一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置的制作方法

本实用新型涉及桥梁领域，特别是一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置。

背景技术：

现有大跨度桥梁结构，在高速列车行驶过程中，由于列车牵引制动力较大使得主梁承受了较大的水平力，牵引制动力会导致主梁发生较大的水平位移(尤其是对于全漂浮体系的中承式钢管混凝土拱桥、大跨钢桁斜拉桥等)，位移过大会引起钢轨拉伸发，列车牵引制动荷载与其它运营荷载(如温度荷载等)共同作用下引起的主梁变形过大时将会生断轨破坏，直接影响行车安全，因此需要采用限位装置来限制正常运营状态下的主梁位移，大跨度桥梁通常采用黏滞阻尼器来控制位移，但其主要是用来防止地震作用下主梁位移过大，同时耗散地震能量保护桥梁结构发生破坏，阻尼器一般设置在主梁与桥塔横梁之间、拱桥主梁与拱横梁之间、或者连续梁墩梁之间，但由于列车过桥时，列车引起主梁的速度变化值往往较小，阻尼器无法识别该速度变化值，所以无法发挥阻尼限位的作用，即阻尼器的限位功能无法正常发挥，此外阻尼器造价较高，对于中小跨度桥梁来讲性价比很差。

此外，现有的桥梁金属阻尼减震耗能装置，往往尺寸较小，其所提供的水平刚度低、地震耗能能力有限，无法满足大跨度桥梁结构的抗震需求，只能解决中小跨度桥梁结构的减隔震需求，之所以不能将尺寸加大，主要原因是：金属阻尼器耗能装置一般安装在梁底和墩顶之间，安装前需要将预埋件提前安装到梁底和墩顶部位，金属阻尼耗能装置就安装在梁底部和墩顶预埋件上，而加大限位装置尺寸后，装置自身重量较大，一方面施工现场空间受限吊装困难，另一方面因大跨度桥梁施工过程中存在很多不确定性施工误差，往往导致梁底和墩顶预埋件无法很好的对中，会出现一定的偏差，装置上、下端安装精度很难保证要求，如果强行安装会损伤装置，甚至影响桥梁结构的正常受力，严重时将对桥梁产生破坏作用。

因此，针对大跨度桥梁，不能仅仅简单放大现有桥梁金属阻尼装置，需要设计全新的金属阻尼装置。

技术实现要素：

本实用新型的发明目的在于：针对现有技术存在的问题，即现有桥梁金属阻尼减震耗能装置不能直接放大其尺寸来满足大跨度桥梁减震耗能限位的实际需求，提供一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，包括弹塑性限位减震耗能杆和可调式连接板，所述可调式连接板上设有内孔，所述弹塑性限位减震耗能杆各横截面可同时进入屈服状态实现最大的延性变形，所述弹塑性限位减震耗能杆底部连接于桥墩或者桥塔横梁或者拱肋横梁的顶部，所述弹塑性限位减震耗能杆顶部伸入所述内孔，且其顶部周向与所述内孔壁存在间距n，n≥0，所述可调式连接板上设有垫板，所述垫板上设有主梁，所述主梁底部与所述弹塑性限位减震耗能杆顶部之间具有间隙，所述主梁上设有通孔一，所述垫板上设有通孔二，所述可调式连接板上设有通孔三，所述通孔一和所述通孔二直径相等，所述通孔三的直径大于所述通孔二的直径，所述通孔一、所述通孔二和所述通孔三通过螺栓连接，所述可调式连接板周缘设有限位挡块，所述限位挡块连接于所述垫板，所述限位挡块和所述可调式连接板之间具有空隙，所述限位挡块上螺纹连接有调节螺栓，所述调节螺栓的一端抵接所述可调式连接板。

其中，所述弹塑性限位减震耗能杆为钢材质的结构件，其各横截面沿高度方向按照“等强度梁”的设计原则，即通过改变所述弹塑性限位减震耗能杆截面的尺寸使构件在较大范围内同时进入屈服，在满足水平刚度需求的前提下，可保证用钢量最省，得到最优设计尺寸，可计算得到杆件直径变化曲线为高次非线性曲线，这样设计可以为所述弹塑性限位减震耗能杆提供更大的延性变形；所述通孔三的直径大小即为位移调整量，可根据实际需求设计，实现所述可调式连接板的水平调节，所述间隙用于保护地震作用下，梁和墩发生较大的相对位移时所述主梁和所述弹塑性限位减震耗能杆不卡死。

