一种新型减震榫及弹塑性防落梁限位装置的制作方法

本实用新型属于桥梁减震技术领域，具体的讲涉及一种新型减震榫及弹塑性防落梁限位装置。

背景技术：

桥梁减隔震装置多布置在梁墩连接处，通过延长桥梁自振周期降低地震能量输入以及增加结构阻尼耗散地震能量，从而有效减少主体结构的地震反应。桥梁减隔震设计主要有两种：一是减隔震支座，比如铅芯橡胶支座、层叠橡胶支座等；二是能量耗散装置，主要是各自耗能阻尼器，比如粘滞阻尼器、金属阻尼器和摩擦阻尼器等，其中金属阻尼器的塑性变形是消耗地震输入能量最有效的机制之一，而软钢进入塑性范围后具有良好的滞回特性而被大量应用。

减震榫是一种应用较为广泛的金属阻尼器，一方面限制上部结构不产生过大的震后位移，防止落梁，减少震后修复的难度；另一方面是保证不致超过其所容许的最大极限位移，造成减隔震装置的失效或破坏。一般的减震榫为钢棒结构，只是在截面形状上有所区别，但是整体结构过于简单，技术改进不大，在桥梁抗震或减隔震设计中，对梁体与墩身最大相对水平位移的控制作用很有限，且自身应力集中，抗疲劳能力弱，容易结构失稳或者对桥墩产生破坏，使用寿命短。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是提供一种能够适应桥梁正常的温变位移和限制桥梁的地震位移程度,快速耗散地震能量,有效防止落梁,保护桥梁主体且结构简单紧凑,受力明确合理,易于加工，使用寿命长的新型减震榫及弹塑性防落梁限位装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：

一种新型减震榫，其特征在于，包括榫体和与之配合的承压底座，所述承压底座的中心具有供所述榫体下端插入的定位孔，所述定位孔与所述承压底座的上沿形成朝向所述榫体轴心线凸出的弧形曲面。

构成上述一种新型减震榫的附加技术特征还包括：

——所述承压底座的外轮廓为圆柱形或圆台形；

——所述榫体包括上部工作段和下部嵌固段，所述工作段的顶端设置传力球体；其中，所述工作段为横截面沿轴心线方向由上向下呈渐扩的锥形体或者具有凸腰鼓状弧线的圆形变截面回转体，所述嵌固段为圆形截面或矩形截面的柱体；

——所述减震榫由低合金结构钢q355或ly345fll制成。

本实用新型还提供了一种弹塑性防落梁限位装置，其特征在于：包括梁底预埋套筒组件、墩顶定位槽体以及弹性安装于二者之间的上述减震榫；其中，所述梁底预埋套筒组件埋设于梁底板混凝土内，所述墩顶定位槽体设置在墩顶混凝土内。

构成上述一种弹塑性防落梁限位装置的附加技术特征还包括：

——所述梁底预埋套筒组件包括连接套筒，所述榫体的传力球体位于所述连接套筒内并与之转动连接；

——所述连接套筒内设置与所述传力球体贴合的球面垫板，所述球面垫板由黄铜或聚四氟乙烯耐磨板制成；

——所述墩顶定位槽体为锚固在所述墩顶混凝土内的圆形槽，所述圆形槽环围所述承压底座，所述圆形槽和连接套筒均由普通碳素结构钢q235或低合金钢q345制成。

本实用新型所提供的一种新型减震榫及弹塑性防落梁限位装置同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该减震榫的榫体与承压底座配合组装，承压底座的中心具有供榫体下端插入的定位孔，定位孔与承压底座的上沿形成朝向榫体轴心线凸出的弧形曲面，相较于传统减震榫,该复合式结构能够提供数倍的反作用力，能够明显增大减震榫的受力面积,缓解榫体结构应力集中现象,提高减震榫的抗疲劳性能；其二，应用该减震榫的弹塑性防落梁限位装置包括梁底预埋套筒组件、墩顶定位槽体以及弹性安装于二者之间的上述减震榫，梁底预埋套筒组件埋设于梁底板混凝土内，墩顶定位槽体设置在墩顶混凝土内，既能限制桥梁上部结构不产生过大的震后位移，防止落梁现象，又确保了整体的塑性变形不超过其所容许的最大极限位移，结构强度提高，使用寿命延长。

