CN103485276A - 大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，包括安装于墩台与梁体之间的弹性减震支座和普通支座，在弹性减震支座两侧设置有普通支座，所述弹性减震支座主要由上座板、中间衬板、下座板和底座组成，中间衬板装配于上、下座板之间，并分别与上、下座板形成曲面滑动配合面，底座位于下座板下方，所述下座板与底座之间设置竖向弹簧。本发明结构简单，设计合理，能将梁体受到的水平力转换为竖向力，梁体水平阻尼刚度转化为竖向阻尼刚度，避免梁体水平位移过大，从而有效限制桥梁水平位移，并对地震荷载起耗能减震作用，提高桥梁抗减震性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种减震系统，特别是涉及一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统。
背景技术
目前，为了预防可能出现的地震灾害，需要对桥梁进行抗震设计。在斜拉桥的横桥向, 主梁与主塔一般采用抗风支座来制约梁、塔的相对运动, 锚固墩和辅助墩的墩顶也往往设置横向限位装置, 这会导致地震时传到墩柱的惯性力过大, 因此斜拉桥的边墩及其基础在横桥向是抗震的薄弱部位。对于一般的斜拉桥, 锚固墩和辅助墩在强震作用下可以允许桥梁墩柱进入塑性状态, 并可以采用一般桥墩的延性抗震设计方法进行抗震设计, 因此, 墩、梁横向固定方式一般是可行的; 然而超大跨度斜拉桥的锚固墩和辅助墩往往很高, 如苏通长江公路大桥的墩高接近60 m, 延性较小, 因此在抗震设计中, 应通过选择合理的约束体系来减小地震反应。一般来说, 对于超大跨度斜拉桥, 采用隔震体系减小地震反应是一个比较合理的选择, 但必须有效地控制地震位移, 才能保证整个结构的抗震安全性。超大跨度斜拉桥采用隔震体系减小地震反应内力, 实际上是通过延长周期来达到的。由于采用了隔震体系的超大跨度斜拉桥周期太长, 而且自身的阻尼也比较低, 会导致梁端产生过大的地震位移。因此，为了控制超大跨度斜拉桥的梁端地震位移, 要求在塔、梁之间增设的竖向支承既能提供缩短结构周期，又能提供一定的阻尼。
对于千米级的超大跨度桥梁, 因其主要采用全漂浮或半漂浮体系。在温度、风载、车辆载荷等活载作用下，梁端会产生较大的水平位移，而桥梁在上述荷载作用下所产生的水平位移因无水平弹性阻尼系统而无法复位，梁端的过大位移可能会导致主梁与相邻跨引桥的碰撞、主梁落梁以及和锚固墩的碰撞等, 使整个结构丧失整体性。
因此，对大跨度桥梁，要求提供具有一定水平刚度，又能提供弹性回复力，且对地震荷载起耗能减震作用，提高桥梁抗减震性能的水平弹性阻尼系统。
发明内容
本发明的目的就是提供一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，能够有效限制桥梁位移，并对地震荷载起耗能减震作用，提高桥梁抗减震性能，从而完全解决上述现有技术存在的问题。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，包括安装于墩台与梁体之间的弹性减震支座和普通支座，在弹性减震支座两侧设置有普通支座，所述弹性减震支座主要由上座板、中间衬板、下座板和底座组成，中间衬板装配于上、下座板之间，并分别与上、下座板形成曲面滑动配合面，底座位于下座板下方，所述下座板与底座之间设置竖向弹簧。
进一步，所述弹性减震支座为一个或一组。
进一步，所述曲面滑动配合面为球面滑动面或柱面滑动面。
进一步，所述普通支座为球型支座或盆式橡胶支座。
进一步，所述下座板底面和底座顶面对应设有凸台，竖向弹簧两端分别套于凸台外。
进一步，在下座板两侧各设有一个导向装置，该导向装置由固定在底座上的导向板和安装于下座板侧面的滑板组成。
进一步，在下座板底部中间设有导向槽，底座上对应设置导向柱，导向柱与导向槽滑动配合。
进一步，所述竖向弹簧由外圆环和内圆环竖向交替套接而成，且外圆环与内圆环之间的配合面为圆锥面。
进一步，所述竖向弹簧为橡胶弹性体、螺旋弹簧或金属弹簧。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：结构简单，设计合理，能将梁体受到的水平力转换为竖向力，梁体水平阻尼刚度转化为竖向阻尼刚度，避免梁体水平位移过大，从而有效限制桥梁水平位移，并对地震荷载起耗能减震作用，提高桥梁抗减震性能。
附图说明
