CN107142844A - 拉伸受力型水平限位牺牲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拉伸受力型水平限位牺牲装置，至少包括减隔震支座本体、支座底板、支座顶板、抗剪齿块、转向块、抗拉锚钉，转向块包括转向块底板、转向块侧板、若干转向块筋板；转向块底板位于抗剪齿块的内侧，通过抗拉锚钉设置在支座底板上；转向块筋板位于支座顶板的外侧；转向块底板设置有长圆孔供抗拉锚钉穿设；抗拉锚钉具有长平底大弧度U型切口。本发明通过转向块将水平限位力转化为抗拉锚钉的拉力作用，避免了剪力榫模式的剪切断面上复杂的剪应力分布，且抗拉锚钉仅承担拉力作用，断面拉应力分布较为均匀。抗拉锚钉采用长平底大圆弧U型切口，可实现有限的延性破坏特征，降低应力集中的影响，提高了整个装置的抗疲劳荷载。

Description

拉伸受力型水平限位牺牲装置

技术领域

本发明涉及桥梁工程结构减震技术领域，具体涉及一种限位牺牲装置。

背景技术

根据我国的相关技术规范要求，对桥梁减、隔震的适用条件和设计方法给出了明确的规定，极大地推动了减、隔震技术在我国桥梁工程领域的实际应用。我国的桥梁减隔震装置主要采用速度依赖型和位移依赖型结构。

在上述两种结构本身的弹性承载力无法满足正常使用条件下的承载力需要时，一般就主要加设“牺牲性”限位装置。

我国的现有技术中的“牺牲性”限位装置，一般采用具有缺陷设置(V型或者U型切口)的剪力榫，并一般与减隔震支座连体，以便于工程应用。

但是现有技术在经过使用后，依然存在一些不足之处，主要体现在；

1、采用V型或者U型切口的剪力榫断面剪应力分布复杂，仅当剪力榫断面较小时，破断面比较固定，破断力的离散性才能得到较好地控制(≤15％)，当破断力需求较大时，则不得不采用群钉的形式，然而由于剪力榫的破坏模式基本为脆性破坏，很难保证群钉可以同时达到最大抗力。

2、剪力榫的受力状态一般应保证为纯剪状态，这对剪力榫的夹具构造和安装精度要求较高，当不满足时易使得剪力榫实际上为弯剪组合受力，对剪切面的应力分布影响较大，进而影响剪力榫的破断力。

3、采用V型或者U型切口不可避免地会使剪力榫的剪切断面存在复杂的应力集中现象，因此剪力榫的抗疲劳性能一般也较差，为防止正常使用状态下的剪力榫疲劳破坏，还必须大幅度增加剪力榫的单调抗剪能力，而这必然导致地震时由上部结构传递至下部结构的地震力较大。

本技术领域的技术人员致力于解决上述技术缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的一个技术目的在于：提供一种拉伸受力型水平限位牺牲装置，确保牺牲装置可满足群钉协同受力。

本发明所要解决的另一个技术目的在于：对装置中的每个部件受力分离，提升整个装置的抗疲劳性能。

本发明所要解决的又一技术目的在于：在不影响本发明正常使用的前提下，使本发明具有简单的构造，易于加工和安装，并且其维护和更换便利。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种拉伸受力型水平限位牺牲装置，至少包括减隔震支座本体、支座底板、支座顶板及抗剪齿块；还包括转向块、抗拉锚钉，所述转向块包括转向块底板、转向块侧板、若干转向块筋板；所述转向块底板位于所述抗剪齿块的内侧，通过所述抗拉锚钉设置在所述支座底板上；所述转向块筋板位于所述支座顶板的外侧；所述转向块底板设置有长圆孔供所述抗拉锚钉穿设；所述抗拉锚钉具有长平底大弧度U型切口。

进一步地，所述转向块筋板与所述支座顶板间留有间隙。

进一步地，所述抗拉锚钉为高强螺栓，自带螺纹。

本发明的有益效果：

本发明由于采用了上述结构设计,具有一定的有益效果，其主要体现在：

1、由于本发明通过转向块将水平限位力转化为抗拉锚钉的拉力作用，避免了剪力榫模式的剪切断面上复杂的剪应力分布，且抗拉锚钉仅承担拉力作用，断面拉应力分布较为均匀。且抗拉锚钉采用长平底大圆弧U型切口后，控制端口位置发生在U型切口削弱区域，既可满足地震条件下迅速“牺牲”的目的又可满足群钉协同工作的要求，经实测后，其水平限位力相对误差远低于标准误差≤15％。同时利用有限的削弱区长度形成一定的塑性变形，实现有限的延性破坏特征。

