專利名稱：新型耗能防落梁裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁抗震與減震技術(shù)，尤其是一種橋梁結(jié)構(gòu)被動(dòng)耗能減震控制和限位中的新型耗能防落梁裝置，具體的說(shuō)是一種可以為橋梁結(jié)構(gòu)提供附加阻尼比，降低橋梁地震反應(yīng)，限制墩一梁(或臺(tái)一梁)之間的相對(duì)位移，最終防止發(fā)生落梁的新型耗能防落梁裝置。
背景技術(shù)：
橋梁抗震是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題，與建筑結(jié)構(gòu)相比，由于橋梁自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，抗震問(wèn)題和建筑結(jié)構(gòu)還有其獨(dú)特的一面。伸縮縫裝置是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件，它的設(shè)置是為了適應(yīng)結(jié)構(gòu)材料收縮、徐變和外部環(huán)境溫度變化等因素的影響。其非線性問(wèn)題是建筑結(jié)構(gòu)所沒(méi)有的。它的存在使得橋梁結(jié)構(gòu)為不連續(xù)的結(jié)構(gòu)體系，從而導(dǎo)致了橋梁結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)也相當(dāng)復(fù)雜。大量橋梁震害經(jīng)驗(yàn)表明，伸縮縫處過(guò)大的墩(臺(tái))梁相對(duì)位移是橋梁發(fā)生落梁的重要原 因之一。防落梁裝置主要是為了限制墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移，防止因墩(臺(tái))梁相對(duì)位移過(guò)大而發(fā)生落梁，進(jìn)一步加重震害。目前應(yīng)用較多的主要是拉索式防落梁裝置和油阻尼器耗能裝置，拉索式防落梁裝置只有在墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移超過(guò)其不工作長(zhǎng)度后才發(fā)生作用，且只能起到限位作用，油阻尼器雖能產(chǎn)生耗能作用，但由于其易產(chǎn)生漏油現(xiàn)象及其價(jià)格的昂貴，很難得到廣泛的應(yīng)用，因此研發(fā)一種既能耗能又能限位的防落梁裝置成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有耗能型防落梁裝置產(chǎn)品較少的現(xiàn)狀，提出了一種既能耗能又能限位的新型防落梁裝置。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案解決的
一種新型耗能防落梁裝置，其特征是它包括連接板Al，連接板B2、E形耗能元件3、高強(qiáng)螺栓4、主梁預(yù)埋件5、墩預(yù)埋件6、連接板B2的約束槽孔7和連接板Al的約束槽孔8，所述的連接板B2上加工有與E形耗能元件3的懸臂肢數(shù)量、位置相配的約束槽孔7，且中間的約束槽孔7的長(zhǎng)度小于兩端約束槽孔7的長(zhǎng)度；所述的連接板Al上與連接板B2上的中間約束槽孔7相對(duì)位置處加工有相配的約束槽孔B8，與兩端約束槽孔7相對(duì)位置處加工相匹配的螺孔或通孔9 ;連接板B2、連接板Al和E形耗能元件3通過(guò)高強(qiáng)螺栓4相連，連接板Al的自由端通過(guò)高強(qiáng)螺栓4與墩預(yù)埋件6鉸接相連，連接板B2的自由端與主梁預(yù)埋件5鉸接相連。所述的連接板B2上加工有兩排約束槽孔7，連接板Al上也加工有與連接板B2相對(duì)應(yīng)的約束槽孔8，所述的E形耗能元件3對(duì)稱安裝在連接板Al和連接板B2的兩側(cè)。所述的連接板B2呈U型結(jié)構(gòu)，連接板Al呈長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)連接板Al的一端插入U(xiǎn)型結(jié)構(gòu)的連接板B2中。
所述的E形耗能元件3由多片疊加而成，它們位于連接板Al的一側(cè)或兩側(cè)。所述的E形耗能元件的兩個(gè)端肢通過(guò)高強(qiáng)螺栓固定于連接板A上，當(dāng)連接板A和連接板B的相對(duì)位移超過(guò)防落梁裝置的不工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件的中間肢將被卡在不工作長(zhǎng)度位置處，但兩個(gè)端肢可發(fā)生變形，隨著中間肢與端肢相對(duì)位移的不斷增大，E形耗能元件從彈性變形過(guò)渡到塑性變形，逐漸發(fā)揮耗能作用。當(dāng)連接板A和連接板B的相對(duì)位移達(dá)到裝置的最大工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件的變形將受到限制不能繼續(xù)發(fā)展，此時(shí)E形耗能元件三個(gè)肢由于高強(qiáng)螺栓的作用被卡在裝置的最大工作位移處，整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)連接鍵約束墩和梁(或臺(tái)和梁)，限制墩梁(或臺(tái)梁)之間相對(duì)位移，從而有效防止落梁的發(fā)生。所述的利用E形耗能元件3的塑性變形消耗地震能量。所述的當(dāng)裝置的相對(duì)位移達(dá)到其設(shè)計(jì)的總位移后，約束墩和梁(或臺(tái)和梁)之間的相對(duì)位移，從而防止落梁的發(fā)生。
