[发明专利]多阶段防落梁防碰撞装置

说明书

技术领域：

本发明涉及一种桥梁抗震构造措施，特别是一种多阶段防落梁防碰撞装置。

背景技术：

从历次震害可以看出，桥梁结构发生频次最高的破坏形式为落梁破坏及碰撞破坏。落梁破坏是指桥梁的上部结构与支承其的下部结构脱离，即主梁从桥墩或桥台处脱离，造成主梁悬空、折断，或坠落的现象。碰撞破坏是指相邻联之间的桥梁上部结构，即主梁之间的空隙被完全压缩，发生相互碰撞，造成主梁端部碎裂的现象。

产生落梁破坏的原因在于桥梁的上部结构与下部结构间的支承长度较小，不足以应对上部结构过大的地震位移。然而如果根据地震分析结果设置支承长度，往往会造成下部结构尺寸过大，经济性差。产生碰撞破坏的原因在于相邻联之间的桥梁上部结构运动的不同步性。运动的不同步性几乎是不可避免的，这是因为相邻两联桥的动力特性总会存在差异，在地震作用下的运动模式也不尽相同。

在桥梁抗震领域，对于防落梁装置的研究较多，但大都限于刚性构件，如钢绞线拉索或钢性链条。刚性构件发挥作用时，结构受力陡然增大，会造成连接部位发生局部破坏，进而造成防落梁装置失效。对于防碰撞装置的研究大都限于主梁与横向限位挡块之间的碰撞，较少涉及相邻联主梁之间的碰撞。

发明内容：

本发明的目的在于确保桥梁在强震作用下不发生落梁现象和碰撞现象，避免发生突然性的脆性破坏。

为达成上述目的，本发明提供了一种多阶段防落梁防碰撞装置。该装置设置于桥梁伸缩缝处，连接伸缩缝两端的桥梁构件。安装时，将一阶滑块设置在限位块和二阶滑块之间的中心位置，同时须保证拉压弹簧处于零应力状态。

多阶段防落梁防碰撞装置采用的工作机理是：在桥梁正常运营阶段和小震作用下，多阶段防落梁防碰撞装置不参与受力，当装置两端的桥梁构件发生相对位移时，仅依靠一阶滑块的滑动即可适应；在中震作用下，当装置两端桥梁构件的相对位移增大时，一阶滑块与限位块共同作用，通过内滑动钢管带动二阶滑块受拉，钢绞线被拉紧，桥梁构件的相对位移被限制，不再增大，可防止落梁，当装置两端桥梁构件的相对位移减小时，一阶滑块压缩二阶滑块，拉压弹簧被压缩，桥梁构件的相对位移被限制，减小幅度放缓，可防止碰撞；在大震作用下，当装置两端受到的拉力大于钢绞线的承载力时，钢绞线被拉断，拉压弹簧的拉伸功能开始发挥作用，限制了桥梁构件相对位移的继续增大，可防止落梁，当装置两端受到的压力不断增加时，拉压弹簧不断被压缩，限制了桥梁构件相对位移的继续减小，可防止碰撞。

本发明的多阶段防落梁防碰撞装置由密闭于套管系统中的滑动限位系统及连接系统组成，其特征在于：所述套管系统由固定端封板、滑动端封板与钢套筒焊接组成，所述滑动限位系统由滑动系统一，滑动系统二和限位系统串联组成，所述滑动系统一由一阶滑块，外连接杆与内连接杆焊接组成，所述滑动系统二由二阶滑块，内滑动钢管，限位块，外滑动钢管依次焊接组成，所述限位系统由拉压弹簧和钢绞线组成，所述拉压弹簧两端分别与固定端封板和二阶滑块焊接，所述钢绞线与固定端封板及二阶滑块均采用镦头锚进行锚固，在钢绞线两端设有垫片及墩头，所述连接系统由固定端接头，连接套管，滑动端接头组成，所述固定端接头焊接于固定端封板外侧，所述连接套管与滑动端接头采用焊接，与外连接杆采用螺纹连接。

多阶段防落梁防碰撞装置的优点是：该装置在桥梁受力的不同阶段均能表现出与之适应的力学行为，保证了桥梁在各阶段的力学性能。在正常运营阶段和小震作用下，该装置不参与受力，可以适应两端桥梁构件的相对位移；在中震作用下，该装置依靠钢绞线被拉紧防止落梁，依靠拉压弹簧的压缩功能防止碰撞；在大震作用，该装置通过钢绞线被拉断释放过大的地震作用，通过拉压弹簧的拉伸与压缩功能限制相对位移的进一步增大或减小，防止落梁和碰撞。地震作用结束之后，拉压弹簧的恢复力可使桥梁构件具有一定的复位功能。

附图说明：

图1为多阶段防落梁防碰撞装置的剖面图。

图2为多阶段防落梁防碰撞装置的俯视图。

图3为多阶段防落梁防碰撞装置的A-A剖面图。

图4为多阶段防落梁防碰撞装置的B-B剖面图。

图5为多阶段防落梁防碰撞装置的C-C剖面图。

图6为多阶段防落梁防碰撞装置的D-D剖面图。

图7为多阶段防落梁防碰撞装置的E-E剖面图。

图8为多阶段防落梁防碰撞装置的F-F剖面图。

具体实施方式：