CN103526693A - 一种双向耗能桥梁支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向耗能桥梁支座，该支座包括上盆、下盆和四根折角曲梁，上盆的底部设有第一凹槽，第一凹槽中部设有向下延伸的凸台，凸台的底面呈向上凹陷的弧面，下盆的上部设有第二凹槽，第二凹槽的底面呈向上凸起的弧面，凸台位于第二凹槽中，且凸台的底面和第二凹槽的底面相配合；每根折角曲梁的两端分别通过螺栓铰接于上盆的下边缘和下盆的上边缘，四根折角曲梁沿上盆的横向中心线两两对称布置，四根折角曲梁沿上盆的纵向中心线两两对称布置。该桥梁支座既能满足桥梁支座的支承要求，又可实现双向耗能，具有良好的耗能性能。

Description

一种双向耗能桥梁支座

技术领域

    本发明涉及一种用于桥梁工程中的支座，具体来说，涉及一种双向耗能桥梁支座。

背景技术

消能减震（振）技术是一种有效的结构控制技术，它通过在结构适当位置安装耗能减震装置，以减小结构动力荷载作用下的响应。目前，国内外对于耗能阻尼器单体的研究较广，多数耗能阻尼器须与桥梁支座配合使用、单独安装、单独制作，但对于既可满足结构使用功能又具有耗能特性的装置研发较少，对于能采用少数耗能构件达到双向耗能的装置更少。一般桥梁支座有单向支座和双向支座，前者一般在横桥向或纵桥向、竖向提供支承；后者一般仅在竖向提供支承。研制和开发新型双向耗能装置，生产耗能性能优良的阻尼器产品，具有重要的经济效益和社会效益。

发明内容

    技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种双向耗能桥梁支座，该桥梁支座既能满足桥梁支座的支承要求，又可实现双向耗能，具有良好的耗能性能。

技术方案：为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种双向耗能桥梁支座，该支座包括上盆、下盆和四根折角曲梁，上盆的底部设有第一凹槽，第一凹槽中部设有向下延伸的凸台，凸台的底面呈向上凹陷的弧面，下盆的上部设有第二凹槽，第二凹槽的底面呈向上凸起的弧面，凸台位于第二凹槽中，且凸台的底面和第二凹槽的底面相配合；每根折角曲梁的两端分别通过螺栓铰接于上盆的下边缘和下盆的上边缘，四根折角曲梁沿上盆的横向中心线两两对称布置，四根折角曲梁沿上盆的纵向中心线两两对称布置。

进一步，所述的每根折角曲梁的厚度相等，折角曲梁包括斜向段和连接在斜向段两端的两个翼缘段，斜向段横截面的宽度相等；从翼缘段与斜向段的连接处到翼缘段末端，翼缘段的横截面宽度逐渐变窄。

进一步，所述的双向耗能桥梁支座，还包括两层聚乙烯四氟板，其中一层聚乙烯四氟板连接在上盆的凸台底面，另一层聚乙烯四氟板连接在下盆的第二凹槽底面，两层聚乙烯四氟板相贴合，聚乙烯四氟板的周边设有弹性封闭圈。

进一步，所述的折角曲梁为低屈服点钢材制成。

进一步，所述的双向耗能桥梁支座，还包括钢锚杆，钢锚杆固定连接在上盆的顶面和下盆的底面。 

有益效果：与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

（1）实现双向耗能。本发明的桥梁支座，在上盆和下盆之间对称布置四个折角曲梁。折角曲梁由具有低屈服点的钢材制成。折角曲梁通过弯曲、拉压变形，具有耗能的特性。当上盆和下盆产生双向偏位时，由于折角曲梁的自身的对称性和整体布置的对称性，支座在两方向上均可通过折角曲梁变形耗散能量，以达到减震（振）的目的。相对于传统桥梁支座，本发明的支座具有耗能能力强的特性。本发明将低屈服点的钢材的耗能特性组合至桥梁支座，使得传统桥梁支座具有耗能特性，改善桥梁支座与阻尼器生产、安装均处于分离状态。

（2）构造简单、加工方便。本发明的桥梁支座上盆和下盆的制作方法与传统桥梁支座制作方法相同，但耗能的折角曲梁的制作过程不需要严格的特殊工艺，与传统粘滞、粘弹阻尼器的制作方法相比，更简单、方便。相对与一般桥梁支座与钢阻尼器单独设计的结构，本发明支座节省了复杂的安装及支座工序，构造简单，既能满足支承作用，又有耗能作用要求，可以广泛应用于桥梁结构。

