【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及桥梁建筑，具体而言，涉及一种可转体的分级抗震装置及转体向抗震体系转换的方法。
技术介绍
1、我国是基础设施建设强国，受地形或线路影响，许多桥梁工程需要跨越既有铁路、公路以及江河等自然地质环境。在此情况下，通常使用转体球铰施工方法，这种方法可以为复杂工况下的桥梁施工提供安全性高、质量可靠等保障，并且具备不影响道路通行、施工快捷、经济性好等诸多优点。转体施工主要分为墩底转体、墩中转体和墩顶转体三种。墩底转体是桥墩与梁体同时转动，转体重量较大；墩中转体是上部桥墩与梁体同时转动，虽一定程度地减少了球铰承载重量，增加了转体过程的稳定性，但却受到空间限制；墩顶转体是仅需转动梁体，转体重量小，但空间受限，桥梁转体到位后还需要进行梁体支撑体系转换，即将梁体支撑转换为桥梁永久支座。
2、目前，墩顶转体后梁体支撑体系的转换主要包括两种方式：
3、(1)是由中心球铰或转体支座在完成转体作业后，采用顶升结构顶升梁体，然后抽掉垫板后再落梁到永久支座上，完成梁体支撑体系转换，该方式需配备顶升机构，梁体越重，顶升机构吨位和尺寸越大，对顶升机构的可靠性要求越高，操作难度大，且需耗费较大人力和物力，经济技术价值较低；
4、(2)是由转体支座完成转体后直接作为永久支座使用，该方式虽不需要顶梁，但仍需要调整各支座之间的受力分配，支座需要同时具备转体功能、支座功能和测力功能，其中转体功能与支座功能之间的转换是目前亟待解决的问题。
5、此外，当转体施工处于复杂的地质及地震区域时，常规转体球铰或支座完成桥梁支撑
6、(1)在转体过程中，容易发生滑移，无法保证转体过程的稳定性和安全性；
7、(2)该转体支座采用平铰结构，不利于转体过程姿态调整，竖向不可转动，无法自动纠偏，转动的稳定性和可靠性差；
8、(3)该结构采用盆式支座的橡胶作为转动部件，转动依靠橡胶变形实现，转动不灵活，转动时对梁体产生不均匀反力，此外还存在老化问题，不能与支座同寿命使用；
9、(4)无法实时监测桥梁及支座的受力情况，不便于在施工过程中及成桥后的安全监测及智能化管理。
10、因此，针对上述存在的问题，亟需研发一种具有全方位抗震和测力功能的转体装置。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种可转体的分级抗震装置，不仅满足桥梁转体功能，还可以作为常规支座使用，同时具备全方位、分级的抗震功能和测力功能，提高转体过程和成桥后的姿态调整能力、安全性、稳定性及智能化监测。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种可转体的分级抗震装置，包括上座板中座板、下座板、挡板、固定板和测力装置，所述挡板设置于所述中座板和所述固定板之间，所述固定板抵靠所述上座板的内侧，所述上座板、所述中座板、所述挡板和所述固定板共同构成可整体转动的上部转体结构，所述测力装置包括弹性元件和测力组件。
4、进一步地，所述测力组件包括压强传感器、传感器底座、调整板和盖板。
5、进一步地，所述分级抗震装置还包括底座板，所述底座板设置用于安装更换所述测力组件的内腔，所述内腔由向上开口的相连通的圆柱体盆腔和长方体腔组成，所述下座板放置于所述弹性元件上方，并且沿圆柱体盆腔四周为紧密配合，形成密闭空间，所述弹性元件设置在所述压强传感器与所述下座板之间。
6、进一步地，所述压强传感器的上感应面与底座板的表面齐平，并与所述弹性元件相接触。
7、进一步地，在所述上座板的外周边缘设置向下突出的防落梁挡块，在所述防落梁挡块下端设置限位板，所述限位板一端与所述防落梁挡块连接，另一端抵接所述下座板。
8、进一步地，所述防落梁挡块根据分级抗震装置纵横桥向位移需求设置在纵桥向、横桥向及纵横桥向的任意位置。
9、进一步地，所述上座板和所述中座板组成平面滑动摩擦副，满足分级抗震装置平面滑动需求，所述平面滑动摩擦副包括所述上座板底面焊接的平面不锈钢滑板、以及所述中座板上表面镶嵌的平面非金属滑板。
10、进一步地，所述中座板的下部为凸球面形状，所述下座板的上部为凹球面形状，所述中座板和所述下座板组成球面摩擦副，满足分级抗震装置竖向姿态调整、平面转动及称重功能的需求，所述球面摩擦副包括所述中座板的下球面焊接的球面不锈钢滑板、以及所述下座板的凹球面镶嵌的非金属滑板。
11、进一步地，所述分级抗震装置还包括防转键，其设置在所述底座板的上部边缘，所述下座板、底座板和防转键共同组成下部转体结构，所述下座板底部设置若干等间距分布的防转槽，所述防转槽与所述防转键配合，防止下座板发生竖向和水平转动。
12、本专利技术的另一个方面是提供一种转体向抗震体系转换的方法，采用如上所述的具有转体功能的分级抗震装置，该转换方法包括如下步骤：
13、步骤一，准备阶段，将所述上座板、中座板、挡板和固定板组成的上部转体结构进行限位，固定为一体；
14、步骤二，转体阶段，利用中座板的球面不锈钢滑板与下座板的非金属滑板组成球面摩擦副，将上部转体结构整体进行转动，直至使上座板上的桥面位于设计位置；
15、步骤三，转体阶段完成并成桥后，拆除挡板和固定板，解除上部转体结构组成部件之间的限位关系，上座板与中座板组成的平面摩擦副协调中座板与下座板组成的球面摩擦副实现永久桥梁支座功能；
16、步骤四，在地震情况下，当地震作用力超过限位板的设计剪断力时，限位板被剪断，上座板与中座板之间通过平面摩擦副相对滑动，中座板与下座板之间通过球面摩擦副相对滑动，实现缓冲、抗震功能；
17、步骤五，在落梁风险时，当上座板的滑动位移达到设计极限时，防落梁挡块阻止上座板滑动，实现分级抗震。
18、本专利技术的有益效果是：
19、1、本申请利用挡板和固定板，结合上座板和中座板组成上部转体结构，挡板和固定板对中座板进行限位，约束中座板的平面滑动，使得在转体阶段，整个上部转体结构统一同步转动，提高了转动的稳定性和可靠性；
20、2、在转体阶段，中座板的球面不锈钢滑板与下座板的非金属滑板组成球面摩擦副，满足了竖向姿态调整、平面转动及称重等功能的需求；
