CN103938542A - 一种拉压防落梁减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁支座技术领域，公开了一种拉压防落梁减隔震支座。其主要技术方案包括：其结构包括上座板、底板和夹于两者间的滑动部件，且底板为凹球/柱面体构成，滑动部件由转动体和双曲球/柱面体构成；且转动体上部与上座板间为周圈凹、凸结构构成具有平面滑动副的滑移抗拉结构，下部为曲球/柱面结构；双曲球/柱面体夹于所述的转动体和底板之间，并以两者形成对应曲面滑移副；转动体与底板的底面间设置有抗拉滑移副机构；该结构的支座使用受竖向拉力作用时，避免支座零部件相互之间发生撞击；地震时，既具有减隔震功能，又能使桥梁、支座、桥墩始终不脱离。

Description

一种拉压防落梁减隔震支座

技术领域

本发明属于桥梁支座技术领域，尤其涉及一种拉压防落梁减隔震支座。

背景技术

支座是连接桥梁与桥墩的重要部件，它除承受桥梁竖向压力外，为满足桥梁正常运行过程中出现的竖向拉力需求，有些支座还需具备抗拉功能。目前使用的抗拉支座为满足支座转角要求，抗拉结构处必须设有一定间隙，当支座受拉时，支座易出现抗拉结构处先撞击再受拉现象，导致抗拉结构易损坏。

另外，我国是一个地震多发区，国家对桥梁抗震、减震系统研究由来已久，随着对地震造成破坏的认识加深，逐渐由抗震向减震结构研究。特别是在5.12汶川大地震之后，国家对桥梁抗震设防目标提出了在地震中保证桥梁梁体不坠落、桥梁整体不倒塌或产生严重的结构损伤并经过临时加固后可供维持应急交通使用的明确要求。作为桥梁、桥墩的连接部件支座起着至关重要的作用。为此，目前出现了多种结构的减隔震支座，以减少地震对桥梁造成的损坏。这些减隔震结构支座，在减震、隔震，减少桥梁破坏方面起到了一定作用。但所有减、隔震支座虽然能减震，但都没有减隔震过程中，保证梁体、支座、桥墩三者始终连接在一起，防止发生落梁的结构。目前，解决震中梁体坠落的方法是另外配备防落梁装置。而这样的方法导致结构庞大，成本增加，且由减震体系转化为抗震体系，最终对桥墩造成破坏，严重者导致整体桥梁垮塌。

综上所述，为防止地震过程中梁体坠落、整体桥梁垮塌，急需拉压防落梁减隔震支座结构。

发明内容

本发明的目的就是提供一种支座正常使用受竖向拉力作用时，避免支座零部件相互之间发生撞击和脱落，地震来临时，既具有减隔震功能，又能在地震过程中，使桥梁、支座、桥墩始终不脱离，防止梁体坠落的拉压防落梁减隔震支座。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

   一种拉压防落梁减隔震支座，其结构包括上座板（3）、底板（11）和夹于两者间的滑动部件；

     所述的底板为凹球/柱面体构成；

     所述的滑动部件由转动体（4）和双曲球/柱面体构成；其中，所述转动体上部与所述的上座板间为两边凹、凸结构构成具有平面滑动副的滑移抗拉结构，下部为曲球/柱面结构；所述的双曲球/柱面体夹于所述的转动体和底板之间，并以两者形成对应曲面滑移副抗拉机构；

     所述的转动体（4）与所述底板的底面间设置有滑移副抗拉机构；

     所述的底板与滑动部件间设置有使两者相对固定的剪力部件。

 

构成上述拉压防落梁减隔震支座的附加技术特征还包括：

——所述的抗拉滑移副抗拉机构包括设置于所述转动体上的与其曲球/柱面结构对应的同心裙环/边（13）、其端部为对应的曲球/柱面结构并压在该同心裙环/边上形成滑动副的剪力拉环（12）和与之构成弧形凹环/条（14）的减震拉环（9），所述的底板卡入该弧形凹环/条（14）中并能够转动/滑动，所述的剪力拉环和底板间通过所述的剪力部件相对固定；

