桥梁加固与防落梁一体结构的制作方法

本发明涉及桥梁领域，具体公开了一种桥梁加固与防落梁一体结构。

背景技术：

我国是地震多发的国家，尤其是欧亚地震带所贯穿的西南地区，地震灾害十分频繁。由于我国西部地区主要是山区，地形、地质条件复杂，因此公路、铁路沿线建设了大量的桥梁结构。

落梁破坏是地震作用下桥梁结构的主要破坏形式之一，会造成严重的交通破坏，延缓救援，导致生命财产的巨大损失。为了减少地震对桥梁造成的破坏，人们通常对桥梁增设加固结构和防落梁结构，但是这两种结构往往都是单独安装的，工序繁琐，既增加了工作人员的劳动强度，又提高了建设成本。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种桥梁加固与防落梁一体结构，使其能够对桥梁同时起到加固和防落梁的作用。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥梁加固与防落梁一体结构，设置在桥墩与桥梁板体之间，包括两个分别设置在所述桥梁板体两侧的夹持机构，所述桥墩的顶部开有向下延伸的滑槽，两个所述夹持机构分别位于所述滑槽的两端，所述夹持机构包括：

底板，所述底板设置在所述滑槽内、且可在所述滑槽内沿横向移动，所述底板的内部开有容纳腔；

纵板，所述纵板沿纵向设置，所述纵板的下端位于所述容纳腔内、且可在所述容纳腔内沿纵向移动，所述纵板的上端穿过所述底板后向上伸出，所述纵板的中部开有沿横向贯穿的贯穿槽；

横板，所述横板沿横向设置在所述桥梁板体的上方、且与所述纵板固定连接；

第一弹簧，所述第一弹簧沿横向设置在所述纵板与所述桥梁板体之间、且两端分别与所述桥梁板体和所述纵板连接；

导轨和滑块，所述导轨沿纵向固定设置在所述纵板的外壁上，所述滑块设置在所述导轨上、且与所述导轨滑动连接，所述滑块上开有沿横向贯穿的限位槽，所述限位槽的大小小于所述贯穿槽的大小；

驱动杆，所述驱动杆的第一端与所述桥梁板体连接，所述驱动杆的第二端沿横向穿过所述贯穿槽和所述限位槽后向外伸出，所述驱动杆的大小与所述限位槽的大小相适应；

转动轴，所述转动轴沿横向设置在所述纵板的外壁上、且与所述纵板转动连接，所述转动轴上安装有第一卷筒和棘轮；

棘爪组件，所述棘爪组件安装在所述滑块上、用于驱动所述棘轮转动；以及

第一钢丝绳，所述第一钢丝绳的第一端与所述第一卷筒连接，所述第一钢丝绳的第二端向下穿过所述底板后与所述纵板的下端连接。

进一步地，所述棘爪组件包括第一棘爪、第二棘爪和拉簧，所述第一棘爪和所述第二棘爪分别设置在棘轮的两侧，所述第一棘爪第一端与所述滑块转动连接，所述第一棘爪的第二端与所述棘轮的第一侧抵接，所述第二棘爪的第一端与所述滑块的转动连接，所述第二棘爪的第二端与所述棘轮的第二侧抵接，所述拉簧沿横向设置、且两端分别与所述第一棘爪和所述第二棘爪连接，所述棘爪组件至少具有两种工作状态，在第一工作状态下，所述滑块远离所述棘轮，所述第一棘爪在所述棘轮上打滑，所述第二棘爪带动所述棘轮转动，在第二工作状态下，所述滑块靠近所述棘轮，所述第二棘爪在所述棘轮上打滑，所述第一棘爪带动所述棘轮转动。

