具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座

摘要

一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，其包括防落梁装置、轨道、桥梁支座，桥梁支座包括上支座板、中支座板、下支座板，各支座板依次连接固定；轨道为槽形轨道，顺桥向连接固定于下支座板上；防落梁装置为若干等强度的悬臂梁，其一端连接固定于上支座板，另一端插入轨道内。该桥梁支座的中支座板为球型支座，其还包括转动球面、滑动平面，转动球面连接固定于中支座板上部的球面结构上，滑动平面连接固定于中支座板下部的平面结构上。本发明的防落梁具有弹塑性，防止梁体从支座上横向脱落，还具有横桥向的减震耗能能力，而且其结构简单，安装方便，便于现场安装。

说明书

技术领域

本发明属于桥梁安全领域，涉及一种防止桥梁上部结构落梁的防落梁结构。

背景技术

桥梁上部结构的落梁是桥梁倒塌的主要原因之一。如果作用在结构上的地震力足以使支座破坏，则上部结构很容易从支座上脱落。防落梁系统是一种新型的抗震设计措施，其主要功能是阻止梁从支座上脱落。

现有的横向防落梁系统，主要采用的是与梁体保持一定距离的脆性混凝土挡块的方式。这种措施的缺点是在横向地震作用下，梁体会对挡块造成冲撞，而脆性混凝土挡块没有足够的抗剪能力。在这次四川汶川地震中很多桥梁的挡块都被剪断，甚至造成梁体脱落的破坏现象。

除了通过延长结构自振周期来减小地震响应，有时还需要通过耗散地震能量来保证桥梁结构的抗震安全，目前常用的各种阻尼器往往存在价格较高、安装不方便、养护困难等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，满足非地震情况下的正常使用要求、地震作用下的横向弹塑性减震耗能和防落梁要求，以解决现有防落梁装置存在的问题。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，其包括防落梁装置、轨道、桥梁支座，桥梁支座包括上支座板、中支座板、下支座板，各支座板依次连接固定；轨道连接固定于下支座板上；防落梁装置一端连接固定于上支座板，另一端插入轨道内。

进一步，该防落梁装置为等强度的悬臂梁，其由低强度、高延性的金属材料制成。

该防落梁装置的悬臂梁为1～100片。

该防落梁装置的悬臂梁正面为矩形或三角形，其横截面为矩形或圆形或椭圆形，其插入轨道的顶端为球型或柱状。

该轨道为槽形轨道，其连接固定于下支座板的顺桥向。

该槽形轨道断面形状与防落梁装置的顶端一致为矩形或圆形，大小与防落梁装置的顶端匹配。

该桥梁支座的中支座板为球型支座，其还包括转动球面、滑动平面，转动球面连接固定于中支座板上部的球面结构上，滑动平面连接固定于中支座板下部的平面结构上。

该连接固定方式为焊接或锚固。

具体地，一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，包括防止桥梁横向落梁的弹塑性装置和一般的桥梁支座，所述的横向弹塑性防落梁装置与现有的一般桥梁支座组成一个共同工作的整体。防落梁装置的根部通过焊接或锚接连接在一般的桥梁支座的上支座板上，其顶端加工成球型或柱状。静态非地震情况下，弹塑性防落梁装置的顶端从上向下插入沿着支座顺桥向布置的槽型轨道中。

所述的槽型轨道是通过焊接或锚接连接在桥梁支座的下支座板上，其断面形状为矩形或圆形，大小应与弹塑性防落梁装置的顶端匹配。槽型轨道可以保证支座的顺桥向运动，并提供横桥向的水平力，是防落梁装置的重要组成部分。

地震情况下，如果桥梁支座的上、下支座板发生水平相对位移，由于横向弹塑性防落梁装置根部和顶端分别被上、下支座板所约束，所以弹塑性防落梁装置将发生弯曲变形。

所述的桥梁支座适用于《球型支座技术条件》GB/T17955-2000、以及《公路桥梁盆式橡胶支座》JT391-1999包括的所有类型，其技术要求满足这些规范的要求。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：

1、弹塑性横向保护：装置与梁体紧密接触，可以防止梁体冲撞，阻止梁体从支座上横向脱落。

2、横桥向的减震耗能能力：通过钢材的弹塑性和滑动面的摩擦耗散能量。

3、延长周期：通过设置横向弹塑性装置，使得桥墩和支座串联系统的侧向支承刚度小于桥墩的侧向支承刚度，从而起到延长周期，减小地震响应的效果。

4、具有可设计性：可以通过调整悬臂梁的长度、截面尺寸和形状、材料强度、延性指标等参数，对弹塑性刚度和最大位移等进行可控的设计。

5、现场安装简单、方便、质量有保证：横向弹塑性防落梁装置与球型支座成为一个整体，现场安装方法与一般的球型支座相同，可以保证质量。

附图说明

图1为本发明实施例一的具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座的顺桥向结构示意图。

图2为本发明实施例一的具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座的横桥向结构示意图。

图3为本发明实施例二的具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座的顺桥向结构示意图。

图4为本发明实施例二的具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座的横桥向结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-图4所示，本发明横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，其结构包括防落梁装置6、槽型轨道7和一个一般的桥梁支座(实施例中采用的是球型支座，由上支座板1、下支座板2、中支座板8以及转动球面4和滑动平面5组成，支座内通过螺栓3连接)。防落梁装置6的根部通过焊接或锚接连接在球型支座的上支座板1上，其顶端加工成球型或柱状。静态非地震情况下，防落梁装置6的顶端从上向下插入沿着支座顺桥向布置的槽型轨道7内，因而防落梁装置6具有横向弹塑性。槽型轨道7是通过焊接或锚接连接在支座的下支座板2上，其断面形状为矩形或圆形，大小应与弹塑性防落梁装置6的顶端匹配。槽型轨道7可以保证支座的顺桥向运动，并提供横桥向的水平力，是防落梁装置的重要组成部分。

实施例一：

一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，其支座采用QZ2000SX双向活动球型支座。顺桥向位移±100mm，横桥向位移±150mm。

横向弹塑性防落梁装置采用12片等腰三角形的等厚度悬臂板组成，板厚30mm，板高0.3m，悬臂梁根部板宽0.15m。采用低强度、高延性金属材料制成，材料σ_y＝200MPa，E＝200GPa，ε_max＝0.05。设计的最大位移＝150mm。(参见图1～图2)。

实施例二：

一种具有横向弹塑性防落梁装置的减隔震支座，其支座采用QZ2000SX双向活动球型支座。顺桥向位移±100mm，横桥向位移±150mm。

横向弹塑性防落梁装置采用8根圆形截面直径与高度的1/3次成正比的悬臂柱组成，柱高0.3m，柱底圆截面半径0.027m。采用高强度金属材料制成，材料[σ]＝1000MPa，E＝200GPa，ε_max＝0.05。设计的最大位移＝150mm。(参见图3～图4)。

作为本发明实施例的一种变换，与横向弹塑性防落梁装置配合的支座除了球型支座，还可以采用其他类型和指标。

作为本发明实施例的又一种变换，所述横向弹塑性防落梁装置的数量可以增加或减少，一般为1～100片，其分布形式可以在平面内任意布置。

作为本发明实施例的又一种变换，所述的横向弹塑性防落梁装置也可以是椭圆等其他形状。

作为本发明实施例的又一种变换，所述低强度、高延性金属材料也可以是其他力学指标。

作为本发明实施例的又一种变换，各横向弹塑性防落梁装置的厚度、板高、板宽、材料强度、弹性模量、最大应变等因素均可根据需要进行设计调整。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。