本發明涉及橋梁工程領域。更具體地說，本發明涉及一種橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造。

背景技術：

1、在橋梁運營階段，作用于每個柔性墩上的縱向水平力相對較小，絕大部分縱向水平力由橋臺和剛性墩承擔。基于這一特性，柔性墩順橋向的墩身截面尺寸能夠大幅減小。目前，柔性墩的主要構造方式是借助活動支座的可活動量，以此滿足橋梁結構的位移需求。

2、在一些橋梁施工項目中，由于受到環境、景觀以及總體結構等條件的限制，選用鋼墩作為柔性墩是一種理想選擇，鋼質柔性墩不僅能夠滿足強度要求，還可進一步縮減順橋向的墩身尺寸，使橋梁結構更為簡潔美觀。然而，當涉及斜拉橋、拱橋這類聯長較長的橋梁時，主梁縱向位移量會顯著增大。在此情形下，柔性鋼墩便暴露出一系列問題。一方面，墩身縱橋向的現有尺寸往往難以滿足安裝活動支座所需的空間要求；另一方面，若試圖通過增大墩身尺寸來解決這一問題，又會直接致使工程造價大幅攀升。這種狀況無疑給柔性鋼墩在長聯橋梁中的應用帶來了嚴峻挑戰。

技術實現思路

1、本發明的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優點。

2、為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其包括：

3、主耳板，其下部設于鋼墩內，上部豎直向上延伸至主梁箱室內，所述主耳板沿縱向設置；所述主耳板的上部設有第一穿孔，其為橢圓形結構，所述第一穿孔的長軸沿縱向延伸；所述第一穿孔內設有第一襯套；

4、一對次耳板，其沿橫向分別平行設于所述主耳板的兩側，每個次耳板的底部與主梁的底板連接；每個次耳板上設有與所述第一穿孔對應的第二穿孔，每個第二穿孔為圓形；所述第二穿孔內設有第二襯套；

5、銷軸，其沿橫向依次穿過其中一個第二穿孔、第一穿孔以及另外一個第二穿孔，將主耳板與一對次耳板連接；所述銷軸的一端上設有卡槽；

6、擋板，其卡設于所述卡槽內，所述擋板與所述卡槽臨近的一個次耳板連接；

7、其中，所述第一襯套和所述第二襯套選用石墨銅合金材質，所述第一襯套和所述第二襯套的厚度t的計算公式如式1所示：

8、

9、其中，f為橋墩傳遞到襯套的最大荷載，[σ]為石墨銅合金的許用抗壓強度，λ為襯套的散熱系數，δt為襯套內壁和外壁的溫度差，α為校正系數，第一襯套厚度t1對應的校正系數α1與第二襯套厚度t2對應的校正系數α2，α1與α2之和為1。

10、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，還包括：

11、鋼板，其設于墩頂，所述鋼板為向下彎曲的弧形結構；

12、石墨銅襯，其設于所述鋼板頂部。

13、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，所述第一襯套和所述第二襯套內壁上均間隔設有多個自適應調節塊，自適應調節塊為楔形結構的形狀記憶合金。

14、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，所述主耳板的上部沿橫向的兩側設有第一加強板，所述主耳板的下部沿橫向的兩側設有加勁肋；每個次耳板沿橫向的兩側均設有第二加強板。

15、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，還包括：

16、多個第一撞擊力傳感器，其間隔嵌設于所述主耳板的上部內，第一撞擊力傳感器用于監測主耳板受到的撞擊力；

17、多個第二撞擊力傳感器，其沿所述銷軸的軸向間隔嵌設于所述銷軸內，第二撞擊力傳感器監測銷軸受到的撞擊力；

18、多個溫度傳感器，其沿所述銷軸的軸向間隔設于所述銷軸上，溫度傳感器用于實時監測銷軸的工作溫度；

19、鎖定機構，其設于第一加強板上，所述鎖定機構用于將所述銷軸進行鎖定；

20、控制器，其與多個第一撞擊力傳感器、多個第二撞擊力傳感器、溫度傳感器、鎖定機構均連接；所述控制器設置為采集第一撞擊力傳感器的第一檢測值、第二撞擊力傳感器的第二檢測值以及溫度傳感器的第三檢測值，控制器將第一檢測值、第二檢測值、第三檢測值輸入至預先構建的連接結構風險預測模型中，輸出連接結構的風險預警等級，當風險預警等級達到預設的高風險閾值時，則控制器發出報警信號同時啟動鎖定機構將銷軸進行鎖定。

21、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，輸出的連接結構的風險預警等級經過了優化調整，具體為：