进一步地，还包括第二弹簧、驱动机构、震动传感器、电源和控制器，所述第二弹簧沿纵向设置在所述横板与所述桥梁板体之间、且两端分别与所述桥梁板体和所述横板连接，

所述驱动机构设置在所述滑槽的中部，所述驱动机构包括电机、转动杆、蜗杆、蜗轮、第二卷筒和第二钢丝绳，所述电机和所述转动杆均安装在所述滑槽的内壁上，所述蜗杆安装在所述电机的输出轴上，所述蜗轮安装在所述转动杆上、且与所述蜗杆啮合，所述第二卷筒安装在所述转动杆上，所述第二钢丝绳具有两根，两根所述第二钢丝绳的第一端均与所述第二卷筒连接，两根所述第二钢丝绳的第二端分别与两个所述夹持组件的底板连接，两根所述第二钢丝绳能够被所述第二卷筒收卷，

所述震动传感器、所述电源和所述控制器均安装在所述桥墩上，所述控制器与所述电机、所述震动传感器和所述电源均电连接。

进一步地，还包括扭簧、第一电磁铁和第二电磁铁，所述扭簧安装在所述转动杆上，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁设置在所述第一棘爪和所述第二棘爪之间，所述第一电磁铁与所述第一棘爪固定连接，所述第二电磁铁与所述第二棘爪固定连接，所述第一电磁铁和所述第二电磁铁均与所述控制器电连接。

进一步地，所述横板的底部开有用于容纳所述第一弹簧的第一容纳槽，所述纵板的内壁开有用于容纳所述第二弹簧的第二容纳槽。

进一步地，所述驱动杆的大小小于所述限位槽的大小。

进一步地，所述桥梁板体与所述桥墩之间铺设有多个橡胶垫层。

本方案的工作原理及有益效果在于：本发明提供的一种桥梁加固与防落梁一体结构，在地震时纵波会首先到达地面，使得桥梁板体上下震动，在驱动杆的作用下，滑块就会在导轨上上下滑动，进而带动棘爪组件工作。棘爪组件工作时会带动棘轮和转动轴转动，转动轴带动第一卷筒收卷第一钢丝绳，使得纵板和横板向下移动，直到横板压紧桥梁板体的顶部。然后控制器控制电机工作，电机通过蜗轮蜗杆机构带动转动杆转动，转动杆带动第二收卷筒收卷第二钢丝绳，使得纵板和横板横向移动，直到纵板压紧桥梁板体的侧壁。纵板和横板压紧桥梁板体后，使得桥梁板体与桥墩之间暂时形成一个整体，减少了桥梁板体在桥墩上的晃动，从而能够对桥梁同时起到加固和防落梁的作用。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为图1中a部的放大结构示意图；

图3为本发明的正视结构示意图；

图4为图3中b部的放大结构示意图；

图5为本发明的内部剖面结构示意图；

图6为图5中c部的放大结构示意图；

图7为图5中d部的放大结构示意图。

附图中标记如下：10-桥墩、11-震动传感器、12-电源、13-控制器、14-橡胶垫层、15-滑槽、20-桥梁板体、30-夹持机构、31-底板、311-容纳腔、32-纵板、321-贯穿槽、322-第二容纳槽、33-横板、331-第一容纳槽、34-第一弹簧、35-导轨、36-滑块、361-限位槽、37-驱动杆、38-转动轴、381-第一卷筒、382-棘轮、383-扭簧、39-第一钢丝绳、40-棘爪组件、41-第一棘爪、42-第二棘爪、43-拉簧、44-第一电磁铁、45-第二电磁铁、50-第二弹簧、60-驱动机构、61-电机、62-转动杆、63-蜗杆、64-蜗轮、65-第二卷筒、66-第二钢丝绳。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：如图1-7所示，本发明提供一种桥梁加固与防落梁一体结构，其设置在桥墩10与桥梁板体20之间，包括两个夹持机构30，两个夹持机构30分别设置在桥梁板体20的两侧。桥墩10的顶部开有向下延伸的滑槽15，两个夹持机构30分别位于滑槽15的两端，夹持机构30包括底板31、纵板32、横板33、第一弹簧34、导轨35、滑块36、驱动杆37、转动轴38、棘爪组件40和第一钢丝绳39。

