大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置及其工作方法与流程

1.本发明涉及一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置及其工作方法。


背景技术：

2.大跨度桥梁如斜拉桥和悬索桥等属于漂浮或半漂浮体系，其主梁在运营期间由于突发事件或偶然荷载（台风、地震作用）等因素，易产生过大的横桥向位移，导致与桥塔间发生碰撞，严重影响桥梁的正常运营和使用寿命。因此，一些大跨度桥梁通过安装横向限位装置及挡块来限制梁体的过大横向位移，以保证桥梁运营期间的安全。
3.目前，大跨度桥梁在设计施工及运营期间，为满足抗风、抗震要求和限制主梁的横向位移，通常使用横向抗风支座、纵向活动支座及抗震挡块等装置。横向抗风支座设置在桥塔两边靠内侧，分别与桥塔和主梁连接，限制由于风荷载和地震作用引起的主梁过大横向位移。考虑到支座是连接桥梁上、下部结构的重要部件，大跨度桥梁中一般将支座设置为横向固定、纵向可动的单向活动支座来限制主梁的横向位移。
4.为了满足桥梁的抗震要求，可在桥墩上主梁两侧设置桥梁挡块，其作为桥梁抗震设计中的重要构件，可分担上部结构的横向地震力，有效保护支座，提高桥梁的抗震性能。但当大跨度桥梁采用挡块来限制主梁的横向位移时，存在一些问题：（1）由于主梁与桥塔之间设置有横向抗风支座，强风荷载作用下桥塔受到的作用力较大，易发生局部损坏，遇到强震时这种支座难以发挥作用；（2）大跨桥梁的支座造价普遍较高，发生损坏时性能会大大降低，且更换不方便；（3）常见的桥梁挡块多为现浇整体型，配筋量需严格掌控，否则难以满足抗震设计要求。同时，由于桥梁结构形式及所处环境的复杂多样，已有的挡块类型难以适用于所有大跨度桥梁。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置及其工作方法。
6.为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置，包括安装在桥塔上的主梁，所述主梁的横向两侧与桥塔的对应侧部之间均设置有限位及抗震机构，所述限位及抗震机构均包括横向安装在桥塔侧部的伸缩缸，所述伸缩缸的伸缩杆均经横向安装的弹簧与主梁的侧部相顶接。
7.优选的，所述限位及抗震机构均包括固定在桥塔侧部的混凝土现浇块，所述混凝土现浇块靠近主梁的侧部均固连有金属箱，所述主梁横向两侧的伸缩缸均具有若干个且上下均布，所述伸缩缸均安装在同侧的金属箱内部。
8.优选的，所述伸缩缸的伸缩杆端部均同轴固定连接弹簧，所述金属箱的侧部均设有伸缩让位孔。
9.优选的，所述弹簧外端均固定连接伸缩杆端部、弹簧内端均与主梁侧部相顶接，所述弹簧的外部均套设有橡胶套，橡胶套均包裹弹簧的外周部、内端部。
10.优选的，所述伸缩缸采用千斤顶。
11.优选的，所述主梁底面与桥塔上的横梁之间设有支座。
12.一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置的工作方法，按以下步骤进行：通过控制千斤顶的伸缩杆的伸缩使弹簧变形，改变千斤顶的受力大小，伸缩杆的伸缩量不同，对主梁横向位移的限制程度不同：（1）桥梁正常使用和遭遇非罕遇风荷载、非罕遇地震情况下，通过调节伸缩杆的伸缩量，允许主梁微小横向位移；（2）在台风不利条件下，通过调节伸缩杆的伸缩量，限制主梁梁体的最大横向位移，保证桥梁的使用安全；（3）罕遇地震时，通过调节伸缩杆的伸缩量，使弹簧既可限制主梁的横向位移，又可作为阻尼来减小地震对主梁带来的水平作用。
13.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）可通过伸缩缸的伸缩杆伸缩使弹簧变形，伸缩杆的伸缩量不同，则千斤顶的受力大小不同，控制限位及抗震机构与主梁间受力大小，在限制主梁横向位移的同时延长机构使用寿命；（2）安装方便且适应性强，可用于不同大跨度桥型；（3）发生损坏后可更换。
14.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
附图说明
15.图1为本发明实施例的构造示意图。
16.图2为限位及抗震机构的外部构造示意图。
17.图3为限位及抗震机构的内部构造示意图。
具体实施方式
18.下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
19.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
20.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
21.如图1~3所示，本实施例提供了一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置，包括安装在桥塔1上的主梁2，所述主梁的横向两侧与桥塔的对应侧部之间均设置有限位及抗震机构3，所述限位及抗震机构均包括横向安装在桥塔侧部的伸缩缸4，所述伸缩缸的伸缩杆5均经横向安装的弹簧6与主梁的侧部相顶接。
22.在本发明实施例中，所述限位及抗震机构均包括固定在桥塔侧部的混凝土现浇块7，所述混凝土现浇块靠近主梁的侧部均固连有金属箱8，所述主梁横向两侧的伸缩缸均具有若干个且上下均布，所述伸缩缸均安装在同侧的金属箱内部。
23.在本发明实施例中，所述伸缩缸的伸缩杆端部均同轴固定连接弹簧，所述金属箱的侧部均设有伸缩让位孔。
24.在本发明实施例中，所述弹簧外端均固定连接伸缩杆端部、弹簧内端均与主梁侧
部相顶接，所述弹簧的外部均套设有橡胶套9，橡胶套均包裹弹簧的外周部、内端部。橡胶套可更换，方便发生老化或损坏时更换。
25.在本发明实施例中，同侧的若干个橡胶套可分别单独套设，或者设计呈一体式进行整体套设。
26.在本发明实施例中，所述伸缩缸采用千斤顶。
27.在本发明实施例中，所述主梁底面与桥塔上的横梁之间设有支座10。
28.在本发明实施例中，所述金属箱的内部均设有控制器11，千斤顶均内含压力传感器，可实时监测千斤顶的压力大小，压力传感器均经线缆12与控制器电性连接。
29.一种大跨度桥梁主梁自动限位及抗震装置的工作方法，按以下步骤进行：通过控制千斤顶的伸缩杆的伸缩使弹簧变形，改变千斤顶的受力大小，伸缩杆的伸缩量不同，对主梁横向位移的限制程度不同：（1）桥梁正常使用和遭遇非罕遇风荷载、非罕遇地震情况下，通过调节伸缩杆的伸缩量，允许主梁微小横向位移；（2）在台风不利条件下，通过调节伸缩杆的伸缩量，限制主梁梁体的最大横向位移，保证桥梁的使用安全；（3）罕遇地震时，通过调节伸缩杆的伸缩量，使弹簧既可限制主梁的横向位移，又可作为阻尼来减小地震对主梁带来的水平作用。以上三种情况中，情况（1）千斤顶的伸缩量小于（2）和（3）。
30.以上三种情况伸缩杆的具体伸缩量受主梁、千斤顶、弹簧参数影响，应结合现场实际进行调节，能将主梁限制至所需的限制程度即可。
31.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。