（3）性能稳定。本发明的桥梁支座的耗能元件为钢材材质，相比于传统粘滞粘弹性阻尼器，材料性能受环境影响较小，其性能具有很好的稳定性。另外，下盆的边缘为口字形边缘，该口字形边缘可作为防大偏位挡块。防大偏位挡块可允许支座产生双向一定范围内的偏位，防止支座双向偏位过大导致支座失效 。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的侧面图。

图4为图2中A-A剖面图。

图5为图4中B-B剖面图。

图6为图4中C-C剖面图。

图中有：上盆1、下盆2、折角曲梁3、钢锚杆4、螺栓5、聚乙烯四氟板6、第一凹槽101、凸台102、第二凹槽201、斜向段301、翼缘段302。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步说明。

如图1至图6所示，本发明的一种双向耗能桥梁支座，包括上盆1、下盆2和四根折角曲梁3。上盆1的底部设有第一凹槽101，第一凹槽101中部设有向下延伸的凸台102，凸台102的底面呈向上凹陷的弧面。下盆2的上部设有第二凹槽201，第二凹槽201的底面呈向上凸起的弧面。凸台102位于第二凹槽201中，且凸台102的底面和第二凹槽201的底面相配合。每根折角曲梁3的两端分别通过螺栓5铰接于上盆1的下边缘和下盆2的上边缘，四根折角曲梁3沿上盆1的横向中心线两两对称布置。四根折角曲梁3沿上盆1的纵向中心线两两对称布置。

进一步，所述的每根折角曲梁3的厚度相等，折角曲梁3包括斜向段301和连接在斜向段301两端的两个翼缘段302，斜向段301横截面的宽度相等；从翼缘段302与斜向段301的连接处到翼缘段302末端，翼缘段302的横截面宽度逐渐变窄。折角曲梁3由一个斜向段301和两个呈水平的翼缘段302组成。两个翼缘段302与斜向段301之间夹角均为135°。斜向段301为等高度等厚度截面结构。翼缘段302沿轴线为变宽度等厚度截面结构，其中靠近铰接孔端为窄截面端，靠近斜向段301端部为宽截面端。此结构的折角曲梁3具有水平双向对称性，使得其双向受力相同，可达到双向耗能的目的，不同于只能单向耗能的普通弧形、工字型构造耗能器。作为优选，折角曲梁3梁端均采用螺栓杆与上盆、下盆铰接，并设置限位螺母，以防止折角曲梁3延螺杆产生滑移。

进一步，所述的双向耗能桥梁支座还包括两层聚乙烯四氟板，其中一层聚乙烯四氟板连接在上盆的凸台底面，另一层聚乙烯四氟板连接在下盆的第二凹槽底面，两层聚乙烯四氟板相贴合，聚乙烯四氟板的周边设有弹性封闭圈。弹性封闭圈可以起到防水、防尘作用。聚乙烯四氟板6的摩擦系数小，可减小上盆1、下盆2间水平摩擦力，以利于支座在横桥向和纵桥向产生滑动，且允许支座产生一定范围转角位移。

进一步，所述的折角曲梁3为低屈服点的钢材制成。本发明中选择屈服点低于235Mpa的钢材制成。上盆1和下盆2的材质根据环境要求选用硬质耐磨材料。

进一步，所述的双向耗能桥梁支座，还包括钢锚杆4，钢锚杆4固定连接在上盆1的顶面和下盆2的底面。上盆1通过钢锚杆4与桥梁上部结构固定，下盆2通过钢锚杆4与桥墩顶部固定。

上述结构的支座中，折角曲梁3在两端铰接点产生某一方向相对位移时，其翼缘段302受到弯矩、剪力及轴力的作用，斜向段301受到轴力及弯矩的作用。由于翼缘段302弯矩呈三角形不均匀分布关系，将其截面设置成变宽度截面，可改善构件边缘应力的分布，使得翼缘段302截面边缘应力均匀，同时还可节约材料。同样，斜向段301所有截面受到的轴力与弯矩相同，设置成等宽度截面可使得该段受力后同时屈服，耗能能力强。折角曲梁3是以其斜向段的垂直平分线为对称轴的对称形状，当纵桥向或横桥向发生相对位移时，两个方向受力相同，达到双向耗能的功能。支座中对称地设置四个折角曲梁3，可防止支座两个方向上受力不均，产生扭转，同时还可提高支座整体的耗能能力。

