一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器

本发明属于土木工程桥梁抗震技术领域，涉及适用于桥梁结构的多向耗能减震限位器，特别涉及一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器。

背景技术：

连续梁桥一般设置有多道伸缩缝，地震作用下为主梁移位提供了空间，落梁风险较大。在地震中，梁式桥的主梁、桥墩、支座、桥台、桥面连续、主梁横向连接系、墩台挡块构成了一个完整的抗震系统，支座对主梁移位约束较弱，桥面铺装协调了一联内主梁移位，起到了连梁装置的作用，桥台有效地约束了主梁的纵向移位，挡块有效地约束了主梁的横向移位，这些都在很大程度上控制了主梁移位，防止了落梁。但应看到，桥台的限位作用对于小桥是有效的，对于大、中形桥梁，由于伸缩缝数量多，使得桥台的纵向限位作用大打折扣，桥台背墙破坏将使得桥台的约束作用大大减弱，从而导致落梁，现有抗震技术和构造措施仍有较大改进余地。

目前，在桥梁结构中通常会在主梁两端设置横向混凝土挡块，但在非强震区，往往不会设置纵向挡块，在地震作用下容易发生纵向落梁；在强震区纵向限位的通常做法是在墩梁间设置缆索，虽然可以在一定程度上降低落梁震害的发生，但基本没有耗能作用，功能用途相对单一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明的米字型桥梁减震限位器，可用于作为高架桥梁的限位器装置，安置在结构中，变形由耗能构件承担，能够在一定程度上限制梁体的位移。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器，包括：

上盖板；

下盖板；

外圆筒，所述外圆筒的上端、下端分别固定设置于所述上盖板的下侧面、所述下盖板的上侧面；

限位竖板，所述限位竖板包括第一限位竖板、第二限位竖板、第三限位竖板、第四限位竖板；所述第一限位竖板、第二限位竖板、第三限位竖板和第四限位竖板的上端、下端分别固定设置于所述上盖板的下侧面、所述下盖板的上侧面，且所述第一限位竖板、第二限位竖板、第三限位竖板和第四限位竖板依次固定均布于所述外圆筒的外壁面；

魔方型限位竖板，所述魔方型限位竖板包括第一魔方型限位竖板和第二魔方型限位竖板；所述第一魔方型限位竖板和第二魔方型限位竖板的上端、下端分别固定设置于所述上盖板的下侧面、所述下盖板的上侧面，且所述第一魔方型限位竖板和第二魔方型限位竖板固定设置于所述外圆筒的外壁面；其中，第一魔方型限位竖板位于第一限位竖板和第二限位竖板之间，第二魔方型限位竖板位于第三限位竖板和第四限位竖板之间；第一魔方型限位竖板与第一限位竖板之间、第一魔方型限位竖板与第二限位竖板之间、第二魔方型限位竖板与第三限位竖板之间以及第二魔方型限位竖板与第四限位竖板之间均设置有弧形耗能限位结构；

加劲限位竖板，所述加劲限位竖板包括第一加劲限位竖板和第二加劲限位竖板；所述第一加劲限位竖板和第二加劲限位竖板的上端、下端分别固定设置于所述上盖板的下侧面、所述下盖板的上侧面，且所述第一加劲限位竖板和第二加劲限位竖板固定设置于所述外圆筒的外壁面；其中，第二加劲限位竖板位于第一限位竖板和第四限位竖板之间，第一加劲限位竖板位于第二限位竖板和第三限位竖板之间；

内圆筒，所述内圆筒的上端、下端分别固定设置于所述上盖板的下侧面、所述下盖板的上侧面；所述内圆筒设置于所述外圆筒的内部，所述内圆筒的轴线与所述外圆筒的轴线重合；所述内圆筒的外壁面与所述外圆筒的内壁面之间设置有四个阻尼耗能限位结构；其中，四个阻尼耗能限位结构的位置分别与第一限位竖板、第二限位竖板、第三限位竖板和第四限位竖板的位置相对应。

本发明的进一步改进在于，所述上盖板设置有连接孔，用于与桥梁梁体或桥墩固定连接；所述下盖板设置有连接孔，用于与桥墩或桥梁梁体固定连接。

本发明的进一步改进在于，所述第一魔方型限位竖板的竖直中面均分第一限位竖板的竖直中面与第二限位竖板的竖直中面形成的夹角；所述第二魔方型限位竖板的竖直中面均分第三限位竖板的竖直中面与第四限位竖板的竖直中面形成的夹角。

