一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构

本发明涉及桥梁，尤其是涉及一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构。

背景技术：

1、桥梁作为连接地域的重要交通枢纽，其在极端自然条件下的稳固性与安全性直接关系到人民生命财产的安全和社会经济的正常运行。在桥梁设计中，特别是在地震多发区域，桥梁的抗震性能是评价其安全性的重要指标。

2、为了提高桥梁在地震中的抗震能力和恢复力，引入耗能装置成为了一种有效手段。耗能装置通过其特有的物理机制，在地震波冲击时吸收并耗散大量的能量，从而显著减轻主体结构所承受的应力，保护桥梁免遭毁灭性破坏。常见的耗能装置包括耗能钢棒、软钢阻尼器、粘滞阻尼器等，尽管这些传统耗能装置在众多工程中展现了良好效果，但它们通常以外置形式安装，不仅影响了桥梁的美观性，也加大了日常维护和检测的难度。另外传统耗能装置连接形式(如对角连接、人字形连接、剪刀形连接、套索连接等)对于桥墩这种高宽比较大的结构适用性较差，耗能效果不明显。

3、如公开号为cn219032916u的实用新型公开了一种桥梁抗震支座，包括桥墩，所述桥墩的上表面开设有凹槽，凹槽的内底壁滑动连接有支撑块，凹槽的上方放置有两组对称布置的限位块，支撑块的左右两个侧面均与其相互靠近的限位块滑动连接，每两个限位块之间相互远离的一侧面均固定连接有限位弹簧，每个限位弹簧的另一端均与凹槽的内侧壁固定连接。该桥梁抗震支座，通过设置液压内筒和液压外筒将震动造成的动能转化为液压油的内能并发散出去同时通过设置支撑块和限位块，可将地震产生的垂直于桥面板的偏移转化为平行于桥面板的偏移。

4、但是上述耗能装置通常只对一阶或低阶模态具有较好的耗能效果，对于高阶模态的耗能效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术通常只对一阶或低阶模态具有较好的耗能效果存在对于高阶模态的耗能效果较差的缺陷而提供一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，包括多个耗能单元，所述耗能单元依次左右交叉设置在空心桥墩内壁不同高度处的两侧，所述耗能单元包括耗能套筒、转向板和传动杆；

4、所述转向板可转动固定在空心桥墩内壁上，所述传动杆的一端可转动连接转向板，另一端可转动连接相邻耗能单元的转向板，所述耗能套筒的一端可转动固定在空心桥墩内壁上，另一端可转动连接转向板，所述传动杆通过转向板带动耗能套筒伸缩，将空心桥墩的振动转化为热能。

5、优选地，所述耗能套筒包括外筒和内筒，所述外筒的横截面为内壁设有槽口的环形结构，所述内筒的横截面为外侧带肋板的环形结构，所述内筒的肋板与外筒的槽口的形状和位置相对应，所述内筒设置在外筒内，所述槽口和肋板之间设有摩擦片。

6、优选地，所述摩擦片粘贴在槽口的两侧以及底部，所述摩擦片的材质为复合树脂。

7、优选地，所述外筒为开口环，所述外筒的一侧设有铰链，用于打开外筒，所述外筒的开口侧设有螺栓孔，并安装紧固螺栓，用于调节外筒的内径。

8、优选地，所述外筒远离内筒的一端设有外筒连接耳板，所述空心桥墩内壁上设有套筒固定板，所述外筒连接耳板螺栓连接套筒固定板。

9、优选地，所述内筒远离外筒的一端设有内筒连接耳板，所述内筒连接耳板螺栓连接转向板。

10、优选地，所述转向板为三角形结构，所述转向板通过转向板固定杆连接空心桥墩内壁，所述转向板固定杆固定在空心桥墩内壁上，另一端为耳板式结构，所述转向板上设有连接板固定杆螺栓孔，所述转向板螺栓连接转向板固定杆。

11、优选地，所述转向板上还设有耗能套筒内筒螺栓孔和传动杆螺栓孔，所述传动杆连接传动杆螺栓孔，所述耗能套筒连接耗能套筒内筒螺栓孔；所述耗能套筒内筒螺栓孔与连接板固定杆螺栓孔的间距大于传动杆螺栓孔与连接板固定杆螺栓孔的间距，所述传动杆螺栓孔为槽型孔。

12、优选地，所述转向板固定杆和套筒固定板通过膨胀螺栓固定在空心桥墩内壁上。

13、优选地，所述空心桥墩包括多个拼装的节段，各个耗能单元沿空心桥墩竖直方向等间距设置，相邻耗能单元的间距大小与空心桥墩的节段高度相匹配，各个传动杆依次连接，构成锯齿形。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

