擦铰座(7)与腹板4之间通过螺栓(8)连接。
所述的螺栓(8)还可以用精轧螺纹钢同功能构件替换,可根据需要对摩擦铰座(7)施加预紧力。
一种自复位耗能连接装置的耗能减震方法,包括:
两个横梁连杆(1)分别与墩台和梁体相连,连接处可根据需要预留连接间隙,使墩台与梁体能够相对运动;
当外力作用,使墩台和梁体的相对位移大于预留间隙时,弧形弹板(5)在横梁连杆(1)作用下弹性变形消耗能量;
当外力大于横梁连杆(1)预设值时,摩擦铰座(7)沿腹板(4)导向槽滑移,外力转化为弧形弹板(5)的弹性变形以及摩擦铰座(7)与腹板(4)的摩擦力。
所述的横梁连杆(1)预设值为墩体所能承受最大弹性荷载。腹板(4)与摩擦铰座(7)通过螺栓(8)相连。
横梁连杆(1)在受力时,可推拉弧形弹板(5)在导向柱(6)引导下,在上翼板(3)和下翼板(2)之间往复运动,当横梁连杆(1)所受外力大于预设值时,弧形弹板(5)端部摩擦铰座(7)沿腹板(4)开始摩擦移动,弧形弹板(5)片数根据需要设置;横梁连杆(1)结构型式可为箱型或其它。
摩擦铰座(7)与腹板(4)之间可根据需要决定是否添加增大摩阻力的介质;弧形弹板(5)和腹板(4)所围空间可视需要增设铅棒或其它耗能装置;连接摩擦铰座(7)的螺栓(8)可根据需要换成精轧螺纹钢等同功能构件,可根据需要对摩擦铰座(7)施加预紧力。
两侧横梁连杆(1)分别与墩台和梁体相连,连接处可根据需要预留连接间隙,以满足正常状态下墩台与梁体相对运动需要。
地震或其它外力作用下,墩台和梁体相对位移大于预留间隙时,墩台与梁体相对位置锁死,上部地震纵向作用力作用于梁体相连的横梁连杆(1),再通过弧形弹板(5)作用于墩柱,弧形弹板(5)的弹性变形可消耗能量。
当外力大于横梁连杆(1)预设值时,摩擦铰座(7)沿腹板(4)导向槽滑移,此时弧形弹板(5)的弹性变形以及摩擦铰座(7)与腹板(4)摩擦作用同时消耗地震能量。
将滑动墩所能承受最大弹性荷载作为横梁连杆(1)受力预设值,当地震或其它外力作用下,横梁连杆(1)作用力大于预设值时,摩擦铰座(7)即开始滑动,从而保障各滑动墩在地震作用下的结构安全。
有益效果
本发明涉及一种制造简便、安装便捷的新型自复位耗能连接装置及方法,在桥梁正常运营状态下,可满足梁***移的需要,在地震作用下,利用位移锁死原理,既实现了桥墩的协同受力,又可发挥良好的抗震耗能作用,消耗大量地震能量,同时还可对对滑动墩进行能力保护。适用于桥梁以及各种大型梁柱结构建筑物新建或加固,在保证结构安全的前提下,地震突发时,利用弹性变形和摩擦消耗地震能量,使结构协同受力。
附图说明
图1是本发明的结构立面图示;
图2是本发明的结构平面图示;
其中(1)为横梁连杆;(2)为下翼板;(3)为上翼板;(4)为腹板,(5)为弧形弹板,(6)为导向柱,(7)为摩擦铰座;(8)为螺栓。
具体实施方式
下面对本发明专利技术内容的进一步说明,但并非对本发明专利实质内容的限定。
本实施例的结构如图1、图2所示,一种自复位耗能连接装置,包括横梁连杆(1)、下翼板(2)、上翼板(3)、腹板(4)、弧形弹板(5)、导向柱(6)、摩擦铰座(7)和螺栓(8),通过两侧横梁连杆(1)分别于墩台和梁体相连。下翼板(2)、上翼板(3)和腹板(4)焊接为固定结构,且上翼板(3)和下翼板(2)设有导向槽,导向柱(6)与弧形弹板(5)连接一体,沿导向槽引导弧形弹板(5)的运动方向。弧形弹板(5)端部设有摩擦铰座(7),腹板(5)两侧的摩擦铰座(7)采用螺栓(8)连接,腹板(5)对应螺栓(8)连接位置设有导向槽,螺栓(8)具有连接和导向作用,摩擦铰座(7)与弧形弹板(5)采用铰接,保证了摩擦铰座(7)沿腹板(5)滑移时转角的需要。
两侧横梁连杆(1)与墩台和梁体相连位置设有连接间隙,以满足桥梁正常运营状态下纵向位移变化需求,墩台与梁体处于相对自由状态,确保墩台与梁体之间无任何约束。
如图1、图2所示,通过螺栓(8)对摩擦铰座(7)施加预紧力的方式,可预设横梁连杆(1)最大承载力。地震作用下,墩台与梁体相对位移大于预留间隙时,梁体传递纵向地震作用力至横梁连杆(1),如纵向地震作用力小于横梁连杆(1)承载力预设值,摩擦铰座(7)固定不动,弧形弹板(5)发生弹性变形,在发挥墩台抗震潜能的同时,消耗地震能量。
当到梁体传递给横梁连杆(1)的地震作用力大于其预设值时,摩擦铰座(7)开始滑移,继续发挥墩台抗震潜能,同时通过弧形弹板(5)和摩擦铰座与腹板(4)的摩擦消耗地震能量,且可保证滑动墩的结构安全。
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。
Claims (8)
1.一种自复位耗能连接装置,其特征在于:包括两个横梁连杆(1)、下翼板(2)、上翼板(3)、腹板(4)、两个弧形弹板(5)、导向柱(6)和摩擦铰座(7),其中上翼板(3)、下翼板(2)和腹板(4)均设有导向槽;上翼板(3)、腹板(4)、下翼板(2)依次连接构成固定结构,弧形弹板(5)端部均设有摩擦铰座(7),两个弧形弹板(5)分别通过摩擦铰座(7)连接在腹板(4)两侧,横梁连杆(1)通过导向柱(6)与弧形弹板(5)连接,所述的两个横梁连杆(1)分别用于连接墩台和梁体。
2.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置,其特征在于:所述的弧形弹板(5)的片数为多个。
3.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置,其特征在于:所述的横梁连杆(1)为箱型结构。
4.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置,其特征在于:摩擦铰座(7)与腹板(4)之间还设置了增大摩阻力的介质。
5.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置,其特征在于:弧形弹板(5)和腹板(4)所围空间设置有铅棒。
6.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置,其特征在于:摩擦铰座(7)与腹板(4)之间通过螺栓(8)连接。
7.根据权利要求1所述的一种自复位耗能连接装置的耗能减震方法,其特征在于:
两个横梁连杆(1)分别与墩台和梁体相连,连接处预留连接间隙,使墩台与梁体能够相对运动;
当外力作用,使墩台和梁体的相对位移大于预留间隙时,弧形弹板(5)在横梁连杆(1)作用下弹性变形消耗能量;
当外力大于横梁连杆(1)预设值时,摩擦铰座(7)沿腹板(4)导向槽滑移,外力转化为弧形弹板(5)的弹性变形以及摩擦铰座(7)与腹板(4)的摩擦力。
8.根据权利要求7所述的一种自复位耗能连接装置的耗能减震方法,其特征在于:所述的横梁连杆(1)预设值为墩体所能承受最大弹性荷载。
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