一种地震识别多级缓冲构造

摘要

本发明涉及桥梁限位保护构造技术领域，旨在解决现有技术中第一级和第二级限位保护构造之间是一段无刚度的滑移区，第一级限位保护构造失效后，第二级限位保护构造需要承载很大的冲击载荷，第二级限位保护构造容易被冲击破坏的问题，提供一种地震识别多级缓冲构造，包括顶座和底座，所述顶座与所述底座相对设置；所述底座在横桥向的两侧布置有至少两级挡块，所述挡块连接于所述顶座上；距离所述底座最近的挡块为一级挡块，所述一级挡块与所述顶座之间连接有剪力销；相邻两级挡块之间形成有腔室，所述腔室内容纳有缓冲件；本发明在相邻两级挡块之间设置缓冲件，能够减轻对二级挡块的冲击作用，减小对二级挡块的冲击载荷，提高了桥梁结构的安全性能。

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁限位保护构造技术领域，具体而言，涉及一种地震识别多级缓冲构造。

背景技术

目前，在桥梁工程中采用的挡块基本上都是一级抗震类型，即：按照设计提出的水平承载力要求，在梁体与墩台间设置一个挡块承受水平荷载。而一旦地震等偶发因素所产生水平力超过挡块的极限承载力时，挡块就被剪坏，失去了水平约束构造，对桥梁极为不利，当限位失效后没有任何可以再次依赖的措施。业内已有一种二级抗震类型球型钢支座，在普通支座的基础上再增加一道限位保护构造，在一定程度上对结构实现分级限位功能，但在第一级和第二级限位保护构造之间是一段无刚度的滑移区，第一级限位保护构造失效后，第二级挡块需要承载很大的冲击载荷，因此第二级挡块很容易被冲击破坏。

发明内容

本发明旨在提供一种地震识别多级缓冲构造，以解决现有技术中第一级和第二级限位保护构造之间是一段无刚度的滑移区，第一级限位保护构造失效后，第二级限位保护构造需要承载很大的冲击载荷，第二级限位保护构造容易被冲击破坏的问题。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种地震识别多级缓冲构造，包括顶座和底座，所述顶座与所述底座相对设置；

所述底座在横桥向的两侧布置有至少两级挡块，所述挡块连接于所述顶座上；

距离所述底座最近的挡块为一级挡块，所述一级挡块与所述顶座之间连接有剪力销；

相邻两级挡块之间形成有腔室，所述腔室内容纳有缓冲件。

其中：所述顶座和所述底座分别用于与梁体、墩台连接。可以是顶座与梁体相连，底座与墩台相连，也可以是底座与梁体相连，顶座与墩台相连。

其中：距离所述底座最近的挡块为一级挡块，是因为各级挡块在所述顶座上是依次布置的，且所述底座的两侧均设有各级挡块，因此，各级挡块距离所述底座的距离是不同的，将距离所述底座最近的挡块命名为为一级挡块，其他挡块依次命名，如二级挡块等。

本发明所述的地震识别多级缓冲构造设置于墩梁之间，在强烈的地震作用下，梁体在横桥向上发生位移，本发明通过多级挡块在横桥向上进行抵挡，避免发生落梁等危险情况，多级挡块依次发挥作用，首先是一级挡块，一级挡块与顶座之间连接有剪力销，剪力销作为构造的第一段刚度，具有一定的抗冲击能力，但如果当一级挡块所受到的冲击力超过所述剪力销的强度时，剪力销破断，一级挡块将对二级挡块造成冲击，本发明在相邻两级挡块之间设置缓冲件，用于吸收、消纳一部分地震能量，减轻对二级挡块的冲击作用，减小对二级挡块的冲击载荷，提高了桥梁结构的安全性能。

作为优选的技术方案：

所述挡块与所述顶座固定连接。

作为优选的技术方案：

所述缓冲件为弹性材质构件或流体材质构件。

用于增加结构横向刚度。

作为优选的技术方案：

所述弹性材质构件为橡胶、钢弹片等。

作为优选的技术方案：

所述一级挡块与所述底座之间设置有转动套，所述转动套套设于所述底座的外侧。

设置转动套是为了避免由转角造成一级挡块受力集中，导致剪力销未在设计状态破断。

作为优选的技术方案：

所述底座在横桥向的两侧均布置有两级挡块，分别为所述一级挡块和二级挡块。

作为优选的技术方案：

所述一级挡块上设有至少两级台阶，台阶面朝向所述二级挡块，所述二级挡块上设有至少两个承托部，每个所述承托部相应地承托一级所述台阶，每个所述承托部与相应的台阶之间形成一个腔室。

