CN212375703U - 一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，包括限位件、摩擦棒、摩擦球、气缸、气缸的活塞杆以及固定铰支座；所述限位件固定在桥墩侧壁上方，所述摩擦棒固定在限位件内部并穿过所述摩擦球与之相连；所述活塞杆底部连接着所述摩擦球，顶部一段位于所述气缸的内部；所述气缸顶端与所述固定铰支座铰接；所述固定铰支座固定在梁体底部。本实用新型设计合理，设置摩擦球和摩擦棒，充分利用梁***移引起的转动摩擦来消耗地震能量；设置气缸和活塞杆，通过气体压缩流动产生的阻尼来吸收地震时桥梁的振动能量，限制梁体和桥墩的相对较大位移。本实用新型结构简单，施工便捷，成本较低。

Description

一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构

技术领域

本实用新型属于桥梁抗震技术领域，具体涉及一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构。

背景技术

桥梁是国家的基础建设之一，在交通运输和国民经济发展中占有着举足轻重的地位。近年来，随着我国社会经济技术的迅速发展以及城市化进程的不断加快，无论是跨江跨河大桥还是城市高架桥的需求量都越来越多，相继出现了许多桥梁的建设工程，桥梁的数目和投资越来越大。作为重要的交通枢纽，桥梁的安全性是桥梁发挥功能的前提。然而在地震的影响下，桥梁可能会发生严重的破坏，甚至倒塌，不仅造成巨大的经济损失，也对人民的生命安全造成威胁，为震后的救援工作带来困难。在地震中，桥梁的破坏形式多种多样，其中桥梁上部主梁和桥墩之间发生过大的相对位移是造成桥梁破坏的主要原因之一，桥梁上部主梁由于相对位移可能会造成相邻主梁之间的碰撞和落梁震害。

目前，我国的桥梁为了限制主梁和桥墩之间的相对较大位移，一般在桥墩和上部主梁之间设置连接装置，主要的连接形式有拉索式和链式。这些连接装置主要依靠装置本身在地震过程中对主梁产生的阻尼来阻碍主梁的相对位移，从而起到限位作用，但是由于拉伸刚度较大，传递了较大的地震力，不仅对装置本身造成了过大的损坏，而且会对桥梁产生过大的阻尼力，因而对桥梁造成过大的破坏。

针对上述不足，需要设计和开发一种新型的桥梁抗震限位结构，能够消耗地震能量，限制主梁和桥墩的较大相对位移，同时缓冲地震力，不对主梁和桥墩造成过大的作用力。

实用新型内容

本实用新型的目的在于现有技术的不足，提供一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，该阻尼器既能够限制主梁和桥墩的相对较大水平位移，防止发生落梁震害，又能够消耗和吸收地震能量，减小地震对桥梁的作用力。而且，该阻尼器结构简单，施工便捷，成本较低。

为实现上述目的，本实用新型的公开了一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，包括限位件、摩擦棒、摩擦球、气缸、气缸的活塞杆以及固定铰支座；所述限位件固定在桥墩侧壁上方，所述限位件为顶部设有凹槽的方形结构，其前后表面上设有用于所述摩擦棒穿过的连接孔，所述凹槽的底部设有用于放置所述摩擦球的球形槽，所述球形槽的中部与所述连接孔连通，所述摩擦球固定于所述活塞杆的端部，其侧壁上设有用于所述摩擦棒穿过的圆孔；所述气缸顶端与所述固定铰支座铰接；所述固定铰支座固定在主梁底部。

所述限位件顶部凹槽的纵截面为“U”字型，其两侧为弧形曲面；所述限位件内壁的两侧设有固定板，所述固定板上开有若干螺栓孔，所述螺栓孔配合锚固螺栓将限位件固定在桥墩侧壁上。

