一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块制造技术

本发明专利技术公开了一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，包括耗能吸震元件，耗能吸震元件贯穿混凝土挡块，且耗能体孔洞均匀分布于混凝土挡块内部。本发明专利技术解决了传统桥梁防撞挡块在地震中耗能少，混凝土挡块无法抵抗冲击荷载耗能效果，阻尼分布不均匀，自恢复能力差，从而导致混凝土挡块在地震中发生严重破坏，进而导致桥梁上部结构发生严重破坏的问题。而且本发明专利技术所述的贯穿式桥梁防撞挡块还具有耗能能力强，稳定性好，阻尼分布均匀，自恢复能力强的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块
本专利技术涉及减震隔震领域，具体来讲涉及一种可广泛的应用于桥梁结构减震防护领域的贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块。
技术介绍
我国大陆大部分地区位于地震烈度VII度以上区域，在我国经济高速发展对安全的需求与我国广大城市所面临的严重地震灾害威胁产生了鲜明的矛盾，尤其是最近几次我国大地震（汶川地震、玉树地震、鲁甸地震）更是造成了巨大的人员伤亡和财产损失使这种矛盾更加激化。在大地震中，医疗建筑等设施也发生了巨大的破坏，更进一步加剧了伤亡，造成巨大的社会影响。我国生命线工程防震减灾的主要任务包括：加强国家重大生命线工程沿线地区地震监测设施建设，保障生命线工程地震安全、有重点地提高大中城市、重大生命线工程的地震灾害防御能力。居安思危，基于桥梁挡块的地震震害以及地震安全隐患，本专利技术着重从新材料及结构形式设计上对混凝土挡块进行加强来抵抗地震作用。该材料的研究尚未发现应用于桥梁混凝土挡块，因此，很有必要进行探索性研究，本项目的泡沫金属挡块实用技术将产生重大的经济效益，一则促进泡沫金属的大量应用，另外，对其他地震重点监测防御区来说，本技术将大大增加桥梁的安全性，间接经济效率显著，可为一般中小桥梁的抗震设计甚至其他类型桥梁的设计的科学依据，为防灾减灾任务的顺利实施和防灾减灾事业添砖加瓦。汶川大地震后，国内外众多学者对桥梁结构震害经过调研发现，抗震挡块破坏非常普遍，而且非常严重。在汶川地震中，位于都江堰市虹口乡高原村的高原大桥，由于简支梁桥各跨是通过桥墩台简支相连，其抵御横向地震力的方式仅是在桥墩处设置横向挡块将其约束，其挡块已出现严重挤压破坏，完全无法抵御更大的横向地震力作用。岷江大桥位于映秀镇213国道跨越岷江处，地震中桥梁发生顺时针方向的转动，上部结构在两岸的位移方向正好相反，混凝土挡块碰撞破坏。庙子坪大桥、百花大桥的挡块都遭受严重破坏等等。国内学者通过防落梁装置对隔震桥梁动力特性影响的分析认为，挡块类型、刚度、挡块间距等参数的选择对挡块在桥梁中发挥的作用及对隔震桥梁动力响应的影响十分明显，并以一座三跨连续梁为例进行了验证。总结了国外8种PC桥防落梁构造，认为挡块对横向防落梁效果较好，对纵向防落梁效果较差。经过对海城地震和唐山地震的调查统计分析发现有纵横向防震挡块的桥梁易损性低，同样可以看出挡块的作用。利用杆单元梁端两节点分别与墩梁主从的方法，建立了计算用的挡块单元，并与胡世德一并设计了钉型和碗型橡胶挡块。虽然国内学者开展了这么多的研究，但中国规范对于挡块的设计仍然处在一个凭经验的盲区。国外关于挡块的研究开展的较早，对挡块的破坏机理研究相对较透彻，因此规范相对完善。研究内容集中在挡块与桥台的连接方式。推荐采用钢筋连接挡块和桥台，并在接触面上加润滑剂的连接方式，让其形成一个薄弱面，破坏就发生在这个薄弱面上，限位主要靠摩擦力和连接钢筋，达到限位和保护桥台的目的。报告中给出了挡块约束力的计算公式和挡块内竖向钢筋和横向钢筋的配筋面积计算公式。把带挡块的简支梁桥简化成一个弹簧-质量模型，把桥的自振周期、挡块刚度（采用的是钢板及在板后加加劲肋的挡块）、初始间隙作为参数进行了分析，选择了三条地震波E1Centro、Northridge和Farlcfield三条地震波进行了分析并建议间隙为3mm。对跨越地震带的桥梁挡块的作用进行了分析，研究了三种情形：没有挡块、线弹性挡块和非线性挡块。认为挡块的存在改变了受力，有挡块和无挡块时，桥台和桥墩的变位和受力情况是不一样的，忽略挡块的作用未必是安全的，建议分别对线弹性挡块和无挡块两种情况进行分析，得出的结果可为非线性挡块的情况提供上下界限。国内外的学者对混凝土挡块进行了大量的研究，但是绝大部分的研究都是集中在挡块自身抗震设计，即利用混凝土挡块自身的配筋、刚度等抵抗梁的碰撞力，也就部分研究填加橡胶垫片的形式来减轻挡块的震害，但是橡胶垫片不能耗能，只能起来降低碰撞刚度，增加碰撞动能的转化效率，其本质还是需要挡块来耗能。
技术实现思路
因此，本专利技术为了解决传统桥梁防撞挡块在地震中耗能少，混凝土挡块无法抵抗冲击荷载耗能效果，阻尼分布不均匀，自恢复能力差，从而导致混凝土挡块在地震中发生严重破坏，进而导致桥梁上部结构发生严重破坏的问题，为此，本专利技术提供了一种贯穿式桥梁防撞挡块，本专利技术具有耗能能力强，稳定性好，阻尼分布均匀，自恢复能力强的特点。本专利技术是这样实现的，构造一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，包括耗能吸震元件，耗能吸震元件贯穿混凝土挡块，且耗能体孔洞均匀分布于混凝土挡块内部。优化的，耗能吸震元件具有挡头、外传动杆、前挡、固定螺母、防尘防油圈、前活塞、弹簧、内传动杆、内活塞、密封袋、非牛顿液体、堵头、钢外壳；挡头位于混凝土挡块外侧，挡头通过外传动杆与前活塞连接，弹簧穿套在内传动杆上，钢外壳端头具有堵头，非牛顿液体位于密封袋内且整体位于钢外壳内，内传动杆另一端与内活塞连接，通过内活塞非牛顿液体产生压缩。优化的，防尘防油圈位于外传动杆与前挡对应处。优化的，耗能吸震元件贯穿混凝土挡块，前端通过前挡固定位置，后面通过固定螺栓固定；所述挡头受到冲击后推动外传动杆，外传动杆推动前活塞压缩弹簧，再通过内活塞压缩非牛顿液体。优化的，钢外壳外侧具有螺纹通过固定螺母固定，优化的，挡头、前挡为一体式设计，固定螺母为根据挡块大小调整，直至将挡块固定住。优化的，外传动杆外部为实体，内部中心为空心，直径大小为内传动杆的直径。优化的，耗能吸震元件为多组，分别均匀贯穿在混凝土挡块中。本专利技术具有如下优点：本专利技术在此提供一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，改进后将耗能吸震元件贯穿混凝土挡块，且耗能体孔洞均匀分布于混凝土挡块内部；其中，耗能吸震元件具有挡头、外传动杆、前挡、固定螺母、防尘防油圈、前活塞、弹簧、内传动杆、内活塞、密封袋、非牛顿液体、堵头、钢外壳组；耗能吸震元件贯穿混凝土挡块，前端通过前挡固定位置，后面通过固定螺母固定；挡头受到冲击后推动外传动杆，外传动杆推动活塞（前活塞，内活塞）压缩弹簧和非牛顿液体耗能；挡头、前挡为一体式设计，固定螺母为根据挡块大小可以调整，直至将挡块固定住；外传动杆外部为实体，内部中心为空心，直径大小为内传动杆的直径；外传动杆运动推动前活塞运动压缩弹簧，内传动杆运动至外传动杆内，然后弹簧压缩内活塞运动，内活塞压缩非牛顿液体。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和效果：其1，本专利技术具有多级耗能且耗能能力强的效果，地震来临时，梁体可通过撞击挡头压缩弹簧体进行一级耗能，当活塞运动后挤压非牛顿液体后，非牛顿液体“性状”变化吸收能量，由于耗能体延伸到挡块外部，大大增加了耗能行程，具有明显耗能大的特点。其2，本专利技术具有抵抗冲击荷载的效果，在强震过程中，因弹簧吸震体通过变形吸收大量的能量，而非牛顿液体在大冲击荷载下会通过改变形态吸收大量能量，这样就可以抵抗来自梁端传来的冲击荷载，避免因结构受冲击荷载振动过大而造成结构的损坏。其3，本专利技术具有自恢复效果，在弹簧体吸收能量后可以自由恢复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，其特征在于；包括耗能吸震元件（6），耗能吸震元件（6）贯穿混凝土挡块（4），且耗能体孔洞均匀分布于混凝土挡块（4）内部。/n