附图说明

图1为安装了本新型减震榫的弹塑性防落梁限位装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的一种新型减震榫及弹塑性防落梁限位装置的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1，为本实用新型所提供的一种包括新型减震榫的弹塑性防落梁限位装置的结构示意图。构成该新型减震榫的结构包括榫体1和与之配合的承压底座2，承压底座2的中心具有供榫体1下端插入的定位孔21，定位孔21与承压底座2的上沿形成朝向榫体1轴心线凸出的弧形曲面3。

其工作原理为：该减震榫的榫体1下端嵌固在承压底座2中心的定位孔21内，并且定位孔21与承压底座2的上沿形成朝向榫体1轴心线凸出的弧形曲面3，即承压底座2呈碗状包裹承托减震榫，既增大了接触受力面积，由能减缓榫体1对桥墩的冲击，减小应力集中，也提高了减震榫的抗疲劳性能，延长减震结构的使用周期。

在构成上述新型减震榫的结构中，

——为了增强承压底座2的受压能力，优选地，上述承压底座2的外轮廓为圆柱形或圆台形，保证承压底座2的强度和与桥墩结构的紧密度，该结构简单，方便加工制造；

——上述榫体1包括上部工作段11和下部嵌固段12，工作段11的顶端设置传力球体13；其中，工作段11为横截面沿轴心线方向由上向下呈渐扩的锥形体或者具有凸腰鼓状弧线的圆形变截面回转体，嵌固段12为圆形截面或矩形截面的柱体，横截面设计为圆形，可以对任意水平方向的地震起到减隔震及限位作用，工作段11具有弹塑变形的能力，用来承担梁体传来的车辆制动冲击，并当制动力消除后减震榫弹性恢复至初始工作状态；当地震发生时，减震榫的工作段11塑性变形消耗地震输入能量、延长结构周期，达到减小地震力和防止落梁的目的；

——优选地，上述减震榫由低合金结构钢q355或ly345fll制成，具有强度高、自重轻、刚度大,适宜于大跨度和超高、超重型的桥梁结构，并且材料匀质性和各向同性好,材料塑性、韧性好,能够产生较大的弹塑变形,很好地承受动力荷载。

本实用新型还提供了一种包含上述减震榫的弹塑性防落梁限位装置，包括梁底预埋套筒组件、墩顶定位槽体以及弹性安装于二者之间的上述减震榫；其中，梁底预埋套筒组件埋设于梁底板混凝土a内，墩顶定位槽体设置在墩顶混凝土b内。

其工作原理为：该弹塑性防落梁限位装置安装在梁体与墩台之间，其中，梁底预埋套筒组件埋设于梁底板混凝土a内，墩顶定位槽体设置在墩顶混凝土b内，上述新型减震榫弹性安装于二者之间，正常使用条件下，保证桥梁水平载荷的传递和水平位移的吸收。在地震条件下，可通过延长结构自振周期，避开地震能量集中的频率范围，从而减小结构的地震响应，同时安装于桥梁支座内部,通过过材料弹塑形变衰减地震输入能量，与桥梁支座配合作用具有突出的防落梁功能。

在构成上述弹塑性防落梁限位装置的结构中，

——具体而言，上述梁底预埋套筒组件包括连接套筒4，榫体1的传力球体13位于连接套筒4内并与之转动连接，传力球体13与连接套筒4之间设置用于提供桥梁位移与转角的间隙，在地震工况中,承压底座2的内凸曲面3能够通过增大与减震榫的接触面积,提供更大的减隔震刚度,并在位移极限完全承托减震榫达到防落梁的目的；

——优选地，上述连接套筒4内设置与传力球体13贴合的球面垫板5，球面垫板5由黄铜或聚四氟乙烯耐磨板制成，由于连接套筒4固联在梁体底部，构成圆球型传力头相对筒体、梁体可任意方向转动的结构，使用过程中相对磨损程度较大，因此连接套筒4内设置与传力球体13贴合的球面垫板5可以提高相对转动的灵活性，减缓磨损和增强铰接结构的安全稳定性，提高了装置的使用寿命；

——进一步的，上述墩顶定位槽体为锚固在墩顶混凝土内的圆形槽6，圆形槽环6围承压底座2，圆形槽6可以在墩台混凝土内开凿形成，也可以由其他材料制成的单独槽体，其目的是增强弹塑性防落梁限位装置与墩台的结合强度，提高传力效率和稳定性，优选地，上述圆形槽6和连接套筒4均由普通碳素结构钢q235或低合金钢q345制成，加工制造简单，施工方便，并且结构强度高、耐候性能好，工作周期长。

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