本发明的进一步改进在于，所述弧形耗能限位结构包括：第一弧形板、第二弧形板和波纹钢板连接件；第一弧形板和第二弧形板的两端分别固定设置于限位竖板或魔方型限位竖板上；所述第一弧形板的两端分别通过连接板设置有半圆板，所述第二弧形板的两端分别通过连接板设置有半圆板；第一弧形板的两个半圆板与第二弧形板的两个半圆板形成两个腔，两个腔内分别放置有实心圆球；所述波纹钢板连接件的两端分别与两个实心圆球相连接。

本发明的进一步改进在于，所述第一加劲限位竖板的竖直中面均分第二限位竖板的竖直中面与第三限位竖板的竖直中面形成的夹角；所述第二加劲限位竖板的竖直中面均分第一限位竖板的竖直中面与第四限位竖板的竖直中面形成的夹角。

本发明的进一步改进在于，第一加劲限位竖板、第二加劲限位竖板均设置有波纹钢板加劲肋。

本发明的进一步改进在于，所述波纹钢板加劲肋呈吕字型。

本发明的进一步改进在于，所述阻尼耗能限位结构包括：弧形垫板、推拉栓杆、位移板和阻尼腔；所述弧形垫板固定设置于所述外圆筒的内壁面，所述阻尼腔固定设置于所述内圆筒的外壁面；所述阻尼腔内可移动的设置有位移板；所述位移板靠近弧形垫板的一侧通过推拉栓杆与所述弧形垫板相连接，所述位移板另一侧的阻尼腔内设置有耗能颗粒群。

本发明的进一步改进在于，所述位移板靠近所述耗能颗粒群的侧面固定设置有橡胶垫层；所述橡胶垫层带有齿牙。

本发明的进一步改进在于，所述外圆筒的上端圆的圆心与上盖板的中心重合，所述外圆筒的下端圆的圆心与下盖板的中心重合。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提出了一种用于高架桥梁的耗能限位器装置，采用了限位竖板、板件弧形耗能限位结构、板间核心筒耗能限位结构共同耗能限位，受力明确，能够很好地控制梁体的纵向位移，多梯度耗能减震。其中，限位竖板的转动带动弧形耗能限位结构发生变形，变形运动均发生在开口式圆腔中，限制发生过大的位移。

本发明中，上盖板、下盖板设置有连接孔，与桥梁、桥墩之间可采用高强度螺栓连接，便于拆卸和安装，且在地震作用后可以有效快速更换，达到连接更换简易的目的

本发明中，限位竖板的转动带动核心筒耗能限位结构发生径向变形，推拉栓杆推动位移板挤压耗能颗粒群，减震耗能，限制位移；其中的固定方式可以是焊接。

本发明实施例中，上盖板通过四个预留螺栓孔与主梁进行连接，下盖板通过四个螺栓孔与桥墩进行连接，均采用高强度螺栓。

本发明可以对多个方向的位移变形进行限位耗能，例如当梁体纵向位移时，桥梁带动上盖板左右移动，上盖板带动八块竖板出现纵向位移，其中四个限位竖板、两个加劲限位竖板的位移会牵连弧形耗能限位结构拉伸或者压缩，当变形较小时，波纹钢板连接件拉伸或压缩变形耗能，当变形较大时，波纹钢板连接件带动实心圆球在开口式圆腔内移动，最大位移即实心圆球接触到圆腔开口处。两个魔方型限位竖板的位移会牵连核心筒耗能限位结构径向拉伸或压缩，推拉栓杆的移动带动位移板向内侧移动，挤压耗能颗粒，位移板的最大位移为接触内圆筒的外壁。出现横向或其他方向的位移时，八块竖板作用机理同上，带动耗能结构一起变形限位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器的结构示意图；

图2是本发明实施例的一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器的三维透视示意图；

图3是本发明实施例中，弧形耗能结构的示意图；

图4是本发明实施例中，核心筒耗能结构的示意图；

图5是本发明实施例中，核心筒耗能结构细部示意图；

图1至图5中，

1、上盖板；

2、下盖板；

31、第一限位竖板；32、第二限位竖板；33、第三限位竖板；34、第四限位竖板；

41、第一魔方型限位竖板；42、第二魔方型限位竖板；

5、波纹钢板加劲肋；51、第一加劲限位竖板；52、第二加劲限位竖板；

6、第一弧形板；61、连接板；62、半圆板；63、实心圆球；64、波纹钢板连接件；

7、第二弧形板；

8、内圆筒；

9、外圆筒；91、弧形垫板；92、推拉栓杆；93、位移板；94、橡胶垫层；95、耗能颗粒群；96、阻尼腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明实施例的一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器，是一种可用于高架桥梁的限位器装置，主要由上盖板1、下盖板2、限位竖板、弧形耗能限位结构、核心筒耗能限位结构组成。

