基于折纸回弹机构的防落梁装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种基于折纸回弹机构的防落梁装置，包括钢挡块上底板、钢挡块上部、钢挡块下部、钢挡块下底板以及设置在钢挡块上部、钢挡块下部之间的折纸回弹机构，钢挡块上底板与桥梁的下底面固定，钢挡块上部与所述的钢挡块上底板，钢挡块下部与钢挡块下底板固定，钢挡块下底板与钢牛腿顶面固定；折纸回弹机构包括套筒、折纸型结构与复合材料板，套筒固定在所述的钢挡块上部的内侧，当所述折纸回弹机构沿着顺桥方向受到钢挡块下部的挤压，可沿该方向产生压缩变形，同时产生回弹力。通过折纸回弹机构的变形吸收地震能量，以缓解地震作用对梁及挡块的撞击作用，并可在水平作用结束后使梁复位。

Anti falling beam device based on origami spring back mechanism

【技术实现步骤摘要】
基于折纸回弹机构的防落梁装置
本专利技术涉及用于桥梁的防落梁
，具体地说是一种基于折纸回弹机构的防落梁装置。
技术介绍
随着交通基础设施建设的发展，高架桥梁在现代交通网路中发挥了重要的作用。但强震作用下，桥梁上、下部结构位移过大时，可能发生梁与梁或梁与台之间的碰撞以及支座的破坏。在支座发生破坏之后，在桥梁顺桥方向易发生梁体位移，引起落梁震害，造成交通网路的瘫痪和巨大的损失。因此，对落梁震害的预防措施是十分必要的。目前，挡块是桥梁设计中经常采用的一种抗震构造措施，通常设置在桥梁下部结构的顶面或上部结构的底面，用于限制桥梁上、下部结构之间的过大位移从而减少桥梁在地震作用下的碰撞及落梁震害。但是传统的钢筋混凝土挡块往往会在地震过程中发生破坏，导致剪断或者破碎，且其抗震形式是梁与挡块的直接碰撞，没有耗能能力，也较难修复。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种基于折纸回弹机构的防落梁装置，引入折纸回弹机构对现有挡块进行结构优化，具有较大的耗能能力，能够有效的减轻梁与挡块的碰撞，起到缓冲作用，防止产生落梁震害。本专利技术解决技术问题采用的技术方案是：一种基于折纸回弹机构的防落梁装置，该装置包括钢挡块上底板、钢挡块上部、钢挡块下部、钢挡块下底板以及设置在钢挡块上部、钢挡块下部之间的折纸回弹机构，所述的钢挡块上底板与桥梁的下底面固定，所述的钢挡块上部与所述的钢挡块上底板，所述的钢挡块下部与钢挡块下底板固定，钢挡块下底板与钢牛腿顶面固定；所述的折纸回弹机构包括套筒、折纸型结构与复合材料板，所述的套筒固定在所述的钢挡块上部的内侧，所述的折纸型结构一端与所述的套筒内表面固定，另一端与所述的复合材料板固定；当所述折纸回弹机构沿着顺桥方向受到钢挡块下部的挤压，可沿该方向产生压缩变形，同时产生回弹力。进一步地,所述的折纸型结构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸型结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的折纸型结构的刚度和回弹性能。进一步地,所述折纸型结构中有两类顶点，分别为向外凸的凸顶点和向内凹的凹顶点，所述凸顶点和凹顶点交错排列；由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为同一类别，另一条为相对类别；对于所述凸顶点，三条同一类别的折痕为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为α，对应角度较大的为180°-α；对于所述凹顶点，三条同一类别的折痕为折谷，另一条为折脊，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为β，对应角度较大的为180°-β；α和β都是锐角，且α>β。进一步地，所述的所述折纸回弹机构内部填充有填充物。进一步地，填充物为粘滞流体吸能材料。本专利技术的有益效果是，(1)本专利技术的基于折纸回弹机构的防落梁装置，因为设计了折纸回弹机构，通过折纸回弹机构的变形吸收地震能量，缓解地震作用对桥梁及挡块的撞击作用，且折纸回弹机构有较好的回弹性能，对外力有缓冲和抗震效果；(2)本专利技术的折纸回弹机构还含有间隙结构，可以通过增加折痕数目来提升折纸回弹机构的回弹性能，提高结构刚度，适应桥梁抗震的需求。附图说明图1是桥梁立面图。图2是本专利技术在图1中A处安装示意图。图3是本专利技术结构示意图。图4是本专利技术在桥墩发生顺桥运动时的状态示意图。图5是本专利技术的纸基模型图。图6是本专利技术的平面折痕图，其中实线代表折脊，虚线代表折谷，下同。图7是本专利技术的凸顶点单元和凹顶点单元详图。图8是间隙结构折痕详图。图中标号：1-桥梁；2-固定支座；3-滑动支座；4-桥墩；5-地面；6-钢牛腿；7-基于折纸回弹机构的防落梁装置；71-钢挡块上底板；72-钢挡块的上部；73-折纸回弹机构；74-钢挡块的下部；75-钢挡块下底板；731-套筒；732-折纸型结构；733-高强高耐久性复合材料板。