一种齿轮齿条式耗能桥梁支座制造技术

本发明专利技术公开了一种齿轮齿条式耗能桥梁支座，在利用球型支座本体满足在桥塔上支撑主梁的需求的同时，通过耗能单元能够消耗主梁相对桥塔水平移动的动能，也即通过上支座板向主梁提供了阻尼力，有效抑制了主梁与桥塔之间的水平位移，能够减轻桥梁支座因主梁相对桥塔持续运动而导致的疲劳损坏，以延长桥梁支座的使用寿命，降低了维护成本；而且，本发明专利技术以模块化设计理念将桥梁支座分为球型支座本体和耗能单元该两个独立安装的部分，降低了安装和后续维护工作的难度，进一步降低了维护成本；并且，本发明专利技术通过改变终端电阻的阻值，即可以很方便的调节阻尼力的大小，为本发明专利技术应用在工程实际中提供了便利。提供了便利。提供了便利。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮齿条式耗能桥梁支座


[0001]本专利技术涉及漂浮体系或半漂浮体系桥梁的支座，具体的说是一种齿轮齿条式耗能桥梁支座。

技术介绍

[0002]在土木工程领域，采用漂浮体系或半漂浮体系的桥梁需要在主梁梁端和桥塔处安装支座。球形支座主要具备两方面的功能，一方面能够传递主梁的竖向荷载，另一方面能够释放因为温度变化、车辆荷载、风荷载等因素引起的桥梁变形和运动位移。但是在大跨度桥梁的日常服役过程中，主梁因为车辆荷载，风荷载等的激励，会产生相对桥塔(台)的持续不断的往复运动。这种状况难以避免地会引起桥梁支座的疲劳损坏，而不得不进行频繁的检修和维护，并定期对支座进行更换。维护和更换支座的过程较为繁琐，这大大增加了桥梁运营的维护难度和安全风险。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种齿轮齿条式耗能桥梁支座，以解决现有技术中桥梁支座因主梁相对桥塔持续运动而导致容易疲劳损坏且维护更换困难的问题。
[0004]解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0005]一种齿轮齿条式耗能桥梁支座，包括球型支座本体，该球型支座本体的上支座板和下支座板分别用于与桥梁的主梁梁端和桥塔固接；该球型支座本体可采用现有结构形式，图2示出了其中一种，即：由从上至下依次设置的上支座板、上聚四氟乙烯板、球形板、下聚四氟乙烯板和下支座板组成，以使得：主梁的竖向荷载沿上支座板、上聚四氟乙烯板、球形板、下聚四氟乙烯板和下支座板的路径依次传递到桥塔。
[0006]其特征在于：所述齿轮齿条式耗能桥梁支座还包括至少一组耗能单元；该耗能单元的数量取决于齿条板的长度以及桥梁对阻尼力的需求，可根据实际需要设置。
[0007]所述耗能单元设有齿条板、支架、齿轮传动机构、发电机和终端电阻；所述齿条板与上支座板固接，所述支架与所述桥塔固接，所述齿轮传动机构安装在所述支架中，所述发电机的机身固定在所述支架上，使得所述齿条板能够通过齿轮传动机构带动所述发电机的转轴旋转；所述终端电阻电性连接在所述发电机的输出端。
[0008]从而，本专利技术的齿轮齿条式耗能桥梁支座的工作原理如下：
[0009]当主梁和桥塔之间产生水平向的相对位移，使得上支座板与下支座板之间产生平行于齿条板6长度方向的S1方向的运动时，以主梁和上支座板为活动端，桥塔、下支座板和支架为静止端进行分析，齿条板会跟随上支座板作沿S1方向的直线运动，并通过齿轮传动机构带动发电机的转轴旋转，该转轴旋转的机械能驱动发电机工作并使其输出端输出电能，发电机输出的电能最终再经由终端电阻耗散为热能；因此，本专利技术在利用球型支座本体满足在桥塔上支撑主梁的需求的同时，通过耗能单元能够消耗主梁相对桥塔水平移动的动能，也即通过上支座板向主梁提供了阻尼力，有效抑制了主梁与桥塔之间的水平位移，能够
减轻桥梁支座因主梁相对桥塔持续运动而导致的疲劳损坏，以延长桥梁支座的使用寿命，降低了维护成本；
[0010]而且，本专利技术以模块化设计理念将桥梁支座分为球型支座本体和耗能单元该两个独立安装的部分，降低了安装和后续维护工作的难度，进一步降低了维护成本；
[0011]并且，本专利技术通过改变终端电阻的阻值，即可以很方便的调节阻尼力的大小，为本专利技术应用在工程实际中提供了便利。
[0012]优选的：所述耗能单元由金属构件组成，以提高桥梁支座的耐疲劳性能，进一步降低维护成本。
[0013]作为本专利技术的优选实施方式：所述齿轮传动机构包括一级齿轮系统和二级齿轮系统；所述一级齿轮系统设有共轴安装在第一齿轮轴上的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮轴的两端分别通过一个第一齿轮轴径向轴承安装在所述支架中；所述二级齿轮系统设有安装在第二齿轮轴上的第三齿轮，所述第二齿轮轴的两端分别通过一个第二齿轮轴径向轴承安装在所述支架中；所述齿条板与第一齿轮啮合，所述第二齿轮与第三齿轮啮合，所述第二齿轮轴与发电机的转轴通过联轴器连接；并且，所述第二齿轮的分度圆半径大于所述第一齿轮的分度圆半径与第三齿轮的分度圆半径的乘积。
