一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构

本发明属于抗震桥梁，尤其涉及一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构。

背景技术：

1、地震作为一种突发性自然灾害，会对桥梁造成很大的损害，其震害常表现为落梁，桥梁工程中常用挡块来防止横向落梁。

2、在桥梁工程中，为防止横向落梁，通常在墩台和盖梁两端设置挡块，能减小落梁发生的概率，但是在地震中，挡块与主梁的碰撞可能会增加下部结构内力，地震烈度较大时，挡块被破坏的概率很大，例如，我国2008年的汶川大地震中横向抗震挡块的破坏极为严重，特别是，梁式桥结构的挡块破坏率高达16.8％，而桥墩破坏率仅2.4％。在地震作用下，桥梁上下部结构部件相对位移较大时，支座可能脱空，使支座失去其作用，无法支承主梁，无法发挥减隔震效果，无法实现自复位功能，增加桥梁维护难度，严重危害桥梁结构的安全。

3、因此我们提出一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构来解决现有技术中存在的上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，以同时实现防落梁、减隔震和自复位功能，具体技术方案如下：

2、一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，包括主梁梁体、盖梁、摩擦摆支座、摩擦摆式挡块以及支承挡块；

3、所述主梁梁体通过摩擦摆支座以及支承挡块滑动式设置于盖梁上方；

4、所述盖梁两侧设有摩擦摆式挡块，用于在所述盖梁上形成容纳主梁梁体横向摆动的型腔。

5、优选的，所述摩擦摆支座包括上支座板以及下支座板，所述上支座板固定设置在主梁梁体上，所述下支座板固定设置在盖梁上；

6、所述上支座板的下表面为凸曲面，下支座板的上表面为与凸曲面相匹配的凹曲面，所述上支座板与下支座板之间通过凸曲面与凹曲面滑动连接；

7、所述上支座板与下支座板之间还通过销钉限位。

8、优选的，所述摩擦摆式挡块靠近主梁梁体的一侧设有内凹弧面，主梁梁体的下部设有与内凹弧面相匹配的外凸弧面，用于所述主梁梁体在型腔内进行横向圆弧摆动。

9、优选的，所述支承挡块包括上连接板、套筒、横向滑动支撑板、纵向滑动支撑板以及下连接板；

10、所述上连接板上部与主梁梁体固定连接，且下部与套筒固定连接；

11、所述下连接板固定设置在盖梁上，所述横向滑动支撑板以及纵向滑动支撑板设置在下连接板上部；

12、所述横向滑动支撑板与纵向滑动支撑板位于所述上连接板的套筒内部，并且与套筒内壁之间设有一定间隙。

13、优选的，所述横向滑动支撑板以及纵向滑动支撑板的形状为内凹的曲边梯形，所述套筒沿横向滑动支撑板以及纵向滑动支撑板的曲边滑动。

14、优选的，所述横向滑动支撑板与纵向滑动支撑板分别至少设有两组，所述两组所述横向滑动支撑板之间还设有加劲肋板。

15、优选的，所述摩擦摆式挡块沿宽度方向设置于盖梁两端，所述支承挡块设置在主梁梁体下部中心处，所述摩擦摆支座至少在支承挡块左右各设置一组。

16、优选的，所述上支座板的凸曲面与下支座板的凹曲面之间、摩擦摆式挡块上的内凹弧面与主梁梁体上的外凸弧面之间以及套筒与曲边梯形之间均为变曲率球面摩擦副连接；

17、且所述摩擦摆式挡块的内凹弧面的曲率小于所述主梁梁体的外凸弧面的曲率。

18、优选的，所述上支座板的凸曲面与下支座板的凹曲面之间、摩擦摆式挡块上的内凹弧面与主梁梁体上的外凸弧面之间以及套筒与曲边梯形之间还设有耐磨层；

19、所述耐磨层包括相对滑动设置的钢板和球形耐磨板；

20、所述球形耐磨板为超高分子耐磨板或聚四氟乙烯板；

21、所述摩擦摆式挡块采用弹塑性钢挡块或混凝土挡块制成。

22、优选的，所述支承挡块通过支承垫石设置在盖梁上，所述摩擦摆支座通过支座垫石设置在盖梁上。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、(1)通过本发明的摩擦摆式协同桥梁抗震结构，包括主梁梁体、盖梁、摩擦摆支座、摩擦摆式挡块以及支承挡块；所述主梁梁体通过摩擦摆支座以及支承挡块滑动式设置于盖梁上方；所述盖梁两侧设有摩擦摆式挡块，用于在所述盖梁上形成容纳主梁梁体横向摆动的型腔。在地震来临时，通过使主梁梁体相对于盖梁来回摆动，从而耗散地震能量，实现减隔震目的；同时通过摩擦摆式挡块进一步限制主梁梁体的摆动，降低主梁梁体倾覆和脱落的危险；震后也可以实现桥梁自复位功能，节省了震后的复位工序，降低了维护成本。

