CN101694085B - 复合式软钢耗能桥梁支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定的复合式软钢耗能桥梁支座。利用软钢曲梁弯曲、拉压变形耗能的特性，该支座主要包括上盆(2)、球冠衬板(3)、下盆(1)、曲梁(4)、上锚固座(9)、上锚固杆(10)、下锚固座(11)、下锚固杆(12)；球冠衬板(3)位于上盆(2)和下盆(1)之间，且三者同心匹配，上锚固座(9)、上锚固杆(10)设置在上盆(2)上，下锚固座(11)、下锚固杆(12)设置在下盆上；曲梁(4)水平同向圆周布置于上盆和下盆之间，其两端分别铰接在上盆和下盆上。支座上、下盆间出现水平面内任意方向的偏位时，均可通过曲梁变形(弯曲、拉伸)来消耗系统的能量，以达到减振的目的。同向圆周布置曲梁可有效避免大变形时曲梁间的相互干扰。

Description

复合式软钢耗能桥梁支座

技术领域

本发明为一种复合式软钢耗能桥梁支座装置，可用作桥梁结构支座，并且可以对桥梁起到消能减震(振)的作用。

背景技术

消能减震(振)技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构的适当位置安装耗能减震(振)装置，以此减小结构在地震、大风或其它动力荷载作用下的动力响应。目前，国内外对耗能阻尼器单体的研究甚广，但是对既可满足结构使用功能又具有耗能特性的装置研发较少。研制和开发复合式耗能装置，生产出性能优良的阻尼器产品，具有重要的经济效益和社会效益。本发明提出一种用于桥梁上的复合式软钢耗能支座，该支座既能满足桥梁支承的要求，同时具有较好的耗能特性。

发明内容

技术问题：将软钢的耗能特性复合至桥梁支座，使得传统的桥梁支座具有耗能特性，改善目前桥梁支座与阻尼器生产、安装均处于分离的状态。本发明提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定、耗能能力强的复合式桥梁支座。

技术方案：本发明的复合式软钢耗能桥梁支座主要包括上盆、球冠衬板、下盆、曲梁、上锚固座、上锚固杆、下锚固座、下锚固杆；球冠衬板位于上盆和下盆之间，且三者同心匹配，上锚固座、上锚固杆设置在上盆上，下锚固座、下锚固杆设置在下盆上；曲梁水平同向圆周布置于上盆和下盆之间，其两端分别铰接在上盆和下盆上。

所述的曲梁数量根据需要设置，包括6个、8个、10个以及12个；曲梁可以是轴线为变曲率、变截面结构；曲梁按同向圆周布置。

所述的曲梁材质为低屈服点软钢。

所述的球冠衬板与上盆、下盆之间设置含弹性密封圈的光滑聚乙烯四氟板。

球冠衬板与上、下盆间设置摩擦系数很小的聚乙烯四氟板可减小上、下盆间水平摩擦力；球冠衬板可允许上下盆间发生一定的转角位移。上盆通过锚栓与桥梁的梁体固定；下盆通过锚栓与墩顶固定。下盆边缘处设置侧向挡块，以限制上、下盆间出现的偏位过大；曲梁两端均采用销轴与上、下盆连接，销轴端部设置限位螺母，以限制曲梁相对销轴滑移。

桥梁结构受动力荷载作用，桥墩与梁体间发生偏位时，导致支座上、下盆间反复相对运动，连接于上、下盆间的曲梁发生平面内弯曲、拉伸变形。当墩梁间偏位较小时，曲梁发生弹性变形，可临时存储少量弹性势能；当墩梁间偏位超过一定数值后，曲梁由于面内弯曲、拉伸变形开始出现塑性变形，在此过程中消耗系统能量，减小梁体振动。当相对运动位移达到一定数值时，下盆边缘限位可有效限制上、下盆间相对位移的继续增大。

软钢具有良好的变形和耗能特性，同向圆周布置的曲梁在大变形时可以有效避免曲梁间的相互干扰。利用曲梁弯曲与拉压变形耗能，使得该支座在出现较大偏位时，曲梁不宜破坏；传统的软钢阻尼器一般使用钢板面内剪切变形(X型软钢阻尼器等)或钢材轴向拉压变形(如UBB支撑等)，前者在小变形下即易出现破坏，后者则需要考虑构件的稳定性问题。同向圆周布置曲梁可使得该支座在平面内任意方向上的变形均可有效消耗系统能量，减小结构振动；曲梁弯曲、拉甚变形允许出现大变形，间曲梁不宜破坏，可继续耗能。曲梁同向圆周布置，可以有效避免在曲梁出现大变形时相互干扰。