将所述缓冲件设置在各个腔室中，在地震作用下，当一级挡块失效后(即剪力销破断)，所述一级挡块的台阶面将挤压腔室中的缓冲件。

作为优选的技术方案：

所述缓冲件包括油囊，所述油囊内充填有流体缓冲材料，所述油囊受挤压发生破裂。

流体缓冲材料采用油囊设计进行包裹，避免在正常状态下流失。但在地震等特殊状态下，油囊在外力作用下会发生破裂，实现流体缓冲材料的对外流动。

作为优选的技术方案：

每个所述腔室内均设有所述缓冲件，所述二级挡块上开设有多个第一排流孔，每个所述第一排流孔将一个所述腔室与所述二级挡块外部相连通。

实现流体缓冲材料通过所述第一排流孔溢出挡块空间，为结构提供第二段刚度。

作为优选的技术方案：

所述流体缓冲材料为硅油、液压油等。

作为优选的技术方案：

所述一级挡块上设有两级台阶，所述二级挡块上设有两个承托部，所述一级挡块与所述二级挡块之间形成有两个腔室，分别为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室之间通过连通孔相连通；

所述第一腔室内设有所述缓冲件，所述二级挡块上开设有第二排流孔，所述第二排流孔将所述第二腔室与所述二级挡块外部相连通。

由于所述第一腔室和所述第二腔室相连通，因此，所述一级挡块失效后，所述一级挡块将朝向所述二级挡块移动，对所述第一腔室内的缓冲件造成挤压，油囊破裂后，流体缓冲材料将从所述第一腔室流入所述第二腔室中，再通过第二排流孔从所述第二腔室排出挡块。

因此，可以得到构造的三段刚度为：第一段刚度是剪力销破断前刚度，第二段的刚度是第一腔室承载时流体缓冲材料从第一腔室排向第二腔室的刚度，第三段刚度是第一腔室与第二腔室同时承载将流体缓冲材料排向结构外的刚度。两级挡块之间存在三段刚度，增加了结构的安全性。

作为优选的技术方案：

所述剪力销依次穿过所述顶座、所述一级挡块、所述二级挡块设置。

作为优选的技术方案：

所述顶座和所述底座通过锚固件与外部构造相连接，或直接与外部构造相连接。

其中，所述外部构造是指梁体、墩台。所述锚固件用于与梁体、墩台固定连接。

作为优选的技术方案：

所述锚固件并非必须设置，也可不设置锚固件，所述顶座和所述底座直接与外部构造进行焊接连接。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明所述的地震识别多级缓冲构造设置于墩梁之间，在强烈的地震作用下，梁体在横桥向上发生位移，本发明通过多级挡块在横桥向上进行抵挡，避免发生落梁等危险情况，多级挡块依次发挥作用，首先是一级挡块，一级挡块与顶座之间连接有剪力销，剪力销作为构造的第一段刚度，具有一定的抗冲击能力，但如果当一级挡块所受到的冲击力超过所述剪力销的强度时，剪力销破断，一级挡块和底座将对二级挡块造成冲击，本发明在相邻两级挡块之间设置缓冲件，用于吸收、消纳一部分地震能量，减轻对二级挡块的冲击作用，减小对二级挡块的冲击载荷，提高了桥梁结构的安全性能。

附图说明

图1为本发明实施例1所述的地震识别多级缓冲构造横桥向的结构示意图。

图2为本发明实施例2所述的地震识别多级缓冲构造顺桥向的结构示意图。

图3为图1中A处的放大示意图。

图4为本发明实施例2所述的地震识别多级缓冲构造横桥向的结构示意图。

图5为本发明实施例3所述的地震识别多级缓冲构造横桥向的结构示意图。

图6为本发明实施例4所述的地震识别多级缓冲构造横桥向的结构示意图。

图7为本发明实施例5所述的地震识别多级缓冲构造横桥向的结构示意图。

图标：1-上锚固件，2-下锚固件，3-顶座，4-底座，5-一级挡块，51-台阶面，6-二级挡块，61-承托部，7-剪力销，8-第一缓冲件，9-第二缓冲件，10-转动套，11-第一排流孔，12-第二排流孔，13-连通孔，14-第一腔室，15-第二腔室。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-图3所示，本实施例提出一种地震识别多级缓冲构造，包括顶座3和底座4，所述顶座3与所述底座4相对设置，所述顶座3位于所述底座4的正上方，所述顶座3的宽度大于所述底座4的宽度，所述顶座3上设有上锚固件1，用于与梁体固定连接，所述底座4上设有下锚固件2，用于与墩台固定连接。

所述底座4在横桥向的两侧均布置有两级挡块，分别为一级挡块5和二级挡块6，所述一级挡块5和所述二级挡块6的顶部固定连接于所述顶座3的下表面。所述一级挡块5与所述底座4的侧面相抵接，所述二级挡块6位于所述一级挡块5远离所述底座4的一侧。

