CN104562920B - 一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置 - Google Patents
一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，设置于桥塔与主梁相接处，该减震耗能装置至少包括滑动板、受压顶板、弧形滑动板、受压钢块和底座，其中受压钢块与底座之间设置有N个碟形弹簧组和M个动力阻尼，N和M均为自然数，且N≥2，M≥1。在横桥向地震、大风等荷载作用下，主梁依次通过滑动板、受压顶板和弧形滑动板挤压受压钢块，受压钢块挤压碟形弹簧组和动力阻尼做往复运动，往复运动的行程为±L，实现减震耗能，并能够自动复位。本发明既能为桥梁主梁在横桥向运动提供具有一定白复位能力的刚度，又能提供一定的动力阻尼，实现减震耗能，同时桥梁主梁在纵桥向和竖向运动不受约束，可实现大位移变形和转动。
Description
技术领域
本发明涉及一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，属于桥梁工程技术领域。
背景技术
随着现代交通的快速发展，桥梁工程的建设环境更加复杂。面对大风、强震等外部环境作用，需要研究解决保障结构安全和功能的结构体系及相关的关键装置。
目前，关于桥梁纵桥向结构体系及相关的减震耗能装置研究的比较多，成果也比较丰富。但是，关于桥梁横桥向结构体系及相关的减震耗能装置研究的比较少。传统桥梁的横桥向约束，通常在主梁与桥塔(或桥墩)之间设置刚性横向抗风支座或刚性横向限位装置，主梁在横向动力作用下与横向限位装置接触时为刚性接触。在横桥向大风、强震作用下，主梁将对桥塔(或桥墩)产生强大的冲击力，这将导致桥塔(或桥墩)和主梁的横向内力大幅增大，主梁、桥塔(或桥墩)及基础需要设计得非常强大才能抵抗巨大的横向作用力，从而增大了主梁和桥塔(桥墩)的规模。而且，由于横向瞬间的强大冲击作用，极易造成横向限位装置的破坏及主梁、桥塔结构的局部损坏，对桥梁结构及横向限位装置的安全性能、使用寿命等产生极为不利的影响。
为适应桥梁建设的发展，亟需研发有效的减震耗能装置来提高桥梁在横桥向强震、大风等作用下的使用功能与受力性能，尤其是具有自动复位功能的弹性刚度和动力阻尼组合的减震耗能装置，并且能够满足主梁纵向及竖向的转动和自由滑动需求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种具有自动复位功能的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，以满足主梁纵向及竖向的转动和自由滑动需求。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，设置于桥塔与主梁相接处，该减震耗能装置至少包括滑动板、受压顶板、弧形滑动板、受压钢块和底座，其中受压钢块与底座之间设置有N个碟形弹簧组和M个动力阻尼，N和M均为自然数，且N≥2，M≥1；底座通过底座锚固螺栓固定在桥塔的预埋钢板上。在横桥向地震、大风等荷载作用下，主梁依次通过滑动板、受压顶板和弧形滑动板挤压受压钢块，受压钢块挤压碟形弹簧组和动力阻尼做往复运动，往复运动的行程为±L，实现减震耗能，并能够自动复位；该减震耗能装置在安装前实行预压，预压量H＝0.2-0.5L，在工作状态时，该减震耗能装置对主梁提供一定的横桥向预压力，保证主梁的横桥向稳定。
上述方案中，所述每个碟形弹簧组由K个相互扣合的碟形弹簧对组成，K为自然数，且K≥2；碟形弹簧对套在导向杆上，导向杆的下部通过导向杆固定螺栓垂直地固定在底座上，其上部可沿受压钢块内侧的导槽自由滑动。
上述方案中，所述每个动力阻尼包括活塞杆和油缸，活塞杆通过活塞杆固定螺栓垂直地固定在底座上，油缸通过油缸固定螺栓垂直地嵌固在受压钢块内侧。
上述方案中，所述弧形滑动板安装于所述受压顶板内侧，具有下凸的弧形曲面，该下凸的弧形曲面与受压钢块外侧上凹的弧形曲面密切配合，二者之间可自由滑动，满足桥梁主梁在桥塔相接处水平转动的需要。
上述方案中，所述主梁侧面与所述受压顶板外侧安装的滑动板密切贴合，主梁可沿滑动板自由滑动，并可对滑动板施加横向压力。
上述方案中，所述底座与受压钢块之间还安装有侧板和侧向封闭板，以对碟形弹簧组、动力阻尼进行有效密封。
上述方案中，所述受压钢块与侧板连接处设置有L型圆形倒角，以防 止受压钢块脱离侧板，并避免倒角处的应力集中。
上述方案中，所述侧板的外侧设有侧向加劲板，以满足装置自身侧向刚度需要，并提供一定的横向抗剪能力。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，在横桥向地震、大风等荷载作用下，主梁依次通过滑动板、受压顶板和弧形滑动板挤压受压钢块，受压钢块挤压碟形弹簧组和动力阻尼做往复运动，实现减震耗能，从而改善桥梁的主梁、桥塔等构件的受力性能。
2、本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，通过碟形弹簧组的弹性来实现自复位性能，为主梁与桥塔之间提供非线性弹性连接刚度，从而减弱主梁在外部荷载作用下对桥塔产生的冲击力，并且减震耗能装置本身具有很好的自复位能力。
3、本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，主梁可沿减震耗能装置受压顶板外侧安装的滑动板自由滑动，保证主梁与桥塔在纵桥向的无约束***，以满足主梁纵桥向大位移需求。此外，受压顶板内侧安装下凸的弧形滑动板，其与受压钢块外侧上凹的弧形曲面密切配合，二者之间可自由滑动，可满足桥梁主梁在桥塔相接处水平自由转动的需要。
4、本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，可根据桥梁横桥向刚度和减震耗能的需求，调整碟形弹簧组与动力阻尼的参数，以达到最佳效果，适用性良好。
5、本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，传力路径明确，结构简单，经济适用，且易于安装、维护和更换。