复合式软钢耗能桥梁支座初始刚度可以通过调整耗能曲梁面内刚度加以调整。复合式软钢支座耗能特性影响参数主要包括曲梁材质特性、曲梁截面特性、曲梁轴线曲率。

有益效果：本发明提供了一种构造简单、加工方便、性能稳定的复合式软钢耗能桥梁支座。利用软钢曲梁弯曲、拉压变形耗能的特性，在桥梁支座上、下盆间同向圆周布置多个曲梁(6个、8个、10个或12个)。支座上、下盆间出现平面内任意方向的偏位时，均可通过曲梁变形来消耗系统的能量，以达到减振的目的。同向圆周布置曲梁可有效避免大变形时，曲梁间的相互干扰。复合式软钢耗能桥梁支座构造简单，耗能能力强，既满足支座竖向承载的要求，又具有耗能特性，可以广泛应用与桥梁的效能减震。

附图说明

下面结合附图和实施方式进一步对本发明进行说明。

图1为支座三维示意图；

图2为支座剖面示意图；

图3为图2中A-A剖面；

以上的图中有：上盆2、球冠衬板3、下盆1、曲梁4、侧向限位5、限位螺母6、销轴7、聚乙烯四氟薄板8、上锚固钢套筒9、上锚固螺栓10、下锚固钢套筒11、下锚固螺栓12、光滑不锈钢薄板13、弹性密封圈14、防尘罩15、螺栓16、锚固钢垫圈17。

具体实施方式

复合式软钢耗能桥梁支座主要包括上盆2、球冠衬板3、下盆1、曲梁4、上锚固座9、上锚固杆10、下锚固座11、下锚固杆12；球冠衬板3位于上盆2和下盆1之间，且三者同心匹配，上锚固钢套筒9、上锚固螺栓10设置在上盆2上，下锚固钢套筒11、下锚固螺栓12设置在下盆1上；曲梁4水平同向圆周布置于上盆2和下盆1之间，其两端分别铰接在上盆2和下盆1上。曲梁4数量根据需要设置，包括6个、8个、10个以及12个；曲梁4可以是轴线为变曲率、变截面结构，按同向圆周布置。

支座上盆2、下盆1和球冠衬板3材质根据环境要求选用硬质耐磨材料；耗能曲梁采用低屈服点金属软钢材料制成。

上盆2、下盆1、球冠衬板3、耗能曲梁4和锚固系统按示意加工后，首先安装上盆2的锚固系统，即上盆锚固螺栓10穿上锚固钢垫圈17后再穿过上盆锚孔，与上盆锚固套筒9通过螺纹连接。同样地安装该支座的所有其他锚固螺栓与锚固套筒。侧向限位5内下盆顶面铺设光滑不锈钢薄板13。球冠衬板3、上盆2以及下盆1的相对位置按照如图2进行同心匹配，球冠衬板3位于上盆2与下盆1之间。上盆2与球冠衬板3间铺设表面涂有油脂的聚乙烯四氟薄板8间隔；同样地，下盆1与球冠衬板3间铺设聚乙烯四氟薄板8间隔。聚乙烯四氟板8周圈嵌入弹性密封圈14。同向圆周布置曲梁4，端部销孔按内、外销轴7错位布置，其安装位置如图3所示。待所有曲梁4全部安装完毕后，再逐个安装销轴端部限位螺母6。最后采用螺栓16将防尘罩15固定在上盆2矩形四条边上，并保证防尘罩具有一定的搭接长度。

Claims (4)

1.一种复合式软钢耗能桥梁支座，其特征在于该支座主要包括上盆(2)、球冠衬板(3)、下盆(1)、曲梁(4)、上锚固钢套筒(9)、上锚固螺栓(10)、下锚固钢套筒(11)、下锚固螺栓(12)；球冠衬板(3)位于上盆(2)和下盆(1)之间，且三者同心匹配，上锚固钢套筒(9)、上锚固螺栓(10)设置在上盆(2)上，下锚固钢套筒(11)、下锚固螺栓(12)设置在下盆(1)上；曲梁(4)水平同向圆周布置于上盆(2)和下盆(1)之间，其两端分别铰接在上盆(2)和下盆(1)销轴上。

2.根据权利要求1所述的复合式软钢耗能桥梁支座，其特征在于所述的曲梁(4)数量根据需要设置，包括6个、8个、10个或12个；曲梁(4)是轴线为变曲率或变截面结构；曲梁按同向圆周布置。

3.根据权利要求1或2所述的复合式软钢耗能桥梁支座，其特征在于所述的曲梁(4)材质为低屈服点软钢。

4.根据权利要求1所述的复合式软钢耗能桥梁支座，其特征在于所述的球冠衬板(3)分别与上盆(2)、下盆(1)之间设置含弹性密封圈的光滑聚乙烯四氟板(8)。

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