本發(fā)明涉及橋梁抗震和橋梁減隔震技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置。

背景技術(shù)：

我國是一個多地震的國家，地震不僅給人們帶來了巨大的生命財產(chǎn)損失，而且還會帶來較多的次生災(zāi)害。橋梁結(jié)構(gòu)由于自身抗震性能的不足和抗震措施的選擇不當(dāng)，屢屢受到不同程度的破壞，這不僅給抗震救援增設(shè)了一些障礙，而且災(zāi)后重建工作也十分艱巨。在歷次地震中，擋塊由于抗震能力不足而發(fā)生破壞，甚至還發(fā)生橫向落梁事故。因此在研究橋梁地震災(zāi)害破壞機理和橋梁結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計中，如何設(shè)計橋梁擋塊以防止橋梁橫向落梁，一直是橋梁結(jié)構(gòu)抗震領(lǐng)域研究的重要課題。

強地震動作用下橋梁上、下部結(jié)構(gòu)間在橫橋向易產(chǎn)生較大的地震位移，主梁將與橫向擋塊發(fā)生碰撞而導(dǎo)致?lián)鯄K破壞，嚴重時還可導(dǎo)致橫向落梁。

本技術(shù)：
人通過閱讀大量的文獻資料、橋梁擋塊專利和多次實地調(diào)研后發(fā)現(xiàn)很多擋塊的功能與適用范圍相對單一，在自復(fù)位、多級設(shè)防與耗散地震能量等方面較差，為實現(xiàn)多種功能常需幾種措施配合來完成，這樣在很大程度上不僅增加了成本造價和布設(shè)空間，而且也使得整個擋塊結(jié)構(gòu)顯得臃腫龐雜。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題本發(fā)明的目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)多階段地震設(shè)防目的，滿足不同地震烈度下橋梁結(jié)構(gòu)抗震需求，降低橫向落梁事故，提高橋梁結(jié)構(gòu)抗震性能，同時又可減小布設(shè)安裝難度和降低制作成本的觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置。技術(shù)方案如下：

一種觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置，包括蓋梁兩端部向上延伸形成的混凝土擋塊，混凝土擋塊內(nèi)側(cè)設(shè)有預(yù)埋鋼板；混凝土擋塊與主梁之間的蓋梁上表面固定設(shè)置有鋼箱，鋼箱上設(shè)有上下貫穿的開孔，開孔內(nèi)插有短擋塊，且短擋塊上端伸出鋼箱的長度大于坑槽的深度；鋼箱下方偏離開孔且偏向橋梁外側(cè)的蓋梁上表面設(shè)有尺寸略大于短擋塊橫截面尺寸的坑槽；鋼箱與主梁間均存有間隙，與預(yù)埋鋼板間固定設(shè)有彈塑性變形裝置。

進一步的，所述彈塑性變形裝置包括兩塊凸起部向外且相互咬合的波形鋼板，兩波形鋼板凸起部分別固定于鋼箱和預(yù)埋鋼板上，兩波形鋼板間還設(shè)有彈簧。

更進一步的，所述短擋塊為鋼格構(gòu)柱、鋼實心柱、鋼空心柱或預(yù)制混凝土柱。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明能夠在中小地震荷載作用下使橋梁上部結(jié)構(gòu)具有一定的自復(fù)位功能，強地震動作用下能有效地耗散巨大地震能量并觸發(fā)第二擋塊參與抗震，兩擋塊協(xié)同抗震以最大程度地約束橋梁上、下部結(jié)構(gòu)間較大的橫向地震位移，進而降低橫向落梁事故的發(fā)生，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能；

2）本發(fā)明設(shè)置的彈簧在中小地震作用下，可通過彈簧的彈性變形來實現(xiàn)耗散地震和梁體自復(fù)位功能，進而發(fā)揮本發(fā)明的第一道抗震設(shè)防功能；

3）本發(fā)明設(shè)置有彈簧和波形鋼板，在地震動強度增至一定程度后，主梁橫向撞擊鋼箱將迫使彈簧和波形鋼板發(fā)生較大的塑性變形以耗散地震能量，從而發(fā)揮本發(fā)明的第二道抗震設(shè)防功能；

4）本發(fā)明設(shè)置的彈簧和波形鋼板在特別強烈的地震動作用下將產(chǎn)生巨大的塑性變形，從而使短擋塊與蓋梁預(yù)留坑槽的凈間距逐漸縮短，當(dāng)縮短到一定程度后短擋塊依靠自重可落入坑槽內(nèi)，觸發(fā)第二擋塊參與抗震，即發(fā)揮第三道抗震設(shè)防功能；

5）本發(fā)明可通過改變彈簧剛度與數(shù)量、波形鋼板的厚度和短擋塊的尺寸等參數(shù)，以滿足不同地震烈度下橋梁結(jié)構(gòu)的抗震需求，且短擋塊破損后拆除更換十分簡便，同時制造布設(shè)簡潔，成本低廉，具有較大的推廣應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為具體實施例觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置的整體布設(shè)圖。

圖2為圖1的a處局部放大圖。

圖3為圖1的c-c剖面圖。

圖4為圖3的b處局部放大圖。

圖5為觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置的波形鋼板平面及彈簧布置圖。

圖中：1-蓋梁；2-主梁；3-支座；4-混凝土擋塊；5-預(yù)埋鋼板；6-彈塑性變形裝置；7-彈簧；8-坑槽；9-鋼箱；10-短擋塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步向詳細說明。如圖1-3所示，一種觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置，包括蓋梁1兩端部向上延伸形成的混凝土擋塊4，混凝土擋塊4內(nèi)側(cè)設(shè)有預(yù)埋鋼板5；混凝土擋塊4與主梁2之間的蓋梁1上表面固定設(shè)置有鋼箱9，鋼箱9上設(shè)有上下貫穿的開孔，開孔內(nèi)插有短擋塊10，且短擋塊10上端伸出鋼箱9的長度大于坑槽8的深度；鋼箱9下方偏離開孔且偏向橋梁外側(cè)的蓋梁1上表面設(shè)有尺寸略大于短擋塊10橫截面尺寸的坑槽8（以便強震作用下短擋塊可順利落入坑槽內(nèi)）；鋼箱9與主梁2間均存有間隙，與預(yù)埋鋼板5間固定設(shè)有彈塑性變形裝置6。

