一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座。橋梁工程領(lǐng)域通常采用的摩擦擺支座一旦球面半徑確定,隔震周期也隨之確定,但固定周期導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的地震適應(yīng)能力較差。本實(shí)用新型設(shè)置雙球面襯板,上下設(shè)置上支座板和底座,雙球面襯板下表面設(shè)置滑塊組件,上支座板環(huán)周設(shè)置有固定在底座上的限位板及導(dǎo)向條組件;上支座板、雙球面襯板、變曲率底板三者之間形成兩對(duì)曲面摩擦副。本實(shí)用新型采用變曲率表面克服傳統(tǒng)摩擦擺支座的共振問題;通過滑塊組件實(shí)現(xiàn)在不同曲率半徑下支座相關(guān)結(jié)構(gòu)的可靠接觸,摩擦面接觸自適應(yīng)性,避免發(fā)生局部應(yīng)力集中的問題;實(shí)現(xiàn)正常工況與地震工況下減隔震功能分離,受力穩(wěn)定可靠,防止落梁,且多級(jí)防護(hù)的減隔震效果明顯。
【專利說明】一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于橋梁減隔震【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來,隨著全球地震的頻發(fā),工程結(jié)構(gòu)如何實(shí)現(xiàn)抗震減災(zāi)得到人們的高度重視。在橋梁工程領(lǐng)域,為克服傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)抗震技術(shù)的不足,隔震、減震控制技術(shù)是提高結(jié)構(gòu)抗震性能的有效途徑。目前,國內(nèi)外大多采用減隔震支座來延長(zhǎng)結(jié)構(gòu)自振周期,耗散輸入到上部結(jié)構(gòu)的地震能量,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。交通運(yùn)輸部發(fā)布的《公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)貝丨J》(JTG/T B02-01— 2008)中推薦使用的整體型減隔震裝置有:鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺式減隔震支座。其中摩擦擺式減隔震支座由于具有對(duì)地震激勵(lì)頻率范圍的低敏感性、高壽命和高穩(wěn)定性、較強(qiáng)的自限位和復(fù)位能力、以及優(yōu)良的隔震和消能機(jī)制等綜合性能,逐漸成為最具有發(fā)展前景的減隔震支座。而目前國內(nèi)采用的傳統(tǒng)意義上的摩擦擺式減隔震支座,一旦球面半徑確定,其隔震周期也隨之確定,而在近斷層常伴有長(zhǎng)周期脈沖型地震波,容易與結(jié)構(gòu)發(fā)生共振;另一方面,雖然在某些專利文件中,提出利用變曲率方式來消除長(zhǎng)周期地震波帶來的共振現(xiàn)象,但在不同的曲率半徑滑動(dòng)面上,滑動(dòng)摩擦副為局部點(diǎn)接觸,容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中,嚴(yán)重影響支座使用壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,既能利用變曲率消除長(zhǎng)周期地震波帶來的共振現(xiàn)象,又能利用滑塊組件實(shí)現(xiàn)全周期的自適應(yīng)可靠接觸及自復(fù)位能力,同時(shí)防止落梁,并且提供多級(jí)防護(hù)減隔震效果。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:
[0006]所述的支座設(shè)置有雙球面襯板,雙球面襯板的上球面上部設(shè)置有與其上球面形狀相適應(yīng)的上支座板,雙球面襯板的下球面下部設(shè)置有與其下球面形狀相適應(yīng)的底座;
[0007]雙球面襯板的下球面與底座之間設(shè)置有不銹鋼板,該不銹鋼板的上方設(shè)置有若干滑塊組件,若干滑塊組件鑲嵌在雙球面襯板下球面密布的凹槽內(nèi);
[0008]上支座板環(huán)周設(shè)置有固定在底座上的限位板。
[0009]所述的雙球面襯板的上球面上設(shè)置有不銹鋼板,上支座板與該不銹鋼板之間設(shè)置有滑板,滑板環(huán)周設(shè)置有密封圈。
