該實(shí)用新型涉及橋梁支座技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種適用于斜拉橋、懸索橋的雙向減隔震支座。

背景技術(shù)：

斜拉橋、懸索橋跨越能力強(qiáng)、造型優(yōu)美，在我國橋梁建設(shè)中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，尤其在跨越大江、大河或峽谷等特殊地形時(shí)十分常見。斜拉橋、懸索橋的結(jié)構(gòu)受力特性有相似的地方：分別是通過斜拉橋和吊桿、主纜將主梁荷載傳遞至橋塔，因此斜拉橋、懸索橋的橋塔往往較為粗壯，且剛度很大。較大的剛度導(dǎo)致橋塔在地震作用下響應(yīng)較大，尤其是當(dāng)橋梁跨度較大或橋梁位于近場地震區(qū)時(shí)，橋塔抗震性能往往難以滿足設(shè)計(jì)要求，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度較大。

設(shè)計(jì)中通常要求斜拉橋、懸索橋的主梁在正常使用狀態(tài)下沿順橋向可滑動，橋塔和橋墩處橫橋向需進(jìn)行約束，常見的支承體系如下所述：主梁在橋塔處于梁底和橋塔橫梁之間設(shè)置順橋向單向滑動支座和雙向滑動支座，另外在梁側(cè)與墊石側(cè)面之間設(shè)置順橋向單向滑動支座作為抗風(fēng)支座使用；主梁在輔助墩和共用墩處則于梁底與墩頂之間設(shè)置順橋向單向滑動支座和雙向滑動支座；作為抗震措施，在主梁與橋塔橫梁間沿順橋向安裝粘滯液體阻尼器。上述支承體系可以滿足斜拉橋、懸索橋在正常使用狀態(tài)下的設(shè)計(jì)要求，也能實(shí)現(xiàn)順橋向的減震設(shè)計(jì)，但沒有針對橫橋向和豎向地震的抗震措施。

近場地震與遠(yuǎn)場地震相比具有強(qiáng)度高、豎向地震分量較大的特點(diǎn)，因此近場地震作用下橋梁結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)也更大，尤其是對于斜拉橋、懸索橋等特殊橋型受豎向地震分量影響較大，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中不僅要進(jìn)行水平向抗震設(shè)計(jì)同時(shí)不可忽視豎向地震的影響。目前對于斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)順橋向抗震設(shè)計(jì)通常采用設(shè)置粘滯液體阻尼器的方式來進(jìn)行減震，而橫橋向和豎向抗震往往是采用傳統(tǒng)的抗震設(shè)計(jì)方法，依靠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度去抵御地震作用，沒有合理的耗能設(shè)計(jì)。

斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)橫橋向和豎向地震采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法時(shí)，由于橋塔對于維持結(jié)構(gòu)體系的重要性，在地震作用中通常要求保持彈性狀態(tài)，因此只能依靠橋塔自身強(qiáng)度抵御地震力，缺乏合理的耗能構(gòu)造，設(shè)計(jì)中只能采用增大橋塔截面尺寸、配筋、基礎(chǔ)規(guī)模的手段來滿足要求，從而造成大量的材料浪費(fèi)、建設(shè)成本的增加和施工難度加大。尤其在近場地震作用下，豎向地震分量很大，采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法往往難以滿足設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)難度很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種適用于斜拉橋、懸索橋的雙向減隔震支座。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種適用于斜拉橋、懸索橋的雙向減隔震支座，其特征在于，由自上而下依次設(shè)置的豎向減震機(jī)構(gòu)、單向滑動機(jī)構(gòu)和水平減震機(jī)構(gòu)組成，所述豎向減震機(jī)構(gòu)包括第一平板、第二平板和設(shè)置在兩個(gè)平板之間的四組碟形彈簧組件，其中每一組碟形彈簧組件包括一個(gè)導(dǎo)向柱和一系列疊加的碟形片，所述導(dǎo)向柱下端焊接在第二平板上，上端與第一平板上的導(dǎo)向槽配合，并在第一、第二平板的四周設(shè)置有若干第一C型軟鋼I，在第一平板和第二平板之間設(shè)置有預(yù)鎖緊套筒，并在預(yù)鎖緊套筒之間通過第一剪力銷進(jìn)行鎖定；