采用本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，实现大跨度桥梁结构在列车过桥时主梁的位移控制，在中、强烈地震发生时，该装置屈服后具有良好的延性变形能力，可有效地耗散地震能量，减小地震对桥梁结构的破坏作用，保护桥梁结构，且具有多向限位的功能，可实现大比例尺装置的安装精度要求，保证装置本身的正常使用和功能的正常发挥，在实现相同限位功能的前提下，该装置比桥梁粘滞阻尼器更加的经济适用，震后可快速更换，其也适用于中小跨度桥梁。

优选地，所述弹塑性限位减震耗能杆包括底板，所述桥墩或者桥塔横梁或者拱肋横梁的顶部设有预埋钢板，所述底板和所述预埋钢板通过螺栓连接。

优选地，所述弹塑性限位减震耗能杆包括加劲板，所述加劲板侧边连接于所述弹塑性限位减震耗能杆底部周缘，所述加劲板底边连接于所述底板。

优选地，所述弹塑性限位减震耗能杆包括榫头，所述榫头位于所述弹塑性限位减震耗能杆的顶部，所述榫头卡接于所述可调式连接板。

采用这种结构设置，能够先将所述可调式连接板、所述垫板和所述主梁连接组装到位，然后将其整体与所述榫头卡接，便于桥梁施工中大构件的安装及精度调节。

优选地，所述榫头的顶部为平面。

当地震作用下，所述主梁和墩发生较大的相对位移时，所述主梁的位移带动所述可调式连接板发生位移，所述可调式连接板内壁抵接并带动所述榫头也发生相应的水平位移，且所述榫头顶面将发生倾斜，整个顶面一侧向下偏移，一侧向上偏移，如果不加入所述垫板使所述榫头的顶部的平面和所述主梁底面之间具有所述间隙，而是让所述榫头和所述主梁封闭连接，则所述榫头和所述主梁将会在地震过程中卡死，影响结构的受力，因此所述垫板主要是用来使所述榫头和所述主梁之间存在所述间隙，解决所述榫头发生较大水平位移时防止与其上侧的所述主梁发生很严重撞击或卡死的情况。

优选地，所述弹塑性限位减震耗能杆为高延性钢材质的结构件。

采用这种结构设置，可实现大跨度桥梁结构在高速列车荷载作用下主梁的水平限位，地震荷载作用下有效限制桥梁多向位移，具有良好的减震耗能功能，很好的耗散地震能量，保护桥梁构件，并且可有效限制桥梁多向位移，防止发生落梁震害。

优选地，所述垫板和所述限位挡块均为钢材质的结构件，所述垫板和所述限位挡块焊接。

优选地，所述可调式连接板的横截面为矩形。

优选地，所述可调式连接板的四周分别设置一个所述限位挡块。

优选地，每个所述限位挡块上设有至少一个所述调节螺栓。

优选地，所述主梁为钢主梁或者混凝土主梁，所述主梁为混凝土主梁时，其包括底部预埋钢板，所述通孔一穿过所述底部预埋钢板。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、运用本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，实现大跨度桥梁结构在列车过桥时主梁的位移控制，在中、强烈地震发生时，该装置屈服后具有良好的延性变形能力，可有效地耗散地震能量，减小地震对桥梁结构的破坏作用，保护桥梁结构，且具有多向限位的功能，可实现大比例尺装置的安装精度要求，保证装置本身的正常使用和功能的正常发挥，在实现相同限位功能的前提下，该装置比桥梁粘滞阻尼器更加的经济适用，震后可快速更换，其也适用于中小跨度桥梁；

2、运用本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，所述弹塑性限位减震耗能杆包括榫头，所述榫头位于所述弹塑性限位减震耗能杆的顶部，所述榫头卡接于所述可调式连接板，采用这种结构设置，能够先将所述可调式连接板、所述垫板和所述主梁连接组装到位，然后将其整体与所述榫头卡接，便于桥梁施工中大构件的安装及精度调节；

3、运用本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，所述弹塑性限位减震耗能杆为高延性钢材质的结构件，采用这种结构设置，可实现大跨度桥梁结构在高速列车荷载作用下主梁的水平限位，地震荷载作用下有效限制桥梁多向位移，具有良好的减震耗能功能，很好的耗散地震能量，保护桥梁构件，并且可有效限制桥梁多向位移，防止发生落梁震害。