具体实施方式下面根据附图和优选实施例详细描述本专利技术，本专利技术的目的和效果将变得更加明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图1所示为桥梁立面图，本专利技术的基于折纸回弹机构的防落梁装置安装于桥梁立面A处，A的放大图如图2所示。本专利技术的基于折纸回弹机构的防落梁装置7，如图3所示，包括钢挡块上底板71、钢挡块上部72、钢挡块下部74、钢挡块下底板75以及设置在钢挡块上部72、钢挡块下部74之间的折纸回弹机构73，所述的钢挡块上底板71与桥梁1的下底面固定，所述的钢挡块上部72与所述的钢挡块上底板71固定，所述的钢挡块下部74与钢挡块下底板75固定，钢挡块下底板75与钢牛腿6顶面固定；所述的折纸回弹机构73包括套筒731、折纸型结构732与复合材料板733，所述的套筒731固定在所述的钢挡块上部72的内侧，所述的折纸型结构732一端与所述的套筒731内表面固定，另一端与所述的复合材料板733固定。如图4所示，当桥墩1在地震作用下产生顺桥方向的运动(向左运动或向右运动)，钢挡块下部74在顺桥方向产生位移，与高强高耐久性复合材料板733发生撞击，折纸回弹机构73受到高强高耐久性复合材料板733传递的撞击力，使得折纸型结构732压缩，产生回弹力，能够有效的减轻梁与挡块的碰撞，起到缓冲作用。如图5所示为折纸回弹机构73的纸基模型，是由平面材料按照特定设计的折痕折叠而成，具体平面折痕图见图6，除了边缘以外，实线代表折脊，即折叠后该折痕处是向上凸的，呈山脊状，虚线代表折谷，即折叠后该折痕处是向下凹的，呈山谷状。需要指出的是，折脊与折谷是相对的，从一面看是折脊的折痕在另外一面就是折谷，此处折脊和折谷均按照在面对折纸型结构外表面的情况下确定。所述折纸型结构的折叠和展开操作都是可逆的，所有相交折痕所形成的夹角在展开和折叠的过程中均保持不变；折痕两侧的平面所形成的二面角，在折叠和展开的过程中，二面角发生改变，当二面角为0°时，所述筒状回弹机构完全折叠，当二面角为180°时，所述筒状回弹机构完全展开。所述折纸回弹机构73中有两类顶点，分别为向外凸的凸顶点和向内凹的凹顶点，所述凸顶点和凹顶点交错排列，两类顶点的单元详图见图7；由某个顶点延伸出来的四条折痕中，其中三条为同一类别，另一条为相对类别；对于所述凸顶点，三条同一类别的折痕为折脊，另一条为折谷，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为α，对应角度较大的为180°-α；对于所述凹顶点，三条同一类别的折痕为折谷，另一条为折脊，由四条折痕划分的四个区域中，对应角度较小的区域角度为β，对应角度较大的为180°-β；α和β都是锐角，且α>β。本专利技术的折纸回弹结构中的折纸型结构还带有间隙结构，所述间隙结构是加在折纸结构的凸顶点和凹顶点上的小型区域结构，其折痕图见图8，间隙结构通过将所述筒型折纸回弹机构的顶点向内翻折实现，它通过增加折痕数目来提升结构回弹性能，调整结构刚度。为了增加防落梁装置的吸能效果，可在折纸回本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于折纸回弹机构的防落梁装置，其特征在于,该装置包括钢挡块上底板、钢挡块上部、钢挡块下部、钢挡块下底板以及设置在钢挡块上部、钢挡块下部之间的折纸回弹机构，所述的钢挡块上底板与桥梁的下底面固定，所述的钢挡块上部与所述的钢挡块上底板固定，所述的钢挡块下部与钢挡块下底板固定，钢挡块下底板与钢牛腿顶面固定；/n所述的折纸回弹机构包括套筒、折纸型结构与复合材料板，所述的套筒固定在所述的钢挡块上部的内侧，所述的折纸型结构一端与所述的套筒内表面固定，另一端与所述的复合材料板固定；当所述折纸回弹机构沿着顺桥方向受到钢挡块下部的挤压，可沿该方向产生压缩变形，同时产生回弹力。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于折纸回弹机构的防落梁装置，其特征在于,该装置包括钢挡块上底板、钢挡块上部、钢挡块下部、钢挡块下底板以及设置在钢挡块上部、钢挡块下部之间的折纸回弹机构，所述的钢挡块上底板与桥梁的下底面固定，所述的钢挡块上部与所述的钢挡块上底板固定，所述的钢挡块下部与钢挡块下底板固定，钢挡块下底板与钢牛腿顶面固定；
所述的折纸回弹机构包括套筒、折纸型结构与复合材料板，所述的套筒固定在所述的钢挡块上部的内侧，所述的折纸型结构一端与所述的套筒内表面固定，另一端与所述的复合材料板固定；当所述折纸回弹机构沿着顺桥方向受到钢挡块下部的挤压，可沿该方向产生压缩变形，同时产生回弹力。


2.根据权利要求1所述的基于折纸回弹机构的防落梁装置，其特征在于,所述的折纸型结构包括间隙结构，所述间隙结构通过将所述折纸型结构的顶点向内翻折实现，从而增加折纸折痕的数目，增加所述的折纸型结构的刚度和回弹性能。

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹤，王莉，田钦，张晨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33