本實(shí)用新型涉及橋梁減震隔震的技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種橋梁減隔震裝置。
背景技術(shù):
地震歷來是嚴(yán)重危害人類的一大自然災(zāi)害。尤其是近40年來,全球發(fā)生了許多次大地震,包括中國唐山大地震、汶川大地震、日本阪神大地震等,給人類造成了非常慘重的生命財產(chǎn)損失。這幾次地震災(zāi)害的共同特點(diǎn)是:由于橋梁工程遭到嚴(yán)重破壞,切斷了震區(qū)交通生命線,造成了救災(zāi)工作的巨大困難,使次生災(zāi)害加重,導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此,全世界的橋梁抗震工作者紛紛對現(xiàn)行的抗震設(shè)計規(guī)范和常用抗震措施進(jìn)行反思和改進(jìn)。實(shí)踐證明,橋梁減隔震設(shè)計是解決橋梁抗震問題,防止落梁發(fā)生的有效途徑。
減震是利用特制減震構(gòu)件或裝置,使之在強(qiáng)震時率先進(jìn)入塑性區(qū),產(chǎn)生大阻尼,大量消耗進(jìn)入結(jié)構(gòu)體系的能量;而隔震則是利用隔震體系,設(shè)法阻止地震能量進(jìn)入主體結(jié)構(gòu)。在實(shí)際中,有時把這兩種體系合二為一。通過選擇適當(dāng)?shù)臏p、隔震裝置與設(shè)置位置,可以達(dá)到控制結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布與大小的目的。目前,減隔震技術(shù)主要有橡膠支座、鉛芯橡膠支座、滑移摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器以及油阻尼器等。將現(xiàn)有的兩種或多種減隔震方法組合應(yīng)用,揚(yáng)長避短以充分發(fā)揮不同減隔震裝置的功能,是橋梁減隔震裝置的發(fā)展趨勢。
聚四氟乙烯滑動支座由不銹鋼和聚四氟乙烯材料制成,由于這兩種材料之間摩擦系數(shù)小,且該支座具有水平滑移位移大的優(yōu)點(diǎn),作為橋梁結(jié)構(gòu)的滑動支座被廣泛應(yīng)用于工程實(shí)際中。這種支座的缺點(diǎn)也很明顯。一是,通過聚四氟乙烯和鋼板間的摩擦耗能,其隔震效果對地震輸入的頻率成分不敏感。二是會導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)主梁與滑動裝置之間過大位移的發(fā)生,進(jìn)而導(dǎo)致地震中因梁墩相對位移過大而造成落梁破壞。
鉛芯橡膠支座(墊)的鉛芯具有良好的力學(xué)特性,包括較低的屈服剪力和較高的初始剪切剛度。此外,對鉛芯橡膠支座的動力試驗(yàn)表明,鉛芯橡膠支座具有良好的滯回特性。因此,在地震作用下鉛芯橡膠支座不僅利用了橡膠在變形過程中的阻尼耗能,而且鉛芯的屈服同樣能夠延長結(jié)構(gòu)周期,消耗地震能量。鉛芯橡膠支座的另一個優(yōu)點(diǎn)是在溫度、汽車制動力、混凝土徐變等作用下,產(chǎn)生的支座抗力較低,利于保證橋墩的抗震性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題,本實(shí)用新型的目的是:提供一種橋梁減隔震裝置,能起到更好的減震和隔震的效果。
為了達(dá)到上述目的,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
