CN103726574A - 环布多金属棒钢球型复合阻尼支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震技术领域，具体涉及一种环布多金属棒钢球型复合阻尼支座。它包括上支承板和下支承板，所述上支承板与下支承板之间设有球冠体、支座承重体和阻尼器，所述阻尼器为环布多金属棒阻尼器，呈环状布置在所述球冠体和所述支座承重体的外围，所述环布多金属棒阻尼器包括多根金属棒和分别固定在所述上支承板上、下支承板上的两个连接板，所述多根金属棒呈环状固定在两个连接板之间。本发明兼具普通球型钢支座和抗震阻尼支座的功能，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用。

Description

环布多金属棒钢球型复合阻尼支座

技术领域

本发明属于桥梁、房屋建筑、核电站、机械工程抗震技术领域，具体涉及一种环布多金属棒钢球型复合阻尼支座。

背景技术

地震是频发的自然灾害之一，长期以来，人类在这一自然灾害面前“无能为力”。地震造成生命和财产损失的直接原因是建筑物的剧烈震动、破坏和倒塌。自二十世纪以来，人类对建筑物的抗震、消能、减震的结构控制技术进行不断的探索，先后发明和创造了如下相应的产品和技术。

铅芯橡胶支座：通过铅芯和橡胶的剪切变形吸收和耗散地震能量。

液压粘滞阻尼器：通过液态或半固态的粘滞材料在缸体内的流动产生阻尼力来耗散、吸收地震能量。

摩擦型阻尼支座：采用上下不同半径的两个球面与配合位形成两个滑动摩擦副，保证支座正常的转动和滑移功能，当地震水平力超过阀值时，支座摩擦副间克服摩擦力产生相对滑动，大半径球面摩擦副可产生较大水平相对位移，即水平刚度较小，从而将地震产生的动能转换为势能，突破阀值后较小的水平刚度起到了“隔震”作用。同时由于摩擦阻力的存在，起到了“阻尼”作用，消耗了一部分地震能量。

上述铅芯橡胶支座和摩擦型阻尼支座虽然能起到环向减隔震的作用，但水平刚度过低，对软弱地基或者桥墩过柔时，减震效果降低，甚至会加大结构的地震响应。而液压粘滞阻尼器是一种杆式结构，具有方向性，对减少轴向的地震作用效果明显，但地震对桥梁的地震作用方向事先是无法预知的，因而它的设置带有一定的盲目性，通常的做法是在桥梁的顺桥向和横桥向都安装液压阻尼器，这样一定程度上限制了其力学运动，降低了减震效果；并且也不具备回位功能，地震过后，需要靠外力作用才能回位。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种能对各个方向的地震起到消能减震作用的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座。

本发明采用的技术方案是：一种环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，包括上支承板和下支承板，所述上支承板与下支承板之间设有球冠体、支座承重体和阻尼器，所述球冠体的球形面与支座承重体的球形凹面相配合，所述球冠体与上支承板和支座承重体之间均通过四氟滑板滑动接触，所述阻尼器为环布多金属棒阻尼器，所述环布多金属棒阻尼器呈环状布置在所述球冠体和所述支座承重体的外围，所述环布多金属棒阻尼器包括多根金属棒和分别固定在所述上支承板上、下支承板上的两个连接板，所述多根金属棒呈环状固定在所述两个连接板之间。

进一步地，所述多根金属棒呈环状竖向固定或错位固定在所述两个连接板之间，所述金属棒上下两端与两个连接板之间均通过焊接连接。

进一步地，所述金属棒为具有低屈服点及良好抗疲劳特性的金属棒。

进一步地，所述金属棒为铅棒。

进一步地，所述连接板为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。

进一步地，所述由多节段拼接成环状结构的连接板为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙。

进一步地，所述球冠体支承于所述支座承重体的球形凹面上。

更进一步地，还包括防尘罩，所述防尘罩上下两端分别与所述上支承板和下支承板连接。

本发明可同时作为普通球型钢支座和阻尼抗震支座使用：

当作为普通球型钢支座使用时，由于球冠体与支座承重体之间通过四氟滑板接触，且接触面为球面，球冠体与上支承板之间也通过四氟滑板接触，接触面为平面，因此球冠体连同上支承板可在竖直平面内转动，转动的同时，球冠体与上部梁体之间产生一小幅度的水平位移，球冠体能在上支承板的盆腔内运动，具有普通球型钢支座需要具备的承重和能小幅转动的功能。