如圖4，圖5所示，本實施例的彈塑性變形裝置6包括兩塊凸起部向外且相互咬合的波形鋼板，兩波形鋼板凸起部分別固定于鋼箱9和預(yù)埋鋼板5上，兩波形鋼板間還設(shè)有彈簧7。

其中坑槽8偏離鋼箱開孔的距離應(yīng)考慮短擋塊與所述坑槽的凈間距和強地震動作用下彈簧與波形鋼板的塑性變形后再進行確定，即該凈間距不大于強地震動作用下彈簧與波形鋼板的塑性變形。

根據(jù)橋梁結(jié)構(gòu)抗震計算分析結(jié)果和圖1至圖5，本實施例的制作安裝過程如下：先用鋼板加工預(yù)埋鋼板5、兩波形鋼板和開孔的鋼箱9。并蓋梁施工時在其適當(dāng)位置預(yù)留一定尺寸的坑槽8，并將蓋梁兩端分別向上延伸各形成鋼筋混凝土擋塊4，并在混凝土擋塊4靠主梁側(cè)預(yù)埋加工好的預(yù)埋鋼板5。再預(yù)制鋼筋混凝土短擋塊，且短擋塊的尺寸需滿足：橫截面尺寸略小于鋼箱的開孔尺寸，以保證其在孔中可自由上下活動；插入鋼箱開孔后，其伸出鋼箱9的長度大于坑槽8的深度，保證在強地震作用下，主梁向外推動鋼箱，使短擋塊外移落入坑槽后，短擋塊依舊能夠伸出鋼箱，參與抗震。待蓋梁和混凝土擋塊的混凝土強度達到設(shè)計強度值時，將兩咬合在一起的凸形波形鋼板凸起平直段分別與預(yù)埋鋼板5內(nèi)側(cè)的鋼箱9進行焊接固定，最后再將前期預(yù)制的鋼筋混凝土短擋塊插入所述鋼箱的開孔內(nèi)，這樣便形成了觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置。本實施例結(jié)構(gòu)簡單，傳力路徑明確，制造布設(shè)難度小，通過合理的計算分析和有限的實驗便可獲得較優(yōu)的方案，可使橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能獲得顯著提升。

本實施例的觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置的應(yīng)用情況如下：

在常遇地震作用下，橋梁結(jié)構(gòu)通過設(shè)置的彈簧和波形鋼板來耗散地震能量，并在一定程度上實現(xiàn)了自復(fù)位功能，在此過程中充分發(fā)揮了第一、二道抗震設(shè)防的功能。在正常使用荷載和小震作用下鋼箱與主梁間設(shè)有一定的空隙將不會影響橋梁上、下部結(jié)構(gòu)的正常變形。

本實施例的短擋塊可以更換為鋼格構(gòu)柱、鋼實心柱或鋼空心柱等，且短擋塊、鋼箱孔和蓋梁預(yù)留坑槽的截面形式可以是方形、矩形或圓形等形狀。

在強地震動作用下彈簧和波形鋼板將產(chǎn)生巨大的塑性變形，充分耗散地震能量，同時也造成預(yù)制鋼筋混凝土短擋塊與預(yù)留坑槽的凈間距逐漸縮短，當(dāng)縮短到一定程度后，預(yù)制鋼筋混凝土短擋塊依靠自重而順利落入坑槽內(nèi)，從而觸發(fā)了第二擋塊參與抗震，這樣便充分發(fā)揮了本發(fā)明第三道抗震設(shè)防的功能，最大程度地約束了橋梁上、下部結(jié)構(gòu)間的較大地震位移，減少了橫向落梁事故的發(fā)生。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種觸發(fā)式橋梁抗震雙擋塊裝置，包括蓋梁兩端部向上延伸形成的混凝土擋塊，混凝土擋塊內(nèi)側(cè)設(shè)有預(yù)埋鋼板；混凝土擋塊與主梁之間的蓋梁上表面固定設(shè)置有鋼箱，鋼箱上設(shè)有上下貫穿的開孔，開孔內(nèi)插有短擋塊，且短擋塊上端伸出鋼箱的長度大于坑槽的深度；鋼箱下方偏離開孔且偏向橋梁外側(cè)的蓋梁上表面設(shè)有尺寸略大于短擋塊橫截面尺寸的坑槽；鋼箱與主梁間均存有間隙，與預(yù)埋鋼板間固定設(shè)有彈塑性變形裝置。本發(fā)明能夠在中小地震荷載作用下使橋梁上部結(jié)構(gòu)具有自復(fù)位功能，強地震動作用下能有效地耗散地震能量并觸發(fā)第二擋塊參與抗震，進而降低橫向落梁事故的發(fā)生，從而提高橋梁結(jié)構(gòu)的抗震性能，且制造布設(shè)簡潔，成本低廉。

技術(shù)研發(fā)人員：廖平;趙人達;占玉林;徐騰飛;王永寶;崔玲枝;楊世玉;賈毅;吳德寶;唐利科
受保護的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.18
技術(shù)公布日：2017.07.14