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缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置及其施工方法专利

专利号:201710676148

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专利名称:缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置及其施工方法

技术领域:缓冲耗能型,链式桥梁,防落梁装置

IPC主分类号:E01D19/00

申请号:CN201710676148.0

公开日:2017-12-22

说明书

缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置及其施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及桥梁抗震技术领域,具体的说,是涉及一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置,同时,公开了该种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置的施工方法。

背景技术

[0002]地震是一种频发性和毁灭性的自然灾害。地震的破坏作用给我国人民生命财产安全造成了极大的损失,对我国桥梁的毁坏尤为严重。地震中,桥梁相邻梁体产生不规则振动,会在震后邻梁间产生较大的残余相对位移,影响车辆正常通行,甚至引起落梁震害。桥梁梁体与桥梁墩台间易发生相对较大位移,引起上部梁体坠落,即落梁震害。
[0003] 目前,针对落梁震害的防护措施主要是采用防落梁限位装置。限位装置安装于桥梁伸缩缝处的上部梁体与桥梁墩台之间。
[0004] 目前,我国的防落梁限位装置多是拉索式限位器,虽然可以限制上部梁体与桥墩间相对较大位移,但是拉伸刚度较大,传递较大的地震力,且耗能能力有限。并且,当前普通防落梁限位装置受到制作材料以及技术的影响,成本较高,后期维护作业难度大。
[0005] 因此,如何开发一种低成本、具有缓冲耗能功能的新型防落梁装置是本领域技术人员迫切需要解决的问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,适应现实需要,提供一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置,同时,公开了该种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置的施工方法。
[0007] 为了实现本发明的目的,本发明采用的技术方案为:一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置,包括预埋钢板,所述预埋钢板两个一组,每组两个预埋钢板之中,其中一个预埋于桥梁主梁的伸缩缝下方的桥墩一侧,另一个位于桥梁主梁的底部,每组两个钢板均位于伸缩缝的同侧,所述两个预埋钢板通过拉索链条连接,所述拉索链条由若干个连接环依次首尾相扣搭接而成;所述拉索链条的中部设有套装于其外部的套管,所述套管的表面贯穿了两个与其轴线垂直的螺栓,两个螺栓分别穿过拉索链条的其中一个连接环,在两个螺栓之间相邻的连接环之间设有间隙。
[0008] 还包括设置于桥墩的顶部与主梁之间的橡胶支座。
[0009] 所述预埋钢板包括一个底座和与其底座垂直的连接块,所述底座通过预埋在桥墩和主梁内的锚固螺栓分别与桥墩和主梁锚固连接,在连接块的两侧还设有加劲肋,所述拉索链条通过连接块与预埋钢板连接。
[0010] 所述拉索链条的两端均为一面开口且呈U形的钩环,所述钩环的开口部位通过连接螺栓贯穿其上下两个连接脚且与连接块连接。
[0011] 所述套管的外部设有狭缝,所述狭缝与套管的轴线垂直且贯穿套管的表面,所述狭缝在套管的表面成列设置,相邻列的狭缝高度依次错位,相隔列各狭缝高度相同。
[0012] 所述两个螺栓之间设有三个连接环,这三个连接环中,两侧的连接环与中间的连接环之间均设有预留间隙。
[0013] 所述两侧的连接环与中间的连接环之间的预留间隙L1 50-85mm,两个预留间隙L1总距离为100-170mm。
[0014] 所述该防落梁装置至少设置为两组,且分别对称设置于桥梁主梁的伸缩缝的两侧。一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置的施工方法,包括如下步骤:第一步,在桥梁主梁的伸缩缝下方的桥墩一侧设置一块预埋钢板,在桥梁主梁底部设置另一块预埋钢板,这两块预埋钢板为一组,且均位于伸缩缝的同侧;
第二步,将带有狭缝的套管套装在拉索链条上,然后通过连接件贯穿套管的表面以及位于套管内的拉索链条的连接环,将套管与拉索链条连接在一起;
第三步,将拉索链条两端的钩环分别与伸缩缝处桥墩顶部侧面和主梁底部的预埋钢板上的连接钢板连接。
[0015] 所述的该防落梁装置至少设置为两组,且分别对称设置于桥梁主梁的伸缩缝的两侧。
[0016] 本发明的有益效果在于:与现有技术相比,本发明具有以下优点:
1.地震中,上部桥梁主梁会产生相对较大水平位移,连接在主梁与桥墩之间的拉索链条限制上部梁体的较大水平位移,预防落梁震害。
[0017] 2.钢管表面的狭缝通过拉伸变形能消耗一部分地震能量,减小桥梁其他构件的损坏。
[0018] 3.在固定钢管与拉索链条的两个螺栓之间的相邻连接环间设有一定间隙,钢管拉伸刚度较小,在地震荷载下,钢管表面的狭缝处先产生拉伸变形,缓和装置拉力,减小桥梁损伤。
[0019] 4.地震后,后期维护工作人员易于用肉眼观察防落梁限位装置的损伤情况,方便拆卸维修。
[0020] 5.新型缓冲耗能型链式防落梁装置的各部分结构仅采用钢材料制成,原材料简单,易于生产,成本较低,操作简单,施工方便。