附图说明

图1为本实用新型所述的限位减震耗能装置的结构示意图；

图2为图1的局部放大图，其中n＝0；

图3为图2的A-A示意图；

图4为图1的局部放大图，其中n＞0；

图5为本实用新型所述的限位减震耗能装置在桥梁上的安装位置示意图；

图6为图5的局部放大图。

图中标记：1-弹塑性限位减震耗能杆，11-底板，12-加劲板，13-榫头，2-拱肋横梁，21-预埋钢板，3-可调式连接板，4-垫板，5-主梁，6-限位挡块，7-调节螺栓，8-间隙，9-空隙。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

如图1-6所示，本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，包括弹塑性限位减震耗能杆1和可调式连接板3，所述弹塑性限位减震耗能杆1底部连接于拱肋横梁2顶部，所述可调式连接板3上设有内孔。

如图5-6所示，该桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置可与摩擦摆支座组合使用，其设于所述摩擦摆支座周围。

所述弹塑性限位减震耗能杆1为高延性特种钢材质的结构件，其各横截面沿高度方向按照“等强度梁”的设计原则，即通过改变所述弹塑性限位减震耗能杆1截面的尺寸使构件在较大范围内同时进入屈服，在满足水平刚度需求的前提下，可保证用钢量最省，得到最优设计尺寸，可计算得到杆件直径变化曲线为高次非线性曲线，这样设计可以为所述弹塑性限位减震耗能杆1提供更大的延性变形能力；采用这种结构设置，可实现大跨度桥梁结构在高速列车荷载作用下主梁5的水平限位，地震荷载作用下有效限制桥梁多向位移，具有良好的减震耗能功能，很好的耗散地震能量，保护桥梁构件，并且可有效限制桥梁多向位移，防止发生落梁震害。

所述弹塑性限位减震耗能杆1顶部伸入所述内孔，且其顶部周向与所述内孔壁存在间距n，n≥0，如图2所示，n＝0时，所述弹塑性限位减震耗能杆1顶部周向抵接所述内孔壁，所述弹塑性限位减震耗能杆1可直接限制列车速度变化值所引起的所述主梁5的位移，如图4所示，n＞0时，所述间距n用于调节桥梁结构的温度变形以及用于地震耗能。

所述可调式连接板3上设有垫板4，所述垫板4上设有主梁5，所述主梁5为钢主梁，所述主梁5底部与所述弹塑性限位减震耗能杆1顶部之间具有间隙8，所述间隙8用于保护地震作用下，梁和墩发生较大的相对位移时所述主梁5和所述弹塑性限位减震耗能杆1不卡死。

所述弹塑性限位减震耗能杆1包括底板11、加劲板12和榫头13，所述拱肋横梁2顶部设有预埋钢板21，所述底板11和所述预埋钢板21通过螺栓连接，所述加劲板12侧边连接于所述弹塑性限位减震耗能杆1底部周缘，所述加劲板12底边连接于所述底板11，所述榫头13位于所述弹塑性限位减震耗能杆1的顶部，所述榫头13的顶部为平面，所述榫头13卡接于所述可调式连接板3，采用这种结构设置，能够先将所述可调式连接板3、所述垫板4和所述主梁5连接组装到位，然后将其整体与所述榫头13卡接，便于桥梁施工中大构件的安装及精度调节。

所述主梁5上设有通孔一，所述垫板4上设有通孔二，所述可调式连接板3上设有通孔三，所述通孔一和所述通孔二直径相等，所述通孔三的直径大于所述通孔二的直径，所述通孔一、所述通孔二和所述通孔三通过螺栓连接，所述通孔三的直径大小即为位移调整量，可根据实际需求设计，实现所述可调式连接板3的水平调节，所述可调式连接板3的横截面为矩形，所述可调式连接板3的四周分别设置一个所述限位挡块6，所述垫板4和所述限位挡块6均为钢材质的结构件，所述垫板4和所述限位挡块6焊接，每个所述限位挡块6和所述可调式连接板3之间具有空隙9，所述限位挡块6上螺纹连接有三个调节螺栓7，每个所述调节螺栓7的一端抵接对应的所述可调式连接板3。

运用本实用新型所述的一种桥梁弹塑性缓冲限位减震耗能装置，实现大跨度桥梁结构在列车过桥时主梁的位移控制，在中、强烈地震发生时，该装置屈服后具有良好的延性变形能力，可有效地耗散地震能量，减小地震对桥梁结构的破坏作用，保护桥梁结构，且具有多向限位的功能，可实现大比例尺装置的安装精度要求，保证装置本身的正常使用和功能的正常发挥，在实现相同限位功能的前提下，该装置比桥梁粘滞阻尼器更加的经济适用，震后可快速更换，其也适用于中小跨度桥梁。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。