【技术特征摘要】
1.一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，其特征在于；包括耗能吸震元件（6），耗能吸震元件（6）贯穿混凝土挡块（4），且耗能体孔洞均匀分布于混凝土挡块（4）内部。


2.根据权利要求1所述一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，其特征在于；耗能吸震元件（6）具有挡头（1）、外传动杆（2）、前挡（3）、固定螺母（5）、防尘防油圈（7）、前活塞（8）、弹簧（9）、内传动杆（10）、内活塞（11）、密封袋（12）、非牛顿液体（13）、堵头（14）、钢外壳（15）；挡头（1）位于混凝土挡块（4）外侧，挡头（1）通过外传动杆（2）与前活塞（8）连接，弹簧（9）穿套在内传动杆（10）上，钢外壳（15）端头具有堵头（14），非牛顿液体（13）位于密封袋（12）内且整体位于钢外壳（15）内，内传动杆（10）另一端与内活塞（11）连接，通过内活塞（11）非牛顿液体（13）产生压缩。


3.根据权利要求2所述一种贯穿式多级耗能桥梁防撞挡块，其特征在于；防尘防油圈（7）位于外传动杆（2）与前挡（3）对应处。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙得璋，何先龙，戴君武，张昊宇，李思汉，
申请(专利权)人：中国地震局工程力学研究所，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23