15、(1)本方案中当空心桥墩振动时，空心桥墩的顶部和底部之间产生水平位移，进而使传动杆动作，传动杆会带动所有的转向板进行转动，耗能套筒在转向板的带动下进行伸缩动作，在伸缩的过程中将空心桥墩的振动转化为摩擦产生的热能。

16、通过传动杆和转向板将空心桥墩的振动转化为耗能套筒的摩擦生热，实现耗能，对空心桥墩进行保护；而且在空心桥墩内壁两侧依次左右交叉设置多个耗能单元，针对空心桥墩任意高度处产生的相对其他高度处的水平位移，均能够通过传动杆和转向板带动耗能套筒动作，进行能量转化，相比于现有技术仅针对一阶模态使用，该机构对于高阶模态也具有较好的耗能效果。

17、(2)本方案中传动杆与转向板的点相对转向板的转动中心的距离小于耗能套筒内筒与转向板连接点到转动中心的距离，通过转向板对传动杆的运动效果进行放大，从而增大耗能内筒的伸缩行程，提高耗能效果。同时传动杆螺栓孔可以采用槽孔结构，增加传动杆容许的运动行程，使连杆系统能够支撑更大的空心桥墩的相对水平位移，提高系连杆机构的适用范围。

技术特征：

1.一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，包括多个耗能单元，各个耗能单元依次左右交叉设置在空心桥墩不同高度处的内壁两侧，所述耗能单元包括耗能套筒(1)、转向板(2)和传动杆(3)；

2.根据权利要求1所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述耗能套筒(1)包括外筒(16)和内筒(17)，所述外筒(16)的横截面为内壁设有槽口的环形结构，所述内筒(17)的横截面为外侧带肋板的环形结构，所述内筒(17)的肋板与外筒(16)的槽口的形状和位置相对应，所述内筒(17)设置在外筒(16)内，所述槽口和肋板之间设有摩擦片(13)。

3.根据权利要求2所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述摩擦片(13)粘贴在槽口的两侧以及底部，所述摩擦片(13)的材质为复合树脂。

4.根据权利要求2所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述外筒(16)为开口环，所述外筒(16)的一侧设有铰链(12)，用于打开外筒(16)，所述外筒(16)的开口侧设有螺栓孔(14)，并安装紧固螺栓，用于调节外筒(16)的内径。

5.根据权利要求2所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述外筒(16)远离内筒(17)的一端设有外筒连接耳板(11)，所述空心桥墩内壁上设有套筒固定板(4)，所述外筒连接耳板(11)螺栓连接套筒固定板(4)。

6.根据权利要求2所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述内筒(17)远离外筒(16)的一端设有内筒连接耳板(15)，所述内筒连接耳板(15)螺栓连接转向板(2)。

7.根据权利要求5所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述转向板(2)为三角形结构，所述转向板(2)通过转向板固定杆(5)连接空心桥墩内壁，所述转向板固定杆(5)固定在空心桥墩内壁，另一端为耳板式结构，所述转向板(2)上设有连接板固定杆螺栓孔(22)，所述转向板(2)螺栓连接转向板固定杆(5)。

8.根据权利要求7所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述转向板(2)上还设有耗能套筒内筒螺栓孔(21)和传动杆螺栓孔(23)，所述传动杆(3)连接传动杆螺栓孔(23)，所述耗能套筒(1)连接耗能套筒内筒螺栓孔(21)；所述耗能套筒内筒螺栓孔(21)与连接板固定杆螺栓孔(22)的间距大于传动杆螺栓孔(23)与连接板固定杆螺栓孔(22)的间距，所述传动杆螺栓孔(23)为槽型孔。

9.根据权利要求7所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述转向板固定杆(5)和套筒固定板(4)通过膨胀螺栓固定在空心桥墩内壁上。

10.根据权利要求1所述的一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，其特征在于，所述空心桥墩包括多个拼装的节段，各个耗能单元沿空心桥墩竖直方向等间距设置，相邻耗能单元的间距大小与空心桥墩的节段高度相匹配，各个传动杆(3)依次连接，构成锯齿形。

技术总结
本发明涉及一种预制拼装空心桥墩内置型耗能连杆机构，包括多个耗能单元，各个耗能单元依次左右交叉设置在空心桥墩不同高度处的内壁两侧，所述耗能单元包括耗能套筒、转向板和传动杆；所述转向板可转动固定在空心桥墩内壁上，所述传动杆的一端可转动连接转向板，另一端可转动连接相邻耗能单元的转向板，所述耗能套筒的一端可转动固定在空心桥墩内壁上，另一端可转动连接转向板。在桥墩发生振动时，所述传动杆能带动所有高度处的转向板发生转动，进而带动耗能套筒伸缩，将空心桥墩的振动转化为热能。与现有技术相比，本发明属于内置型不影响桥梁美观，同时对于一阶或高阶模态均具有较好的耗能效果。

技术研发人员：马源,肖汝诚,宋超林,孙斌,江祖慊,罗锐
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/8/27