本实用新型专利技术涉及桥梁减隔震领域，具体涉及一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其包括激活装置、锁定装置、水平锁杆和牛腿，水平锁杆通过牛腿与梁体相连，激活装置和锁定装置分别固定于活动墩上，所述水平锁杆置于所述锁定装置的内部空间中；正常状态下，锁定装置内部净空大于水平锁杆外径，水平锁杆可在锁定装置内自由水平运动，满足正常状态下梁墩变位需求；地震发生时，激活装置在惯性力作用下摆动，带动激活装置的连杆机构摆动，使激活锁定装置内部空间收缩与所述水平锁杆相互嵌固，从而限制梁体和活动墩的相对位移。该装置原理简单、经济可靠，可用于新建连续梁抗震设计及既有连续梁桥抗震加固，便与推广应用。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及桥梁减隔震领域，具体涉及一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，适用于公路桥、铁路桥、城市桥梁及各类大型连续梁结构的新建抗震设计及既有建筑抗震加固，地震突发时，通过原理简单、经济可靠的减震装置，达到结构协同受力的目的，提高结构整体抗震性能。
技术介绍
为满足温度荷载引起的变位需要，一跨连续梁往往仅设置一个固定墩，这不仅使固定墩的抗震能力难以满足地震需求，而且也使得连续梁桥纵向地震位移响应较大，极易引起伸缩缝和支座的破坏，甚至导致落梁等严重震害的发生。为降低连续梁桥的震害，开发研制了粘滞阻尼器、双曲面球型减隔震支座和拉索减震支座等装置，尽管可以取得一定的减震效果，但没有改变连续梁桥固定墩单独承受纵向地震荷载，而其它活动墩的既有抗震潜能未能充分发挥利用的状态。Lock-up装置以梁墩相对运动速度为指标判定锁死时机，理论上可以实现各墩协同受力，但其成本高昂、后期维护复杂，致使其应用较少。
技术实现思路
本技术目的是提供一种惯性力激活的、原理可靠、构造简单、经济耐用、便于检查与维护的新型大吨位连续梁桥减震装置，利用本技术，可地震突发时实现固定墩和各活动墩协同受力，达到解决常规设计的连续梁桥在纵向地震作用下固定墩单独受力、桥梁上部结构纵向位移过大等震害问题。为解决上述问题，本技术所采取的技术方案是：一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其关键技术在于：其包括激活装置、锁定装置、水平锁杆和牛腿，水平锁杆通过牛腿与连续梁桥梁体固定连接，激活装置和锁定装置分别固定于连续梁桥活动墩上，所述锁定装置围成内部空间，所述水平锁杆置于所述锁定装置的内部空间中，所述激活装置通过连杆机构控制所述锁定装置的内部空间。正常状态下，锁定装置内部净空大于水平锁杆外径，水平锁杆可在锁定装置内自由水平运动，满足正常状态下梁墩变位需求。地震突发时，激活装置的摆锤在惯性力作用下绕中心杆转动，带动与激活装置套环固定连接的摆杆相应摆动，从而激活锁定装置内部的锁套，锁套绕销轴转动致使其内部空间变小，与水平锁杆呈相互嵌固状态，从而限制梁体和活动墩的相对位移，达到活动墩协同固定墩承受水平地震荷载的目的，从而提高连续梁桥的抗震性能。作为优选，所述激活装置包括固定于活动墩上的支柱，支柱上端安装有中心杆，套环可绕中心杆转动，摆锤通过连杆固结于套环下方，连杆机构的摆杆固结于套环上方，摆锤、连杆和摆杆通过套环形成整体，当地震发生导致支柱随活动墩水平运动时，摆锤在惯性力作用下带动摆杆绕中心杆转动。实际应用时，通过调整摆锤重量及其转动半径，可以根据需要设置激活装置的激活阈值。