專利名稱：自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑、橋梁等構(gòu)筑物支座裝置，尤其是涉及一種應(yīng)用于大跨度橋梁及
其它大型構(gòu)筑物的自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座。
背景技術(shù)：
為了確保建筑以及橋梁等生命線工程在地震中發(fā)揮應(yīng)有的功能，減小地震災(zāi)害， 傳統(tǒng)的抗震設(shè)計思想以"小震不壞、設(shè)防烈度可修、大震不倒"三水準(zhǔn)為設(shè)防目標(biāo)，工程結(jié)構(gòu) 依靠結(jié)構(gòu)的變形來吸收并消耗地震能量。在結(jié)構(gòu)遭遇到中、小烈度地震時，依靠結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu) 構(gòu)件來吸收并消耗地震能量是可行的。然而，當(dāng)構(gòu)筑物遭遇到大地震或特大罕遇地震時，完 全依靠結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件難以吸收并消耗巨大的地震能量。因此，雖然采用了嚴(yán)格的設(shè)計，在遇 到超過規(guī)范設(shè)計要求的大地震或特大地震時仍無法確保結(jié)構(gòu)的安全，于是工程減震控制體 系，工程結(jié)構(gòu)減震控制包括被動控制、主動控制及混合控制發(fā)展起來。隔震技術(shù)作為工程結(jié) 構(gòu)減震控制的一支重要分支，不需要外加能源，安全、經(jīng)濟(jì)，受到了工程和學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān) 注，并在國內(nèi)外建筑、橋梁等工程結(jié)構(gòu)抗震中得到廣泛的應(yīng)用。隔震支座性能決定了體系的 隔震效果與抗震性能，因而研發(fā)出高性能的減隔震支座成了隔震技術(shù)中的關(guān)鍵問題。
良好的隔震系統(tǒng)應(yīng)滿足四項(xiàng)基本功能，(1)合理的柔度；(2)良好的耗能能力；(3) 初始的剛度、屈服力；(4)迅速復(fù)位能力。目前，用于橋梁及其它構(gòu)筑物的減隔震裝置主要 有疊層橡膠支座、鉛芯橡膠支座、高阻尼橡膠支座、摩擦擺系統(tǒng)以及各種阻尼器等耗能裝 置。這些支座在應(yīng)于大跨度橋梁及大型構(gòu)筑物時，均存在不足之處。 各種橡膠支座由于豎向承載力較低，耐久性較差，不能單獨(dú)應(yīng)用于上部結(jié)構(gòu)很重 的大跨度橋梁以及其它大型構(gòu)筑物中。 摩擦擺系統(tǒng)對中小跨徑橋梁有較好的使用效果，但是由于單一摩擦面，在支座運(yùn) 動過程中，其剛度和阻尼特性不能改變，無自適應(yīng)性。在強(qiáng)地震作用下，水平位移幅值受到 限制，難以保證在強(qiáng)震作用下大跨度橋梁結(jié)構(gòu)大位移的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，
解決工程上亟待解決的承載能力高、耐久性能好，自適應(yīng)性能強(qiáng)，在強(qiáng)震作用下水平位移幅
值大的減隔震支座，以滿足抗震要求高的大跨度橋梁及其它大型構(gòu)筑物。 本發(fā)明的提供的一種自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動盤，
上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座板凹球面
內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面相
接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽中，
上、下兩球缺分別具有凸球面。 上支座板凹球面、下支座板凹球面、上滑動盤凹球面以及下滑動盤凹球面均鍍致 密鉻層不銹鋼板。
上滑動盤凸球面、下滑動盤凸球面以及活動滑塊的上、下凸球面均鑲嵌聚四氟乙 烯滑板。 上滑動盤凸球面的曲率半徑與上支座板凹球面曲率半徑相同，下滑動盤凸球面的 曲率半徑與下支座板凹球面曲率半徑相同，上、下球缺凸球面的曲率半徑分別與上、下滑動 盤凹球面曲率半徑相同，且上支座板凹球面的摩擦系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤凹球 面摩擦系數(shù)相同。 本發(fā)明提供了一種自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，在正常使用狀況下，自適應(yīng)