2、由于本发明将抗拉锚钉采用长平底大圆弧U型切口，可大幅度降低应力集中的影响，且同时抗拉锚钉仅承担单项抗拉应力幅，显著提高了整个装置的抗疲劳荷载，相较于现有技术的抗疲劳强度提高幅度达48％。

3、由于本发明抗拉锚钉采用自身螺栓连接，其取材方便、加工简单、对安装误差敏感性低，且易于更换。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。

图2为本发明的转向块的结构示意图。

图3为本发明的抗拉锚钉的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

实施例：

如图1所示是本发明的一个具体实施例的结构示意图，至少包括减隔震支座本体1、转向块2、抗拉锚钉3、抗剪齿块4、支座顶板5、支座底板6。

如图2所示是本发明转向块2的结构示意图，包括转向块底板21、转向块侧板22、若干转向块筋板23。

如图3所示是本发明抗拉锚钉的结构示意图，包括长平底大弧度U型切口8。

在本实施例中，减隔震支座本体1固定安装与支座底板6上，支座顶板5安装于减隔震支座本体1上。转向块底板21设置有长圆孔7，转向块2通过抗拉锚钉3固定于支座底板6上。抗剪齿块4固定安装于支座底板6上，转向块底板21固定于抗剪齿块4的内侧，抗拉锚钉3自身带有螺纹的抗拉锚钉。

优选的，抗拉锚钉3采用长平底大弧度U型切口。

优选的，抗拉锚钉3采用标准高强螺栓精加工而成。

优选的，抗拉锚钉3自身带有螺纹。

本发明由于采用了上述结构，通过转向块2将水平限力转化为抗拉锚钉3的抗拉力，并且通过转向块2底板上的长圆形洞口使抗拉锚钉3仅受拉力作用。

实施例中，抗拉锚钉3采用了标准高强螺栓精加工而成，因此抗拉锚钉3具有较高的抗拉力。且抗拉锚钉3设置采用了长平底大弧度U型切口8，利用有限的削弱区长度形成一定的塑性变形，实现有限的延性破坏特征。既可满足地震条件下迅速“牺牲”的目的，又可满足群钉协同工作的需要，使具有不同屈服位移的抗拉锚钉3都达到最大屈服力。

由于抗拉锚钉3采用了上述结构，其长平底大弧度U型切口8和单项受拉特性，可显著提高整个装置的抗疲劳性能，以缓解地震时由上部结构传递至下部结构的地震力。

转向块2的上端与支座顶板5之间形成限位阻挡，转向块底板21由抗拉锚钉3直接固定在支座底板6上，所产生的水平剪力由支座底板6上的抗剪齿块4承担。

此外，由于采用上述结构，本发明取材方便、加工简单、对安装误差敏感性低且易于更换。而且上述结构也可灵活地实现单向或者双向的限位作用，并通过合理设置转向块2与支座顶板5之间的间隙来满足温度变形需要。

当然，本实施例并非本发明的唯一实施例。

作为本发明实施例的一种变化，支座顶板5、支座底板6的尺寸可根据实际需要进行调节。

转向块2的具体构造可以根据需要进行调节，包括结构构造形式、具体尺寸等，只要能实现锚栓的受剪作用转化为受拉作用。

作为抗拉作用的抗拉锚钉3还可采用普通螺栓、螺杆和金属棒等加工而成。

转向块2和抗拉锚钉3与支座顶板5和支座底板6的连接方式可以进行调节，例如可将转向块2锚固在支座顶板5上，或采用其他类型的锚固方式。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种拉伸受力型水平限位牺牲装置，至少包括减隔震支座本体、支座底板、支座顶板及抗剪齿块；其特征在于：还包括转向块、抗拉锚钉，所述转向块包括转向块底板、转向块侧板、若干转向块筋板；所述转向块底板位于所述抗剪齿块的内侧，通过所述抗拉锚钉设置在所述支座底板上；所述转向块筋板位于所述支座顶板的外侧；所述转向块底板设置有长圆孔供所述抗拉锚钉穿设；所述抗拉锚钉具有长平底大弧度U型切口。

2.根据权利要求1所述的拉伸受力型水平限位牺牲装置，其特征在于：所述转向块筋板与所述支座顶板间留有间隙，将水平限位力转化为对抗拉锚钉的拉力作用。

3.根据权利要求1所述的拉伸受力型水平限位牺牲装置，其特征在于：所述抗拉锚钉为高强螺栓。

4.根据权利要求3所述的拉伸受力型水平限位牺牲装置，其特征在于：所述抗拉锚钉自有螺纹。