CN101701477A - 摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座 - Google Patents

摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑、桥梁以及渡槽工程领域方面的一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，由上支座板，圆柱体上滑块、圆柱体双凸球面下滑块以及下支座板组成，上支座板下部设置有圆环形密封板，上支座板下部外壁与圆柱体上滑块上表面相接，上支座板下部外壁的圆柱体上滑块与圆环形密封板之间设置有与圆柱体上滑块相联接的弓形弹簧钢板弹性组件，圆柱体上滑块凹球面与圆柱体双凸球面下滑块的上凸球面相接，圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面坐落于下支座板凹球面内。本发明的隔震支座结构简单，可以在各个方向上自由转动、竖向承载力大，耐久性好，减隔震机理明确，适用强震区的建筑、桥梁、渡槽以及其它的构筑物。

Description

摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座
技术领域
本发明涉及建筑、桥梁、渡槽以及其它构筑物的减隔震支座装置，尤其是涉及一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座。
背景技术
在地震区修建桥梁、渡槽以及建筑等重要构筑物时，为了减轻潜在地震威胁，必须对这类构筑物进行抗震设计，其中采取隔震设计是减小构筑物地震损伤破坏的有效方式之一，隔震技术就是通过在构筑物底部和基础顶面之间设置刚度较小的隔震层，以降低结构的基本频率，延长其振动周期，从而避开地震动的主要能量频带，使上部结构与地震振动隔离开来，减小上部结构的反应，从而达到保护主体结构及其内部设施不受破坏的目的。近在30年来，隔震技术在日本、美国、意大利、新西兰以及中国等20多个国家得到迅速发展和广泛应用，世界上有2000多座建筑、桥梁等构筑物采用隔震技术对新建筑物的进行抗震设计以及对既有构筑物的抗震加固与修复。对隔震结构来说，隔震支座的性能决定了隔震体系的隔震效果与抗震性能，因而研发出高性能的减隔震支座成了隔震技术中的关键问题。
目前，用于桥梁及其它构筑物的减隔震装置主要有叠层橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座、摩擦摆系统以及各种阻尼器等耗能装置。这些支座在应于大跨度桥梁、渡槽时，均存在不足之处。
各种橡胶支座由于竖向承载力较低，耐久性较差，不能单独应用于上部结构很重并对水平位移要求较大的大型构筑物中。
摩擦摆系统对中小跨径桥梁有较好的使用效果，但是由于单一摩擦面，在支座运动过程中，其刚度和阻尼特性不能改变，无自适应性能。在强地震作用下，水平位移幅值受到限制，难以保证在强震作用下大跨度桥梁、渡槽等上下部结构大位移的需要。
发明内容
为了克服上述存在的缺陷，本发明提供了一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，该支承载能力高、耐久性能好，既能耗散能量又具有良好的自复位性能，满足抗震要求高的建筑、桥梁以及渡槽等大型构筑物。
本发明提供一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，由上支座板，圆柱体上滑块、圆柱体双凸球面下滑块以及下支座板组成，其特征在于：上支座板下部设置有圆环形密封板，上支座板下部外壁与圆柱体上滑块上表面相接，上支座板下部外壁的圆柱体上滑块与圆环形密封板之间设置有与圆柱体上滑块相联接的弓形弹簧钢板弹性组件，圆柱体上滑块凹球面与圆柱体双凸球面下滑块的上凸球面相接，圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面坐落于下支座板凹球面内。
上支座板平面和下支座板凹球面均镀致密铬层不锈钢板。
圆柱体上滑块上面以及圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面均镶嵌聚四氟乙烯滑板。
圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面曲率半径与下支座板凹球面曲率半径相同。
本发明提供了一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，在正常使用状况下，摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座将桥梁上部荷载均匀地传递到下部结构，通过圆柱体上滑块和圆柱双凸球面下滑块间转动来适应上部结构转动，起到普通支座的作用；另一方面，在中小地震时，通过圆柱双凸球面下滑块在下支座板凹球面上摩擦滑动，摩擦耗能并延长结构周期，起到良好减隔震效果；在大震时，除上述摩擦滑动外，圆柱体上滑块与上支座板内表面形成第二摩擦副，通过两者之间的摩擦以及弓型弹簧变形来耗能，并利用弓型弹簧钢板自恢复原位，减小或隔离地震对桥梁、建筑与渡槽等构筑物地震反应的影响。
