一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统的制作方法

1.本实用新型属于桥梁工程领域，具体涉及一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统。


背景技术：

2.随着人们对地震及其致灾机理认识的逐步加深。桥梁抗震体系的研究经历了“概念设计”到“抗震设计”两大阶段，迄今为止国内外城市和公路桥梁抗震设计普遍采用基于延性的抗震设计理念与方法。基于延性的抗震设计方法允许桥墩等主要受力结构在强震中形成塑性铰，塑性铰的形成会使桥梁结构发生较大变形但不至于发生整体倒塌破坏。众所周知，桥墩作为主要竖向承载构件，发生严重地损伤将对其承载能力造成严重影响。而桥墩因塑性变形会产生较大的残余变形，导致桥梁在震后难以快速恢复功能，甚至难以修复。特别是交通量较大的城市桥梁，地震后不能及时恢复通行功能，将产生负面的社会经济影响。因此，基于延性的抗震设计方法的城市桥梁已经不能满足韧性城市的发展要求，桥梁抗震设计理论与方法应逐步向具有易修复或可快速恢复的韧性桥梁设计转变。基于延性的抗震设计方法的强震区桥梁墩柱竖向承载功能和水平抗震功能耦合在一起，大幅增加了墩柱配筋，从而造成造价增加。韧性桥梁是韧性城市交通基础设施的关键节点，重要程度不言而喻，其目标是在强震作用下桥梁不仅仅要满足不倒塌的基本性能目标，更注重震后桥梁功能的可恢复性以及易修复性。发展承载能力与限位滑动锁定功能的桥梁结构是实现韧性桥梁的重要途经。基于可恢复和可修复功能的韧性桥梁是国内外正在发展的高性能桥梁结构新理念和新型结构体系，也是未来韧性桥梁工程防灾减灾的重要发展方向。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，以解决如何提高桥梁的抗震性能及保证震后可修复的问题。
4.本实用新型的技术方案是：一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，包括上滑板、下滑板和限位箱，在桥墩上设有安装槽，下滑板连接在安装槽底部，上滑板位于安装槽内腔，上滑板与桥梁的梁体相连，上滑板和下滑板相对设置且可相对滑动，上滑板两端与安装槽侧壁之间设有限位箱，限位箱内设有非牛顿流体。
5.作为本实用新型的进一步改进，安装槽侧壁设有限位顶铁，限位顶铁与限位箱相邻。
6.作为本实用新型的进一步改进，限位箱两侧均设有限位顶铁。
7.作为本实用新型的进一步改进，上滑板与梁体之间通过锚固套筒连接，下滑板与桥墩之间通过锚固套筒连接。
8.本实用新型的有益效果是：本实用新型由上滑板和下滑槽组成滑动副，可以通过非牛顿流体实现正常使用状态下承载能力与地震作用下主梁、桥墩协同受力的双重功能。在桥梁正常使用状态下，允许因温度等引起的缓慢的、小范围滑动，限位箱内的非牛顿流体
保持“软”的特性，以适应梁体在温度和汽车制动力作用下产生的水平位移。在地震作用下，梁体在水平方向发生速度较快的往复运动，此时限位箱受到上滑板施加的速度快而作用时间短的水平力，限位箱内的非牛顿流体粘度增大，表现出“硬”的特性，限位箱几乎不发生变形，从而限制了上滑板的往复运动，实现了梁体和桥墩固定，使二者共同承担地震荷载。震后，非牛顿流体可自动恢复“软”的特性。本实用新型结构简单，实用可靠，具有很好的推广价值。
附图说明
9.图1是本实用新型的立面结构示意图；
10.图2是本实用新型的平面结构示意图。
11.图中：1-限位箱；2-限位顶铁；3-上滑板；4-下滑板；5-桥墩；6-梁体；7-锚固套筒；8-安装槽。
具体实施方式
12.以下结合附图对本实用新型进行详细说明。
13.如图1、图2所示，一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，包括上滑板3、下滑板4和限位箱1，在桥墩5上设有安装槽8，下滑板4连接在安装槽8底部，上滑板3位于安装槽8内腔，上滑板3与桥梁的梁体6相连，上滑板3和下滑板4相对设置且可相对滑动，上滑板3两端与安装槽8侧壁之间设有限位箱1，限位箱1内设有非牛顿流体。
14.安装槽8侧壁设有限位顶铁2，限位顶铁2与限位箱1相邻。限位箱1两侧均设有限位顶铁2。
15.上滑板3与梁体6之间通过锚固套筒7连接，下滑板4与桥墩5之间通过锚固套筒7连接。
16.本实用新型安装时包括以下步骤：
17.a、在绑扎桥墩5钢筋时，定位并埋设下滑板4，预留安装槽8，浇筑桥墩混凝土进行养护；
18.b、在安装槽8侧壁安装限位箱1和限位顶铁2，此时限位,2内不注入非牛顿流体；
19.c、在下滑板4上涂抹硅脂等润滑剂，安装上滑板3，在绑扎梁体6钢筋时注意对上滑板3的固定，保证上滑板3位置准确，使上滑板3两端与限位箱1、限位顶铁2相对，再浇筑梁体6混凝土进行养护；
20.d、利用工业内窥镜监测限位箱1，并注入非牛顿流体至设计液面位置。
21.限位箱1为软钢制。
22.非牛顿流体选用常规的环保材料。
23.实施例1、
24.桥墩5截面尺寸为200cm
×
200cm，下滑板4尺寸为100cm
×
80cm，上滑板3尺寸为90cm
×
79.6cm，在滑动方向上滑板3端部与安装槽8侧壁的距离为5cm，限位箱1厚度5cm，限位顶铁2厚度为2cm，限位顶铁2保证了限位箱1在受到水平力时的最小厚度，防止限位箱1内流体溢出或者限位箱1发生变形破坏。桥墩混凝土标号为c40。限位箱1高度为150mm，非牛顿流体设计液面位置为60mm。
25.本实用新型在桥梁正常使用状态下允许因温度等引起的滑动，在地震作用下实现非固结墩转变为固结墩达到多个桥墩共同参与受力的目的。在正常使用状态下，限位箱1可发生30mm的压缩变形，梁体6在温度和汽车制动力作用下会产生缓慢、小范围的水平滑动，此时限位箱1里的非牛顿流体受到上滑板3缓慢施加的水平力发生流动，表现出“软”的特性，限位箱1厚度变小，满足梁体6在水平向自由移动。在地震作用下，梁体6在水平方向发生速度较快的往复运动，此时限位箱1受到上滑板3施加的速度快而作用时间短的水平力，限位箱1内的非牛顿流体粘度增大，表现出“硬”的特性，限位箱1几乎不发生变形，从而限制了上滑板3的往复运动，实现了梁体6和桥墩5固定，使二者共同承担地震荷载。当地震结束后，限位箱1可自行恢复“软”的特性。
26.本实用新型既能满足桥梁结构在正常使用下的功能要求，又解决了在地震作用下梁体和桥墩协同受力的问题，通过合理设计限位箱1的尺寸及注入的非牛顿流体液面位置，可以实现正常使用状态下承载能力与地震作用下梁体6与桥墩5协同受力的限位滑动锁定双重功能。
27.本实用新型基于可恢复功能和可修复的韧性桥梁理念，这是国内外正在发展的高性能桥梁结构新理念和新型结构体系，也是未来韧性桥梁工程防灾的重要发展方向。


