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专利号: 2020101546691
申请人: 北京工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-15
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:

万向铰支座(1)、开口钢箱(2)、圆形刚性钢连接杆(3)、弯曲型复合耗能金属阻尼器(4)、固定铰支座(5)、泡沫填充物(6)组成杠杆型耗能装置,控制桥墩底部塑性铰;

条状交叉编织型金属阻尼器(7)、刚性钢连接杆(8)组成剪刀型耗能装置,控制桥墩顶部塑性铰;

桥墩(13)底部的杠杆型耗能装置将杠杆效应的位移放大,万向铰支座(1)通过螺栓连接的方式与桥墩连接,圆形刚性钢连接杆(3)近桥墩(13)下端与万向铰支座(1)通过焊接的方式进行连接,并且依次通过开口钢箱(2),离桥墩(13)近的开口钢箱(2)的开口处设置有固定铰支座(5);中间位置开口钢箱(2)的开口位置处设置有泡沫填充物(6),用于支撑圆形刚性钢连接杆(3);圆形刚性钢连接杆(3)远桥墩(13)端与弯曲型复合耗能金属阻尼器(4)焊接在一起,弯曲型复合耗能金属阻尼器(4)再与开口钢箱(2)通过螺栓连接,使得桥墩下部耗能装置完全成为一个整体;

桥墩(13)顶部的剪刀型耗能装置通过螺栓连接的方式,分别与桥墩(13)和桥面板(12)底部连接,条状交叉编织型金属阻尼器(7)两端通过螺栓连接的方式与刚性钢连接杆(8)连接。

2.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:万向铰支座(1)将杠杆型耗能装置与桥墩(13)连接在一起,万向铰支座(1)采用弹性模量大于等于345MPa的钢材。

3.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:圆形刚性钢连接杆(3)采用弹性模量大于等于345MPa的钢材;开口钢箱(2)的开口尺寸宽度大于圆形刚性钢连接杆(3)。

4.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:固定铰支座(5)设置在开口钢箱(2)开口位置处,起到杠杆支点的作用,避免圆形刚性钢连接杆(3)上下移动;固定铰支座(5)与开口钢箱(2)的连接采用焊接;泡沫填充物(6)设置在开口钢箱(2)开口位置处;当圆形刚性钢连接杆(3)在地震的作用下受力时,通过挤压泡沫填充物(6)产生上下的移动,起到位移放大的作用。

5.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:弯曲型复合耗能金属阻尼器(4)对地震传递到桥墩(13)下部的能量进行消耗;矩形开口钢片(10)是弯曲型复合耗能金属阻尼器(4)的核心材料,用屈服强度不大于160MPa的钢材;矩形开口钢片(10)两端通过焊接的方式同金属板连接成为整体,在工厂中进行预制。

6.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:条状交叉编织型金属阻尼器(7)对桥墩(13)上部的力进行消耗;弧形薄钢片(9)是条状交叉编织型金属阻尼器(7)选用屈服强度120-160MP之间的钢材;弧形薄钢片(9)为灯笼形状,在各个弧形薄钢片(9)两端采用焊接的方式与金属板连接,成为整体。

7.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:采用多根两端都开有螺栓孔的刚性钢连接杆(8)构成上部剪刀型耗能装置的骨架,采用螺栓连接的方式将其连接成整体,采用螺栓连接保证骨架实现位移放大,将桥墩产生的微小位移进行放大;条状交叉编织型金属阻尼器(7)两端采用螺栓连接方式,设置于剪刀型耗能装置内部,位移的放大会使得条状交叉编织型金属阻尼器(7)产生变形,进而实现耗能。

8.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:圆形刚性钢连接杆(3)所选用的长度尺寸大致为桥墩(13)高度的1/4~1/3范围内,所选用的直径尺寸为40mm~60mm范围内。

9.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:剪刀型耗能装置安装控制在桥墩(13)连接处和桥面板(12)连接处两者的连线与水平地面的角度在40°~60°范围内,且各刚性钢连接杆(8)的尺寸在桥墩高度的1/11~1/9范围内;条状交叉编织型金属阻尼器(7)安装于剪刀型耗能装置骨架内部,且控制其轴线与水平地面的角度处于40°~60°范围内;条状交叉编织型金属阻尼器(7)的长度为桥墩(13)高度的1/10~1/12范围内。

10.根据权利要求1所述的防止桥墩端部产生塑性铰的位移放大型多维耗能装置,其特征在于:杠杆型耗能装置安装位置与地面的距离处于桥墩高度的1/20~1/10范围内;剪刀型耗能装置安装位置与桥墩顶部的距离应处于桥墩高度的1/20~1/10范围内,安装位置都位于塑性铰长度范围内。