[0010]所述的底座的球面曲線可為等曲率圓弧曲線、雙曲率曲線、橢圓曲線或其他變曲率曲線,球面圓周方向設(shè)置圓環(huán)形凸臺(tái)。
[0011]所述的限位板分為四部分,兩兩相對(duì),均通過剪力螺栓固定在底座邊緣的圓環(huán)形凸臺(tái)上,限位板的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺(tái)邊緣相適應(yīng);
[0012]剪力螺栓與限位板通過鏈條或鋼絲繩螺釘組件相連接,限位板與底座通過鏈條或鋼絲繩螺釘組件相連;
[0013]鋼絲繩通過上錨固組件及下錨固組件將上支座板和底座相連接。
[0014]所述的滑塊組件自上而下依次為圓柱形的變形塊、鼓形的滑塊組件鋼板和滑塊組件滑板;
[0015]其中,變形塊底部環(huán)周和滑塊組件滑板環(huán)周均設(shè)置有滑塊組件密封圈。
[0016]所述的滑塊組件自上而下依次為圓柱形的變形塊、底面為凹球面的滑塊組件球凹襯板、曲面狀的滑塊組件滑板、半球體狀的滑塊組件襯板和底部平面狀的滑塊組件滑板;
[0017]其中,曲面狀的滑塊組件滑板和底部平面狀的滑塊組件滑板均設(shè)置有滑塊組件密封圈。
[0018]所述的限位板與上支座板相對(duì)的四邊均設(shè)置有導(dǎo)向條組件;
[0019]導(dǎo)向條組件包括導(dǎo)向不銹鋼板、導(dǎo)向條、連接銷柱和導(dǎo)向塊;
[0020]其中,導(dǎo)向塊通過若干連接銷柱固定在限位板上,導(dǎo)向塊與限位板相對(duì)的面為圓弧形曲面,另一滑動(dòng)表面設(shè)置有導(dǎo)向條;導(dǎo)向不銹鋼板設(shè)置在上支座板的側(cè)面;
[0021]導(dǎo)向塊兩端端部設(shè)置有鏈條或鋼絲繩螺釘組件,連接到限位板上。
[0022]所述的上支座板和其中一個(gè)方向上相對(duì)的兩塊限位板之間留有滿足單向設(shè)計(jì)位移的間隙,和另一方向上相對(duì)的兩塊限位板之間設(shè)置有導(dǎo)向條組件;
[0023]導(dǎo)向條組件包括導(dǎo)向不銹鋼板、導(dǎo)向條、連接銷柱和導(dǎo)向塊;
[0024]其中,導(dǎo)向塊通過連接銷柱固定在限位板上,導(dǎo)向塊與限位板相對(duì)的面為圓弧形,另一滑動(dòng)表面設(shè)置有導(dǎo)向條,導(dǎo)向不銹鋼板設(shè)置在上支座板的側(cè)面。
[0025]所述的上支座板和兩個(gè)方向上相對(duì)的兩組限位板之間均留有滿足設(shè)計(jì)位移的間隙。
[0026]所述的上支座板和環(huán)周限位板之間均設(shè)置有小于Imm的間隙。
[0027]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0028]本實(shí)用新型采用變曲率表面既克服傳統(tǒng)摩擦擺支座的共振問題,又大大減弱常規(guī)位移下的梁體升降問題;采用滑塊組件提高摩擦面接觸自適應(yīng)性,實(shí)現(xiàn)在不同曲率半徑下支座相關(guān)結(jié)構(gòu)的可靠接觸,避免發(fā)生局部應(yīng)力集中的問題;設(shè)置的剪力螺栓可實(shí)現(xiàn)正常工況與地震工況下減隔震功能分離,導(dǎo)向條組件可將滑動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)分離,并設(shè)置鏈條或鋼絲繩螺釘組件將地震時(shí)易脫落的零件連接,防止因支座而產(chǎn)生的地震次生災(zāi)害,整體結(jié)構(gòu)主次分明,協(xié)調(diào)統(tǒng)一,傳力路線清晰,受力穩(wěn)定可靠,防止落梁,且多級(jí)防護(hù)的減隔震效果明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖固定型(主視圖);
[0030]圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖固定型(俯視圖);
[0031]圖3是本實(shí)用新型的盆式滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0032]圖4是本實(shí)用新型的組合式滑塊組件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0033]圖5是本實(shí)用新型的導(dǎo)向條組件結(jié)構(gòu)示意圖;
[0034]圖6是本實(shí)用新型的導(dǎo)向條組件結(jié)構(gòu)鏈條或鋼絲繩螺釘組件圖;
