專利名稱：一種多功能橋梁減隔震支座的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型多功能橋梁減隔震支座，特別適用于在地震多發(fā)區(qū)的簡支梁、連續(xù)梁等梁式橋中采用，以有效控制梁墩間的相對位移，防止落梁發(fā)生。
背景技術：
地震歷來是嚴重危害人類的一大自然災害。尤其是近40年來，全球發(fā)生了許多次 大地震，包括美國San Fernando地震、Loma Prieta地震、中國唐山大地震、汶川大地震、日 本阪神大地震以及海地地震等，給人類造成了非常慘重的生命財產(chǎn)損失。這幾次地震災害 的共同特點是由于橋梁工程遭到嚴重破壞，切斷了震區(qū)交通生命線，造成救災工作的巨大 困難，使次生災害加重，導致了巨大的經(jīng)濟損失。因此，全世界的橋梁抗震工作者紛紛對現(xiàn) 行的抗震設計規(guī)范和常用抗震措施進行反思和改進。實踐證明，橋梁減隔震設計是解決橋 梁抗震問題，防止落梁發(fā)生的有效途徑。減震是利用特制減震構件或裝置，使之在強震時率先進入塑性區(qū)，產(chǎn)生大阻尼，大 量消耗進入結構體系的能量；而隔震則是利用隔震體系，設法阻止地震能量進入主體結構。 在實際中，有時把這兩種體系合二為一。通過選擇適當?shù)臏p、隔震裝置與設置位置，可以達 到控制結構內(nèi)力分布與大小的目的。目前，減隔震技術是橋梁工程抗震的研究熱點之一。為 此國內(nèi)外技術人員已研制并開發(fā)了許多類型的減隔震裝置，用于橋梁抗震領域的主要有橡 膠支座、鉛芯橡膠支座、滑動摩擦型減隔震支座、彈塑性減震耗能鋼阻尼器、磁流變阻尼器 以及油阻尼器等。將現(xiàn)有的兩種或多種減隔震方法組合應用，揚長避短以充分發(fā)揮不同減 隔震裝置的功能，是橋梁減隔震裝置的發(fā)展趨勢。聚四氟乙烯滑動支座由不銹鋼和聚四氟乙烯材料制成，由于這兩種材料之間摩擦 系數(shù)小，且該支座具有水平滑動位移大的優(yōu)點，作為橋梁結構的滑動支座被廣泛應用于工 程實際。這種支座的缺點也很明顯。一是通過聚四氟乙烯和鋼板間的摩擦耗能，其隔震效 果對地震輸入的頻率成份不敏感。二是會導致橋梁結構主梁與滑動裝置之間過大位移的發(fā) 生，進而導致地震中因梁墩相對位移過大而造成落梁破壞。為了防止落梁，我國目前在梁橋 中已廣泛使用擋塊，但鋼筋混凝土擋塊雖然能有效控制梁墩相對位移，但會引起橋墩內(nèi)力 的顯著增加。鉛芯橡膠支座(墊)是新西蘭學者在1975年發(fā)展的，該支座通過在普通分層橡膠支 座中插入鉛芯而形成，充分利用了鉛芯良好的力學特性，包括較低的屈服剪力和較高的初 始剪切剛度。此外，對鉛芯橡膠支座的動力試驗表明，鉛芯橡膠支座具有良好的滯回特性。 因此在地震作用下，鉛芯橡膠支座不僅利用了橡膠在變形過程中的阻尼耗能，而且鉛芯的 屈服同樣能夠延長結構周期，消耗地震能量。鉛芯橡膠支座的另一個優(yōu)點是在溫度、汽車制 動力、混凝土徐變等作用下產(chǎn)生的支座抗力較低，利于保證橋墩的抗震性能。彈塑性減震耗能鋼阻尼器利用鋼材的塑性變形來耗能，通常和隔震橡膠支座共同 使用。鋼阻尼器的優(yōu)點是制造較簡單，無需特殊設備，造價相對較低，易于根據(jù)實際需要制 成不同的形狀且堅實耐用，耗能能力強。[0007]在很多時候，橋梁設計人員會遇到既希望支座能夠產(chǎn)生相對較大的水平位移，又 希望其具有很強的抗震性能。很顯然，上述任一種阻尼器均不能滿足實際工程的需要，需要 綜合上述三種支座的優(yōu)點方能解決這一問題。雖然有橋梁抗震同行提出過如聚四氟乙烯滑 動支座和分層橡膠支座聯(lián)合使用等方案，但在實際應用過程中由于設計構造、耗能效果等 原因，未能被工程界所廣泛接受。我國當前正處于土木交通工程建設的蓬勃發(fā)展階段，又是 地震多發(fā)國家，結合橋梁抗震工程實際研制多功能 橋梁隔減震支座意義重大。