当作为阻尼抗震支座使用时，由于上支承板固定在梁底、下支承板固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，也即下支承板和上支承板之间产生相对运动，支座承重体随下支承板一起运动，这时环布多金属棒阻尼器受到剪切，产生剪切变形，从而耗散、吸收地震能量，抵御水平面内各个方向的地震。

本发明支座的阻尼器采用环布多金属棒阻尼器，金属棒为铅棒，或是由具有低屈服点及良好抗疲劳特性的软钢、合金材料制成的金属棒。铅材料具有密度大、熔点低、塑性高、强度低、耐腐蚀、润滑能力强的特点，因其有较高的延性和柔性，故在变形过程中可以吸收大量的能量，并有较强的变形跟踪能力。同时，通过动态恢复与再结晶过程，其组织和性能还可恢复至变形前的状态。软钢材料也具有低屈服点、良好的抗疲劳特性。该阻尼器依靠自身的剪切变形吸收、耗散地震能量，能抵御水平面内来自各个方向的地震惯性力，起到消能减震的作用，适用于各类桥梁、房屋建筑结构、核电站结构等，具有广阔的市场前景及良好的经济效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明环布多金属棒阻尼器的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

其中：1-上支承板；2-下支承板；3-球冠体；4-支座承重体；5-环布多金属棒阻尼器；6-防尘罩；7-四氟滑板；8-金属棒；9-连接板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明包括上支承板1和下支承板2，所述上支承板1的盆腔内敷设有四氟滑板7，所述上支承板1和下支承板2之间设计有球冠体3和支座承重体4，所述球冠体3支承于所述支座承重体4的球形凹面上，所述支座承重体4的球形凹面内敷设有四氟滑板7，因此所述球冠体3能在所述支座承重体4的球形凹面内转动，也能在所述上支承板1的盆腔内滑动。所述上支承板1和所述下支承板2之间还安装有阻尼器和防尘罩6，所述阻尼器为环布多金属棒阻尼器5，所述防尘罩6上下两端分别与所述上支承板1和下支承板2连接，将所述环布多金属棒阻尼器5罩住。

如图2、图3所示，所述环布多金属棒阻尼器5为环状结构，环绕在所述球冠体3和所述支座承重体4的外围。所述环布多金属棒阻尼器5包括多根金属棒8和分别固定在所述上支承板1上、下支承板2上的两个连接板9，每根金属棒8的上下两端与两个连接板9之间均通过焊接方式连接。多根金属棒8呈环状竖向固定或错位固定在所述两个连接板9之间，竖向固定和错位固定的方式分别如图2中实线和虚线所示，错位固定即斜向固定，即金属棒8上下两端不在同一竖直平面上。所述金属棒8采用低屈服点及良好抗疲劳特性的金属材料制成，因铅材料具有较高的延性和柔性，变形过程中可以吸收大量的能量，并有较强的变形跟踪能力，同时通过动态恢复与再结晶过程，其组织和性能还可恢复至变形前的状态；而低屈服点、具有良好疲劳特性的软钢材料也具有较好的“抗震”性能，故本发明的金属棒优选的采用铅棒或具有低屈服点及良好抗疲劳特性的金属棒。

