[发明专利]一种悬索桥复位耗能型中央扣及其设计、使用方法

说明书

本发明提供了一种悬索桥复位耗能型中央扣及其设计、使用方法。包括内芯、环簧部件、铅阻尼部件、内管、摩擦板、外管、螺栓、密封圈和密封条。摩擦板与铅阻尼部件并联后，再与环簧串联。内芯位于装置中轴线，内芯左侧末端设有铰接孔，内管套设于内芯外，内管右侧末端同样设有铰接孔，两端铰接孔用以与外部连接。摩擦板固定于外管内壁，外管套设于内管外，并在外管翼缘位置均匀留有螺栓孔，用于两个半圆外管连接。本发明通过铅阻尼部件的剪切作用、摩擦板的摩擦作用同时耗能，耗能性能稳定；通过环簧部件实现装置的自复位功能，从而有效降低结构的残余位移。本发明以凹槽和螺栓完成部件的固定和连接，以外部铰接串联的结构形式进行安装，便于后期装置内部构件的维护及构件损伤后的更换，具备较高的经济性。

技术领域

本发明涉及悬索桥技术领域，尤其涉及一种悬索桥复位耗能型中央扣及其设计、使用方法。

背景技术

中央扣：连接悬索桥跨中处主缆和加劲梁的构件，用以提高结构整体刚度，降低主缆和加劲梁的相对位移。

环簧：即环形弹簧，是一种由内外多对带有锥面的钢制圆环装配而成的压缩型弹簧，主要特点是其内外环之间是拼装式，方便拆装与更换，在高荷载作用下仅发生微小变形，具有很大的刚度。可为结构提供恢复力，减小结构残余位移，实现自复位功能。

悬索桥是一种柔性结构，在列车、地震及风荷载作用下，加劲梁和主缆间将产生纵、横向位移，当两者出现相对位移时，将引起吊索弯折。为改善这一现象，需在悬索桥跨中区域加设中央扣。目前常用的中央扣类型主要包括刚性中央扣、柔性中央扣、耗能型中央扣，刚性中央扣采用刚性三角桁架将主缆与加劲梁连接，由于刚性桁架刚度较大，使得缆梁在跨中相对固定；柔性中央扣采用斜拉索将主缆与加劲梁进行连接进而完成缆梁纵向约束；耗能型中央扣通常由防屈曲支撑制成，其核心构件为低屈服点钢，可实现约束限位与消能减震的双重功能。

刚性中央扣与柔性中央扣虽可提高桥梁刚度，抑制加劲梁与主缆的相对位移，但在强震作用下容易因杆件应力过大而破坏，耗能型中央扣虽可解决该类问题，但耗能形式单一，耗能能力和稳定性仍需提高。上述中央扣均无自复位能力，无法有效控制悬索桥在多种荷载下产生的残余位移；且中央扣形式多为整体式，部分部件出现损坏后，需全部更换，易造成浪费。因此找寻一种具有复合耗能形式及自复位功能的中央扣具有重要意义。

发明内容

本发明的实施例提供了一种悬索桥复位耗能型中央扣及其设计、使用方法，以克服当前中央扣耗能形式单一、耗能能力有限、缺乏自复位功能及更换难度大等问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

根据本发明的一个方面，一种悬索桥复位耗能型中央扣，包括：两个耗能部件：摩擦板和铅阻尼部件，以及一个自复位功能部件：环形弹簧，所述摩擦板与所述铅阻尼部件并联后，再与所述环簧部件串联。

优选地，所述悬索桥复位耗能型中央扣还包括：内芯(1)，所述内芯(1)位于装置中轴线，所述内芯(1)的左侧末端设有铰接孔(8)，用于整个装置与外界结构连接，所述内芯(1)为实心圆形钢棒，内芯(1)从左至右设置外管限位凹槽(10)、若干个铅阻尼部件限位凹槽(11)和一个环簧部件限位凹槽(12)，用于放置和约束对应部件。

优选地，所述悬索桥复位耗能型中央扣还包括内管(2)，所述内管(2)的右侧末端设置有用于整个装置与外界的连接的铰接孔(9)，所述内管(2)为两个半圆形钢管，内壁设置一定数量的凹槽，从左至右依次为若干个铅阻尼部件限位凹槽(11)、一个环簧部件限位凹槽(12)，各部件凹槽位置与内芯(1)一一对应。

优选地，所述悬索桥复位耗能型中央扣还包括：外管(4)，所述摩擦板(3)固定于外管(4)内壁，所述外管(4)套设于内管(2)外，在外管(4)的翼缘位置均匀留有用于连接两个半圆外管(4)的螺栓孔，该螺栓孔采用螺栓(5)固定，所述的外管(4)为两个末端封闭且带有翼缘的半圆形钢管，外管(4)通过内芯(1)的外管限位凹槽(10)与内芯(1)固定。