附图说明

[0021] 下面结合附图和实施案例对本发明做进一步的说明。
[0022] 图1为本发明的使用原理图;图2为本发明的结构示意图;
图3为预埋钢板1的结构示意图;
图4为本发明主要结构的立体局部剖视图;
图5为图4的纵截面示意图;
图6为图4的另一纵截面的示意图;
图7为图5中拉索链条拉伸状态结构示意图;
图8为图6中拉索链条拉伸状态结构示意图。
[0023] 在图中:1、预埋钢板,2、连接块,3、加劲肋,4、螺栓孔,5、锚固螺栓,6、伸缩缝,7、桥墩,8、主梁,9、橡胶支座,10、桥面板,11、套管,12、拉索链条,13、连接环,14、钩环,15、螺栓,16、螺母,17、连接螺栓,18为狭缝。

具体实施方式

[0024] 本实施例选用的桥型为工字型钢板组合梁桥,所述缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置及其施工方法同样适用于预应力混凝土桥、钢桥等其他桥型。下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:实施例:参见图1-8。
[0025] 本发明公开了一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置,包括预埋钢板1,所述预埋钢板1两个一组,每组两个预埋钢板1之中,其中一个预埋于桥梁主梁8的伸缩缝6下方的桥墩7一侧,另一个位于桥梁主梁8的底部,每组两个钢板均位于伸缩缝6的同侧,所述两个预埋钢板1通过拉索链条12连接,所述拉索链条12由若干个连接环13依次首尾相扣搭接而成;在常规状态下,拉索链条12为图1所示的松弛状态。所述拉索链条12的中部设有套装于其外部的套管11,所述套管11的表面贯穿了两个与其轴线垂直的螺栓15,两个螺栓15分别穿过拉索链条12的其中一个连接环13,在两个螺栓15之间相邻的连接环之间设有间隙。可以根据实际情况确定拉索链条12的长度。地震中,上部桥梁主梁8会产生相对较大水平位移,连接在主梁8与桥墩7之间的拉索链条12限制上部梁体的较大水平位移,预防落梁震害。
[0026] 在桥墩7的顶部设有普通橡胶支座9,主梁8上部为桥面板10,橡胶支座9能够起到缓冲减震的效果。
[0027] 所述预埋钢板1包括一个底座和与其底座垂直的连接块2,所述底座通过预埋在桥墩7和主梁8内的锚固螺栓5分别与桥墩7和主梁8锚固连接,在连接块2的两侧还设有加劲肋3,所述拉索链条12通过连接块2与预埋钢板1连接。显而易见的是,预埋钢板1可以通过其他常见的方式来替代锚固螺栓5与桥墩7和主梁8连接。
[0028] 所述拉索链条12的两端均为一面开口且呈U形的钩环14,所述钩环14的开口部位通过连接螺栓17贯穿其上下两个连接脚且与连接块2连接。
[0029] 作为一种优选的实施方式,所述套管11的外部设有狭缝18,所述狭缝18与套管11的轴线垂直且贯穿套管11的表面,所述狭缝18在套管11的表面成列设置,相邻列的狭缝18高度依次错位,相隔列各狭缝18高度相同。如图4所示,在套管11的表面设置了四列狭缝18,相隔两列的高度相同,相邻两列的高度依次错位。套管11优选为圆形钢管,可以预见的是,可以采取其他变通的结构形式,只要是中空管件结构,即为本案套管11结构的等同替代。地震中,桥墩7与主梁8间产生相对较大水平位移,连接在主梁8与桥墩7之间的拉索链条12随之拉伸,由于套管11两端的螺栓15穿过拉索链条12的连接环13,在螺栓15传递的荷载作用下,套管11表面狭缝18处相对较容易产生拉伸变形(先发生弹性变形,继续拉伸发生塑性变形),且拉伸刚度较小,耗散地震能量,缓冲装置拉力,减小桥梁损坏。由于狭缝18设置了若干列,且相邻两列的高度依次错位,因此,能够较为均匀的对拉伸过程中发生的荷载均匀分布,更好的缓冲装置拉力。