所述的利用E形耗能元件3采用國(guó)產(chǎn)普通Q235鋼材。所述的不工作長(zhǎng)度是指保證橋梁在正常使用階段的功能不受新型耗能防落梁裝置的影響，同時(shí)使得裝置在小震作用下不發(fā)生作用的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，使裝置在大震作用下充分發(fā)揮耗能和限位作用，既可用于縱橋向又可用于橫橋向。所述的防落梁裝置通過(guò)高強(qiáng)螺栓實(shí)現(xiàn)墩或臺(tái)與梁的相連，以方便震后修復(fù)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明通過(guò)利用E形耗能元件的塑性變形消耗地震能量，利用連接板的開(kāi)孔長(zhǎng)度限制墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移，從而防止落梁的發(fā)生。裝置具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)形式合理、取材容易、耗能性能優(yōu)良等特點(diǎn)。在小震作用下不發(fā)生作用，且橋梁結(jié)構(gòu)不受溫度、徐變和收縮的影響，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)；在大震作用下，當(dāng)墩梁或臺(tái)梁的相對(duì)位移超過(guò)裝置的不工作長(zhǎng)度后，隨著相對(duì)位移的增加，防落梁裝置開(kāi)始從彈性變形逐漸發(fā)展為塑性變形，發(fā)揮耗能作用，減小結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)。若墩梁或臺(tái)梁的相對(duì)位移超過(guò)裝置的最大工作位移，裝置將相當(dāng)于剛性連接鍵，將主梁與墩或臺(tái)約束，限制相對(duì)位移的增大，從而防止落梁的發(fā)生。本發(fā)明有效解決了現(xiàn)有防落梁裝置的不足，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)形式合理、制造成本低、易于安裝更換、拉壓時(shí)均能耗能且耗能性能優(yōu)良、限制墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移等特點(diǎn)。本發(fā)明在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，可以通過(guò)調(diào)整E形耗能元件的數(shù)量、幾何尺寸等參數(shù)制作出不同初始剛度、初始屈服位移和耗能能力等力學(xué)性能參數(shù)的耗能型防落梁系列裝置。本發(fā)明具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)形式合理、制造成本低、易于安裝更換、耗能性能優(yōu)良等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。


圖I是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的連接板A的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的連接板B的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1 一連接板A ；2一連接板B ；3一E形耗能兀件；4一聞強(qiáng)螺栓；5—主梁預(yù)埋件；6—墩預(yù)埋件；7-約束槽孔；8_約束槽孔B，9-螺孔或通孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。如附圖1-3所示。一種新型耗能防落梁裝置，它包括連接板Al，連接板B2、E形耗能元件3 (可采用金屬材料，如國(guó)產(chǎn)普通Q235鋼材)、高強(qiáng)螺栓4 (標(biāo)準(zhǔn)件)、主梁預(yù)埋件5和墩預(yù)埋件6，如圖I所示，連接板B2上設(shè)有約束槽孔7，如圖3所示，連接板Al上設(shè)有約束槽孔B8和螺孔或通孔9，如圖2所示，所述的連接板B2上加工有與E形耗能元件3的懸臂肢數(shù)量、位置相配的約束槽孔7，且中間約束槽孔7的長(zhǎng)度小于兩端約束槽孔7的長(zhǎng)度，中間約束槽孔7的長(zhǎng)度與不工作長(zhǎng)度相匹配或相等，所述的連接板Al上加工有與連接板B2相對(duì)應(yīng)的約束槽孔B8，該約束槽孔B8的長(zhǎng)度應(yīng)與不工作長(zhǎng)度相匹配或相等，在約束槽孔B8的兩端各設(shè)有用于穿裝高強(qiáng)螺栓4的通孔或螺孔9，高強(qiáng)螺栓4穿過(guò)連接板B2和連接板Al的約束槽孔將E形耗能元件3和連接板Al、連接板B2相連，連接板Al的自由端與通過(guò)高強(qiáng)螺栓4與墩預(yù)埋件 6鉸接相連，連接板B2的自由端與主梁預(yù)埋件5鉸接相連。