發(fā)明內(nèi)容技術問題本實用新型的目的是提供一種多功能橋梁減隔震支座，該支座不僅具 有聚四氟乙烯滑動支座水平伸縮位移大的優(yōu)點，又具有鉛芯橡膠支座和彈塑性減震耗能鋼 阻尼器耗能能力強、抗震性能好的優(yōu)點，可廣泛應用于地震區(qū)各類橋梁工程結構當中。技術方案本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該支座包括上連接 板、光面不銹鋼板、聚四氟乙烯板、上蓋板、夾層鋼板、橡膠、鉛芯、軟鋼板、下連接板；其中， 夾層鋼板、橡膠、鉛芯這三個部分組成鉛芯橡膠墊；上蓋板粘結在鉛芯橡膠墊的上表面，在 上蓋板的上部粘結聚四氟乙烯板，該滑板與其上的光面不銹鋼板通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動面；鉛芯橡膠墊四周的軟鋼板與上蓋板及下連接板焊接，形成內(nèi)部鉛芯橡膠外部軟 鋼的耗能裝置；該支座的上下連接板通過高強螺栓與預埋板相連，上連接板與光面不銹鋼 板通過焊接相連。聚四氟乙烯板材的表面壓制圓形儲油槽，同時采用硅脂潤滑油以增加滑動面的滑 移性能，并在整個支座的四周設置防塵罩。上連接板、光面不銹鋼板與聚四氟乙烯板一起構成支座的上部結構，它主要解決 讓支座實現(xiàn)大位移的問題。上蓋板、鉛芯橡膠墊、軟鋼板與下連接板一起構成支座的下部結 構，它主要解決支座在地震作用下耗能減震的問題。將光面不銹鋼板設置成“十”字形，并 將長“十”字形的聚四氟乙烯板固結在上蓋板上，且將上蓋板的四角設置成凸塊，以達到如 下效果在溫度、車輛荷載等常遇荷載作用下，沿橋梁縱向由聚四氟乙烯滑動結構來形成所 需的位移；在地震作用下，當橋梁沿縱向的位移達到滑動位移的限值時，由光面不銹鋼板與 上蓋板之間“凹凸相嵌”的構造來使下部耗能減震系統(tǒng)發(fā)揮作用，從而顯著提高橋梁結構的 抗震性能。本實用新型中所采用的軟鋼板具有屈服點低、彈塑性減震耗能效果好的優(yōu)點，將 其與鉛芯橡膠墊聯(lián)合使用，可顯著提高支座的耗能能力，且能達到防止落梁破壞、控制結構 位移、減小橋梁震害的作用。有益效果通過對現(xiàn)有三種減隔震裝置包括聚四氟乙烯滑動支座、鉛芯橡膠支座 和彈塑性減震耗能鋼阻尼器的改進和組合，使得該新型橋梁減隔震支座可以很好的滿足橋 梁工程結構的多功能需求，不僅能夠在水平方向大位移伸縮，還具備抵抗大震的能力。隨著 全世界內(nèi)橋梁結構抗震性能的重視，該新型減隔震支座給橋梁抗震設計人員帶來了更多的 選擇，為橋梁工程抗震設計提供了諸多便利，因此具有廣泛的工程應用前景。

圖1是本實用新型的支座結構整體縱向剖面構造示意圖；[0015]圖2是光面不銹鋼板的正視圖；圖3是上蓋板的正視圖4是聚四氟乙烯滑板系統(tǒng)示意圖。圖中有上連接板1 ；光面不銹鋼板2 ；聚四氟乙烯板3 ；上蓋板4 ；夾層鋼板5 ；橡 膠6 ；鉛芯7 ；軟鋼板8 ；下連接板9。
具體實施方式
本實用新型的多功能橋梁減隔震支座包括上連接板1、光面不銹鋼板2、聚四氟 乙烯板3、上蓋板4、夾層鋼板5、橡膠6、鉛芯7、軟鋼板8、下連接板9 ；其中，夾層鋼板5、橡 膠6、鉛芯7這三個部分組成鉛芯橡膠墊；上蓋板4粘結在鉛芯橡膠墊的上表面，在上蓋板4 的上部粘結聚四氟乙烯板3，該滑板3與其上的光面不銹鋼板2通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動面；在鉛芯橡膠墊的四周使用軟鋼板8與上蓋板4及下連接板9焊接，形成內(nèi)部鉛芯 橡膠外部軟鋼的耗能裝置；該支座的上連接板1與下連接板9通過高強螺栓與預埋板相連， 上連接板1與光面不銹鋼板2通過焊接相連，支座結構整體縱向剖面構造示意圖見圖1。本支座為長方形，軟鋼板8沿方形鉛芯橡膠墊的四周布置。