[发明专利]一种惯性力激活的连续梁桥减震装置

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁减隔震领域，具体涉及一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，适用于公路桥、铁路桥、城市桥梁及各类大型连续梁结构的新建抗震设计及既有建筑抗震加固，地震突发时，通过原理简单、经济可靠的减震装置，达到结构协同受力的目的，提高结构整体抗震性能。

背景技术

为满足温度荷载引起的变位需要，一跨连续梁往往仅设置一个固定墩，这不仅使固定墩的抗震能力难以满足地震需求，而且也使得连续梁桥纵向地震位移响应较大，极易引起伸缩缝和支座的破坏，甚至导致落梁等严重震害的发生。为降低连续梁桥的震害，开发研制了粘滞阻尼器、双曲面球型减隔震支座和拉索减震支座等装置，尽管可以取得一定的减震效果，但没有改变连续梁桥固定墩单独承受纵向地震荷载，而其它活动墩的既有抗震潜能未能充分发挥利用的状态。Lock-up装置以梁墩相对运动速度为指标判定锁死时机，理论上可以实现各墩协同受力，但其成本高昂、后期维护复杂，致使其应用较少。

发明内容

本发明目的是提供一种惯性力激活的、原理可靠、构造简单、经济耐用、便于检查与维护的新型大吨位连续梁桥减震装置，利用本发明，可地震突发时实现固定墩和各活动墩协同受力，达到解决常规设计的连续梁桥在纵向地震作用下固定墩单独受力、桥梁上部结构纵向位移过大等震害问题。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其关键技术在于：其包括激活装置、锁定装置、水平锁杆和牛腿，水平锁杆通过牛腿与连续梁桥梁体固定连接，激活装置和锁定装置分别固定于连续梁桥活动墩上，所述锁定装置围成内部空间，所述水平锁杆置于所述锁定装置的内部空间中，所述激活装置通过连杆机构控制所述锁定装置的内部空间。正常状态下，锁定装置内部净空大于水平锁杆外径，水平锁杆可在锁定装置内自由水平运动，满足正常状态下梁墩变位需求。地震突发时，激活装置的摆锤在惯性力作用下绕中心杆转动，带动与激活装置套环固定连接的摆杆相应摆动，从而激活锁定装置内部的锁套，锁套绕销轴转动致使其内部空间变小，与水平锁杆呈相互嵌固状态，从而限制梁体和活动墩的相对位移，达到活动墩协同固定墩承受水平地震荷载的目的，从而提高连续梁桥的抗震性能。

作为优选，所述激活装置包括固定于活动墩上的支柱，支柱上端安装有中心杆，套环可绕中心杆转动，摆锤通过连杆固结于套环下方，连杆机构的摆杆固结于套环上方，摆锤、连杆和摆杆通过套环形成整体，当地震发生导致支柱随活动墩水平运动时，摆锤在惯性力作用下带动摆杆绕中心杆转动。实际应用时，通过调整摆锤重量及其转动半径，可以根据需要设置激活装置的激活阈值。

作为优选，所述锁定装置包括固定板、锁套和滑块，其中，滑块为圆环状，位于固定板和锁套之间，以便于锁套与固定板荷载传递及减小锁套绕销轴转动时的摩擦力，锁套整体呈半圆柱壳体，其内部为呈齿牙状，锁定装置需两个锁套配合使用，固定板、锁套和滑块通过销轴连为一体，固定板固结于活动墩上，锁套可绕销轴转动，两个锁套下方通过连杆机构的两根撑杆连接，两撑杆之间及撑杆与锁套的连接均为铰接，当两根撑杆夹角大于设计值时，锁套内部空间大于水平锁杆外径，撑杆夹角所需设计值可根据激活装置的激活阈值设定。

作为优选，所述水平锁杆为圆柱体，外表面呈环状凸台，其凸台所能承受的荷载根据活动墩最大承载力确定，环状凸台沿水平锁杆长度方向上的设置范围根据需要设定。

作为优选，所述锁套内部单个齿牙所能承受的荷载需大于水平锁杆单个环状凸台的极限承载力，其齿牙数量可根据需要设定。

作为优选，所述连杆机构包括两撑杆和一摆杆，两撑杆一端与相应的锁套铰连，另一端与摆杆铰连，摆杆与激活装置的套环固定连接。地震发生时，摆锤在惯性力作用下绕中心杆的转动将引发连杆机构动作，即摆杆随激活装置套环摆动，导致锁定装置两撑杆之间夹角变化，继而引发锁套绕销轴转动，当地震导致的活动墩运动达到激活装置的激活阈值时，两撑杆之间夹角将小于设计值，此时锁套内部空间小于水平锁杆外径，继而限制梁体和活动墩的相对运动，达到活动墩与固定墩协同受力，提高连续梁桥整体抗震性能的目的。

所述装置的工作原理是：

正常运营状态，激活装置的摆锤和连杆机构的摆杆处于竖直状态，与摆杆铰接的连杆机构的撑杆呈水平状态，锁定装置内部净空大于水平锁杆外径，水平锁杆可以在锁定装置内自由水平运动，继而满足正常运营状态下梁墩相对变位需求。