[发明专利]自复位耗能连接装置

说明书

本发明公开了自复位耗能连接装置，适用于桥梁及建筑结构的抗震设计和抗震加固，属于桥梁建筑领域。该装置位于桥梁梁体与桥墩之间。装置内部中央设置弹簧，在弹簧两侧设置软钢耗能杆件，装置外侧为由外限位板与内限位板形成的可滑动嵌套式结构。利用弹簧的弹性恢复力、软钢耗能杆件的塑性滞回变形耗能原理以及可滑动嵌套式结构限制过大位移的产生，同时帮助结构恢复部分变形，使得桥梁节点变形得到约束。该装置以位移为激励源，不仅可以消耗地震输入给结构的能量，而且具有非常好的限位和自复位功能，较好地满足限制结构的地震变形需求，为震后结构修缮加固和应急使用提供技术支持。造价低廉、技术要求较低、耐久性好、便于维修与检查。

技术领域

本发明涉及一种自复位耗能连接装置，具有自复位和限位功能的新型阻尼器，属于桥梁建筑领域。

背景技术

在地震中桥梁的桥墩是易损构件，设计时人为地将墩底和墩顶按塑性区域设计，以便增加结构的延性，消耗地震能量，降低桥梁结构的地震响应。大量桥梁震害特征表明，桥墩的塑性铰区域虽然可以在中等地震情况下消耗地震能量，但在强震时会导致结构震后变形过大甚至坍塌，致使桥梁丧失震后应急使用功能和震后可修复性。目前应用于桥梁或建筑结构减震的常规阻尼器虽然能有效削弱地震输入的能量，降低结构的地震响应，但多不具备提高结构震后自复位功能。因此有必要提出一种自复位耗能连接装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有限制变形、提高结构震后自复位功能的自复位耗能连接装置，是具有自复位和限位功能的新型阻尼器。该装置具有造价低廉、技术要求低、耐久性好、便于维修与检查等特点。本发明可克服现有常规阻尼器无法同时兼顾技术与经济的要求、不能提高结构震后可修复性等缺点。自复位耗能连接装置与常规阻尼器、BRB(Buckling Restrained Brace屈曲约束支撑)等装置相比，不仅可以消耗地震输入给结构的能量，而且具有非常好的限位和自复位功能，能够较好地满足限制结构的地震变形需求，提高结构的震后自复位能力，增强其震后应急使用功能和可修复性。本发明不仅可以用于桥梁等新建结构的抗震设计，也可以用于既有结构的抗震加固改造领域。

本发明的技术方案是自复位耗能连接装置，该装置的横截面为矩形，该装置由外限位板1、内限位板2、软钢耗能杆件3、内侧挡板4、弹簧5和外侧挡板6组成，外限位板1包括上顶板和装置两侧的外板，上顶板与装置两侧的外板连接后形成一个整体；内限位板2包括下底板和装置两侧的内板，下底板和装置两侧的内板连接后形成一个整体；外限位板1套在内限位板2的外侧，外限位板1和内限位板2之间重叠一定长度，外限位板1的下端和内限位板2的上端分别有一段宽度增加的部分起到限位功能，保证外限位板1和内限位板2之间能够相互滑动且互不分离，形成可滑动嵌套式结构；弹簧5两端分别连接在上顶板和下底板之间，弹簧5处于整个装置中心；软钢耗能杆件3置于弹簧5的两侧，并与上顶板与下底板连接固定，软钢耗能杆件3与弹簧5通过内侧挡板4隔开，以防止软钢耗能杆件3变形时挤压弹簧5。外侧挡板6通过螺栓与外限位板1相连。

装置的上端通过螺栓与桥梁梁体相连，装置的下端通过螺栓与桥墩相连，装置整体呈40～50度放置。

整个装置的长度与宽度根据实际工程作适当调节，以满足减震需要。

软钢耗能杆件的材料采用低屈服应力的钢材，保证在地震作用下进入塑性变形状态，并通过滞回变形消耗地震能量。

外限位板与内限位板之间的重叠长度根据工程需要和工艺要求选择。重叠长度满足外限位板1的上顶板到其宽度突变处的距离即外限位板1的槽口长度应小于内限位板2整体的长度，防止该装置在受压状态下、内限位板整体嵌入装置内部无法出来。

内限位板2的最上沿到外限位板1的上顶板的距离应与内限位板2的宽度突变处与外限位板1的宽度突变处两者之间的距离相等，使装置在地震作用下受拉与受压移动的最大位移相等，充分发挥性能。

正常状态下，该装置通过弹簧5的自由伸缩与软钢耗能杆件3在弹性范围内的自由变形满足桥梁微小变形需求。