所述單向滑動機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)彼此配合的第一滑動板和第二滑動板，其中第一滑動板位于第二平板的下側(cè)，第二平板兩側(cè)設(shè)有使第一滑動板僅沿順橋向方向滑動的限位板，

所述水平減震機(jī)構(gòu)，包括底板和第二C型軟鋼II，其中底板位于第二滑動板下側(cè)，底板側(cè)面設(shè)有使第二滑動板僅可沿橫橋向方向滑動的限位板，且在兩者之間使用第二剪力銷進(jìn)行預(yù)緊連接，在底板和第二滑動板側(cè)面設(shè)置有第二C型軟鋼II。

進(jìn)一步的，第一滑動板為球冠型滑動板。

進(jìn)一步地，第二平板和第一滑動板之間滑動面為平面。

進(jìn)一步地，第一滑動板和第二滑動板之間滑動面為弧形球面。

進(jìn)一步地，第二C型軟鋼II一端鉸接于第二滑動板側(cè)面，另一端鉸接于底板側(cè)面。

本實(shí)用新型的有益效果是：

在橋塔處將本實(shí)用新型的雙向減隔震支座與豎向減隔震支座配合使用，雙向減隔震支座和豎向減隔震支座在正常使用狀態(tài)下分別具備順橋向滑動和雙向滑動功能，在地震作用中分別具備橫橋向、豎向減隔震和豎向減隔震功能，在梁底與橫梁間使用雙向減隔震支座和豎向減隔震支座進(jìn)行豎向支承，同時(shí)，為滿足結(jié)構(gòu)靜力設(shè)計(jì)要求和減隔震設(shè)計(jì)要求，并最大程度發(fā)揮減隔震效果，在橋塔處將雙向減隔震支座同步用于梁體和側(cè)面墊石之間進(jìn)行側(cè)向支承。另外，同時(shí)在輔助墩和共用墩處將雙向減隔震支座和豎向減隔震支座配合使用，對輔助墩和共用墩進(jìn)行減隔震。

本實(shí)用新型支座主要應(yīng)用于斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)中未設(shè)輔助墩時(shí)，不影響橋塔和共用墩處本實(shí)用新型支座的使用。在地震烈度不大的地區(qū)，可根據(jù)實(shí)際情況，僅于橋塔處采用本實(shí)用新型支座，輔助墩和共用墩處配合普通支座使用即可。

與常見支承體系相比，采用本實(shí)用新型的支座后，不僅斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)正常使用狀態(tài)的靜力設(shè)計(jì)要求得以滿足，還實(shí)現(xiàn)了地震作用下結(jié)構(gòu)的橫橋向和豎向減隔震。經(jīng)估算，采用本實(shí)用新型的支座后，橋塔、輔助墩和共用墩的地震響應(yīng)可降低20％—30％，在保證結(jié)構(gòu)地震中安全的前提下，使橋塔、輔助墩、共用墩及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)更加合理，節(jié)約了建造成本并且降低了設(shè)計(jì)難度和施工難度。

本支座以單向活動球型鋼支座為基礎(chǔ)，通過較小的構(gòu)造改變，增加了剪力銷和水平C型軟鋼阻尼構(gòu)件并串聯(lián)了碟形彈簧構(gòu)件及豎向C型軟鋼阻尼器；并通過在橋塔處梁底及梁側(cè)同時(shí)使用該新型減隔震支座，有機(jī)配合發(fā)生作用，實(shí)現(xiàn)斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)靜力設(shè)計(jì)要求和橫橋向、豎向減震耗能要求同時(shí)得以滿足。本實(shí)用新型的支座主要應(yīng)用于近場地震區(qū)斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)，但對于遠(yuǎn)場地震區(qū)的情況，在設(shè)計(jì)人員認(rèn)為有必要進(jìn)行橫橋向、豎向減震設(shè)計(jì)時(shí)，同樣適用。

