該實(shí)用新型涉及橋梁技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種適用于斜拉橋、懸索橋的三向減隔震支承體系。

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(guó)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，他們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(chǎng)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(dòng)，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(dòng)支座和雙向滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)支座和雙向滑動(dòng)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(duì)橫橋向和豎向地震的抗震措施。

通常的斜拉橋、懸索橋結(jié)構(gòu)支承體系可實(shí)現(xiàn)順橋向減震設(shè)計(jì)，但橫橋向和豎向地震沒有合理的減震措施，僅能采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用傳統(tǒng)抗震設(shè)計(jì)方法時(shí)，由于橋塔對(duì)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)，因此在通常的支承體系中，只能依靠橋塔自身強(qiáng)度抵御橫橋向和豎向地震作用，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，輔助墩和共用墩亦存在同類問題，由此會(huì)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。尤其是當(dāng)橋址位于近場(chǎng)地震區(qū)時(shí)，近場(chǎng)地震作用不僅地震烈度高，而且豎向地震分量很大，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、懸索橋的三向減隔震支承體系。

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、懸索橋的三向減隔震支承體系，包括主梁、橋塔橫梁、墊石、輔助墩和共用墩，其特征在于，所述主梁在橋塔處，于梁底和橋塔橫梁之間設(shè)置第一雙向減隔震支座和第一豎向減隔震支座，所述主梁與梁側(cè)墊石之間側(cè)向設(shè)置小噸位第二雙向減隔震支座；所述主梁在輔助墩和共用墩之間的梁底與墩頂之間設(shè)置第三雙向減隔震支座和第二豎向減隔震支座；在所述主梁與橋塔橫梁間沿順橋向安裝粘滯液體阻尼器,所述第一雙向減隔震支座和第三雙向減隔震支座在順橋向是共線設(shè)置的，所述第一豎向減隔震支座和第二豎向減隔震支座在順橋向是共線布置的。

進(jìn)一步地，所述第一雙向減隔震支座、第二雙向減隔震支座和第三雙向減隔震支座結(jié)構(gòu)相同。

進(jìn)一步地，所述第一雙向減隔震支座由自上而下依次設(shè)置的豎向減震機(jī)構(gòu)、單向滑動(dòng)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彈簧片，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(dòng)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)彼此通過弧形球面配合的第一滑動(dòng)板(球冠型滑動(dòng)板)和第二滑動(dòng)板，其中第一滑動(dòng)板位于第二平板的下側(cè)，第二平板設(shè)有兩塊限位板，使第一滑動(dòng)板僅沿順橋向方向滑動(dòng)。

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(dòng)板下側(cè)，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(dòng)板側(cè)面設(shè)置有第二C型軟鋼II。

進(jìn)一步地，所述第一豎向減隔震支座和第二豎向減隔震支座結(jié)構(gòu)相同。

進(jìn)一步地，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(dòng)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)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彈簧片，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；

所述雙向滑動(dòng)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)。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本支承體系中采用的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(dòng)和雙向滑動(dòng)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，為同時(shí)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時(shí)用于梁體底部支承和梁體側(cè)面支承。

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支承體系的使用。在地震烈度不大的地區(qū)，可根據(jù)實(shí)際情況，僅于橋塔處采用本支承體系，輔助墩和共用墩處仍使用普通支座。

與常見支承體系相比，采用本實(shí)用新型的支承體系后，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)的三向減隔震設(shè)計(jì)(順橋向、橫橋向和豎向)。經(jīng)估算，采用本實(shí)用新型的支承體系后，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。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的平面布置圖。

圖2為D--D處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為E—E處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為G—G處的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為雙向減隔震支座的主視圖。

圖6為雙向減隔震支座的側(cè)視圖。

圖7為雙向減隔震支座的俯視圖。

圖8為圖4中F處局部放大圖。

圖9為豎向減隔震支座的主視圖。

圖10為豎向減隔震支座的側(cè)視圖。

圖11為豎向減隔震支座的俯視圖。

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(dòng)機(jī)構(gòu)，121第一滑動(dòng)板，122第二滑動(dòng)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(duì)現(xiàn)有缺陷，本實(shí)用新型的保護(hù)主體如下：

本實(shí)用新型的支承體系采用了兩種減隔震支座，

第一種為新型的雙向減隔震支座A，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(dòng)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(dòng)，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(dòng)機(jī)構(gòu)12與單向滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)板121和第二滑動(dòng)板122，其中第一滑動(dòng)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(dòng)板和第二滑動(dòng)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II 132，其中底板位于第二滑動(dòng)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(dòng)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(dòng)板側(cè)面，另一端鉸接于底板側(cè)面。

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

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(dòng)，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(dòng)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9到圖11。

下部為雙向滑動(dòng)支座，結(jié)構(gòu)上與上述的雙向減隔震支座中的單向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)12略有不同，該處的雙向滑動(dòng)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(dòng)，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(dòng)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(dòng))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(dòng))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(dòng))和豎向減隔震支座B2(雙向滑動(dòng))；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(hào)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(hào)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(dòng)分別被其對(duì)應(yīng)的剪力銷鎖住，主梁僅可沿順橋向滑動(dòng)，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(dòng)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)生橫橋向滑動(dòng)，帶動(dòng)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(dòng))B2的碟形彈簧組件及第一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。

與常見支承體系相比，采用本實(shí)用新型的支承體系后，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)的三向減隔震設(shè)計(jì)(順橋向、橫橋向和豎向)。經(jīng)估算，采用本實(shí)用新型的支承體系后，橋塔、輔助墩和共用墩的地震響應(yīng)可降低20％—30％，由此，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。

本支承體系中采用的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(dòng)和雙向滑動(dòng)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，其他采用具有類似功能支座構(gòu)成的支承體系，以及將雙向減隔震支座用于梁體側(cè)面實(shí)現(xiàn)橫橋向和豎向減隔震的設(shè)計(jì)，均為本專利相同原理，應(yīng)受到保護(hù)。

上面所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)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(duì)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)。