本發(fā)明涉及一種連續(xù)梁橋耗能減震裝置，適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型連續(xù)梁結(jié)構(gòu)建筑物的新建結(jié)構(gòu)或既有結(jié)構(gòu)抗震加固，提高其整體抗震性能，屬于橋梁等建筑結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：為降低連續(xù)梁橋的地震響應(yīng)，提高連續(xù)梁橋的整體抗震性能，通常在固定墩對連續(xù)梁橋采用減、隔震支座等減震措施，如鉛芯橡膠支座、摩擦擺支座等，但以上減震措施并沒有改變支座豎向承載功能與水平耗能減、震功能的分離。多次地震災(zāi)害檢查發(fā)現(xiàn)，在強震作用下以上常規(guī)減隔震支座多因水平相對位移過大而發(fā)生損壞，不僅喪失了水平耗能減震功能，而且豎向承載力也不能滿足要求，需要進行更換。而常規(guī)的減、隔震支座不僅價格昂貴，而且因豎向承載噸位大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，更換極為困難。相比常規(guī)減、隔震支座，本發(fā)明提出將常規(guī)連續(xù)梁橋固定支座的功能進行分離的設(shè)計思想，支座只承受豎向荷載，自復(fù)位摩擦索承擔耗能和復(fù)位功能，即功能分離式自復(fù)位摩擦索耗能減震支座，該支座具有如下優(yōu)點：1)在正常車輛制動荷載作用下，摩擦索與摩擦軸之間的摩擦鎖死力限制連續(xù)梁體與固定墩之間的縱向相對位移，滿足正常使用需求。2)在強震發(fā)生時，當上部結(jié)構(gòu)梁體產(chǎn)生的地震力大于摩擦索與摩擦軸之間的摩擦鎖死力時，摩擦索與摩擦軸之間發(fā)生相對滑動，消耗地震輸入給結(jié)構(gòu)的能力，減少結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。3)與常規(guī)連續(xù)梁橋固定墩上的減、隔震支座相比，在本發(fā)明中豎向支座只承受豎向荷載，在水平方向可以自由滑動，可以有效避免因地震時相對位移過大對支座造成的損傷。4)由于設(shè)置了自復(fù)位彈簧，在地震余能的作用下，具有較好的震后自復(fù)位功能，便于震后結(jié)構(gòu)的整體修復(fù)。5)本發(fā)明支座具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，檢查維修方便等優(yōu)點。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明目的是提供一種功能分離的連續(xù)梁橋自復(fù)位摩擦索耗能減震支座，利用本發(fā)明，可以克服常規(guī)減、隔震裝置及既有技術(shù)上存在的上述缺點和不足，減少強震時常規(guī)連續(xù)梁橋固定墩減、隔震支座的震害，為連續(xù)梁橋抗震設(shè)計及抗震加固提供一種新思路和技術(shù)保障。功能分離式自復(fù)位摩擦索耗能減震支座，其特征在于：放置在梁體和固定墩之間，設(shè)置一個或多個；每個支座的結(jié)構(gòu)如下：地腳7固定于固定墩9上；摩擦軸8固定在兩個地腳之間；梁體連接件1和限位銷4固定在梁體5上；復(fù)位彈簧3一端頭與梁體連接件1連接，另一端與地腳7連接；摩擦索2在摩擦軸8上纏繞若干圈，并施加預(yù)緊力后，兩端分別連接在連接件1上；復(fù)位彈簧3和摩擦索2均與摩擦軸8的軸線相互垂直。所述的支座的應(yīng)用，其特征在于：正常狀態(tài)下，摩擦索2與摩擦軸8之間因預(yù)緊力而產(chǎn)生的摩擦鎖死力能夠限制因車輛制動荷載引起的梁體與固定墩之間的相對位移，以滿足正常使用需求。