[發明專利]基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置及制作方法

有效

• 申請號: 202111512625.2
• 申請日: 2021-12-08
• 公開（公告）號: CN114016795B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王軍文;高榮澳;劉彥偉;張魁杰;牛衛兵;樊軍;劉朋;邢南南
• 申請（專利權）人: 石家莊鐵道大學;中鐵建設集團基礎設施建設有限公司;中鐵建設集團（杭州）建設有限公司
• 主分類號: E04H9/02
• 分類號: E04H9/02;E04B1/98
• 代理公司: 北京青松知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11384
• 代理人: 鄭青松

1.一種基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：包括自外向內依次同軸套設的外套管(1)、高強鋼環簧組(11)、中套管(2)、波紋管(4)和內套管(3)，所述高強鋼環簧組(11)與外套管(1)之間留有一定間隙，所述外套管(1)由兩個等徑等長的半套管拼接而成，拼接時，預先給所述高強鋼環簧組(11)施加預壓力，所述外套管(1)的內壁上固定連接有一對外環形擋板(6)，所述中套管(2)的外壁上固定連接有一對內環形擋板(5)，所述高強鋼環簧組(11)設置在一對外環形擋板(6)之間，所述一對內環形擋板(5)的間距大于一對外環形擋板(6)之間的間距，且位于同側的內環形擋板(5)位于外環形擋板(6)的外側，所述外套管(1)一端封閉，另一端通過自外套管(1)端部向內延伸的第一端板(9)形成供中套管(2)穿過的通孔，所述中套管(2)穿過所述外套管(1)的通孔并與所述第一端板(9)滑動連接，所述中套管(2)一端封閉，另一端敞口，敞口端通過自所述中套管(2)的端部向外延伸的第二端板(10)與所述外套管(1)內壁滑動連接，第一端板(9)和第二端板(10)之間的距離大于所述一對內環形擋板(5)之間的距離；所述波紋管(4)的一端固定連接在所述中套管(2)的封閉端，另一端固定在所述外套管(1)的封閉端，所述內套管(3)一端固定在所述外套管(1)的封閉端，所述外套管(1)的封閉端和中套管(2)的封閉端均設置有連接件(12)；所述內套管(3)內表面間隔設置有加勁板(15)；所述高強鋼環簧組(11)的預壓力由一對外環形擋板(6)施加，高強鋼環簧組(11)預壓狀態下與一對內環形擋板(5)之間的間隙等于所述波紋管(4)的彈性變形極限。

2.根據權利要求1所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述波紋管(4)與所述中套管(2)的封閉端通過螺栓固定連接。

3.根據權利要求2所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述中套管(2)與所述第二端板(10)焊接或者一體設置，所述外套管(1)與所述第一端板(9)焊接或者一體設置。

4.根據權利要求3所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述外套管(1)的兩個半套管的端部表面焊接有拼接件(13)，所述拼接件(13)通過螺栓拼裝，所述拼接件(13)為L型鋼或角鋼。

5.根據權利要求4所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述連接件(12)的設計承載力大于屈曲約束波紋管耗能支撐裝置的極限承載力。

6.根據權利要求5所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述外套管(1)、中套管(2)、內套管(3)、內環形擋板(5)、外環形擋板(6)、第一端板(9)、第二端板(10)、拼接件(13)、連接件(12)的材質均為低合金高強度Q355鋼。

7.根據權利要求6所述的基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置，其特征在于：所述高強鋼環簧組(11)采用屈服強度為1350MPa的60Si2MnA，高強鋼環簧組(11)在工作時一直處于彈性狀態，卸載時高強鋼環簧組(11)的彈性形變恢復實現自復位。

8.根據權利要求1-7任意一項所述的一種基于環簧自復位的屈曲約束波紋管耗能支撐裝置的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：組裝并預壓高強鋼環簧組：將高強鋼環簧組(11)套在中套管(2)上；將一對內環形擋板(5)分別安裝在高強鋼環簧組(11)的兩端，并與中套管(2)焊接相連；將一對外環形擋板(6)分別與外套管(1)的兩個半套管的內壁焊接相連，將拼接件(13)分別與外套管(1)的兩個半套管外壁焊接相連，然后將螺栓(14)穿過拼接件(13)上的預留孔，使兩個半套管拼接，同時預壓高強鋼環簧組(11)；

步驟二：焊接第一端板(9)、第二端板(10)，在外套管(1)左端內壁端部焊接第一端板(9)，在中套管(2)右端外壁端部焊接第二端板(10)；

步驟三：在中套管(2)左端內壁焊接圓形端板形成中套管(2)的封閉端，在外套管(1)右端內壁焊接圓形端板形成外套管(1)的封閉端，分別在兩個封閉端焊接連接件(12)；

步驟四，將波紋管(4)從中套管(2)的敞口端穿過，內套管(3)從波紋管(4)內穿過；將波紋管(4)左端與中套管(2)的封閉端通過螺栓(14)相連；并將形成的整體自外套管(1)的敞口端穿入，波紋管(4)與外套管(1)的封閉端通過螺栓(14)固定；將連接件(12)分別焊接在中套管(2)和外套管(1)封閉端的外壁面。