附圖說明

圖1為雙向減隔震支座的主視圖。

圖2為雙向減隔震支座的側(cè)視圖。

圖3為雙向減隔震支座的俯視圖。

圖4為圖1中F處局部放大圖。

圖5為豎向減隔震支座的主視圖。

圖6為豎向減隔震支座的側(cè)視圖。

圖7為豎向減隔震支座的俯視圖。

圖8為本實(shí)用新型支座與豎向減隔震支座配合使用的平面布置圖。

圖9為D--D處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為E—E處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為G—G處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：11豎向減震機(jī)構(gòu)，111第一平板，112第二平板，113碟形彈簧組件，114第一C型軟鋼I，115第一剪力銷，12單向滑動機(jī)構(gòu)，121第一滑動板，122第二滑動板，123聚四氟乙烯墊片，13水平減震機(jī)構(gòu)，131底板，132第二C型軟鋼II，133第二剪力銷。

具體實(shí)施方式

如圖1至圖11所示，針對現(xiàn)有缺陷，本實(shí)用新型的保護(hù)主體如下：

采用本實(shí)用新型支座構(gòu)成的支承體系采用了兩種減隔震支座，

第一種為本實(shí)用新型所提供的新型的雙向減隔震支座A，為改進(jìn)型產(chǎn)品，該支座分為上、中、下三部分，分別為豎向減震機(jī)構(gòu)11、單向滑動機(jī)構(gòu)12、水平減震機(jī)構(gòu)13，正常使用狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)順橋向滑動，地震中可實(shí)現(xiàn)橫橋向和豎向減隔震。其中，上部的豎向減震機(jī)構(gòu)11為碟形彈簧及豎向C型軟鋼阻尼器(第一C型軟鋼I)，中間部分的單向滑動機(jī)構(gòu)12與單向滑動支座相同，下部水平減震機(jī)構(gòu)13為水平C型軟鋼阻尼器(第二C型軟鋼II)，且在上部、下部分別設(shè)有第一、第二剪力銷，分別限制支座在正常使用情況下的豎向和橫向位移。

豎向減震機(jī)構(gòu)11包括第一平板111、第二平板112和設(shè)置在兩個(gè)平板之間的四組碟形彈簧組件113，其中每一組碟形彈簧組件包括一個(gè)導(dǎo)向柱和一系列疊加的碟形彈簧片，導(dǎo)向柱下端焊接在第二平板上，上端與第一平板上的導(dǎo)向槽配合，并在第一、第二平板的四周設(shè)置有若干第一C型軟鋼I114，在第一平板和第二平板之間設(shè)置有預(yù)鎖緊套筒，并在預(yù)鎖緊套筒之間通過第一剪力銷115進(jìn)行初步鎖定。

單向滑動機(jī)構(gòu)12包括兩個(gè)彼此通過弧形球面配合的第一滑動板121和第二滑動板122，其中第一滑動板121位于第二平板的下側(cè)，且兩者之間通過聚四氟乙烯墊片123進(jìn)行過渡配合，在第一滑動板和第二滑動板之間也使用聚四氟乙烯墊片配合。

水平減震機(jī)構(gòu)13，包括底板131和第二C型軟鋼II132，其中底板位于第二滑動板下側(cè)，且在兩者之間使用第二剪力133銷進(jìn)行預(yù)緊連接，在底板和第二滑動板側(cè)面設(shè)置有第二C型軟鋼II132。C型軟鋼II一端鉸接于第二滑動板側(cè)面，另一端鉸接于底板側(cè)面。