作为优选，所述锁定装置包括固定板、锁套和滑块，其中，滑块为圆环状，位于固定板和锁套之间，以便于锁套与固定板荷载传递及减小锁套绕销轴转动时的摩擦力，锁套整体呈半圆柱壳体，其内部为呈齿牙状，锁定装置需两个锁套配合使用，固定板、锁套和滑块通过销轴连为一体，固定板固结于活动墩上，锁套可绕销轴转动，两个锁套下方通过连杆机构的两根撑杆连接，两撑杆之间及撑杆与锁套的连接均为铰接，当两根撑杆夹角大于设计值时，锁套内部空间大于水平锁杆外径，撑杆夹角所需设计值可根据激活装置的激活阈值设定。作为优选，所述水平锁杆为圆柱体，外表面呈环状凸台，其凸台所能承受的荷载根据活动墩最大承载力确定，环状凸台沿水平锁杆长度方向上的设置范围根据需要设定。作为优选，所述锁套内部单个齿牙所能承受的荷载需大于水平锁杆单个环状凸台的极限承载力，其齿牙数量可根据需要设定。作为优选，所述连杆机构包括两撑杆和一摆杆，两撑杆一端与相应的锁套铰连，另一端与摆杆铰连，摆杆与激活装置的套环固定连接。地震发生时，摆锤在惯性力作用下绕中心杆的转动将引发连杆机构动作，即摆杆随激活装置套环摆动，导致锁定装置两撑杆之间夹角变化，继而引发锁套绕销轴转动，当地震导致的活动墩运动达到激活装置的激活阈值时，两撑杆之间夹角将小于设计值，此时锁套内部空间小于水平锁杆外径，继而限制梁体和活动墩的相对运动，达到活动墩与固定墩协同受力，提高连续梁桥整体抗震性能的目的。所述装置的工作原理是：正常运营状态，激活装置的摆锤和连杆机构的摆杆处于竖直状态，与摆杆铰接的连杆机构的撑杆呈水平状态，锁定装置内部净空大于水平锁杆外径，水平锁杆可以在锁定装置内自由水平运动，继而满足正常运营状态下梁墩相对变位需求。地震突发状态，地震突发将导致活动墩的水平运动，摆锤和摆杆在惯性力作用绕中心杆摆动，摆杆的转动将导致连杆机构的撑杆夹角变小，引导锁定装置的锁套绕销轴转动，当地震导致的活动墩运动达到激活装置的激活阈值时，锁套内部齿牙将于水平锁杆凸台相互嵌固，限制梁体和活动墩的相对位移，将上部结构纵向水平地震传递至活动墩，实现连续梁桥各墩协同受力的目的。活动墩保护状态，该装置的核心思想是利用活动墩的抗震潜能，故水平锁杆凸台的极限承载力a需根据活动墩的最大承载能力b确定，可取a=2b/3,当地震过大，导致梁体所传递至活动墩的地震荷载达到a值，水平凸台屈服，梁墩间在维持荷载约为a值的状态下产生相对位移，这样，即可最大限度的发挥活动墩的抗震潜能，又能避免活动墩受力过大发生破坏。有益效果本技术的积极效果是：研发一种惯性力激活的、原理可靠、构造简单、经济耐用、便于检查与维护的新型大吨位连续梁桥减震装置，利用咬合传力原理，达到连续梁桥各墩在地震荷载作用下协同受力的目的，适用于公路桥、铁路桥、城市桥梁及各类大型连续梁结构的新建抗震设计及既有建筑抗震加固，地震突发时，通过原理简单、经济可靠的减震装置，达到结构协同受力的目的，提高结构整体抗震性能。本技术具有梁体和活动墩适时连接及活动墩能力保护功能，既可以在地震突发时最大限度的发挥活动墩的抗震潜能，又能有效避免活动墩受力过大而引发的结构破坏。本技术具有自复位功能，当地震停止后，摆锤在重力作用下呈竖直状态，摆杆随摆锤摆动可带动连杆机构的撑杆恢复至初始水平状态，继而将锁定装置的锁套向外张开，实现减震装置的自复位，不影响震后桥梁正常运营。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。图1是本技术的主视结构示意图。图2是本技术激活装置的主视结构示意图。图3是本技术激活装置的侧视结构示意图。图4是本技术锁定装置的主视结构示意图。图5是本技术锁定装置的剖视结构示意图。图6是本技术正常运营状态下的主视结构示意图。