[发明专利]一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型连续梁结构建筑物新建或抗震加固，能够使结构在突发地震作用下协同受力，提高结构整体抗震性能。

背景技术

为降低连续梁桥的地震响应，提高连续梁桥的抗震性能，通常对连续梁桥采用减、隔震支座和粘滞阻尼器等减震措施，如铅芯橡胶支座、粘滞阻尼器等。但目前的常规方案都没有改变连续梁桥固定墩单独受载，其他各滑动墩的虽有抗震能力却没有得到发挥和利用的状态。近年来，有学者提出了Lock-up装置，从技术角度考虑，可以实现各墩协同受力，但此装置不仅成本高昂，而且后期的检查与维护烦杂，运营及维护成本高，因此应用于桥梁抗震的实例较少。

发明内容

本发明目的是提供一种以地震动加速度激活的、造价低廉、耐久性好、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，可以克服现有减隔震装置及既有技术上存在的上述缺点和不足；地震突发时，可使连续梁桥各桥墩在地震荷载作用下协调受力，解决了常规设计连续梁桥在纵向地震作用下固定墩单独受力，固定墩抗震需求和桥梁上部结构纵向位移过大等不利影响。利用本发明，可以为连续梁桥设计及抗震加固提供一种新的设计理念和技术保障，适用于新桥设计或旧桥抗震加固；

本发明的技术方案是：一种地震加速度激活的多跨桥梁桥减震装置，其特征在于：包括激振球（3）、上套箱（1）、下卡座（2）和球托架（4）。上套箱（1）沿桥梁纵向的方向开有检查孔（9）和球托架孔（8），上套箱（1）底板留有供激振球漏下的卡孔（7）。上套箱（1）的正下方是下卡座（2），下卡座（2）在正对上套箱的卡孔（7）处设有能卡住激振球（3）的球槽（10）。球托架（4）固定于下卡座（2）上，并通过上套箱（1）侧壁的球托架孔伸入上套箱内，并托起上套箱内（1）的激振球（3）。

正常状态下，激振球（3）位于球托架（4）上，上套箱（1）与下卡座（2）完全无约束，梁体与滑动墩沿桥梁纵向可以发生相对滑动，以满足桥梁在温度荷载作用下的沿桥梁纵向的伸缩变形需求。

地震发生时，在地震加速度作用下激振球（3）脱离球托架（4），下落并穿过上套箱（1）底板上的卡孔（7），落入下卡座（2）的球槽（10）内。所述的球托架（4）上用于放置激振球（3）的曲面为半径与激振球（3）半径相同的球面，且球面深度计算过程如下：首先根据建筑抗震设计规范查得桥梁场地所处区域的抗震设防等级，得到对应的场地地震加速度峰值a，再根据场地地震加速度峰值a进行桥梁结构地震响应分析得到滑动墩墩顶的地震响应加速度峰值b，经过适当折减，取0.6b～0.8b的加速度值作为激振球（3）的激活加速度值c，最后依据加速度值c计算托架上球面的深度。所述的球槽（10）为半径与激振球（3）半径相同，深度大于等于激振球（3）半径的球面，且使激振球（3）与上套箱（1）底板卡孔（7）孔壁的撞点位于激振球（3）的上半部分。碰撞发生时，碰撞点所在截面的半径小于激振球（3）的半径，而激振球下半部分与下卡座（2）上的球槽（10）完全贴合，可以限制碰撞发生时激振球（3）脱离球槽（10）。

所述装置的工作原理如下：

原理一，正常状态下，激振球位于球托架上，上套箱与下卡座完全无约束，以满足此状态桥梁纵向位移变化需求；

原理二，地震突发时，依靠加速度作用，激振球产生滚动，脱离球托架，穿过上套箱底板的圆孔落入下卡座上的球槽。

原理三，当上套箱与下卡座之间沿桥梁纵向的相对位移超过限值时，套箱底板上圆孔壁与激振球发生碰撞，将梁体的地震力传递给滑动墩，从而使滑动墩协同承受地震作用荷载。

有益效果

本发明的积极效果是：研发一种以地震动加速度激活的、造价低廉、耐久性好、便于检查维护的新型大吨位连续梁桥减震装置，利用碰撞传力原理，使连续梁桥各桥墩在地震荷载作用下能够协调受力，滑动墩可以发挥既有抗震能力。适用于铁路桥、公路桥、城市高架桥以及各种大型连续梁结构建筑物新建或加固，能够使结构在突发地震作用下协同受力，提高结构的抗震能力。

附图说明

图1a是本发明正常工作状态的结构立面示意图；

图1b是本发明正常工作状态的结构侧面示意图；

图2是本发明在地震突发时的激振球锁死的结构示意图。

其中：

1—上套箱；

2—下卡座；

3—激振球；

4—球托架；

5—上套箱侧板；

6—上套箱底板；

7—卡孔；