地震情況下，當梁體的縱向地震荷載大于摩擦索2與摩擦軸8之間的摩擦鎖死力時，摩擦索2與摩擦軸8之間發(fā)生相對滑動，降低結(jié)構(gòu)的剛度，消耗地震輸入給結(jié)構(gòu)的能力，發(fā)揮減、隔震作用。同時，限位銷起到限制豎向支座6的水平滑動的作用，以保護豎向支座6。地震峰值過后，在地震余能和復(fù)位彈簧3的共同作用下，使上部梁體自動復(fù)位到初始平衡位置。連續(xù)梁橋自復(fù)位摩擦索耗能減震支座設(shè)計方法，其特征在于：1)正常使用狀態(tài)下，為限制梁體與固定墩之間的相對位移，滿足正常使用需求，控制條件為Fe2πnμ＞Pz2)強震條件下，為對固定墩進行能力保護，控制條件為k·(F·e2π·n·μ+K·Δx)＜Qmaxk·(F·e2π·n·μ+K·Δx)·h＜Mmax3)為保護豎向支座Δ≤Δb4)為實現(xiàn)震后自復(fù)位F·e2π·n·μ＜K·Δ其中，F(xiàn)—摩擦索預(yù)緊力，kN；n—摩擦索纏繞的圈數(shù)；μ—摩擦索和摩擦軸之間的摩擦系數(shù)；Pz—車輛制動力，kN。汽車荷載制動力按同向行駛的汽車荷載(不計沖擊力)計算，并應(yīng)按表1的規(guī)定，以使橋梁墩臺產(chǎn)生最不利縱向力的加載長度進行縱向折減；表1縱向折減系數(shù)計算跨徑L0(m)縱向折減系數(shù)計算跨徑L0(m)縱向折減系數(shù)150≤L0＜4000.97800≤L0＜10000.94400≤L0＜6000.96L0≥10000.93600≤L0＜8000.95K—復(fù)位彈簧剛度，kN/m；Δ—限位銷間隙，m；Δb—豎向支座的允許水平相對位移，m；Δx—梁體與固定墩縱向相對位移，Δx≤Δ，m；h—固定墩高度，m；Qmax—為固定墩的抗剪能力，kN；Mmax—為固定墩的抗彎能力，kN.m；k—安全系數(shù)，取值范圍為1.1～1.5。本發(fā)明的技術(shù)方案：本裝置的施工過程概括如下，在常規(guī)減、隔震支座位置布置豎向支座，該豎向支座在水平方向可以滑動；在豎向支座旁安裝一個或幾個纏繞式自復(fù)位耗能摩擦索系統(tǒng)，與豎向支座組成功能分離式自復(fù)位摩擦索減、隔震支座，摩擦索的纏繞圈數(shù)和預(yù)緊力根據(jù)具體情況設(shè)定。所述裝置的工作原理如下：原理一，正常狀態(tài)下，摩擦索2與摩擦軸8之間因預(yù)緊力而產(chǎn)生的摩擦鎖死力大于車輛制動荷載，能夠限制梁體與固定墩之間的相對位移，以滿足正常使用需求。原理二，地震情況下，當梁體的縱向地震荷載大于摩擦索2與摩擦軸7之間的摩擦鎖死力時，摩擦索2與摩擦軸8之間發(fā)生相對滑動，降低結(jié)構(gòu)的剛度，消耗地震輸入給結(jié)構(gòu)的能力，發(fā)揮減、隔震作用。原理三，地震峰值過后，在地震余能和復(fù)位彈簧3的共同作用下，使上部梁體自動復(fù)位到初始平衡位置，以便于震害整體加固。本發(fā)明的積極效果是：本發(fā)明提出一種功能分離的減、隔震支座，該支座既能滿足正常使用需求；在強震時又能起到減、隔震效果，有效避免因地震時相對位移過大對常規(guī)減、隔震支座造成的損傷，并能實現(xiàn)對固定墩進行能力保護，提高連續(xù)梁橋的抗震性能；地震峰值過后在地震余能的作用下，具有較好的震后自復(fù)位功能，便于震后結(jié)構(gòu)的整體修復(fù)。同時，本發(fā)明支座具有結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，檢查維修方便等優(yōu)點。適用于鐵路橋、公路橋、城市高架橋以及各種大型新建連續(xù)梁結(jié)構(gòu)或既有連續(xù)梁結(jié)構(gòu)的抗震加固領(lǐng)域。