图7是图6的A-A剖视结构示意图。图8是本技术地震突发状态下的主视结构示意图。图9是本技术地震突发状态下的侧视结构示意图。图10是本技术活动墩保护状态下结构示意图。图11是图10中A部的局部放大结构示意图。其中：1激活装置、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其特征在于：其包括激活装置（1）、锁定装置（2）、水平锁杆（3）和牛腿（4），水平锁杆（3）通过牛腿（4）与梁体（5）相连，激活装置（1）和锁定装置（2）分别固定于活动墩（6）上，所述锁定装置（2）围成内部空间，所述水平锁杆（3）置于所述锁定装置（2）的内部空间中，所述激活装置（1）通过连杆机构控制所述锁定装置（2）的内部空间；正常状态下，所述锁定装置（2）内部净空大于所述水平锁杆（3）外径，水平锁杆（3）可在锁定装置（2）内自由水平运动，满足正常状态下梁墩变位需求；地震发生时，所述激活装置（1）在惯性力作用下摆动，继而带动激活装置（1）和锁定装置（2）之间的连杆机构摆动，致使锁定装置（2）内部空间收缩，并与所述水平锁杆（3）相互嵌固，从而限制梁体（5）和活动墩（6）的相对位移。
【技术特征摘要】
1.一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其特征在于：其包括激活装置（1）、锁定装置（2）、水平锁杆（3）和牛腿（4），水平锁杆（3）通过牛腿（4）与梁体（5）相连，激活装置（1）和锁定装置（2）分别固定于活动墩（6）上，所述锁定装置（2）围成内部空间，所述水平锁杆（3）置于所述锁定装置（2）的内部空间中，所述激活装置（1）通过连杆机构控制所述锁定装置（2）的内部空间；
正常状态下，所述锁定装置（2）内部净空大于所述水平锁杆（3）外径，水平锁杆（3）可在锁定装置（2）内自由水平运动，满足正常状态下梁墩变位需求；
地震发生时，所述激活装置（1）在惯性力作用下摆动，继而带动激活装置（1）和锁定装置（2）之间的连杆机构摆动，致使锁定装置（2）内部空间收缩，并与所述水平锁杆（3）相互嵌固，从而限制梁体（5）和活动墩（6）的相对位移。
2.根据权利要求1所述的一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其特征在于：所述激活装置（1）包括固定于活动墩（6）上的两支柱（1-6）、固定设置两所述支柱（1-6）之间的中心杆（1-3）、设置在所述中心杆（1-3）上的套环（1-4）和摆锤（1-1），所述套环（1-4）可绕中心杆（1-3）转动，所述摆锤（1-1）通过连杆（1-2）固结于套环（1-4）下方，所述套环（1-4）与所述连杆机构固定连接，当地震发生导致支柱（1-6）随活动墩（6）水平运动时，摆锤（1-1）在惯性力作用下带动套环（1-4）绕中心杆（1-3）转动，套环（1-4）带动所述连杆机构动作。
3.根据权利要求2所述的一种惯性力激活的连续梁桥减震装置，其特征在于：所述锁定装置（2）包括两固定板（2-1）、两锁套（2-2）和两滑块（2-3），其中，两所述固定板（2-1）固定于活动墩（6）上，所述锁...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈士通，陈树礼，李义强，孙志星，张耀辉，王海林，程泳，程帅齐，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：新型
国别省市：河北;13
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