先按照橋墩及橋梁結 構的尺寸設計好下連接板9的尺寸，并按耗能減震橋梁的設計要求確定鉛芯橡膠墊和軟鋼 板8的尺寸，再在下連接板9上設計好鉛芯橡膠墊和軟鋼板8的位置，然后先在下連接板9 上粘接鉛芯橡膠墊，再將按要求制作的軟鋼板8焊接在橡膠墊的周圍，形成圍筒形，兩者應 緊密相靠。然后將上蓋板4與鉛芯橡膠墊粘接起來，并將軟鋼板8的上部與上蓋板4用角 焊縫連接。光面不銹鋼板2與上連接板1用角焊縫相連，光面不銹鋼板2為十字形，在彎角的 轉(zhuǎn)折處應做成圓弧形，以避免應力集中，具體構造見圖2。光面不銹鋼板2的兩翼與中間部 分的寬度的比值由計算確定。光面不銹鋼板2與粘貼在上蓋板4上的聚四氟乙烯板3在凹 凸相嵌的大小上應留有足夠的滑動空間。上蓋板4的四個凸塊應與光面不銹鋼板2相配 套，且凸塊的強度應經(jīng)計算驗算，以保證體系轉(zhuǎn)換的可靠。上蓋板4的構造見圖3。聚四氟 乙烯板3牢固連接在上蓋板4上?，F(xiàn)場施工時在聚四氟乙烯板3的圓形儲油槽里注入硅脂 潤滑油，在整個支座的四周應設置防塵罩。聚四氟乙烯板3系統(tǒng)示意圖見圖4。現(xiàn)場安裝過程中，上連接板1、下連接板9分別用高強螺栓與梁底的預埋板及橋墩 上的預埋板相連，支座的上部結構與下部結構分別安裝，最后在注入硅脂潤滑油后將上下 部分連接在一起，安裝好防塵罩。
權利要求1.一種多功能橋梁減隔震支座，其特征是該支座包括上連接板(1)、光面不銹鋼板 (2)、聚四氟乙烯板(3)、上蓋板(4)、夾層鋼板(5)、橡膠(6)、鉛芯(7)、軟鋼板(8)、下連接 板(9)；其中，夾層鋼板(5)、橡膠(6)相間層疊設置，鉛芯(7)垂直穿過夾層鋼板(5)、橡膠 (6)組成鉛芯橡膠墊；上蓋板(4)粘結在鉛芯橡膠墊的上表面，在上蓋板(4)的上部粘結聚 四氟乙烯板(3)，該聚四氟乙烯板(3)與其上的光面不銹鋼板(2)通過“凹凸相嵌”的形狀形 成滑動面；在鉛芯橡膠墊的四周使用軟鋼板(8)與上蓋板(4)及下連接板(9)焊接，形成內(nèi) 部鉛芯橡膠外部軟鋼的耗能裝置；該支座的上連接板(1)與下連接板(9)通過高強螺栓與 預埋板相連，上連接板(1)與光面不銹鋼板(2)通過焊接相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能橋梁減隔震支座，其特征是該支座下半部分的 彈塑性耗能軟鋼板(8 )與上蓋板(4 )及下連接板(9 )采用角焊縫連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的新型多功能橋梁減隔震支座，其特征是將光面不銹鋼板(2) 設置成“十”字形，并將長“十”字形的聚四氟乙烯板(3)固定連接在上蓋板(4)上，且將上 蓋板的四角設置成凸塊以對最大滑動位移進行限制。
專利摘要一種多功能橋梁減隔震支座，該支座由上下兩部分組成。其中上半部分由聚四氟乙烯板滑動支座組成，該部分能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)荷載作用下主梁結構的自由伸縮和變位，因而具有常規(guī)滑動支座的全部特點。下半部分為具有多級減隔震功能的組合減隔震裝置，由中間部分的鉛芯橡膠墊和外圍部分的彈塑性耗能軟鋼板組成。鉛芯橡膠墊中間設置鉛芯。地震作用下，利用鉛芯橡膠墊和彈塑性耗能鋼板來共同消耗能量，以有效限制梁墩間的相對位移。聚四氟乙烯板滑動支座與組合減隔震裝置之間進行剛性連接，以保證上下兩部分裝置的共同工作。隨著世界范圍內(nèi)對工程結構抗震設防的重視以及經(jīng)濟水平的不斷發(fā)展，該新型橋梁減隔震支座必將具有廣泛的工程應用前景。
文檔編號E04B1/98GK201865044SQ201020600889
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月11日
發(fā)明者吳繼榮, 李愛群, 王浩, 黃小偉 申請人:東南大學