图1是实施例一的结构示意图；
图2是图1中弹性减震支座的正视图；
图3是图1中弹性减震支座的左视图；
图4是竖向弹簧的结构示意图；
图5是实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图4所示，一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，包括安装于墩台6与梁体7之间的弹性减震支座8和球型支座9，在弹性减震支座8两侧各设置一个球型支座9，所述弹性减震8支座主要由上座板11、中间衬板12、下座板13和底座3组成，中间衬板12装配于上、下座板11、13之间，并分别与上、下座板11、13形成球面滑动配合面，底座3位于下座板13下方，所述下座板13与底座3之间设置竖向弹簧2，所述下座板13底面和底座3顶面对应设有凸台1，竖向弹簧2两端分别套于凸台1外。
在下座板13两侧各设有一个导向装置，该导向装置由固定在底座3上的导向板5和安装于下座板13侧面的滑板10组成。
所述竖向弹簧2由外圆环21和内圆环22竖向交替套接而成，且外圆环21与内圆环22之间的配合面为圆锥面。
所述竖向弹簧2也可以选用橡胶弹性体、螺旋弹簧或金属弹簧。
所述弹性减震支座8可以为一个，也可以为一组。上述中间衬板12与上、下座板11、13之间还可以采用柱面滑动面配合。
该系统中球型支座9提供正常情况下的竖向承载力，弹性减震支座8提供阻尼和水平弹性刚度。当梁体7产生水平位移时，梁体7在上座板上滑动，从而压缩竖向弹簧2产生竖向阻尼，由于梁体7支承在中间衬板12与上、下座板11、13之间的球形配合面上，具有一定的斜率，而产生水平分力形成水平刚度。同时，当竖向弹簧2承受轴向载荷时, 内圆环22受压缩而直径缩小, 外圆环21受拉伸而直径扩大, 内、外圆环22、21沿圆锥面相对滑动产生轴向变形而起弹簧作用形成阻尼。由于竖向弹簧2与摩擦摆式支座1共同承受竖向荷载，对墩台6竖向承载无影响，同时由于竖向弹簧的作用，实现了桥梁竖向减震。
实施例二
参见图5，本实施例与实施例一的不同之处在于，在下座板13底部中间设有导向槽14，底座3上对应设置导向柱15，导向柱15与导向槽14滑动配合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：包括安装于墩台与梁体之间的弹性减震支座和普通支座，在弹性减震支座两侧设置有普通支座，所述弹性减震支座主要由上座板、中间衬板、下座板和底座组成，中间衬板装配于上、下座板之间，并分别与上、下座板形成曲面滑动配合面，底座位于下座板下方，所述下座板与底座之间设置竖向弹簧。
2.根据权利要求1所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述弹性减震支座为一个或一组。
3.根据权利要求1所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述曲面滑动配合面为球面滑动面或柱面滑动面。
4.根据权利要求1所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述普通支座为球型支座或盆式橡胶支座。
5.根据权利要求1至4任一项所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述下座板底面和底座顶面对应设有凸台，竖向弹簧两端分别套于凸台外。
6.根据权利要求5所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：在下座板两侧各设有一个导向装置，该导向装置由固定在底座上的导向板和安装于下座板侧面的滑板组成。
7.根据权利要求5所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：在下座板底部中间设有导向槽，底座上对应设置导向柱，导向柱与导向槽滑动配合。
8.根据权利要求6或7所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述竖向弹簧由外圆环和内圆环竖向交替套接而成，且外圆环与内圆环之间的配合面为圆锥面。
9.根据权利要求6或7所述的大跨度桥梁的水平弹性阻尼系统，其特征在于：所述竖向弹簧为橡胶弹性体、螺旋弹簧或金属弹簧。
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