所述一级挡块5上设有两级台阶，台阶面51朝向所述二级挡块6，所述一级挡块5的横截面为L形；所述二级挡块6上相应地设有两个承托部61，每个所述承托部61相应地承托一级所述台阶，每个所述承托部61与相应的台阶下表面相贴合，每个所述承托部61与相应的台阶之间形成一个腔室，分别为第一腔室14和第二腔室15。所述第一腔室14的周围分别为所述顶座3、所述一级挡块5以及所述二级挡块6，由三者围成。所述第二腔室15的周围分别为所述一级挡块5和所述二级挡块6，由二者围成。

所述一级挡块5与所述顶座3之间连接有剪力销7，所述剪力销7依次穿过所述顶座3、所述一级挡块5、所述二级挡块6设置。

所述第一腔室14内设有第一缓冲件8，所述第二腔室15内设有第二缓冲件9。在地震等特殊状态下，桥梁受到较大的载荷，梁体在横桥向上发生位移，所述一级挡块5发挥限位作用，其限位于所述底座4的两侧，所述一级挡块5与所述顶座3之间连接有剪力销7，所述剪力销7作为构造的第一段刚度，能够抵抗一定的冲击作用。当冲击力过大，超过了所述剪力销7的强度时，剪力销7破断，所述一级挡块5将对所述二级挡块6造成冲击，但由于本实施例设有所述第一缓冲件8和所述第二缓冲件9，因此，所述一级挡块5的台阶面51将挤压所述第一缓冲件8和所述第二缓冲件9，在本实施例中，所述第一缓冲件8和所述第二缓冲件9可以采用橡胶等弹性材料，其具有弹性缓冲作用，能够吸收、消纳一部分地震能量，从而减轻对二级挡块6的冲击作用，所述第一缓冲件8和所述第二缓冲件9作为构造的第二段刚度。

采用以上结构，实现了在一级挡块5失效后向二级挡块6位移的过程中能够有效缓冲，避免二级挡块6被冲击破坏。

支座中增加本实施例所提供的构造后能够在一级挡块5和二级挡块6间实现减震特性、速度相关特性、缓冲特性来降低在地震等特殊状态下对二级挡块6的载荷冲击。

本实施例所提供的地震识别多级缓冲构造减小了对二级挡块6的冲击载荷，提高了桥梁结构的安全性能。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

如图4所示，所述第一缓冲件8和所述第二缓冲件9为流体材质构件，具体为油囊结构，所述油囊内充填有流体缓冲材料，所述油囊受挤压发生破裂。优选的，所述流体缓冲材料为硅油、液压油等。流体缓冲材料采用油囊进行包裹，可以避免在正常状态下流失。

所述二级挡块6上开设有两个第一排流孔11，每个所述第一排流孔11均与所述二级挡块6的外部连通，两个所述第一排流孔11分别与所述第一腔室14、第二腔室15相连通，用于将流体缓冲材料排出挡块空间，为结构提供第二段刚度。

在地震等特殊状态下，当一级挡块5失效后，一级挡块5对二级挡块6造成冲击，二者之间的油囊受压破裂，其中的流体缓冲材料流入腔室中，并且由于压力的作用，腔室的流体缓冲材料从所述第一排流孔11排出，实现流体缓冲材料的对外流动，那么，第二段刚度是所述第一腔室14与所述第二腔室15同时承载将流体缓冲材料排向结构外的刚度。

实施例3

本实施例与实施例2的区别在于：

如图5所示，取消实施例2中的第一排流孔11，在所述二级挡块6上开设第二排流孔12，所述第二排流孔12将所述第二腔室15与所述二级挡块6外部相连通。

所述第一腔室14和所述第二腔室15之间通过连通孔13相连通，仅在所述第一腔室14内设有油囊。

由于所述第一腔室14和所述第二腔室15相连通，因此，所述一级挡块5失效后，所述一级挡块5将朝向所述二级挡块6移动，对所述第一腔室14内的油囊造成挤压，油囊破裂后，流体缓冲材料将从所述第一腔室14流入所述第二腔室15中，再通过所述第二排流孔12从所述第二腔室15排出挡块。

因此，可以得到构造的三段刚度为：第一段刚度是剪力销7破断前刚度，第二段的刚度是第一腔室14承载时流体缓冲材料从第一腔室14排向第二腔室15的刚度，第三段刚度是第一腔室14与第二腔室15同时承载将流体缓冲材料排向结构外的刚度。以上三段刚度，增加了结构的安全性。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：

如图6所示，所述一级挡块5与所述底座4之间设置有转动套10，所述转动套10套设于所述底座4的外侧。

设置转动套10是为了避免由转角造成一级挡块5受力集中，导致剪力销7未在设计状态破断。

实施例5

本实施例与实施例4的区别在于：

如图7所示，将实施例1中所述的地震识别多级缓冲构造倒装设置，将所述顶座3与墩台连接，将所述底座4与梁体连接。相应地，将与所述顶座3相连的锚固件命名为下锚固件2，与所述底座4相连的锚固件命名为上锚固件1。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于：

所述上锚固件1和所述下锚固件2可以取消，所述顶座3和所述底座4直接与外部构造进行焊接连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。