[0035]圖7是本實(shí)用新型的實(shí)施例2單向滑動(dòng)型(主視圖);
[0036]圖8是本實(shí)用新型的實(shí)施例2單向滑動(dòng)型(俯視圖);[0037]圖9是本實(shí)用新型的實(shí)施例3雙向滑動(dòng)型(主視圖);
[0038]圖10是本實(shí)用新型的實(shí)施例3雙向滑動(dòng)型(俯視圖);
[0039]圖11是本實(shí)用新型的實(shí)施例4等曲率摩擦擺式支座(主視圖);
[0040]圖12是本實(shí)用新型的實(shí)施例4等曲率摩擦擺式支座(俯視視圖);
[0041]圖中,1-上錨固組件,2-鋼絲繩,3-上支座板,4-雙球面襯板,5-滑塊組件,6-底座,7-下錨固組件,8-滑板,9-導(dǎo)向條組件,10-限位板,11-鏈條或鋼絲繩螺釘組件,12-剪力螺栓,13-密封圈,14-不銹鋼板,15-變形塊,16-滑塊組件鋼板,17-滑塊組件密封圈,18-滑塊組件滑板,19-滑塊組件球凹襯板,20-滑塊組件襯板,21-導(dǎo)向不銹鋼板、22-導(dǎo)向條,23-連接銷柱,24-導(dǎo)向塊。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0043]本實(shí)用新型所述的變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,設(shè)置有雙球面襯板4,雙球面襯板4的上球面上部設(shè)置有與其上球面形狀相適應(yīng)的上支座板3,雙球面襯板4的下球面下部設(shè)置有與其下球面形狀相適應(yīng)的底座6。底座6的球面自中心向邊緣曲率遞增,中心處曲率較大,邊緣處曲率較小。上支座板3環(huán)周設(shè)置有固定在底座6上的限位板10,限位板10分為四部分,兩兩相對(duì),均通過剪力螺栓12固定在底座6邊緣的圓環(huán)形凸臺(tái)上,限位板10的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺(tái)相適應(yīng)。
[0044]雙球面襯板4的上球面上設(shè)置有不銹鋼板14,上支座板與該不銹鋼板14之間設(shè)置有滑板8,滑板8環(huán)周設(shè)置有密封圈13。雙球面襯板4的下球面與底座6之間設(shè)置有不銹鋼板14,該不銹鋼板14的上方設(shè)置有若干滑塊組件5,滑塊組件5鑲嵌在雙球面襯板4下球面密布的凹槽內(nèi)。
[0045]滑塊組件5有兩種結(jié)構(gòu)形式:
[0046](I)參見圖3的盆式結(jié)構(gòu)形式,滑塊組件5自上而下依次為圓柱形的變形塊15、鼓形的滑塊組件鋼板16和滑塊組件滑板18 ;其中,變形塊15底部環(huán)周和滑塊組件滑板18環(huán)周均設(shè)置有滑塊組件密封圈17。
[0047](2)參見圖4的組合式支座形式,滑塊組件5自上而下依次為圓柱形的變形塊15、底面為凹球面的滑塊組件球凹襯板19、曲面狀的滑塊組件滑板18、半球體狀的滑塊組件襯板17和底部平面狀的滑塊組件滑板18 ;其中,曲面狀的滑塊組件滑板18和底部平面狀的滑塊組件滑板18均設(shè)置有滑塊組件密封圈17。
[0048]變形塊15的可變形材料具有轉(zhuǎn)動(dòng)和壓縮性能,可采用蝶形彈簧、橡膠、高分子材料、尼龍材料等,通過材料的壓縮變形或轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同曲率半徑下支座摩擦面的自適應(yīng)性接觸及自復(fù)位功能,避免局部應(yīng)力集中問題。
[0049]地震時(shí),剪力螺栓12將被剪斷而引起限位板10和導(dǎo)向塊24脫落,為了避免因此帶來的次生災(zāi)害,剪力螺栓12和限位板10用鏈條或鋼絲繩螺釘組件11相連,限位板10和底座6用鏈條或鋼絲繩螺釘組件11相連;對(duì)于有導(dǎo)向條組件9的支座,導(dǎo)向塊24和限位板10通過導(dǎo)向塊24兩端端部設(shè)置的鏈條或鋼絲繩螺釘組件11相連。
[0050]同時(shí),為了防止落梁發(fā)生,通過在上錨固組件I和下錨固組件7之間連接鋼絲繩2,將上支座板3和底座6相連。[0051]綜上可知,上支座板3和雙球面襯板4之間由不銹鋼板14、滑板8和密封圈13形成了滑動(dòng)摩擦副,雙球面襯板4和底座6之間由不銹鋼板14和滑塊組件滑板18形成了變曲率摩擦副,這兩組曲面摩擦副單獨(dú)或同時(shí)起作用來實(shí)現(xiàn)支座功能時(shí),有力地保證了支座的順利滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),有效地避免了傳統(tǒng)支座的共振問題,可靠的連接設(shè)置,可以有效防止地震的次生災(zāi)害及落梁。