多球面摩擦滑動隔震支座將橋梁或其它構(gòu)筑物上部荷載均勻地傳遞到下部結(jié)構(gòu)，通過滑塊
的上、下球缺間轉(zhuǎn)動來適應(yīng)橋梁上部結(jié)構(gòu)間的轉(zhuǎn)動，取到普通支座的作用；另一方面，在地 震時，通過滑塊在不同曲率半徑的球面上摩擦滑動，能自調(diào)節(jié)剛度和阻尼的變化，自適應(yīng)行 為強(qiáng)，起到良好減隔震效果，進(jìn)而減小或隔離地震對大跨度橋梁以及其它大型構(gòu)筑物的影 響。 本發(fā)明在可計算和控制的位移范圍內(nèi)，滑塊通過多個球面自適應(yīng)行為來改變其自 身的剛度和阻尼大小，對于多性能目標(biāo)或多水準(zhǔn)地震動，這種自適性有利于分別優(yōu)化給定 的隔震體系。該支座結(jié)構(gòu)簡單，豎向承載力大，耐久性好，減隔震機(jī)理明確，尤其對提高大跨 度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物的抗震性能作用明顯。


圖1是本發(fā)明自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明 1-上支座板；2_鍍致密鉻層不銹鋼板；3_上滑動盤；4_聚四氟乙烯滑板；5_上球
缺；6-下支座板；7-下滑動盤；8-下球缺。
具體實(shí)施例方式
自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座是在普通的球型支座基礎(chǔ)上，增加上、下兩個中
間滑動盤，從而形成多個摩擦滑動球面、自適應(yīng)性能強(qiáng)的一種新型減隔震支座，主要用于抗 震性能要求高的大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物。 圖1是自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，自適應(yīng)多球 面摩擦滑動隔震支座由上支座板l，上滑動盤3，上、下兩球缺5、8組成的活動滑塊，下滑動 盤7以及下支座板6組成，上支座板1凹球面內(nèi)連接上滑動盤3，上滑動盤3凹球面通過上、 下兩球缺5、8組成的活動滑塊和下滑動盤7凹球面相接，下滑動盤7的凸球面與下支座板8 凹球面相接，活動滑塊的上球缺5坐落于下球缺8的凹槽中，上、下兩球缺5、8分別具有凸 球面。上支座板1凹球面、下支座板6凹球面、上滑動盤3凹球面以及下滑動盤7凹球面均 鍍致密鉻層不銹鋼板2。上滑動盤3凸球面、下滑動盤7凸球面以及活動滑塊的上、下凸球 面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4。上滑動盤3凸球面的曲率半徑與上支座板1凹球面曲率半徑 相同，下滑動盤7凸球面的曲率半徑與下支座板6凹球面曲率半徑相同，上、下球缺5、8凸 球面的曲率半徑分別與上、下滑動盤3、7凹球面曲率半徑相同，且上支座板1凹球面的摩擦 系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤3、7凹球面摩擦系數(shù)相同。 自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座在普通的球型支座基礎(chǔ)上，增加上、下兩個中間滑動盤3、7，從而形成三個球面摩擦副?；顒踊瑝K上凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和上滑 動盤凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2，以及活動滑塊凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和下滑 動盤凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩擦系數(shù)小(摩擦系數(shù)y =0.04)的第一摩擦副； 下滑動盤凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板4和下支座板凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩 擦系數(shù)較大(摩擦系數(shù)P = 0. 1)的第二摩擦副；上滑動盤凸球面鑲嵌的聚四氟乙烯滑板 4和上支座板凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2構(gòu)成摩擦系數(shù)最大(摩擦系數(shù)P = 0. 2)的第 三摩擦副。