一種橋梁減隔震裝置,包括上連接板、聚四氟乙烯板支座、擋環(huán)、鉛芯橡膠支座、下連接板;聚四氟乙烯板支座包括上滑塊、聚四氟乙烯板、下滑塊;上滑塊的上端面與上連接板的下端面固定連接,上滑塊放置在聚四氟乙烯板的上端面,聚四氟乙烯板的下端面與下滑塊的上端面固定連接,下滑塊的下端面與下連接板的上端面固定連接;鉛芯橡膠支座的下端面與下連接板的上端面固定連接,鉛芯橡膠支座的上端面與上連接板的下端面留有空隙;擋環(huán)固定在上連接板的下端面上,從俯視方向上看,鉛芯橡膠支座落在擋環(huán)的范圍內(nèi);擋環(huán)的高度大于鉛芯橡膠支座上端面與上連接板下端面之間的距離。
進(jìn)一步的是:鉛芯橡膠支座呈圓柱形,鉛芯橡膠支座的軸線與擋環(huán)的軸線相重合,鉛芯橡膠支座的直徑小于擋環(huán)的直徑。發(fā)生較大地震時,擋環(huán)隨著上連接板在水平方向上發(fā)生較大位移,則擋環(huán)能碰觸到鉛芯橡膠支座上端,從而帶動鉛芯橡膠支座發(fā)生剪切變形,起到耗能減震的作用。
進(jìn)一步的是:上滑塊、聚四氟乙烯板、下滑塊均呈圓柱形。結(jié)構(gòu)簡單,制作成本低。
進(jìn)一步的是:鉛芯橡膠支座包括鉛芯、套在鉛芯上的夾層鋼板和橡膠;夾層鋼板和橡膠依次交替層疊設(shè)置。在發(fā)生較大地震時,橡膠產(chǎn)生水平方向的位移,從而起到減震隔震的作用。
進(jìn)一步的是:夾層鋼板和橡膠均呈圓柱形。結(jié)構(gòu)簡單,制作成本低。
進(jìn)一步的是:聚四氟乙烯板支座的數(shù)量有兩個,兩個聚四氟乙烯板支座對稱地設(shè)置在鉛芯橡膠支座的兩側(cè)。這樣地震發(fā)生時,整個減隔震裝置受力均勻,具有更好的減震和隔震效果。
進(jìn)一步的是:聚四氟乙烯板的直徑大于上滑塊的直徑,以保證上滑塊具有足夠大的滑動空間,不至于掉落。
總的說來,本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
本實(shí)用新型具有多級減隔震的功能,對于不同水平的地震,能充分發(fā)揮聚四氟乙烯支座水平伸縮位移大和鉛芯橡膠支座耗能能力強(qiáng)、抗震性能好的優(yōu)點(diǎn),有針對性地發(fā)揮控制作用,可廣泛應(yīng)用于地震區(qū)各類工程結(jié)構(gòu)中。本實(shí)用新型通過對聚四氟乙烯板滑動支座、鉛芯橡膠支座的改進(jìn)和組合,使得該減隔震裝置可以很好的滿足不同水平的地震,能夠物盡其用,節(jié)約成本,充分發(fā)揮兩種支座的各自優(yōu)點(diǎn)和橋墩的抗震性能,具有廣泛的工程應(yīng)用前景。
附圖說明
圖1是本實(shí)用新型的剖視圖。
圖2是圖1A-A處的剖視圖。
圖3是本實(shí)用新型減隔震裝置應(yīng)用在橋梁上的示意圖。
其中,1為上連接板,2為上滑塊,3為聚四氟乙烯板,4為下滑塊,5為下連接板,6為擋環(huán),7為夾層鋼板,8為橡膠,9為鉛芯,10為道路橋梁,11為減隔震裝置,12為柱子。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