21、3、可实现永久支座功能，在转体结束成桥后，拆除挡板和固定板，上座板与中座板组成的平面摩擦副可协调中座板与下座板组成的球面摩擦副实现支座转动功能及永久支座功能；
22、4、在地震情况下，当地震力超过限位板的设计剪断力时，限位板剪断，上座板与中座板之间通过平面摩擦副可发生相对滑动，横向耗散地震能量；同时，中座板和下座板通过球面摩擦副可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，包括上座板(1)、中座板(4)、下座板(6)、挡板(10)、固定板(11)和测力装置，所述挡板(10)设置于所述中座板(4)和所述固定板(11)之间，所述固定板(11)抵靠所述上座板(1)的内侧，所述上座板(1)、所述中座板(4)、所述挡板(10)和所述固定板(11)共同构成可整体转动的上部转体结构，所述测力装置包括弹性元件(7)和测力组件。
2.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述测力组件包括压强传感器(17)、传感器底座(16)、调整板(15)和盖板(14)。
3.如权利要求2所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述分级抗震装置还包括底座板(8)，所述底座板(8)设置用于安装更换所述测力组件的内腔，所述内腔由向上开口的相连通的圆柱体盆腔和长方体腔组成，所述下座板(6)放置于所述弹性元件(7)上方，并且沿圆柱体盆腔四周为紧密配合，形成密闭空间，所述弹性元件(7)设置在所述压强传感器(17)与所述下座板(6)之间。
4.如权利要求3所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在
5.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，在所述上座板(1)的外周边缘设置向下突出的防落梁挡块(18)，在所述防落梁挡块(18)下端设置限位板(12)，所述限位板(12)一端与所述防落梁挡块(18)连接，另一端抵接所述下座板(6)。
6.如权利要求5所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述防落梁挡块(18)根据分级抗震装置纵横桥向位移需求设置在纵桥向、横桥向及纵横桥向的任意位置。
7.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述上座板(1)和所述中座板(4)组成平面滑动摩擦副，满足分级抗震装置平面滑动需求，所述平面滑动摩擦副包括所述上座板(1)底面焊接的平面不锈钢滑板(2)、以及所述中座板(4)上表面镶嵌的平面非金属滑板(3)。
8.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述中座板(4)的下部为凸球面形状，所述下座板(6)的上部为凹球面形状，所述中座板(4)和所述下座板(6)组成球面摩擦副，满足分级抗震装置竖向姿态调整、平面转动及称重功能的需求，所述球面摩擦副包括所述中座板(4)的下球面焊接的球面不锈钢滑板(5)、以及所述下座板(6)的凹球面镶嵌的非金属滑板(3)。
9.如权利要求3所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述分级抗震装置还包括防转键(13)，其设置在所述底座板(8)的上部边缘，所述下座板(6)、底座板(8)和防转键(13)共同组成下部转体结构，所述下座板(6)底部设置若干等间距分布的防转槽，所述防转槽与所述防转键(13)配合，防止下座板(6)发生竖向和水平转动。
10.一种转体向抗震体系转换的方法，其特征在于，采用如权利要求1-9所述的一种可转体的分级抗震装置，该转换方法包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，包括上座板(1)、中座板(4)、下座板(6)、挡板(10)、固定板(11)和测力装置，所述挡板(10)设置于所述中座板(4)和所述固定板(11)之间，所述固定板(11)抵靠所述上座板(1)的内侧，所述上座板(1)、所述中座板(4)、所述挡板(10)和所述固定板(11)共同构成可整体转动的上部转体结构，所述测力装置包括弹性元件(7)和测力组件。
2.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述测力组件包括压强传感器(17)、传感器底座(16)、调整板(15)和盖板(14)。
3.如权利要求2所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述分级抗震装置还包括底座板(8)，所述底座板(8)设置用于安装更换所述测力组件的内腔，所述内腔由向上开口的相连通的圆柱体盆腔和长方体腔组成，所述下座板(6)放置于所述弹性元件(7)上方，并且沿圆柱体盆腔四周为紧密配合，形成密闭空间，所述弹性元件(7)设置在所述压强传感器(17)与所述下座板(6)之间。
4.如权利要求3所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，所述压强传感器(17)的上感应面与底座板(8)的表面齐平，并与所述弹性元件(7)相接触。
5.如权利要求1所述的一种可转体的分级抗震装置，其特征在于，在所述上座板(1)的外周边缘设置向下突出的防落梁挡块(18)，在所述防落梁挡块(18)下端设置限位板(12)，所述限位板(12)一端与所述防落梁挡块(18)连接，另一...
【专利技术属性】
技术研发人员：何平根，郑朋飞，韩家山，李自念，宋建平，
申请(专利权)人：中船双瑞洛阳特种装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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