如圖I所示，具體實(shí)施時(shí)，為了約束E形耗能元件3，所述的連接板B2上加工有兩排約束槽孔7，所述的E形耗能元件3對(duì)稱安裝在連接板Al和連接板B2的兩側(cè)，此外，連接板B2還可設(shè)計(jì)成U型結(jié)構(gòu)，連接板Al可設(shè)計(jì)成長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)連接板Al的一端插入U(xiǎn)型結(jié)構(gòu)的連接板B2中；同樣地，為了增加耗能能力，所述的E形耗能元件3可由多片疊加而成，它們位于連接板Al的一側(cè)或兩側(cè)。本發(fā)明的新型耗能防落梁裝置類(lèi)似于位移型阻尼器，是依靠鋼材在外力作用下屈服進(jìn)入塑性狀態(tài)不斷吸收能量，最終靠連接板的連接作用，限制墩(臺(tái))梁相對(duì)位移繼續(xù)增大，防止落梁。為了使橋梁結(jié)構(gòu)不因?yàn)闇囟?、徐變和收縮影響而使結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)發(fā)生改變，且保證裝置在小震作用下不發(fā)揮作用，裝置設(shè)計(jì)了不工作長(zhǎng)度。本發(fā)明通過(guò)墩梁預(yù)埋件連接墩(臺(tái))梁，如圖I所示，數(shù)個(gè)E形耗能元件組合在一起，安裝在墩(臺(tái))梁之間。E形耗能元件3的兩端肢通過(guò)高強(qiáng)螺栓4固定于連接板Al上，當(dāng)連接板Al和連接板B2的相對(duì)位移超過(guò)防落梁裝置的不工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件3的中間肢由于高強(qiáng)螺栓4的作用，將被卡在不工作長(zhǎng)度位置處，而兩側(cè)端肢仍可繼續(xù)變形，隨著相對(duì)位移的不斷增大，E形耗能元件3的塑性變形區(qū)域也越來(lái)越大，逐漸發(fā)揮耗能作用。當(dāng)連接板Al和連接板B2的相對(duì)位移達(dá)到裝置的最大工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件3不再發(fā)生更大的變形，此時(shí)E形耗能元件3三個(gè)肢由于高強(qiáng)螺栓的作用被卡在裝置的最大工作位移處，相當(dāng)于一個(gè)連接鍵約束墩和梁(或臺(tái)和梁)，限制墩梁(或臺(tái)梁)之間相對(duì)位移的繼續(xù)增大，最終防止落梁的發(fā)生。本發(fā)明通過(guò)對(duì)連接板中開(kāi)槽長(zhǎng)度的不同，設(shè)計(jì)了不工作長(zhǎng)度，消除了溫度、徐變和收縮等因素的影響，且保證裝置在小震作用下不發(fā)揮作用，地震力由結(jié)構(gòu)自身承擔(dān)。大震作用下，當(dāng)墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移超過(guò)裝置的總設(shè)計(jì)位移后，起到限位的作用，進(jìn)一步限制墩(臺(tái))梁相對(duì)位移的繼續(xù)增大。本發(fā)明與目前應(yīng)用較多的拉索式防落梁裝置和油阻尼器耗能裝置相比，拉索式防落梁裝置只有在墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移超過(guò)其不工作長(zhǎng)度后才發(fā)生作用，且只能起到限位作用，油阻尼器雖能產(chǎn)生耗能作用，但由于其易產(chǎn)生漏油現(xiàn)象及其價(jià)格的昂貴，很難得到廣泛的應(yīng)用。而本發(fā)明解決了現(xiàn)有防落梁裝置的不足，而且構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)形式合理、制造成本低、易于安裝更換、拉壓時(shí)均能耗能且耗能性能優(yōu)良、限制墩(臺(tái))梁之間的相對(duì)位移等特點(diǎn)。本發(fā)明的新型耗能防落梁裝置可用于橋梁的縱向、橫向的防落梁，附加于橋梁結(jié) 構(gòu)中作為消能減震和限位構(gòu)件來(lái)保護(hù)橋梁的安全。以上實(shí)施例僅為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)思想，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是按照本發(fā)明提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)；本發(fā)明未涉及的技術(shù)均可通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種新型耗能防落梁裝置，其特征是它包括連接板A (1)，連接板B (2)、E形耗能元件(3)、高強(qiáng)螺栓(4)、主梁預(yù)埋件(5)、墩預(yù)埋件(6)、連接板B (2)的約束槽孔(7)和連接板A (I)的約束槽孔(8)，所述的連接板B (2)上加工有與E形耗能元件(3)的懸臂肢數(shù)量、位置相配的約束槽孔(7)，且中間的約束槽孔(7)的長(zhǎng)度小于兩端約束槽孔(7)的長(zhǎng)度；所述的連接板A (I)上與連接板B (2)上的中間約束槽孔(7)相對(duì)位置處加工有相配的約束槽孔B (8)，與兩端約束槽孔(7)相對(duì)位置處加工相匹配的螺孔或通孔(9);連接板B (2)、連接板A (I)和E形耗能元件(3)通過(guò)高強(qiáng)螺栓(4)相連，連接板A (I)的自由端通過(guò)高強(qiáng)螺栓(4)與墩預(yù)埋件(6)鉸接相連，連接板B (2)的自由端與主梁預(yù)埋件(5)鉸接相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的連接板B(2)上加工有兩排約束槽孔(7)，所述的連接板A (I)上也加工有兩排與連接板B (2)上的中間槽孔相對(duì)應(yīng)的約束槽孔B (8)，所述的E形耗能元件(3)對(duì)稱安裝在連接板A (I)和連接板B (2)的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的連接板B(2)呈U型結(jié)構(gòu)，連接板A (I)呈長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)連接板A (I)的一端插入U(xiǎn)型結(jié)構(gòu)的連接板B (2)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的E形耗能元件(3)由多片疊加而成，它們位于連接板A (I)的一側(cè)或兩側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的E形耗能元件(3)的兩端肢通過(guò)高強(qiáng)螺栓(4)固定于連接板A (I)上，當(dāng)連接板A (I)和連接板B (2)的相對(duì)位移超過(guò)防落梁裝置的不工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件(3)的中間肢將被卡在不工作長(zhǎng)度位置處，但兩個(gè)端肢可發(fā)生變形，隨著中間肢與端肢相對(duì)位移的不斷增大，E形耗能元件(3)從彈性變形過(guò)渡到塑性變形，逐漸發(fā)揮耗能作用；當(dāng)連接板A (I)和連接板B (2)的相對(duì)位移達(dá)到裝置的最大工作長(zhǎng)度后，E形耗能元件(3)的變形將受到限制不能繼續(xù)發(fā)展，此時(shí)E形耗能元件(3)三個(gè)肢由于高強(qiáng)螺栓(4)的作用被卡在裝置的最大工作位移處，整個(gè)裝置相當(dāng)于一個(gè)連接鍵約束墩和梁，或相當(dāng)于一個(gè)連接鍵約束臺(tái)和梁，限制墩梁或臺(tái)梁之間相對(duì)位移，從而有效防止落梁的發(fā)生。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特征在于所述的E形耗能元件(3)采用國(guó)產(chǎn)普通Q235鋼材。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的不工作長(zhǎng)度是指保證橋梁在正常使用階段的功能不受新型耗能防落梁裝置的影響，同時(shí)使得裝置在小震作用下不發(fā)生作用的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度可以調(diào)節(jié)，使裝置在大震作用下充分發(fā)揮耗能和限位作用，既可用于縱橋向又可用于橫橋向。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型耗能防落梁裝置，其特征是所述的防落梁裝置通過(guò)高強(qiáng)螺栓實(shí)現(xiàn)墩或臺(tái)與梁的相連，以方便震后修復(fù)。
全文摘要
一種新型耗能防落梁裝置，其特征是它包括連接板A(1)，連接板B(2)、E形耗能元件(3)、高強(qiáng)螺栓(4)、主梁預(yù)埋件(5)、墩預(yù)埋件(6)、連接板B(2)的約束槽孔(7)和連接板A(1)的約束槽孔(8)，所述的連接板B(2)上加工有與E形耗能元件(3)的懸臂肢數(shù)量、位置相配的約束槽孔(7)，且中間的約束槽孔(7)的長(zhǎng)度小于兩端約束槽孔(7)的長(zhǎng)度；所述的連接板A(1)上與連接板B(2)上的中間約束槽孔(7)相對(duì)位置處加工有相配的約束槽孔B(8)，與兩端約束槽孔(7)相對(duì)位置處加工相匹配的螺孔或通孔(9)；連接板B(2)、連接板A(1)和E形耗能元件(3)通過(guò)高強(qiáng)螺栓(4)相連，連接板A(1)的自由端通過(guò)高強(qiáng)螺栓(4)與墩預(yù)埋件(6)鉸接相連，連接板B(2)的自由端與主梁預(yù)埋件(5)鉸接相連。本發(fā)明具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)形式合理、制造成本低、易于安裝更換、耗能性能優(yōu)良等特點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)E01D19/00GK102797220SQ20121030028
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者徐秀麗, 李雪紅, 李枝軍, 顧以明, 許祥 申請(qǐng)人:南京工業(yè)大學(xué)