所述连接板9为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构，该环状结构可为圆形或方形的环状结构，也可为其它形状的环状结构，由多节段拼接成环状结构的连接板9为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙，做成不封闭结构，比如环状连接板如果由三节段组成，而这三段又不连续，则节段与节段之间留有空隙，为间断的环状结构。所述两个连接板9分别为上连接板和下连接板，所述上连接板通过螺栓固定在所述上支承板1上，所述下连接板通过螺栓固定在所述下支承板2上。

本发明的核心技术在于在所述上支承板1和所述下支承板2之间设计安装了一环布多金属棒阻尼器5，金属棒8为铅棒或具有低屈服点及良好抗疲劳特性的金属棒，该阻尼器依靠自身的剪切变形吸收、耗散地震能量，在水平面内的各个方向都能起到减震的作用，同时兼具普通球型钢支座和阻尼抗震支座的功能。

1）作为普通球型钢支座使用：

球冠体3与支座承重体4之间通过四氟滑板7接触，且接触面为球面，球冠体3与上支承板1之间也通过四氟滑板7接触，接触面为平面，因此球冠体3连同上支承板1可在竖直平面内转动，转动的同时，球冠体3与上部梁体之间产生一小幅度的水平位移，球冠体3能在上支承板1的盆腔内运动。所以该支座具有普通球型钢支座需要具备的承重和能小幅转动的功能，能当普通球型钢支座使用。

2）作为阻尼抗震支座使用：

由于上支承板1固定在梁底、下支承板2固定在墩顶或台顶，在地震惯性力作用下，不管这个力来自何方，墩、梁之间就会产生相对运动，也即下支承板1和上支承板2之间产生相对运动，支座承重体4随下支承板一起运动，这时环布多金属棒阻尼器5受到剪切，产生剪切变形，从而耗散、吸收地震能量，该支座能抵御水平面内各个方向的地震，故能当阻尼抗震支座使用。

本发明的安装方法如下：

1）、在墩顶和梁底分别预埋螺栓、安装下支承板2和上支承板1；

2）、安装支座承重体4和球冠体3；

3）、安装环布多金属棒阻尼器5，环布多金属棒阻尼器5可在工厂预制，为施工方便，同时也是为了更换组件方便，环布多金属棒阻尼器的连接板可分成多个节段组合安装，图3中所示的连接板为4个节段组成；

4）、最后安装防尘罩。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属的技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1.一种环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，包括上支承板(1)和下支承板(2)，所述上支承板(1)与下支承板(2)之间设有球冠体(3)、支座承重体(4)和阻尼器，所述球冠体(3)的球形面与支座承重体(4)的球形凹面相配合，所述球冠体(3)与上支承板(1)和支座承重体(4)之间均通过四氟滑板(7)滑动接触，其特征在于：所述阻尼器为环布多金属棒阻尼器(5)，所述环布多金属棒阻尼器(5)呈环状布置在所述球冠体(3)和所述支座承重体(4)的外围，所述环布多金属棒阻尼器(5)包括多根金属棒(8)和分别固定在所述上支承板(1)上、下支承板(2)上的两个连接板(9)，所述多根金属棒(8)呈环状固定在所述两个连接板(9)之间。

2.根据权利要求1所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述多根金属棒(8)呈环状竖向固定或错位固定在所述两个连接板(9)之间，所述金属棒(8)上下两端与两个连接板(9)之间均通过焊接连接。

3.根据权利要求1或2所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述金属棒(8)为具有低屈服点及良好抗疲劳特性的金属棒。

4.根据权利要求3所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述金属棒(8)为铅棒。

5.根据权利要求1所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述连接板(9)为整体环状结构或由多节段拼接成的环状结构。

6.根据权利要求5所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述由多节段拼接成环状结构的连接板(9)为封闭的环状结构或节段与节段之间留有空隙。

7.根据权利要求1所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：所述球冠体(3)支承于所述支座承重体(4)的球形凹面上。

8.根据权利要求1所述的环布多金属棒钢球型复合阻尼支座，其特征在于：还包括防尘罩(6)，所述防尘罩(6)上下两端分别与所述上支承板(1)和下支承板(2)连接。

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