技术特征：
1.一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，其特征在于：包括上滑板（3）、下滑板（4）和限位箱（1），在桥墩（5）上设有安装槽（8），所述下滑板（4）连接在安装槽（8）底部，所述上滑板（3）位于安装槽（8）内腔，上滑板（3）与桥梁的梁体（6）相连，上滑板（3）和下滑板（4）相对设置且可相对滑动，上滑板（3）两端与安装槽（8）侧壁之间设有限位箱（1），限位箱（1）内设有非牛顿流体。2.根据权利要求1所述的一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，其特征在于：所述安装槽（8）侧壁设有限位顶铁（2），限位顶铁（2）与限位箱（1）相邻。3.根据权利要求1或2所述的一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，其特征在于：限位箱（1）两侧均设有限位顶铁（2）。4.根据权利要求3所述的一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，其特征在于：上滑板（3）与梁体（6）之间通过锚固套筒（7）连接，下滑板（4）与桥墩（5）之间通过锚固套筒（7）连接。

技术总结
本实用新型公开了一种利用非牛顿流体的桥梁限位支承系统，属于桥梁工程领域，解决了如何提高桥梁的抗震性能及保证震后可修复的问题。本实用新型包括上滑板、下滑板和限位箱，在桥墩上设有安装槽，下滑板连接在安装槽底部，上滑板位于安装槽内腔，上滑板与桥梁的梁体相连，上滑板和下滑板相对设置且可相对滑动，上滑板两端与安装槽侧壁之间设有限位箱，限位箱内设有非牛顿流体。本实用新型利用非牛顿流体，在桥梁正常使用状态下可适应梁体在温度和汽车制动力作用下产生的水平位移；地震时限位箱受到上滑板施加的速度快而作用时间短的水平力，非牛顿流体表现出“硬”的特性，限制了上滑板的往复运动，实现了梁体和桥墩固定，二者共同承担地震荷载。二者共同承担地震荷载。二者共同承担地震荷载。


技术研发人员：张博 庞伟 朱安静 刘彬 马骏 李懋军 贾俊峰 边嘉琛
受保护的技术使用者：中国市政工程西北设计研究院有限公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2023/1/3