[0052]根據(jù)上支座板3與限位板10之間的間隙形式,本實(shí)用新型所述的支座有三種結(jié)構(gòu)形式:
[0053](I)參見圖1和圖2的固定型結(jié)構(gòu),上支座板3和環(huán)周限位板10之間均設(shè)置有導(dǎo)向條組件9,上支座板3和環(huán)周限位板10之間均設(shè)置有小于Imm的間隙。參見圖5,導(dǎo)向條組件9包括導(dǎo)向不銹鋼板21、導(dǎo)向條22和連接銷柱23和導(dǎo)向塊24。其中,導(dǎo)向塊24通過連接銷柱23固定在限位板10上,導(dǎo)向塊與限位板相對(duì)的面為圓弧形,另一滑動(dòng)表面設(shè)置有導(dǎo)向條,導(dǎo)向不銹鋼板21設(shè)置在上支座板3的側(cè)壁中。在正常工況下,限位板10限制底座6移動(dòng),導(dǎo)向塊24的圓弧端適應(yīng)支座的轉(zhuǎn)角,導(dǎo)向條22和不銹鋼板21可以滿足支座豎向滑動(dòng)對(duì)材料性能及功能的要求,當(dāng)遇地震時(shí),剪力螺栓12被剪斷耗散地震能量,并實(shí)現(xiàn)變曲率減隔震效果,達(dá)到了摩擦擺支座的多級(jí)防護(hù)減隔震效果,在極限位移情況下,底座四周的凸臺(tái)起到防落梁的作用。
[0054](2)參見圖7和圖8的單向滑動(dòng)型結(jié)構(gòu),上支座板3和其中一個(gè)方向上相對(duì)的兩塊限位板10之間留有滿足單向設(shè)計(jì)位移的間隙,和另一方向上相對(duì)的兩塊限位板10之間設(shè)置有導(dǎo)向條組件9。這種結(jié)構(gòu)形式適用于有橫橋向或縱橋向設(shè)計(jì)位移的情況。正常工況下,限位板10限制變曲率支座板6的單向位移,在另一個(gè)方向沿著導(dǎo)向組件滑動(dòng),并滿足支座的轉(zhuǎn)角要求;當(dāng)遇地震時(shí),剪力螺栓12被剪斷耗能地震能量,并實(shí)現(xiàn)變曲率減震效果,達(dá)到了摩擦擺支座的多級(jí)防護(hù)減隔震效果,在極限位移情況下,底座四周的凸臺(tái)起到防落梁的作用。
[0055](3)參見圖9和圖10的雙向滑動(dòng)型結(jié)構(gòu),上支座板3和兩個(gè)方向上相對(duì)的兩組限位板10之間均留有滿足設(shè)計(jì)位移的間隙,適用于有雙向設(shè)計(jì)位移的情況,具體工作情況與單向滑動(dòng)型變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座相同。
[0056](4)參見圖11和圖12的等曲率摩擦擺固定結(jié)構(gòu),底座6的球面半徑不變,與之相適應(yīng)的雙球面襯板4下球面半徑與底座相同,在雙球面襯板4與底座6之間僅設(shè)置不銹鋼板14,其余結(jié)構(gòu)與圖1和圖2所示的結(jié)構(gòu)相同,相應(yīng)的通過調(diào)節(jié)上支座板3和限位板10之間的距離可以演變成單向滑動(dòng)型和雙向滑動(dòng)型結(jié)構(gòu)。
[0057]本實(shí)用新型的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉,本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本實(shí)用新型說明書而對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案采取的任何等效的變換,均為本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的支座設(shè)置有雙球面襯板(4),雙球面襯板(4)的上球面上部設(shè)置有與其上球面形狀相適應(yīng)的上支座板(3),雙球面襯板(4)的下球面下部設(shè)置有與其下球面形狀相適應(yīng)的底座(6); 雙球面襯板(4)的下球面與底座(6)之間設(shè)置有不銹鋼板(14),該不銹鋼板(14)的上方設(shè)置有若干滑塊組件(5),若干滑塊組件(5)鑲嵌在雙球面襯板(4)下球面密布的凹槽內(nèi); 上支座板(3 )環(huán)周設(shè)置有固定在底座(6 )上的限位板(10 