第二平板兩側(cè)設(shè)有兩塊限位板，限位板與第一滑動板(球冠型滑動板)的邊沿進(jìn)行配合使用，使第一滑動板僅沿一個(gè)單方向滑動，此處的單方向是指順橋向方向滑動。底板側(cè)面設(shè)有限位板，使第二滑動板僅可沿單方向滑動，此處單方向是指橫橋向方向滑動。

本支座以單向活動球型鋼支座為基礎(chǔ)增加了剪力銷和水平C型軟鋼阻尼構(gòu)件并串聯(lián)了碟形彈簧構(gòu)件及豎向C型軟鋼阻尼器，類似的改進(jìn)亦適用于其他類型單向活動支座(如單向活動盆式橡膠支座)均為本實(shí)用新型相同原理，應(yīng)受到保護(hù)。

第二種為豎向減隔震支座B，正常使用狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)雙向滑動，地震中可實(shí)現(xiàn)豎向減隔震。該支座上部為碟形彈簧及豎向C型軟鋼阻尼器，結(jié)構(gòu)與上述的雙向減隔震支座中的豎向減震機(jī)構(gòu)11結(jié)構(gòu)相同，為便于描述，采用不同的名稱進(jìn)行標(biāo)記，所述第一豎向減隔震支座由上部豎向減震機(jī)構(gòu)和下部的雙向滑動機(jī)構(gòu)組成，所述豎向減震機(jī)構(gòu)包括第一板、第二板和設(shè)置在兩個(gè)平板之間的四組碟形彈簧組件，其中每一組碟形彈簧組件包括一個(gè)導(dǎo)向柱和一系列疊加的碟形片，所述導(dǎo)向柱下端焊接在第二板上，上端與第一板上的導(dǎo)向槽配合，并在第一、第二板的四周設(shè)置有若干C型軟鋼，在第一板和第二板之間設(shè)置有預(yù)鎖緊套筒，并在預(yù)鎖緊套筒之間通過剪力銷進(jìn)行鎖定；參考圖5到圖7。

下部為雙向滑動支座，結(jié)構(gòu)上與上述的雙向減隔震支座中的單向滑動機(jī)構(gòu)12略有不同，該處的雙向滑動機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)彼此通過弧形球面配合的第一滑板(球冠型滑板)和第二滑板，其中第一滑板位于第二板的下側(cè)，可以沿著兩個(gè)方向進(jìn)行滑動，兩個(gè)方向指橫橋向和順橋向。雙向減隔震支座中的單向滑動機(jī)構(gòu)的不同之處在于，沒有限位構(gòu)造。

本實(shí)用新型的支座與豎向減隔震支座配合使用構(gòu)成的支承體系如下所述：主梁L在橋塔處于梁底和橋塔橫梁H之間設(shè)置雙向減隔震支座(順橋向滑動)A1和豎向減隔震支座B1，另外于主梁L梁側(cè)與墊石M側(cè)面之間設(shè)置小噸位雙向減隔震支座(順橋向滑動)A2，側(cè)向設(shè)置；主梁L在輔助墩N和共用墩J(rèn)處于梁底與墩頂之間設(shè)置雙向減隔震支座A3(順橋向滑動)和豎向減隔震支座B2(雙向滑動)；另外，在主梁L與橋塔橫梁間延順橋向安裝粘滯液體阻尼器C,上述的A1和A3在順橋向是共線設(shè)置的，B1和B2在順橋向是共線布置的。

上述的雙向減隔震支座根據(jù)位置不同，按序號進(jìn)行標(biāo)注，分別標(biāo)記為第一至第三雙向減隔震支座(A1至A3),上述的三個(gè)支座結(jié)構(gòu)相同，規(guī)格大小有所差別。

上述的豎向減隔震支座根據(jù)位置不同，按序號進(jìn)行標(biāo)注，分別標(biāo)記為第一至第二豎向減隔震支座(B1至B2)上述的兩個(gè)支座結(jié)構(gòu)相同，規(guī)格大小有所差別。