所述球形槽内表面为粗糙面，所述球形槽与所述摩擦球相契合，两者之间紧密接触；所述摩擦棒两端设有与螺帽相匹配的外螺纹，通过所述螺帽将所述摩擦棒卡在限位件内部。

所述摩擦球的内外表面和所述摩擦棒的外表面均为粗糙面；所述摩擦棒与所述摩擦球的内表面紧密接触。

所述固定铰支座包括顶板和转动铰，所述转动铰固定在顶板的下表面；所述顶板上设有用于将该固定铰支座配合顶板螺栓固定在主梁底部的顶板螺栓孔。

所述活塞杆顶部连接着活塞，通过所述活塞对所述气缸内部的气体形成密封；所述活塞杆顶部与所述气缸底部之间设有间隙。

所述气缸顶部设有半圆柱形销头，所述销头上设有用于转动铰穿过的通孔，所述气缸顶部的销头通过转动铰与固定铰支座铰接。

本实用新型的有益效果在于：

1）本实用新型能够有效吸收和消耗地震能量。一方面，摩擦球连接着活塞杆，在地震时能够随着活塞杆一起转动，其内外表面在转动过程中均能产生摩擦力的作用，大大消耗了地震能量；另一方面，地震时气缸在随着上部主梁振动位移过程中，其内部的气体会受到压缩，气体在压缩流动时会产生阻尼来吸收振动能量，缓冲了地震力。

2）本实用新型能有效限制主梁和桥墩之间的相对较大水平位移。当气缸内的气体压缩达到极限时，产生较大的压力作用，抵抗主梁的位移，且由于桥墩处限位件内部的摩擦棒的限制作用，使得活塞杆的继续转动得到抑制，从而阻止上部主梁的进一步水平位移。

3）本实用新型能多向限位。限位件顶部凹槽“U”型纵截面两侧弧形曲面的设计，提供了活塞杆顺桥向和横桥向的转动空间，因此能够在多个方向上限制主梁的相对位移。

4）本实用新型结构简单，施工便捷，成本较低，且便于修复。

附图说明

图1为本实用新型的结构布置示意图；

图2为本实用新型的限位件结构示意图；

图3为本实用新型的摩擦棒结构示意图；

图4为本实用新型的阻尼器主体结构示意图；

在图中：1限位件，2固定板，3摩擦棒，4锚固螺栓，5连接孔，6摩擦球，7活塞杆，71活塞，8气缸，9固定铰支座，10转动铰，11顶板，12顶板螺栓，13球形槽，14螺栓孔，15螺帽，16销头，17通孔，18圆孔，19主梁，20伸缩缝，21桥梁支座，22桥墩，23凹槽。

具体实施方式

下面对本实用新型进一步说明：

请参阅图1-4，

本实用新型公开了一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，包括限位件1、摩擦棒3、摩擦球6、气缸8、气缸8的活塞杆7以及固定铰支座9；

所述限位件1固定在桥墩22侧壁上方，所述限位件1为顶部设有凹槽23的方形结构，其前后表面上设有用于所述摩擦棒3穿过的连接孔5，所述凹槽23的底部设有用于放置所述摩擦球6的球形槽13，所述球形槽13的底部与所述连接孔5连通，所述摩擦球6固定于所述活塞杆7的端部，其侧壁上设有用于所述摩擦棒3穿过的圆孔18；

所述气缸8顶端与所述固定铰支座9铰接；所述固定铰支座9固定在主梁19底部。

所述限位件1顶部凹槽23的纵截面为“U”字型，其两侧为弧形曲面；所述限位件1内壁的两侧设有固定板2，所述固定板2上开有若干螺栓孔14，所述螺栓孔14配合锚固螺栓4将限位件1固定在桥墩22侧壁上，通过设置凹槽23能够限制活塞杆7转过的最大角度，当活塞杆7转到最大角度时，能够对桥墩22产生较大的拉力作用。

所述球形槽13内表面为粗糙面，所述球形槽13与所述摩擦球6相契合，两者之间紧密接触；所述摩擦棒3两端设有与螺帽15相匹配的外螺纹，通过所述螺帽15将所述摩擦棒3卡在限位件1内部；所述摩擦球6的内外表面和所述摩擦棒3的外表面均为粗糙面，所述摩擦棒3与所述摩擦球6的内表面紧密接触；地震时，活塞杆7会跟随着气缸8的移动而发生转动，从而带动摩擦球6相对摩擦棒6和球形槽13表面转动而产生摩擦力的作用；地震前，活塞杆7与摩擦球6之间设有预拉力，以便活塞杆7转动时摩擦球6能够迅速响应产生摩擦力。