桥梁结构受动力荷载作用，上盆1、下盆2间产生横桥向或纵桥向反复相对位移，导致连接于上盆1、下盆2间的折角曲梁3产生平面内弯曲、拉压变形。利用折角曲梁3材质屈服点低的特性，使得折角曲梁3在此过程中耗散系统能量，减少梁体运动。也就是说，该支座允许上盆1、下盆2之间产生纵桥向和横桥向水平相对位移；支座上盆1、下盆2产生水平向相对位移时，通过折角曲梁3变形（拉弯、压弯）来耗散系统的能量，以达到减震（振）的目的，因而使得该桥梁支座具有双向耗能的能力。当双向位移达到一定限值时，下盆2的口子形边缘可以起到限位挡块器作用，防止支座失效。通过调整折角曲梁3面内刚度，从而改变耗能支座的初始刚度，以达到工艺要求，其耗能性能影响参数主要包括折角曲梁3材质特性，折角曲梁3截面尺寸及其总体尺寸。

上述结构的桥梁支座的安装过程是：首先安装下盆2锚固系统，即采用钢锚杆4下端螺纹与下盆2的锚孔连接；然后安装下盆2圆弧面的聚乙烯四氟板6；按照下盆2安装方法，安装上盆1的钢锚杆4和聚乙烯四氟板6，最后完成上盆1、下盆2位置对接，使上盆1凸台102底面中心与下盆2的第二凹槽201底面中心重合。上盆1与下盆2合并后，在圆弧面边的聚乙烯四氟板6设置封闭圈。然后安装折角曲梁3：折角曲梁3与上盆1、下盆2之间的相对位置关系如图2、图3和图4所示，首先利用螺栓5铰接折角曲梁3内侧端于下盆2的上边缘的螺孔内，然后调节方位，按同样方法安装折角曲梁3外侧于上盆2下边缘的螺孔内。

工程实际现场安装顺序：首先按上述安装下盆2锚固系统，使钢锚杆4固定于桥墩顶面，然后按上述方法安装上盆1，使得上盆1上的钢锚杆4固定于桥梁上部结构，最后按上述方法安装折角曲梁3。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种双向耗能桥梁支座，其特征在于，该支座包括上盆（1）、下盆（2）和四根折角曲梁（3），上盆（1）的底部设有第一凹槽（101），第一凹槽（101）中部设有向下延伸的凸台（102），凸台（102）的底面呈向上凹陷的弧面，下盆（2）的上部设有第二凹槽（201），第二凹槽（201）的底面呈向上凸起的弧面，凸台（102）位于第二凹槽（201）中，且凸台（102）的底面和第二凹槽（201）的底面相配合；每根折角曲梁（3）的两端分别通过螺栓（5）铰接于上盆（1）的下边缘和下盆（2）的上边缘，四根折角曲梁（3）沿上盆（1）的横向中心线两两对称布置，四根折角曲梁（3）沿上盆（1）的纵向中心线两两对称布置。

2.根据权利要求1所述的双向耗能桥梁支座，其特征在于，所述的每根折角曲梁（3）的厚度相等，折角曲梁（3）包括斜向段（301）和连接在斜向段（301）两端的两个翼缘段（302），斜向段（301）横截面的宽度相等；从翼缘段（302）与斜向段（301）的连接处到翼缘段（302）末端，翼缘段（302）的横截面宽度逐渐变窄。

3.根据权利要求1或2所述的双向耗能桥梁支座，其特征在于，还包括两层聚乙烯四氟板（6），其中一层聚乙烯四氟板（6）连接在上盆（1）的凸台（102）底面，另一层聚乙烯四氟板（6）连接在下盆（2）的第二凹槽（201）底面，两层聚乙烯四氟板（6）相贴合，聚乙烯四氟板（6）的周边设有弹性封闭圈。

4. 根据权利要求3所述的双向耗能桥梁支座，其特征在于，所述的折角曲梁（3）为低屈服点钢材制成。

5.根据权利要求4所述的双向耗能桥梁支座，其特征在于，还包括钢锚杆（4），钢锚杆（4）固定连接在上盆（1）的顶面和下盆（2）的底面。

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