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的雙球面襯板(4)的上球面上設(shè)置有不銹鋼板(14),上支座板與該不銹鋼板(14)之間設(shè)置有滑板(8 ),滑板(8 )環(huán)周設(shè)置有密封圈(13 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的底座(6)的球面曲線為等曲率圓弧曲線、雙曲率曲線或橢圓曲線,球面圓周方向設(shè)置圓環(huán)形凸臺(tái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的限位板(10)分為四部分,兩兩相對(duì),均通過剪力螺栓(12)固定在底座(6)邊緣的圓環(huán)形凸臺(tái)上,限位板(10)的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺(tái)邊緣相適應(yīng); 剪力螺栓(12 )與限位板(10 )通過鏈條或鋼絲繩螺釘組件(11)相連接,限位板(10 )與底座(6)通過鏈條或鋼絲繩螺釘組件(11)相連; 鋼絲繩(2)通過上錨固組件(I)及下錨固組件(7)將上支座板(3)和底座(6)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的滑塊組件(5)自上而下依次為圓柱形的變形塊(15)、鼓形的滑塊組件鋼板(16)和滑塊組件滑板(18); 其中,變形塊(15)底部環(huán)周和滑塊組件滑板(18)環(huán)周均設(shè)置有滑塊組件密封圈(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的滑塊組件(5)自上而下依次為圓柱形的變形塊(15)、底面為凹球面的滑塊組件球凹襯板(19)、曲面狀的滑塊組件滑板(18)、半球體狀的滑塊組件襯板(20)和底部平面狀的滑塊組件滑板(18); 其中,曲面狀的滑塊組件滑板(18)和底部平面狀的滑塊組件滑板(18)均設(shè)置有滑塊組件密封圈(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的限位板(10)與上支座板(3)相對(duì)的四邊均設(shè)置有導(dǎo)向條組件(9); 導(dǎo)向條組件(9)包括導(dǎo)向不銹鋼板(21)、導(dǎo)向條(22)、連接銷柱(23)和導(dǎo)向塊(24); 其中,導(dǎo)向塊(24)通過若干連接銷柱(23)固定在限位板(10)上,導(dǎo)向塊(24)與限位板(10)相對(duì)的面為圓弧形曲面,另一滑動(dòng)表面設(shè)置有導(dǎo)向條(22);導(dǎo)向不銹鋼板(21)設(shè)置在上支座板(3)的側(cè)面; 導(dǎo)向塊(24)兩端端部設(shè)置有鏈條或鋼絲繩螺釘組件(11),連接到限位板(10)上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的上支座板(3)和其中一個(gè)方向上相對(duì)的兩塊限位板(10)之間留有滿足單向設(shè)計(jì)位移的間隙,和另一方向上相對(duì)的兩塊限位板(10)之間設(shè)置有導(dǎo)向條組件(9);導(dǎo)向條組件(9)包括導(dǎo)向不銹鋼板(21)、導(dǎo)向條(22)、連接銷柱(23)和導(dǎo)向塊(24);其中,導(dǎo)向塊(24)通過連接銷柱(23)固定在限位板(10)上,導(dǎo)向塊(24)與限位板(10)相對(duì)的面為圓弧形,另一滑動(dòng)表面設(shè)置有導(dǎo)向條(22),導(dǎo)向不銹鋼板(21)設(shè)置在上支座板(3)的側(cè)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的上支座板(3)和兩個(gè)方向上相對(duì)的兩組限位板(10)之間均留有滿足設(shè)計(jì)位移的間隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座,其特征在于:所述的上支座板(3)和環(huán)周限位板(10)之間均設(shè)置有小于Imm的間隙。
【文檔編號(hào)】E01D19/04GK203393605SQ201320320671
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月5日
【發(fā)明者】葛勝錦, 王偉, 潘長(zhǎng)平, 彭澤友, 趙振宇, 史春娟, 王永祥, 王建強(qiáng), 劉樂, 孫紅蘭 申請(qǐng)人:西安中交土木科技有限公司