[0014]从而，所述齿条板通过带动第一齿轮选择，使得与第一齿轮同轴旋转的第二齿轮通过第三齿轮带动第二齿轮轴旋转，以此通过联轴器带动发电机的转轴旋转，使得主梁与桥塔之间的相对速度v(mm/s)和经齿轮传动机构放大后的发电机的转轴转速n(r/min)满足以下关系：
[0015][0016]式中，R1为第一齿轮的分度圆半径，R2为第二齿轮的分度圆半径，R3为第三齿轮的分度圆半径；R2/R1R3即为齿轮传动机构的速度放大系数。
[0017]由于第二齿轮的分度圆半径大于第一齿轮的分度圆半径与第三齿轮的分度圆半径的乘积，也即上述速度放大系数R2/R1R3＞1，因此，能够有效增大耗能单元通过上支座板向主梁提供的阻尼力，有效提高了耗能单元消耗主梁相对桥塔水平移动的动能的耗能效率，进一步延长了桥梁支座的使用寿命，降低了维护成本。
[0018]另外，所述齿轮传动机构也可以仅包含第三齿轮，并使第三齿轮直接与齿条板啮合，但该方式存在耗能效率较低的问题。
[0019]优选的：所述第一齿轮轴上安装有两个用于限制第一齿轮和第二齿轮的轴向位置的第一齿轮轴轴套，所述支架上安装有用于限制第一齿轮轴的轴向位置的第一轴承盖；所述第二齿轮轴上安装有用于限制第三齿轮的轴向位置的第二齿轮轴轴套，所述支架上安装有用于限制第二齿轮轴的轴向位置的第二轴承盖。
[0020]优选的：所述发电机的机身通过所述第二轴承盖固定在所述支架上，且所述发电机的机身与第二轴承盖之间通过螺栓固定。
[0021]优选的：所述支架包括侧板，该侧板的侧面从上至下依次焊接固定有齿轮室上板、齿轮室下板和底板，且所述齿轮室下板与底板之间焊接有肋板，以确保支架的结构强度；所述齿轮室上板和齿轮室下板均设有用于安装所述第一齿轮轴径向轴承和第二齿轮轴径向轴承的安装孔，所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮均位于所述齿轮室上板与齿轮室下板之
间。
[0022]优选的：所述上支座板与主梁梁端通过螺栓固接，所述下支座板与桥塔通过螺栓固接，所述齿条板与上支座板通过螺栓固接，所述支架的底板与桥塔通过螺栓固接，以便于齿轮齿条式耗能桥梁支座的装拆。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0024]第一，本专利技术在利用球型支座本体满足在桥塔上支撑主梁的需求的同时，通过耗能单元能够消耗主梁相对桥塔水平移动的动能，也即通过上支座板向主梁提供了阻尼力，有效抑制了主梁与桥塔之间的水平位移，能够减轻桥梁支座因主梁相对桥塔持续运动而导致的疲劳损坏，以延长桥梁支座的使用寿命，降低了维护成本；
[0025]而且，本专利技术以模块化设计理念将桥梁支座分为球型支座本体和耗能单元该两个独立安装的部分，降低了安装和后续维护工作的难度，进一步降低了维护成本；
[0026]并且，本专利技术通过改变终端电阻的阻值，即可以很方便的调节阻尼力的大小，为本专利技术应用在工程实际中提供了便利。
[0027]第二，本专利技术采用一级齿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种齿轮齿条式耗能桥梁支座，包括球型支座本体，该球型支座本体的上支座板(1)和下支座板(4)分别用于与桥梁的主梁梁端和桥塔固接；其特征在于：所述齿轮齿条式耗能桥梁支座还包括至少一组耗能单元；所述耗能单元设有齿条板(6)、支架(7)、齿轮传动机构、发电机(10)和终端电阻(11)；所述齿条板(6)与上支座板(1)固接，所述支架(7)与所述桥塔固接，所述齿轮传动机构安装在所述支架(7)中，所述发电机(10)的机身固定在所述支架(7)上，使得所述齿条板(6)能够通过齿轮传动机构带动所述发电机(10)的转轴旋转；所述终端电阻(11)电性连接在所述发电机(10)的输出端。2.根据权利要求1所述齿轮齿条式耗能桥梁支座，其特征在于：所述耗能单元由金属构件组成。3.根据权利要求1或2所述齿轮齿条式耗能桥梁支座，其特征在于：所述齿轮传动机构包括一级齿轮系统(8)和二级齿轮系统(9)；所述一级齿轮系统(8)设有共轴安装在第一齿轮轴(83)上的第一齿轮(81)和第二齿轮(82)，所述第一齿轮轴(83)的两端分别通过一个第一齿轮轴径向轴承(85)安装在所述支架(7)中；所述二级齿轮系统(9)设有安装在第二齿轮轴(92)上的第三齿轮(91)，所述第二齿轮轴(92)的两端分别通过一个第二齿轮轴径向轴承(94)安装在所述支架(7)中；所述齿条板(6)与第一齿轮(81)啮合，所述第二齿轮(82)与第三齿轮(91)啮合，所述第二齿轮轴(92)与发电机(10)的转轴通过联轴器连接；并且，所述第二齿轮(82)的分度圆半径大于所述第一齿轮(81)的分度圆半径与第三齿轮(91)...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁龙腾，梁立农，柳春，
申请(专利权)人：广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：