底板31设置在滑槽15内、且与滑槽15的内壁滑动连接。底板31可在滑槽15内沿横向移动，底板31的内部开有容纳腔311。

纵板32沿纵向设置，纵板32的下端位于容纳腔311内、且与容纳腔311的内壁滑动连接。纵板32可在容纳腔311内沿纵向移动，纵板32的上端穿过底板31后继续向上伸出。纵板32的中部开有沿横向贯穿的贯穿槽321。

横板33沿横向设置在桥梁板体20的正上方、且与纵板32固定连接。

第一弹簧34沿横向设置在纵板32与桥梁板体20之间、且两端分别与桥梁板体20和纵板32连接。对于一些等级较低的地震，第一弹簧34的设计一方面能够起到缓冲和耗能的作用，从而消耗掉这些小地震的部分能量，减小桥梁板体20的震动，增加桥梁的抗震性；另一方面还能避免桥梁板体20与纵板32之间的刚性接触，减少因刚性接触带来的损害。

导轨35沿纵向固定安装在纵板32的外壁上。滑块36设置在导轨35上、且与导轨35滑动连接，滑块36可在导轨35上沿纵向移动。滑块36上开有沿横向贯穿的限位槽361，限位槽361的大小小于贯穿槽321的大小。

驱动杆37的第一端与桥梁板体20连接，驱动杆37的第二端沿横向穿过贯穿槽321和限位槽361后向外伸出，驱动杆37的大小与限位槽361的大小相适应。

地震发生时，纵波的传播速度比横波更快，两者之间存在着一定的时间间隔，而横波对地表建筑物的破坏力更强。当等级较高的地震发生时，由于驱动杆37的大小与限位杆的大小相适应，并且限位槽361的大小又小于贯穿槽321的大小，因此在纵波到达地面后，桥梁板体20会上下震动，驱动杆37就会在贯穿槽321内上下移动，进而在限位槽361的作用下带动滑块36在导轨35上上下滑动。

转动轴38沿横向固定安装在纵板32的外壁上、且与纵板32转动连接。转动轴38上固定安装有第一卷筒381和棘轮382。

棘爪组件40安装在滑块36上、用于驱动棘轮382转动。

第一钢丝绳39的第一端与第一卷筒381连接，第一钢丝绳39的第二端向下穿过底板31后与纵板32的下端连接。

当滑块36在导轨35上上下滑动时会带动棘爪组件40工作。棘爪组件40工作时会带动棘轮382和转动轴38转动，转动轴38带动第一卷筒381收卷第一钢丝绳39，进而使得纵板32和横板33向下移动，直到横板33压紧桥梁板体20的顶部，这时桥梁板体20与桥墩10之间就会暂时成为一个整体。因此当横波真正到来时，由于桥梁板体20与桥墩10之间成为了一个整体，因此桥梁板体20就不会在桥墩10上发生较大的晃动，从而对桥梁同时起到了加固和防落梁的作用。

值得说明的是，棘爪组件40和棘轮382的配合具有自锁功能，因此棘轮382带动转动轴38转动时，第一卷筒381对第一钢丝绳39的收卷只会越来越紧，第一钢丝绳39不会出现松弛的情况，横板33也就只会越来越压紧桥梁板体20的顶部。

在一个实施例中，棘爪组件40包括第一棘爪41、第二棘爪42和拉簧43。第一棘爪41和第二棘爪42分别设置在棘轮382的两侧。第一棘爪41第一端与滑块36转动连接，第一棘爪41的第二端与棘轮382的第一侧抵接，优选地，第一棘爪41的第二端为常规的棘爪结构。第二棘爪42的第一端与滑块36的转动连接，第二棘爪42的第二端与棘轮382的第二侧抵接，优选地，第二棘爪42的第二端为挂钩结构。拉簧43沿横向设置、且两端分别与第一棘爪41和第二棘爪42连接，拉簧43使得第一棘爪41和第二棘爪42具有相互靠近的趋势，从而使得第一棘爪41和第二棘爪42能够互相配合工作。