本发明利用摩擦摆弓型弹簧钢板支座来改变结构自振周期、通过两摩擦副消耗地震能量并利用上部结构的自重以及弓型弹簧的复位能力来自复位。该支座结构简单，竖向承载力大，耐久性好，减隔震机理明确，尤其对提高建筑、桥梁、渡槽以及其它的大型构筑物的抗震性能作用明显。
附图说明
图1是本发明摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座的结构示意图；
图2是本发明弓型弹簧钢板结构示意图；
附图标记说明：
1-上支座板；2-弓型弹簧钢板；3-镀致密铬层不锈钢板；4-聚四氟乙烯滑板；5-圆柱体上滑块；6-圆柱双凸球面下滑块；7-密封板；8-下支座板。
具体实施方式
摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座是在普通的球型支座基础上，增加圆柱体上滑块、圆柱双凸球面下滑块组成，其中上支座板的内壁固定有与圆柱体上滑块相联接的弓型弹簧钢板等弹性组件构成的一种新型复合减隔震支座，主要用于抗震性能要求高的建筑、桥梁、渡槽等其它大型构筑物。
图1是摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座的结构示意图。如图1和图2所示，摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座由上支座板1，圆柱体上滑块5、圆柱体双凸球面下滑块6以及下支座板8组成，上支座板1下部设置有圆环形密封板7，上支座板1下部外壁与圆柱体上滑块5上表面相接，上支座板1下部外壁的圆柱体上滑块5与圆环形密封板7之间设置有与圆柱体上滑块5相联接的弓形弹簧钢板弹性组件2，圆柱体上滑块5凹球面与圆柱体双凸球面下滑块6的上凸球面相接，圆柱体双凸球面下滑块6的下凸球面坐落于下支座板8凹球面内。上支座板1平面和下支座板8凹球面均镀致密铬层不锈钢板3。圆柱体上滑块5上面以及圆柱体双凸球面下滑块6的下凸球面均镶嵌聚四氟乙烯滑板4。圆柱体双凸球面下滑块6的下凸球面曲率半径与下支座板8凹球面曲率半径相同。
摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座在普通的球型支座基础上，增加圆柱体上滑块5、圆柱双凸球面下滑块6，其中上支座板1的内壁固定有与圆柱体上滑块5相联接的弓型弹簧钢板弹性组件2组成的，具有两组摩擦副和弓型弹簧耗能，并具有自复位功能的新型复合减隔震支座。圆柱体双凸球面下滑块6下凸球面镶嵌的聚四氟乙烯滑板4和下支座板凹球面镀致密铬层不锈钢板3构成摩擦系数小(摩擦系数μ＝0.05)的第一摩擦副；圆柱体上滑块5上平面镶嵌的聚四氟乙烯滑板4和上支座板1下平面镀致密铬层不锈钢板3构成摩擦系数最大(摩擦系数μ＝0.15)的第二摩擦副。在正常使用状态下，圆柱体上滑块5和圆柱双凸球面下滑块6间可转动，摩擦系数小的第一摩擦副可滑动，摩擦系数大的第二摩擦副保持不动，此时的摩擦摆弓型弹簧隔震支座相当时普通球形支座工作状态；在大地震时，摩擦系数小的第一摩擦副和摩擦系数大的第二摩擦副可动，这样支座可以通过两个摩擦副和弓型弹簧的变形来耗散更多能量，圆柱双凸球面下滑块靠结构自身重力来自动复位，圆柱体上滑块利用弓型弹簧的变形来自动复位。
此外，本实施上支座板1内平面和下支座板8凹球面均为镀致密铬层不锈钢板3，圆柱体上滑块5上平面和圆柱体双凸球面下滑块6下凸球面均镶嵌聚四氟乙烯滑板4，地震时，摩擦系数小的第一摩擦副和摩擦系数大的第二摩擦副可动，这样可以通过支座两个摩擦运动耗散更大能量，并有良好的自动复位性能。且该支座易加工和成型控制，聚四氟乙烯滑板和弓型钢板价格便宜，性能可靠，对提高强震区建筑、桥梁、渡槽以及其它的构筑物的抗震性能效果明显，具有广泛推广使用价值。

Claims (4)

1.一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，由上支座板，圆柱体上滑块、圆柱体双凸球面下滑块以及下支座板组成，其特征在于：上支座板下部设置有圆环形密封板，上支座板下部外壁与圆柱体上滑块上表面相接，上支座板下部外壁的圆柱体上滑块与圆环形密封板之间设置有与圆柱体上滑块相联接的弓形弹簧钢板弹性组件，圆柱体上滑块凹球面与圆柱体双凸球面下滑块的上凸球面相接，圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面坐落于下支座板凹球面内。
2.根据权利要求1所述的摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，其特征在于：上支座板平面和下支座板凹球面均镀致密铬层不锈钢板。
3.根据权利要求1所述的摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，其特征在于：圆柱体上滑块上面以及圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面均镶嵌聚四氟乙烯滑板。
4.根据权利要求1所述的摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座，其特征在于：圆柱体双凸球面下滑块的下凸球面曲率半径与下支座板凹球面曲率半径相同。
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