所述固定铰支座9包括顶板11和转动铰10，所述转动铰10固定在顶板11的下表面；所述顶板11上设有用于将该固定铰支座9配合顶板螺栓12固定在主梁19底部的顶板螺栓孔。

所述活塞杆7顶部连接着活塞71，通过所述活塞71对所述气缸8内部的气体形成密封；所述活塞杆7顶部与所述气缸8底部相隔一定的距离。

所述气缸8顶部设有半圆柱形销头16，所述销头16上设有用于转动铰10穿过的通孔17，所述气缸8顶部的销头16通过转动铰10与固定铰支座9铰接。

工作原理：1、正常情况下，活塞杆7对摩擦球6设有预拉力作用，摩擦球6对摩擦棒3表面以及球形槽13表面造成压力，以保证活塞杆7转动时摩擦球6能够迅速响应产生摩擦力，同时气缸8内部的气体自由流动，产生的阻尼很小。2、在中小地震作用下，主梁19和桥墩22振动并产生相对位移，气缸8随着主梁振动位移时，其内部的气体受到压缩，气体流动加快并剧烈振动，产生阻尼来吸收振动能量；此外，活塞杆7也跟随着气缸8的移动而发生转动，从而带动摩擦球6相对摩擦棒6和球形槽13表面转动而产生摩擦力的作用，消耗了大部分的地震能量。3、在大地震作用下，随着气缸8内部的气体不断压缩，当气缸8内部的气体达到压缩极限时，产生较大的压力，阻碍主梁19的相对位移，且由于限位件1内部摩擦棒3的限制作用，使得活塞杆7对桥墩22产生较大的拉力作用，阻碍主梁19与桥墩22的进一步相对较大位移，从而避免了落梁现象的发生，保护了桥梁支座21，也保护了伸缩缝20。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：包括限位件（1）、摩擦棒（3）、摩擦球（6）、气缸（8）、气缸（8）的活塞杆（7）以及固定铰支座（9）；

所述限位件（1）固定在桥墩（22）侧壁上方，所述限位件（1）为顶部设有凹槽（23）的方形结构，其前后表面上设有用于所述摩擦棒（3）穿过的连接孔（5），所述凹槽（23）的底部设有用于放置所述摩擦球（6）的球形槽（13），所述球形槽（13）的中部与所述连接孔（5）连通，所述摩擦球（6）固定于所述活塞杆（7）的端部，其侧壁上设有用于所述摩擦棒（3）穿过的圆孔（18）；

所述气缸（8）顶端与所述固定铰支座（9）铰接；所述固定铰支座（9）固定在主梁（19）底部。

2.根据权利要求1所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述限位件(1)顶部凹槽（23）的纵截面为“U”字型，其两侧为弧形曲面；所述限位件（1）内壁的两侧设有固定板（2），所述固定板（2）上开有若干螺栓孔（14），所述螺栓孔（14）配合锚固螺栓（4）将限位件（1）固定在桥墩（22）侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述球形槽（13）内表面为粗糙面，所述球形槽（13）与所述摩擦球（6）相契合，两者之间紧密接触；所述摩擦棒（3）两端设有与螺帽（15）相匹配的外螺纹，通过所述螺帽（15）将所述摩擦棒（3）卡在限位件（1）内部。

4.根据权利要求3所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述摩擦球（6）的内外表面和所述摩擦棒（3）的外表面均为粗糙面；所述摩擦棒（3）与所述摩擦球（6）的内表面紧密接触。

5.根据权利要求1所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述活塞杆（7）顶部连接着活塞（71），通过所述活塞（71）对所述气缸（8）内部的气体形成密封；所述活塞杆（7）顶部与所述气缸（8）底部之间设有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述固定铰支座（9）包括顶板（11）和转动铰（10），所述转动铰（10）固定在顶板（11）的下表面；所述顶板（11）上设有用于将该固定铰支座（9）配合顶板螺栓（12）固定在主梁（19）底部的顶板螺栓孔。

7.根据权利要求6所述的一种带有转动摩擦耗能的桥梁抗震阻尼器结构，其特征在于：所述气缸（8）顶部设有半圆柱形销头（16），所述销头（16）上设有用于转动铰（10）穿过的通孔（17），所述气缸（8）顶部的销头（16）通过转动铰（10）与固定铰支座（9)铰接。

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