[发明专利]一种具有钢弹簧的耗能型多向限位桥梁抗震装置

说明书

本发明公开了一种具有钢弹簧的耗能型多向限位桥梁抗震装置，包括钢牛腿、限位件、钢弹簧、滑块以及连接钢柱；钢牛腿固定在活动支座附近的桥墩顶部的侧面，限位件固定在主梁底部和钢牛腿上，两个限位件上下对齐设置且位置对称；限位件包括固定板、方形钢挡块和两侧抗拉拔钢挡块，滑块位于限位件内部，连接钢柱的两端分别与上下两个滑块相连，其中间圆柱形部分的材料为耗能型低屈服强度钢，可依靠其塑性变形产生的能量消耗地震能量，钢弹簧一端固定在两侧抗拉拔钢挡块竖直段内壁上，另一端与滑块相连，在地震结束后可通过其恢复力作用使得装置实现一定的复位。该装置构造简单，抗震效果好，能三向限位。

技术领域

本发明属于桥梁抗震技术领域，具体涉及一种具有钢弹簧的耗能型多向限位桥梁抗震装置。

背景技术

近年来，随着社会经济技术的迅速发展，城市化进程不断加快，桥梁项目建设日益增多，桥梁不管是在数量上还是在延伸长度方面都与日俱增，特别是在城市，高架桥已经成为了主要的交通动脉。桥梁作为交通生命线上的枢纽工程，投资量大、数目多，对于我国经济发展和人民生产生活有着举足轻重的地位，一旦遭到破坏，其造成的损失也是巨大的，因此桥梁的安全保障是桥梁建设的前提。受自然灾害尤其是地震的影响，桥梁设施会遭受巨大破损，甚至倒塌，不仅人民的生命财产安全受到威胁，也对后续的桥梁维修或者重建造成困难。在地震作用下，桥梁的破坏形式主要有以下几种：桥梁支座等衔接部位损坏；桥梁上部结构受水平力作用位移量过大而导致落梁现象（含横桥向和顺桥向）；桥梁相邻梁跨间（伸缩缝）发生碰撞而毁坏；桥墩塑性铰的抗弯、抗剪强度缺乏，致使桥墩损坏。

目前我国的桥梁为了限制上部梁体间相对较大的位移，常常在桥墩盖梁顶部安装钢筋混凝土挡块，但是普通的钢筋混凝土挡块和梁体间的碰撞是刚性碰撞，撞击力很大，容易对梁体和混凝土挡块造成局部破坏，且地震中钢筋混凝土挡块的水平剪力通常不足，挡块容易发生不可修复的破坏，不能很好限制梁体的位移。此外，其他的桥梁抗震限位结构多是针对桥梁梁体单方向的位移（顺桥向或者横桥向），而地震波有三个方向，单方向限制梁体的位移显然具有局限性；一般的挡块结构多是依靠挡块本身的变形能量来消耗地震能量，弹塑性较差，在变形后不能很好地恢复到原来的状态。

针对上述不足，需要设计和开发一种新型的桥梁抗震限位装置，不仅能够缓冲和消耗地震能量，不对梁体和装置本身造成额外的损伤，在三个方向上限制梁体的位移，还能使装置在震后恢复到原来相近的状态，以便应对下一次地震。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种具有钢弹簧的耗能型多向限位桥梁抗震装置，在三个方向上限制梁体和桥墩之间相对较大的位移，保护支座，防止梁体的落梁震害；把梁体间的直接碰撞转化为连接钢柱的屈服变形，间接消耗地震能量，防止碰撞对梁体本身的破坏；增加单个装置中耗能型连接钢柱的数量和装置本身的数量，大大减小作用在每一连接钢柱上的拉力，消耗更多的地震能量；利用钢弹簧的恢复力作用使得装置在震后实现一定的复位功能。

为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为：

一种具有钢弹簧的耗能型多向限位桥梁抗震装置，包括钢牛腿、限位件、钢弹簧、滑块以及连接钢柱；所述钢牛腿通过螺栓固定在桥梁活动支座附近的桥墩顶部的侧面；所述限位件包括固定板、方形钢挡块和两侧抗拉拔钢挡块，所述方形钢挡块固定于固定板上表面的前后两侧，两块所述方形钢挡块之间形成与所述滑块的宽度相等的滑轨；两个所述抗拉拔钢挡块呈倒“L”形结构，分别设置于所述固定板上表面的左右两侧，所述抗拉拔钢挡块的水平段与所述固定板上表面的距离与所述滑块的高度相等，所述钢弹簧设置于所述抗拉拔钢挡块的竖直段与所述滑块的端面之间，且二者与所述钢弹簧的两端相连接；所述限位件包括相同的上限位件和下限位件，所述下限位件的固定板通过螺栓固定于所述钢牛腿的顶部，所述上限位件的固定板通过螺栓固定于所述主梁的底部；所述连接钢柱的一端固定于所述上限位件内的滑块底部，另一端固定于所述下限位件内的滑块顶部；所述主梁与桥墩之间设有设置在桥梁支座垫石上的桥梁活动支座。