[0030] 所述两个螺栓15之间设有三个连接环13,这三个连接环13中,两侧的连接环与中间的连接环之间均设有预留间隙。当主梁7与桥墩8间发生相对较大水平位移时,套管11伸长变形超过预留间隙,这三个连接环13之间发生接触,装置的拉伸刚度剧增,套管11与拉索链条12共同承受更大拉伸荷载,大大增强限位效果,减小地震对桥梁的震害。
[0031] 另外,地震后套管11表面狭缝18所产生变形相对较明显,后期维护工作人员容易用肉眼检查缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置的损伤情况,更换套管11方便,维修简单。
[0032] 如图5所示,所述两侧的连接环与中间的连接环之间的预留间隙L1 50-85mm,两个预留间隙2L1总距离为100-170mm。
[0033] 所述该防落梁装置至少设置为两组,且分别对称设置于桥梁主梁8的伸缩缝6的两侧。使用过程中,可根据实际需要,在桥梁主梁8上设有伸缩缝6的位置,两侧均设置这样的防落梁结构。
[0034] 本发明还公开了一种缓冲耗能型链式桥梁防落梁装置的施工方法,包括如下步骤:第一步,在桥梁主梁8的伸缩缝下方的桥墩7一侧设置一块预埋钢板1,在桥梁主梁8底部设置另一块预埋钢板1,这两块预埋钢板1为一组,且均位于伸缩缝6的同侧;
第二步,将带有狭缝的套管11套装在拉索链条12上,然后通过螺栓15贯穿套管11的表面以及位于套管11内的拉索链条12的连接环13,将套管11与拉索链条12连接在一起;
第三步,将拉索链条12两端的钩环14分别与伸缩缝6处桥墩7顶部侧面和主梁8底部的预埋钢板1上的连接块2连接。
[0035] 所述的该防落梁装置至少设置为两组,且分别对称设置于桥梁主梁8的伸缩缝6的两侧。
[0036] 本发明的工作原理是:1.在正常情况下,该防落梁装置中拉索链条12处于松弛状态,以适应主梁8纵横向位移变化和梁端翘曲发生转角变化,用以保证桥梁上部结构在温度变化、混凝土收缩和徐变,以及车辆荷载作用下,该处自由变位,且不产生额外的附加内力;
2.较小地震中,当上部主梁8梁体产生相对较小水平位移时,该防落梁装置中的拉索链条12两端拉伸,由于螺栓15将套管11与拉索链条12固定,套管11与两个螺栓15外的拉索链条12两端承担拉伸荷载;在螺栓15传递的地震荷载作用下,套管11表面的狭缝18处相对较容易产生拉伸变形(套管11先发生弹性变形,继续拉伸发生塑性变形),且拉伸刚度较小,缓冲装置拉力,消耗地震能量,减小桥梁损坏,降低落梁震害的概率。
[0037] 3.由于本实施例中,套管11中两个螺栓15之间设有三个连接环13,两侧的连接环与中间的连接环之间的预留间隙L1 50-85mm,两个预留间隙2L1总距离为100-170mm,因此,总的拉伸长度范围为100-170mm。
[0038] 4.较大地震中,当上部主梁8梁体与桥墩7间产生较大水平位移时,两个螺栓15之间的连接环13之间预留间隙L1减小,套管11变形达到两个螺栓15之间连接环13预留间隙,即拉索链条12预留间隙减小至零时,连接环13之间发生接触,装置内拉伸刚度剧增,拉索链条12与套管11共同承受更大拉伸荷载,大大增强限位效果,降低落梁震害概率。拉索链条12与套管11共同承受拉伸荷载时,允许拉伸长度范围为5-10mm。所以,在较大地震中,该新型防落梁装置允许主梁8与桥墩7间最大相对位移为105-180mm。
[0039] 以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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