正常荷載使用或小震時，活動滑塊的上、下球缺間轉(zhuǎn)動來適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)引起的轉(zhuǎn) 動，以及摩擦系數(shù)小的第一摩擦副可動，摩擦系數(shù)較大的第二摩擦副和第三摩擦副保持不 動，此時的自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座相當(dāng)時普通球形支座工作狀態(tài)；在中震時，摩擦 系數(shù)小的第一摩擦副和摩擦系數(shù)較大的第二摩擦副可動，而第三摩擦副保持不動，這樣，通 過支座兩個摩擦面的運(yùn)動耗散更大能量，以及橋梁的上下部結(jié)構(gòu)有相對較大的位移。當(dāng)大 震發(fā)生時，三個摩擦副均可運(yùn)動，盡可能多通過摩擦耗散能量，使得橋梁的上下部結(jié)構(gòu)有最 大可能的相對位移，同時，根據(jù)各球面曲率半徑的不同，能夠自動調(diào)節(jié)支座剛度和阻尼的變 化，具有良好的自適應(yīng)能力，在上部結(jié)構(gòu)重力作用下，勢能形成恢復(fù)力，使得支座具有良好 的自復(fù)位性能。 此外，本實(shí)施上、下支座板1、6凹球面均為鍍致密鉻層不銹鋼板2，活動滑塊上、下 凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板4，上、下滑動盤3、7凹球面鍍致密鉻層不銹鋼板2且凸球面 鑲嵌聚四氟乙烯滑板4。鍍致密鉻層不銹鋼板2與聚四氟乙烯滑板4形成三個摩擦副，具有 智能型自變剛度和自變阻尼的能力，自適應(yīng)性能強(qiáng)。且該支座易加工和成型控制，聚四氟乙 烯滑板價格便宜，安全可靠，對提高強(qiáng)震區(qū)大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物的抗震性能 效果明顯，具有廣泛推廣使用價值。
權(quán)利要求
一種自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動盤，上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，其特征在于上支座板凹球面內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面相接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽中，上、下兩球缺分別具有凸球面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上支座板凹 球面、下支座板凹球面、上滑動盤凹球面以及下滑動盤凹球面均鍍致密鉻層不銹鋼板。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上滑動盤凸 球面、下滑動盤凸球面以及活動滑塊的上、下凸球面均鑲嵌聚四氟乙烯滑板。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，其特征在于上滑動盤凸 球面的曲率半徑與上支座板凹球面曲率半徑相同，下滑動盤凸球面的曲率半徑與下支座板 凹球面曲率半徑相同，上、下球缺凸球面的曲率半徑分別與上、下滑動盤凹球面曲率半徑相 同，且上支座板凹球面的摩擦系數(shù)和曲率半徑最大，上、下滑動盤凹球面摩擦系數(shù)相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑、橋梁工程等大型構(gòu)筑物的一種自適應(yīng)多球面摩擦滑動隔震支座，由上支座板，上滑動盤，上、下兩球缺組成的活動滑塊，下滑動盤以及下支座板組成，上支座板凹球面內(nèi)連接上滑動盤，上滑動盤凹球面通過上、下兩球缺組成的活動滑塊和下滑動盤凹球面相接，下滑動盤的凸球面與下支座板凹球面相接，活動滑塊的上球缺坐落于下球缺的凹槽中，上、下兩球缺分別具有凸球面。本發(fā)明的支座根據(jù)不同球面的曲率半徑和摩擦系數(shù)的相同或相異，在可計算和控制的位移范圍內(nèi)，具有自動調(diào)節(jié)剛度和阻尼的自適應(yīng)特性，且該支座結(jié)構(gòu)簡單，豎向承載力大，支座水平位移大，耐久性好，減隔震機(jī)理明確，適用于抗震性能要求高的大跨度橋梁以及其它的大型構(gòu)筑物等。
文檔編號E01D19/04GK101701472SQ20091022256
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者亓路寬, 劉衛(wèi)剛, 杜修力, 王利輝, 韓強(qiáng) 申請人:北京工業(yè)大學(xué)