附圖說明:圖1(a)、(b)、(c)分別是本發(fā)明在正常工作狀態(tài)的主視圖、側(cè)視圖以及俯視圖。圖2是本發(fā)明三維示意圖圖3是本發(fā)明在地震時橋墩與梁體發(fā)生相對位移的示意圖圖4是本發(fā)明在震后橋墩自復(fù)位后的示意圖圖5是本發(fā)明具體控制條件示意圖本發(fā)明的構(gòu)成如附圖所示。具體實施方式以下結(jié)合實例及附圖作進一步詳述，但不做為對本發(fā)明的限定。本實例的結(jié)構(gòu)如附圖1、2、3、4、5所示，功能分離式自復(fù)位摩擦索耗能減震支座，其中：1、梁體連接件；2、摩擦索；3、復(fù)位彈簧；4、限位銷；5、梁體；6、豎向支座；7、地腳；8、摩擦軸；9、橋墩。地腳7固定于固定墩9上；摩擦軸8固定在地腳上；梁體連接件1和限位銷4固定在梁體5上；復(fù)位彈簧3一端頭與梁體連接件1連接，另一端與地腳7連接；摩擦索2在摩擦軸8上纏繞若干圈，并施加預(yù)緊力(具體纏繞圈數(shù)和預(yù)緊力根據(jù)控制條件確定)后，兩端分別連接在連接件1上；復(fù)位彈簧3和摩擦索2均與摩擦軸8的軸線相互垂直。根據(jù)需要，在橋墩9橫橋向可設(shè)置多個由摩擦索2、復(fù)位彈簧3、地腳7和摩擦軸8所組成的上述構(gòu)件。正常狀態(tài)下，摩擦索2與摩擦軸8之間因預(yù)緊力而產(chǎn)生的摩擦鎖死力能夠限制因車輛制動荷載引起的梁體與固定墩之間的相對位移，以滿足正常使用需求。地震情況下，當梁體的縱向地震荷載大于摩擦索2與摩擦軸8之間的摩擦鎖死力時，摩擦索2與摩擦軸8之間發(fā)生相對滑動，降低結(jié)構(gòu)的剛度，消耗地震輸入給結(jié)構(gòu)的能力，發(fā)揮減、隔震作用。同時，限位銷起到限制豎向支座6的水平滑動的作用，以保護豎向支座6。地震峰值過后，在地震余能和復(fù)位彈簧3的共同作用下，使上部梁體自動復(fù)位到初始平衡位置，以便于震害整體加固。具體控制條件:為實現(xiàn)以上功能，本發(fā)明應(yīng)滿足以下條件：1)正常使用狀態(tài)下，為限制梁體與固定墩之間的相對位移，滿足正常使用需求，控制條件為Fe2πnμ＞Pz(1)2)強震條件下，為對固定墩進行能力保護，控制條件為k·(F·e2π·n·μ+K·Δx)＜Qmax(2)k·(F·e2π·n·μ+K·Δx)·h＜Mmax(3)3)為保護豎向支座Δ≤Δb(4)4)為實現(xiàn)震后自復(fù)位F·e2π·n·μ＜K·Δ(5)其中F—摩擦索預(yù)緊力，kN；n—摩擦索纏繞的圈數(shù)；μ—摩擦索和摩擦軸之間的摩擦系數(shù)；Pz—車輛制動力，kN。汽車荷載制動力按同向行駛的汽車荷載(不計沖擊力)計算，并應(yīng)按表1的規(guī)定，以使橋梁墩臺產(chǎn)生最不利縱向力的加載長度進行縱向折減；K—復(fù)位彈簧剛度，kN/m；Δ—限位銷間隙，m；Δb—豎向支座的允許水平相對位移，m；Δx—梁體與固定墩縱向相對位移，Δx≤Δ，m；h—固定墩高度，m；Qmax—為固定墩的抗剪能力，kN；Mmax—為固定墩的抗彎能力，kN.m；k—安全系數(shù)，取值范圍為1.1～1.5。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)，在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的的任何修改、等同變化與修飾，都應(yīng)視為本發(fā)明方案的技術(shù)范疇，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。當前第1頁1 2 3