附图说明
图1为依照本发明实施例的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置的正视图。
图2为依照本发明实施例的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减 震耗能装置的俯视图。
图3为依照本发明实施例的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置的侧视图。
图4为依照本发明实施例的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置与主梁、桥塔的布置示意图。
图中，1-滑动板；2-受压顶板；3-弧形滑动板；4-受压钢块；5-导槽；6-导向杆；7-碟形弹簧组；8-动力阻尼；9-底座；10-侧板；11-侧向封闭板；12-侧向加劲板；13-预埋钢板；14-导向杆固定螺栓；15-活塞杆固定螺栓；16-油缸固定螺栓；17-侧向封闭板固定螺栓；18-底座锚固螺栓；19-桥塔；20-主梁；21-本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1～图4所示，本发明提供的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置21，设置于桥塔19与主梁20相接处，该减震耗能装置至少包括滑动板1、受压顶板2、弧形滑动板3、受压钢块4和底座9，其中受压钢块4与底座9之间设置有N个碟形弹簧组7和M个动力阻尼8，N和M均为自然数，且N≥2，M≥1；底座9通过底座锚固螺栓18固定在桥塔19的预埋钢板13上。在横桥向地震、大风等荷载作用下，主梁20依次通过滑动板1、受压顶板2和弧形滑动板3挤压受压钢块4，受压钢块4挤压碟形弹簧组7和动力阻尼8做往复运动，往复运动的行程为±L，实现减震耗能，并能够自动复位；该减震耗能装置在安装前实行预压，预压量H＝0.2-0.5L，在工作状态时，该减震耗能装置对主梁提供一定的横桥向预压力，保证主梁的横桥向稳定。
图1中，每个碟形弹簧组7均由K个相互扣合的碟形弹簧对组成，K为自然数，且K≥2，碟形弹簧对套在导向杆6上，导向杆6的下部通过导向杆固定螺栓14垂直地固定在底座9上，其上部可沿受压钢块4内侧的导槽5自由滑动。
图1中，每个动力阻尼8包括活塞杆和油缸，活塞杆通过活塞杆固定螺栓15垂直地固定在底座9上，油缸通过油缸固定螺栓16垂直地嵌固在受压钢块4内侧。
图1中，弧形滑动板3安装于受压顶板2内侧，具有下凸的弧形曲面，该下凸的弧形曲面与受压钢块4外侧上凹的弧形曲面密切配合，二者之间可自由滑动，满足桥梁主梁20在桥塔19相接处水平转动的需要。
图1和图2中，主梁20侧面与受压顶板2外侧安装的滑动板1密切贴合，主梁20可沿滑动板1自由滑动，并可对滑动板1施加横向压力。
图1中，底座9与受压钢块4之间还安装有侧板10和侧向封闭板11，以对碟形弹簧组7、动力阻尼8进行有效密封。受压钢块4与侧板10连接处设置有L型圆形倒角，以防止受压钢块4脱离侧板，并避免倒角处的应力集中。侧板10的外侧设有侧向加劲板12，以满足装置自身侧向刚度需要，并提供一定的横向抗剪能力。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，设置于桥塔与主梁相接处，其特征在于，该减震耗能装置至少包括滑动板、受压顶板、弧形滑动板、受压钢块和底座，其中受压钢块与底座之间设置有N个碟形弹簧组和M个动力阻尼，N和M均为自然数，且N≥2，M≥1；底座通过底座锚固螺栓固定在桥塔的预埋钢板上；在横桥向地震及大风荷载作用下，主梁依次通过滑动板、受压顶板和弧形滑动板挤压受压钢块，受压钢块挤压碟形弹簧组和动力阻尼做往复运动，往复运动的行程为±L，实现减震耗能，并能够自动复位；该减震耗能装置在安装前实行预压，预压量H＝0.2-0.5L，在工作状态时，该减震耗能装置对主梁提供一定的横桥向预压力，保证主梁的横桥向稳定；
其中，所述弧形滑动板安装于所述受压顶板内侧，具有下凸的弧形曲面，该下凸的弧形曲面与受压钢块外侧上凹的弧形曲面密切配合，二者之间可自由滑动，满足桥梁主梁在桥塔相接处水平转动的需要。
2.根据权利要求1所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，每个所述碟形弹簧组由K个相互扣合的碟形弹簧对组成，K为自然数，且K≥2；碟形弹簧对套在导向杆上，导向杆的下部通过导向杆固定螺栓垂直地固定在底座上，其上部可沿受压钢块内侧的导槽自由滑动。
3.根据权利要求1所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，每个所述动力阻尼包括活塞杆和油缸，活塞杆通过活塞杆固定螺栓垂直地固定在底座上，油缸通过油缸固定螺栓垂直地嵌固在受压钢块内侧。
4.根据权利要求1所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，所述主梁侧面与所述受压顶板外侧安装的滑动板密切贴合，主梁可沿滑动板自由滑动，并可对滑动板施加横向压力。
5.根据权利要求1所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，所述底座与受压钢块之间还安装有侧板和侧向封闭板，以对碟形弹簧组、动力阻尼进行有效密封。
6.根据权利要求5所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，所述受压钢块与侧板连接处设置有L型圆形倒角，以防止受压钢块脱离侧板，并避免倒角处的应力集中。
7.根据权利要求5所述的桥梁横桥向碟形弹簧与动力阻尼组合的减震耗能装置，其特征在于，所述侧板的外侧设有侧向加劲板，以满足装置自身侧向刚度需要，并提供一定的横向抗剪能力。
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