正常使用情況下，橋塔、輔助墩和共用墩處支座的碟形彈簧組件、第一C型軟鋼I和支座下部的第二C型軟鋼II的運(yùn)動分別被其對應(yīng)的剪力銷鎖住，主梁僅可沿順橋向滑動，且橋塔、輔助墩和共用墩處主梁橫橋向均被約束，滿足靜力設(shè)計(jì)要求。

在地震作用下，橋塔、輔助墩和共用墩處支座碟形彈簧組件、下部第二C型軟鋼II的剪力銷均被剪斷，碟形彈簧部件可發(fā)生豎向變形并帶動第一C型軟鋼I發(fā)生塑性拉伸、壓縮變形，底板與支座中部之間可發(fā)生橫向滑動，帶動底板處的第二C型軟鋼II發(fā)生塑性拉伸、壓縮變形。此時(shí)，橋塔處橫橋向地震能量通過梁底支座A1的第二C型軟鋼II的塑性變形和梁側(cè)支座A2的碟形彈簧及第一C型軟鋼I的塑性變形來耗散；而橋塔處豎向地震能量則通過梁底支座A1、B1的碟形彈簧及第一C型軟鋼I的塑性變形和梁側(cè)支座A2的第二C型軟鋼II的塑性變形來耗散。輔助墩和共用墩處橫橋向地震能量通過雙向減隔震支座A3底板的第二C型軟鋼II發(fā)生塑性拉伸、壓縮變形來耗散；豎向地震能量則通過雙向減隔震支座A3和豎向減隔震支座(雙向滑動)B2的碟形彈簧構(gòu)件及第一C型軟鋼I發(fā)生塑性變形來耗散。另外，整體結(jié)構(gòu)的順橋向地震能量則由梁底與橫梁間的粘滯液體阻尼器C來耗散。

使用時(shí)，在橋塔處主梁底部與橫梁間以及主梁側(cè)面與墊石間同時(shí)采用本實(shí)用新型的支座(梁側(cè)支座為小噸位支座)。正常使用情況下，梁底、梁側(cè)支座的碟形彈簧及第一C型軟鋼I和第二C型軟鋼II的運(yùn)動分別被其對應(yīng)的剪力銷鎖住，不發(fā)揮作用，主梁僅可沿順橋向滑動，滿足靜力設(shè)計(jì)要求；在地震作用下，支座碟形彈簧、底板第二C型軟鋼II的剪力銷均被剪斷，碟形彈簧組件可發(fā)生豎向變形并帶動其外設(shè)的第一C型軟鋼I發(fā)生拉伸、壓縮塑性變形，底板與支座上部間可發(fā)生橫向滑動，帶動底板C型軟鋼II發(fā)生拉伸、壓縮塑性變形。此時(shí)，結(jié)構(gòu)豎向地震能量的有效耗散通過梁底支座的碟形彈簧和第一C型軟鋼I塑性變形及梁側(cè)支座第二C型軟鋼II的塑性變形來實(shí)現(xiàn)；結(jié)構(gòu)橫橋向地震能量耗散則由梁底支座第二C型軟鋼II的塑性變形和梁側(cè)支座的碟形彈簧和第一C型軟鋼I塑性變形來實(shí)現(xiàn)。與傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法相比，采用本專利的支座后，斜拉橋、懸索橋正常使用狀態(tài)的靜力設(shè)計(jì)要求得以滿足，地震作用下的橫橋向和豎向地震響應(yīng)亦可得到顯著降低，經(jīng)估算，結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)減小程度約可達(dá)20％-30％，可見，采用本實(shí)用新型的減隔震支座后，在保證結(jié)構(gòu)安全的前提下，可使橋塔截面尺寸更加合理，節(jié)約了建造成本并且降低了設(shè)計(jì)難度和施工難度。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員對本實(shí)用新型的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)擴(kuò)如本實(shí)用新型權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。