[发明专利]基于BRB技术的组合式多级三向抗震的桥梁限位装置

说明书

本发明涉及一种基于BRB技术的组合式多级三向抗震的桥梁限位装置，该装置包括梁体和桥墩，包括V型布置的两组屈曲约束支撑结构、限位滑动连接组件、球铰以及环形限位拉索。屈曲约束支撑结构的两端分别连接球铰及刚性光滑球体，在梁体小位移情况下，刚性光滑球体在限位滑动连接组件的孔道内自由相对滑动；当梁体发生较大的地震位移时，屈曲约束支撑结构通过弹塑性变形消耗地震能量。环形限位拉索在屈曲约束支撑结构受拉失效后发挥限位作用。本发明根据多级设防的抗震理念，结合传统的屈曲约束支撑结构和拉索限位器的技术，可有效限制梁体在纵向、横向和竖向地震动下的位移，结构简单可靠。

技术领域

本发明涉及一种基于BRB技术的组合式多级三向抗震的桥梁限位装置，属于桥梁抗震和桥梁减隔震技术领域。

背景技术

近些年来，世界发生多次强烈地震，对人类生命财产造成严重损失。桥梁抗震问题，已成为工程领域关注的焦点。对于跨断层或近断层桥梁，因断层破裂过程复杂，地表破裂永久位移难以预测，桥梁可能受到来自纵向、横向和竖向的各个方向的地震力，桥梁的落梁和碰撞破坏尤为严重。

目前我国对桥梁的三向限位装置的研究非常少，研究主要集中在简单的单向限位装置，但是效果并不明显。因此结合多级设防，分级破坏的原则，采用组合式限位装置抵抗三向地震，是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于BRB技术的组合式多级三向抗震桥梁限位装置，通过组合式的屈曲约束支撑结构的弹塑性变形耗能，能有效抑制梁体在三向地震动下的位移，结构设计合理，简单可靠。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术手段如下：

一种基于BRB技术的组合式多级三向抗震的桥梁限位装置，包括梁体和桥墩，梁体和桥墩间设置有板式橡胶支座和支座垫石，所述的组合式多级三向抗震的桥梁限位装置由V型布置的两组屈曲约束支撑结构、限位滑动连接组件、球铰以及环形限位拉索组成；所述的屈曲约束支撑结构包括连接部位、角钢、支撑内芯、外包钢管，支撑内芯与外包钢管之间填充有砂浆或混凝土，支撑内芯两端分别设置有连接部位、角钢；

所述的限位滑动连接组件包括两块打孔四边形竖肢钢板及端部的预埋钢板，预埋钢板固定于梁底；

所述的屈曲约束支撑结构一端的角钢连接球铰，另一端的连接部位连接刚性光滑球体，其通过连接销轴穿过刚性光滑球体及连接部位，将限位滑动连接组件的两块打孔四边形竖肢钢板与连接部位连接起来，所述刚性光滑球体可在限位滑动连接组件的打孔四边形竖肢钢板上的预留长条形孔道内滑动，使屈曲约束支撑仅受轴力；

所述屈曲约束支撑结构端部的四根角钢夹住球铰上的十字型连接部位并采用螺栓锚固；两组球铰对称布置于桥墩侧壁中心线两侧；球铰位置处设置有球铰预埋钢板；

所述的环形限位拉索穿过固定于球铰预埋钢板和预埋钢板上的拉索索道，并通过钢绞线连接器连接形成闭环。

进一步地，所述的两组屈曲约束支撑结构所夹角度为90°，呈V型布置于梁底和桥墩上，即两个球铰相邻布置于桥墩侧壁上端，两个限位滑动连接组件分散布置于梁底上。

进一步地，所述的两组屈曲约束支撑结构沿纵桥向呈倒V型布置，即两个球铰相邻布置于梁底，两个限位滑动连接组件分散布置于桥墩侧壁上端，两个屈曲约束支撑结构所构成的夹角为90°。

进一步地，所述的两组屈曲约束支撑结构夹角的中线与水平方向所成的角度为20°～30°。

进一步地，十字型连接部位、角钢及二者的连接螺栓的设计承载力大于屈曲约束支撑结构的极限承载力，屈曲约束支撑结构另一端的连接部位和连接销轴的极限承载力也大于屈曲约束支撑结构的极限承载力，保证屈曲约束支撑结构的有效工作，同时也满足功能性构件可更换的要求。