25、(2)本发明中摩擦摆支座包括上支座板以及下支座板，所述上支座板固定设置在主梁梁体上，所述下支座板固定设置在盖梁上；所述上支座板的下表面为凸曲面，下支座板的上表面为与凸曲面相匹配的凹曲面，所述上支座板与下支座板之间通过凸曲面与凹曲面滑动连接；所述上支座板与下支座板之间还通过销钉限位。凹曲面使得上支座板在滑动离开下支座板时，会提前离开下支座板的滑面，在复位时上支座板会更平滑地回到滑面，不会因为建设过程中或者温度等因素导致的偏差而使得摩擦摆支座的上支座板在脱空后无法回到原位置，摩擦摆支座在滑动过程中可以更好地实现自复位功能；销钉可以使桥梁在正常运营过程中不会有过大的位移，当发生多遇地震时，所述销钉剪断，主梁梁体沿着摩擦摆支座滑面滑动，通过摩擦摆支座耗散地震能量，仅依靠摩擦摆支座即可实现常规采用摩擦摆支座的桥梁所拥有的减隔震效果，确保桥梁结构在多遇地震作用下的安全。

26、(3)本发明中的摩擦摆式挡块表面为内凹弧面，主梁梁体表面有相吻合的外凸弧面，主梁梁体可以沿着摩擦摆式挡块进行圆弧滑动，避免了地震时主梁梁体与挡块直接碰撞，产生较大的力导致可能发生的挡块破坏、落梁的问题，保证了桥梁在地震时可以安全可靠地运行；并且通过上述设计地震时可以同时进行摩擦耗能以及重力耗能，极大降低地震对桥梁结构的冲击。

27、(4)本发明的钢板和球形耐磨板配合形成变曲率球面摩擦副，使得滑动摩擦副摩擦系数可控，以得到更好的减隔震效果，钢板可以减少桥梁使用中的损耗，提高使用寿命。

28、通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，包括主梁梁体(1)、盖梁(2)、摩擦摆支座(3)、摩擦摆式挡块(5)以及支承挡块(6)；

2.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述摩擦摆支座(3)包括上支座板(3.1)以及下支座板(3.2)，所述上支座板(3.1)固定设置在主梁梁体(1)上，所述下支座板(3.2)固定设置在盖梁(2)上；

3.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述摩擦摆式挡块(5)靠近主梁梁体(1)的一侧设有内凹弧面，主梁梁体(1)的下部设有与内凹弧面相匹配的外凸弧面，用于所述主梁梁体(1)在型腔内进行横向圆弧摆动。

4.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述支承挡块(6)包括上连接板(6.1)、套筒(6.2)、横向滑动支撑板(6.3)、纵向滑动支撑板(6.4)以及下连接板(6.6)；

5.根据权利要求4所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述横向滑动支撑板(6.3)以及纵向滑动支撑板(6.4)的形状为内凹的曲边梯形，所述套筒(6.2)沿横向滑动支撑板(6.3)以及纵向滑动支撑板(6.4)的曲边滑动。

6.根据权利要求5所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述横向滑动支撑板(6.3)与纵向滑动支撑板(6.4)分别至少设有两组，所述两组所述横向滑动支撑板(6.3)之间还设有加劲肋板(6.5)。

7.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述摩擦摆式挡块(5)沿宽度方向设置于盖梁(2)两端，所述支承挡块(6)设置在主梁梁体(1)下部中心处，所述摩擦摆支座(3)至少在支承挡块(6)左右各设置一组。

8.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述上支座板(3.1)的凸曲面(3.5)与下支座板(3.2)的凹曲面(3.6)之间、摩擦摆式挡块(5)上的内凹弧面与主梁梁体(1)上的外凸弧面之间以及套筒(6.2)与曲边梯形之间均为变曲率球面摩擦副连接；

9.根据权利要求2所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述上支座板(3.1)的凸曲面(3.5)与下支座板(3.2)的凹曲面(3.6)之间、摩擦摆式挡块(5)上的内凹弧面与主梁梁体(1)上的外凸弧面之间以及套筒(6.2)与曲边梯形之间还设有耐磨层(8)；

10.根据权利要求1所述一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，其特征在于，所述支承挡块(6)通过支承垫石(7)设置在盖梁(2)上，所述摩擦摆支座(3)通过支座垫石(4)设置在盖梁(2)上。

技术总结本发明属于抗震桥梁技术领域，公开了一种摩擦摆式协同抗震桥梁结构，包括主梁梁体、盖梁、摩擦摆支座、摩擦摆式挡块以及支承挡块；所述主梁梁体通过摩擦摆支座以及支承挡块滑动式设置于盖梁上方；所述盖梁两侧设有摩擦摆式挡块，用于在所述盖梁上形成容纳主梁梁体横向摆动的型腔。通过本发明的摩擦摆式协同桥梁抗震结构，在地震来临时，通过使主梁体相对于盖梁来回摆动，从而耗散地震能量，实现减隔震目的；同时通过摩擦摆式挡块进一步限制主梁梁体的摆动，降低主梁梁体倾覆和脱落的危险；震后也可以实现桥梁自复位功能，节省了震后的复位工序，降低了维护成本。技术研发人员：魏标,李相彤,蒋丽忠,李姗姗,向平,余玉洁,何畅受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/5/29