请参阅图2，本发明实施例中，第一限位竖板31、第二限位竖板32、第三限位竖板33、第四限位竖板34的顶端与上盖板1固定连接，可以是焊接；其底端与下盖板2焊接。第一限位竖板31、第二限位竖板32、第三限位竖板33、第四限位竖板34均呈45度方向设置，规格相同。

魔方型限位竖板包括第一魔方型限位竖板41、第二魔方型限位竖板42，顶端与上盖板1焊接，底端与下盖板2焊接。魔方型限位竖板的表面呈魔方型，凹凸错落，改变了竖板的刚度，耗能效果较好。

本发明实施例中，第一加劲限位竖板51、第二加劲限位竖板52上设置有波纹钢板加劲肋5，增强限位竖板的稳定性。具体地，波纹钢板加劲肋5呈吕字型，端部与加劲竖板焊接，顶部与上盖板1焊接，底部与下盖板2焊接。

请参阅图3，弧形耗能限位结构包括第一弧形板6、第二弧形板7、半圆板62、连接板61、实心圆球63、波纹钢板连接件64。第一弧形板6的两侧与竖板进行焊接，第二弧形板7的两侧与竖板进行焊接。连接板61焊接在弧形板的边缘处，其余连接板61同理。半圆板62与连接板61进行焊接，两块半圆板62对称布置，在轴线处留有开口，形成开口式圆腔，圆腔中心放置实心圆球63。另一侧的圆腔室同理，两侧腔室内部的实心圆心通过波纹钢板连接件64进行连接。在大位移作用下，实心圆球63带动波纹钢板变形耗能，但开口式圆腔又会限制发生过大的位移，起到限位耗能的作用。

请参阅图4和图5，核心筒耗能限位结构包括内圆筒8、外圆筒9、弧形垫板91、推拉栓杆92、阻尼腔96、位移板93、橡胶垫层94、耗能颗粒群95。弧形垫板91与外圆筒9的内壁进行焊接，推拉栓杆92的一侧与弧形垫板91进行焊接、另一侧穿过阻尼腔96的预留洞口与位移板93进行焊接，位移板93的两侧及前侧连接有橡胶垫层94，橡胶垫层94的内侧为耗能颗粒群腔室，且填充有耗能颗粒群95。在核心筒结构发生径向变形时，推拉栓杆92的移动带动位移板93向内侧移动，挤压耗能颗粒，逐步耗能减震，位移板93的最大位移为接触内圆筒8的外壁面。

本发明实施例中，位移板93与阻尼腔96的两侧板件之间留有空隙，空隙中填充橡胶垫层94，垫层带有齿牙，用于增强位移板93与橡胶垫层94的柔性连接。

本发明设置于桥梁梁体与桥墩搭接处。在施工时，提前预埋螺栓构件，确保定位准确。本发明实施例中，上盖板通过四个预留螺栓孔与主梁进行连接，下盖板通过四个螺栓孔与桥墩进行连接，均采用高强度螺栓。八块限位竖板与桥梁梁体直接接触，直接受力，带动弧形耗能结构、核心筒耗能结构产生变形，起到耗能限位的作用。

本发明的限位器装置，在地震发生后，通过八块竖板以及耗能结构构件，形成耗能体系。该装置可耗散地震的能量，限制桥梁的纵向位移，并且破坏后可以快速更换，施工方便，操作简单。

综上，本发明公开了一种多向耗能的米字型桥梁减震限位器，包括上、下盖板，米字型限位竖板(包括六块矩形竖板，两块魔方型竖板)，弧形耗能限位结构，核心筒耗能限位结构。其中，弧形耗能限位结构包括第一弧形板、第二弧形板、第一半圆板、第二半圆板、第一连接板、第二连接板、实心圆球、波纹钢板连接件，第一弧形板、第二弧形板与竖板焊接，第一连接板、第二连接板与弧形板的边缘处进行焊接，两块半圆板之间放置实心圆球，两侧实心圆球之间通过波纹钢板连接件连接。核心筒耗能限位结构包括内圆筒、外圆筒、弧形垫板、推拉栓杆、卡槽、位移板、橡胶垫层、耗能颗粒群腔室。弧形垫板与外圆筒焊接，推拉栓杆穿过阻尼腔的预留洞口与位移板焊接。该减震限位器能够实现桥梁的多向限位，并具有良好的减震耗能作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。