專利名稱：變曲率自適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明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)：
近年來，隨著全球地震的頻發(fā)，工程結(jié)構(gòu)如何實現(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)濟和社會效益。交通運輸部發(fā)布的《公路橋梁抗震設(shè)計細貝丨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地震激勵頻率范圍的低敏感性、高壽命和高穩(wěn)定性、較強的自限位和復(fù)位能力、以及優(yōu)良的隔震和消能機制等綜合性能，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周期地震波帶來的共振現(xiàn)象，但在不同的曲率半徑滑動面上，滑動摩擦副為局部點接觸，容易產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，嚴重影響支座使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明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周期地震波帶來的共振現(xiàn)象，又能利用滑塊組件實現(xiàn)全周期的自適應(yīng)可靠接觸及自復(fù)位能力，同時防止落梁，并且提供多級防護減隔震效果。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
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，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；
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)；
上支座板環(huán)周設(shè)置有固定在底座上的限位板。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。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。所述的限位板分為四部分，兩兩相對，均通過剪力螺栓固定在底座邊緣的圓環(huán)形凸臺上，限位板的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺邊緣相適應(yīng)；
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；
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。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；
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。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；
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。所述的限位板與上支座板相對的四邊均設(shè)置有導(dǎo)向條組件；
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；
其中，導(dǎo)向塊通過若干連接銷柱固定在限位板上，導(dǎo)向塊與限位板相對的面為圓弧形曲面，另一滑動表面設(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；
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。所述的上支座板和其中一個方向上相對的兩塊限位板之間留有滿足單向設(shè)計位移的間隙，和另一方向上相對的兩塊限位板之間設(shè)置有導(dǎo)向條組件；
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；
其中，導(dǎo)向塊通過連接銷柱固定在限位板上，導(dǎo)向塊與限位板相對的面為圓弧形，另一滑動表面設(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。所述的上支座板和兩個方向上相對的兩組限位板之間均留有滿足設(shè)計位移的間隙。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。本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明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)向條組件可將滑動與轉(zhuǎn)動分離，并設(shè)置鏈條或鋼絲繩螺釘組件將地震時易脫落的零件連接，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，且多級防護的減隔震效果明顯。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖固定型(主視圖)；
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖固定型(俯視圖)；
圖3是本發(fā)明的盆式滑塊組件結(jié)構(gòu)示意 圖4是本發(fā)明的組合式滑塊組件結(jié)構(gòu)示意 圖5是本發(fā)明的導(dǎo)向條組件結(jié)構(gòu)示意 圖6是本發(fā)明的導(dǎo)向條組件結(jié)構(gòu)鏈條或鋼絲繩螺釘組件 圖7是本發(fā)明的實施例2單向滑動型(主視圖)；
圖8是本發(fā)明的實施例2 單向滑動型(俯視圖)；圖9是本發(fā)明的實施例3雙向滑動型(主視圖)；
圖10是本發(fā)明的實施例3雙向滑動型(俯視圖)；
圖11是本發(fā)明的實施例4等曲率摩擦擺式支座(主視圖)；
圖12是本發(fā)明的實施例4等曲率摩擦擺式支座(俯視視圖)；
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。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細的說明。本發(fā)明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，均通過剪力螺栓12固定在底座6邊緣的圓環(huán)形凸臺上，限位板10的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺相適應(yīng)。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)。
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滑塊組件5有兩種結(jié)構(gòu)形式:
(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。(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。變形塊15的可變形材料具有轉(zhuǎn)動和壓縮性能，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)動實現(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。地震時，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。同時，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。
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或同時起作用來實現(xiàn)支座功能時，有力地保證了支座的順利滑動和轉(zhuǎn)動，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。根據(jù)上支座板3與限位板10之間的間隙形式，本發(fā)明所述的支座有三種結(jié)構(gòu)形式:
(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)向塊與限位板相對的面為圓弧形，另一滑動表面設(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，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對材料性能及功能的要求，當遇地震時，剪力螺栓12被剪斷耗散地震能量,并實現(xiàn)變曲率減隔震效果，達到了摩擦擺支座的多級防護減隔震效果，在極限位移情況下，底座四周的凸臺起到防落梁的作用。(2)參見圖7和圖8的單向滑動型結(jié)構(gòu)，上支座板3和其中一個方向上相對的兩塊限位板10之間留有滿足單向設(shè)計位移的間隙，和另一方向上相對的兩塊限位板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，在另一個方向沿著導(dǎo)向組件滑動，并滿足支座的轉(zhuǎn)角要求；當遇地震時，剪力螺栓12被剪斷耗能地震能量，并實現(xiàn)變曲率減震效果，達到了摩擦擺支座的多級防護減隔震效果，在極限位移情況下，底座四周的凸臺起到防落梁的作用。(3)參見圖9和圖10的雙向滑動型結(jié)構(gòu)，上支座板3和兩個方向上相對的兩組限位板10之間均留有滿足設(shè)計位移的間隙，適用于有雙向設(shè)計位移的情況，具體工作情況與單向滑動型變曲率自 適應(yīng)摩擦擺式減隔震支座相同。(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型和雙向滑動型結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的內(nèi)容不限于實施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.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。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變曲率自適應(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，均通過剪力螺栓(12)固定在底座(6)邊緣的圓環(huán)形凸臺上，限位板(10)的邊緣形狀與圓環(huán)形凸臺邊緣相適應(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)相對的面為圓弧形曲面,另一滑動表面設(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)和其中一個方向上相對的兩塊限位板(10)之間留有滿足單向設(shè)計位移的間隙，和另一方向上相對的兩塊限位板(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)相對的面為圓弧形，另一滑動表面設(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)和兩個方向上相對的兩組限位板(10)之間均留有滿足設(shè)計位移的間隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變曲率自適應(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。
全文摘要
本發(fā)明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，其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。本發(fā)明設(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曲面摩擦副。本發(fā)明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，且多級防護的減隔震效果明顯。
文檔編號E01D19/04GK103243644SQ20131022018
公開日2013年8月14日 申請日期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, 潘長平, 彭澤友, 趙振宇, 史春娟, 王永祥, 王建強, 劉樂, 孫紅蘭 申請人:西安中交土木科技有限公司