在本实施例中，棘爪组件40至少具有两种工作状态，在第一工作状态下，滑块36在导轨35上向上滑动，第一棘爪41在棘轮382上打滑，第二棘爪42的挂钩结构会拉动棘轮382转动。在第二工作状态下，滑块36在导轨35上向下滑动，第二棘爪42在棘轮382上打滑，第一棘爪41会推动棘轮382转动。第一棘爪41和第二棘爪42的配合使得棘轮382带动转动轴38和第一卷筒381作单向旋转运动，从而对第一钢丝绳39进行收卷。滑块36在导轨35上的上下滑动由纵波引起。

在一个实施例中，还包括第二弹簧50、驱动机构60、震动传感器11、电源12和控制器13。第二弹簧50沿纵向设置在横板33与桥梁板体20之间、且两端分别与桥梁板体20和横板33连接，作用与第一弹簧34类似。

驱动机构60设置在滑槽15的中部，具体地，驱动机构60包括电机61、转动杆62、蜗杆63、蜗轮64、第二卷筒65和第二钢丝绳66。电机61和转动杆62均固定安装在滑槽15的内壁上。蜗杆63安装在电机61的输出轴上，蜗轮64安装在转动杆62上、且与蜗杆63啮合。第二卷筒65安装在转动杆62上。第二钢丝绳66具有两根，两根第二钢丝绳66的第一端均与第二卷筒65连接，两根第二钢丝绳66的第二端分别与两个夹持组件的底板31连接，两根第二钢丝绳66能够被第二卷筒65收卷。震动传感器11、电源12和控制器13均安装在桥墩10上。控制器13与电机61、震动传感器11和电源12均电连接。

地震发生时会引起桥墩10的震动，当震动传感器11检测到的震动超过安全值时，控制器13控制电机61工作，电机61通过蜗杆63带动蜗轮64和转动杆62转动，转动杆62带动第二收卷筒收卷第二钢丝绳66，使得纵板32和横板33沿横向移动，直到纵板32压紧桥梁板体20的侧壁。纵板32和横板33压紧桥梁板体20后，使得桥梁板体20与桥墩10之间的整体性更好，进一步减少了桥梁板体20在桥墩10上的晃动，对桥梁起到的加固和防落梁效果更好。

在一个实施例中，还包括扭簧383、第一电磁铁44和第二电磁铁45。扭簧383套设在转动杆62上，扭簧383的第一端与纵板32的外壁连接，扭簧383的第二端与第一卷筒381连接，扭簧383使得第一卷筒381具有反转的趋势。第一电磁铁44和第二电磁铁45设置在第一棘爪41和第二棘爪42之间，第一电磁铁44与第一棘爪41固定连接，第二电磁铁45与第二棘爪42固定连接，第一电磁铁44和第二电磁铁45均与控制器13电连接。

当地震结束后需要复位时，工作人员通过控制器13给第一电磁铁44和第二电磁铁45通电，使得第一电磁铁44与第二电磁铁45之间互相排斥，这时第一棘爪41和第二棘爪42就会离开棘轮382，在第一弹簧34和扭簧383的作用下，第一卷筒381就会自动收卷第一钢丝绳39，然后控制器13再给第一电磁铁44和第二电磁铁45断电即可，完成自动复位。

在一个实施例中，横板33的底部开有用于容纳第一弹簧34的第一容纳槽331，纵板32的内壁开有用于容纳第二弹簧50的第二容纳槽322。这样当棘爪组件40和电机61工作时，第一弹簧34和第二弹簧50就被被压缩进第一容纳槽331和第二容纳槽322内，从而使得横板33和纵板32能够完全压紧并贴合桥梁板体20的顶部和侧壁，对桥梁起到的加固和防落梁效果更好。

在一个实施例中，驱动杆37的大小小于限位槽361的大小，这样就使得驱动杆37与滑块36之间存在着一定的间隙，留有盈余空间，以避免等级较低的地震通过驱动杆37带动滑块36的上下滑动。进而保证只有较高等级的地震才会引起棘爪组件40的工作。

在一个实施例中，桥梁板体20与桥墩10之间铺设有多个橡胶垫层14，一方面减少桥梁板体20与桥墩10之间的磨损，另一方面进一步增强桥梁的抗震性。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。

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