結(jié)合圖1、圖2所示,一種橋梁減隔震裝置,包括上連接板、聚四氟乙烯板支座、擋環(huán)、鉛芯橡膠支座、下連接板。聚四氟乙烯板支座的上端固定連接在上連接板上,聚四氟乙烯板支座的下端固定連接在下連接板上;聚四氟乙烯板支座包括上滑塊、聚四氟乙烯板、下滑塊;從上往下,上連接板、上滑塊、聚四氟乙烯板、下滑塊、下連接板依次疊放設(shè)置。上滑塊的上端面與上連接板的下端面固定連接,上滑塊放置在聚四氟乙烯板的上端面,聚四氟乙烯板的下端面與下滑塊的上端面固定連接,下滑塊的下端面與下連接板的上端面固定連接。鉛芯橡膠支座的下端面與下連接板的上端面固定連接,即鉛芯橡膠支座固定放置在下連接板的上端面上,鉛芯橡膠支座的上端面與上連接板的下端面留有空隙,即鉛芯橡膠支座的上端面和上連接板的下端面有一定的距離。擋環(huán)固定在上連接板的下端面上,擋環(huán)為完整的一個圓環(huán),從俯視方向上看,鉛芯橡膠支座落在擋環(huán)的范圍內(nèi);一種設(shè)置方式是,鉛芯橡膠支座呈圓柱形,則從俯視方向上看,擋環(huán)和鉛芯橡膠支座形成同心圓結(jié)構(gòu),即鉛芯橡膠支座的軸線與擋環(huán)的軸線相重合,鉛芯橡膠支座的直徑小于擋環(huán)的直徑。擋環(huán)的高度大于鉛芯橡膠支座上端面與上連接板下端面之間的距離。上滑塊、聚四氟乙烯板、下滑塊均呈圓柱形,聚四氟乙烯板的直徑大于上滑塊的直徑,以保證上滑塊具有足夠大的滑動空間,不至于掉落。上連接板和上滑塊之間的固定方式、聚四氟乙烯板和下滑塊之間的固定方式、下滑塊和下連接板之間的固定方式均可以通過螺栓連接,也可以采用其他常規(guī)的現(xiàn)有的方式進(jìn)行連接。上連接板、上滑塊、下滑塊、下連接板均可以選用鋼板材料制成。
鉛芯橡膠支座包括鉛芯和套在鉛芯上的夾層鋼板和橡膠;夾層鋼板和橡膠依次交替層疊設(shè)置,即從上往下,夾層鋼板、橡膠、夾層鋼板、橡膠依次交替重復(fù)的疊放。鉛芯穿過夾層鋼板和橡膠,即夾層鋼板和橡膠套在鉛芯上。夾層鋼板和橡膠均呈圓柱形。鉛芯橡膠支座屬于現(xiàn)有成熟的技術(shù)。
聚四氟乙烯板支座的數(shù)量有兩個,兩個聚四氟乙烯板支座對稱地設(shè)置在鉛芯橡膠支座的兩側(cè)。這樣地震發(fā)生時,整個減隔震裝置受力均勻,具有更好的減震和隔震效果。
結(jié)合圖3所示,本實(shí)用新型在應(yīng)用時,上連接板通過高強(qiáng)螺栓和預(yù)埋鐵與橋梁的道路橋梁固定,下連接板通過高強(qiáng)螺栓和預(yù)埋鐵與橋梁的柱子固定。地震發(fā)生時,道路橋梁產(chǎn)生水平方向的位移,道路橋梁的移動帶動上連接板的移動,上連接板的移動帶動上滑塊與聚四氟乙烯板之間產(chǎn)生水平方向摩擦滑動,從而起到減震隔震的效果。只要道路橋梁產(chǎn)生水平位移,兩側(cè)的聚四氟乙烯板滑動支座就始終發(fā)揮減隔震的作用。而鉛芯橡膠支座只有在較大的地震發(fā)生,且上滑塊與聚四氟乙烯板的相對位移較大時(即上連接板產(chǎn)生較大位移,使得擋環(huán)與鉛芯橡膠支座上端碰觸,并帶動鉛芯橡膠支座產(chǎn)生剪切變形,從而起到耗能減震的效果。本實(shí)用新型的減震隔震裝置能在水平方向上起到減震隔震的效果,為起到更好的減震隔震效果,可根據(jù)需要在道路橋梁和柱子之間設(shè)置多個本實(shí)用新型的減隔震裝置。
上述實(shí)施例為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式,但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制,其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化,均應(yīng)為等效的置換方式,都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。