22、當風險預警等級小于預設的高風險預警值，且第一檢測值與主耳板理論承載撞擊力比值大于0.6時，控制器計算歷史一周內第一檢測值變化速率，如第一檢測值變化速率超過5％時，將該風險預警等級調整至高風險閾值。

23、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，連接結構的風險預警等級的優化調整還包括：

24、當風險預警等級小于預設的高風險預警值，且第三檢測值大于50℃時，第三檢測值相對于50℃每增加5℃，將該風險預警等級調整一次，每次調整后的風險預警等級是上一個風險預警等級數值的1.1倍。

25、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，控制器還設置為，若經過優化調整后的風險預警等級與高風險預警閾值的比值大于0.5小于0.65時，控制器發出低風險預警信號，并每隔1h發送一次；

26、若經過優化調整后的風險預警等級與高風險預警閾值的比值大于等于0.65小于1時，控制器發出中風險預警信號，并每隔0.3h發送一次；

27、若經過優化調整后的風險預警等級與高風險預警閾值的比值大于等于1時，控制器發出持續性的高風險預警信號，并啟動鎖定機構將銷軸進行鎖定。

28、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，第一加強板上設有多個安裝槽；銷軸上設有多個鎖定孔，其與多個安裝槽一一對應設置；

29、所述鎖定機構包括：

30、多個驅動器，每個安裝槽內設置一個驅動器；每個驅動器與控制器連接；

31、多個鎖舌，每個驅動器的輸出端設有一個鎖舌，每個驅動器驅動鎖舌沿銷軸的徑向移動并可插入對應的鎖定孔內。

32、優選的是，所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，第一穿孔的入口端和出口端均有擴口處理，擴口角度為10～20°，擴口長度為銷軸直徑的0.3～0.5倍。

33、本發明至少包括以下有益效果：

34、本發明提出了一種解決柔性鋼墩墩身尺寸不滿足安裝活動支座所需空間的銷鉸構造，大大提高鋼墩高強度材料的利用效率，可進一步減小柔性墩墩身尺寸，降低了造價，同時在滿足橋梁力學性能的前提下，使整體結構顯得簡潔美觀。

35、本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。

技術特征：

1.橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，包括：

2.如權利要求1所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，還包括：

3.如權利要求2所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，所述第一襯套和所述第二襯套內壁上均間隔設有多個自適應調節塊，自適應調節塊為楔形結構的形狀記憶合金。

4.如權利要求3所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，所述主耳板的上部沿橫向的兩側設有第一加強板，所述主耳板的下部沿橫向的兩側設有加勁肋；每個次耳板沿橫向的兩側均設有第二加強板。

5.如權利要求4所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，還包括：

6.如權利要求5所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，輸出的連接結構的風險預警等級經過了優化調整，具體為：

7.如權利要求6所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，連接結構的風險預警等級的優化調整還包括：

8.如權利要求7所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，控制器還設置為，若經過優化調整后的風險預警等級與高風險預警閾值的比值大于0.5小于0.65時，控制器發出低風險預警信號，并每隔1h發送一次；

9.如權利要求5所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，第一加強板上設有多個安裝槽；銷軸上設有多個鎖定孔，其與多個安裝槽一一對應設置；

10.如權利要求5所述的橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其特征在于，第一穿孔的入口端和出口端均有擴口處理，擴口角度為10～20°，擴口長度為銷軸直徑的0.3～0.5倍。

技術總結
本發明公開了一種橋梁柔性鋼墩隱藏式無支座銷鉸構造，其包括：主耳板，其下部設于鋼墩內，上部豎直向上延伸至主梁箱室內，主耳板上設有第一穿孔；一對次耳板，其沿橫向分別平行設于所述主耳板的兩側，每個次耳板的底部與主梁的底板連接；每個次耳板上設有第二穿孔；銷軸，其沿橫向依次穿過其中一個第二穿孔、第一穿孔以及另外一個第二穿孔，將主耳板與一對次耳板連接；所述銷軸的一端上設有卡槽；擋板，其卡設于所述卡槽內，所述擋板與所述卡槽臨近的一個次耳板連接。本發明能很好的解決柔性鋼墩順橋向尺寸不滿足安裝活動支座所需空間的問題，同時銷鉸結構在隱藏在主梁內部，在滿足橋梁力學性能的前提下，使結構顯得簡潔美觀。

技術研發人員：高建峰,吳正攀,吳振濤,鄧四強,劉磊,黃冰冰,林君
受保護的技術使用者：中交第四航務工程勘察設計院有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28