——所述的剪力拉环（12）和与之构成弧形凹环/条的减震拉环间为两体结构；

——所述的抗拉滑移副机构包括设置于所述转动体上的与其曲球/柱面结构对应的同心裙环/边（13）、和与之构成弧形凹环/条（14）的剪力拉环（12），所述的底板卡入该弧形凹环/条中并能够转动/滑动，所述的双曲球/柱面体和底板间通过所述的剪力部件相对固定；

——在构成所述支座的上座板（3）和底板（11）上分别设置有由若干柱体构成的上、下抗拔组件；

——所述的抗拔组件底部的形状为柱状周围带凹槽或倒齿型等结构。

本发明所提供的一种拉压防落梁减隔震支座与现有技术相比具有以下优点：

——由于该支座设置有上下抗拔组件，支座与桥梁、支座与墩台分别组成抗拔层，可以有效防止出现支座与梁体、桥墩三者之间的脱离现象发生；

——由于该支座在转动时，上座板随转动体一起转动，两者间的凹、凸结合结构构成的抗拉配合面无需考虑其转动间隙，即采用上座板和转动体的无间隙抗拉面设计，即可实现支座正常使用过程中的无间隙抗拉功能；

——由于构成该支座的剪力拉环压在构成转动体的同心裙环/边上，且两者相互重叠部位采用同心圆结构设计，实现了支座正常转动过程中的抗拉需求，地震来临时，剪力拉环随着转动体一起在构成底板的减隔震凹球体凹面内滑动，完成动、势能的相互转换，以此消耗地震能量；在转动体与剪力拉环相互重叠部位作用下，地震发生竖向拉力时，相互之间不脱离，实现减隔震过程中的抗拉功能；减隔震凹球体和减震拉环两工件及其所形成的弧形凹环/条同样采用同心部位重叠设计，两者构成了支座在地震过程中的另一减隔震抗拉结构；地震来临时，支座与梁体一起沿减隔震凹球体凹球面进行动、势能转换，以此消减地震能量；在动、势能转换消减地震能量过程中，减震拉环始终沿减隔震凹球体下表凸面滑动，滑动过程中，减震拉环始终与减隔震凹球体部分重叠，以此实现减隔震过程中的又一层竖向抗拉功能；因此，在上述三层抗拉结构（当转动体和剪力螺栓设计成一体时，为双层抗拉组件）的共同作用下，完成正常使用及地震过程中的抗拉作用，实现任何情况下，桥梁、支座、墩台三者都能相互连接在一起，以此防止落梁的情况发生；

——地震结束后，在梁体重力作用下，支座和梁体一起，沿减隔震凹球体凹球面恢复原位；保证了震后救援道路畅通，为震后救援争取了时间。

另外，构成该拉压防落梁减隔震支座的减隔震原理是，当地震发生且水平力超过给定值时，剪力螺栓（或剪力销）被剪断，支座的水平限位约束被解除，双曲球面体带动上部结构沿减隔震凹球体凹球面反复摆动，进行动、势能转换，以此消耗地震能量。同时，反复摆动滑移过程中，凹球面摩擦阻力又消耗一部分地震能量。双重作用达到消减地震能量的效果，以此减少地震能量对桥梁整体冲击。而势能又可形成恢复力，使支座复位。

附图说明

图1为本发明拉压防落梁减隔震支座第一种结构示意图；

图2为本发明拉压防落梁减隔震支座第二种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的拉压防落梁减隔震支座做进一步详细说明。

 如图1所示，为本发明所提供的一种拉压防落梁减隔震支座的结构示意图。构成该拉压防落梁减隔震支座的结构包括设置有内凹圆环15的上座板3、由内外壁为同心圆弧的减隔震凹球体构成的底板11和夹于两者间由转动体4和双曲球面体6构成的滑动部件。其中，转动体上部设置有卡入上述内凹圆环15中的凸圆环16，使得上座板与转动体间构成设置有平面滑板2的平面滑动副形成的滑移抗拉结构，转动体下部为球面结构，双曲球面体6夹于转动体和底板之间，并与两者形成对应的上、下曲面滑移副，在上述两个曲面滑移副中设置有球面滑板5和减隔震滑板7。在上述转动体4与构成底板11的减隔震凹球体的底面间设置有抗拉滑移副机构，该机构包括设置于转动体上的与其曲球面结构对应的同心裙环13、贴于底板的底面的减震拉环9，在上述同心裙环13与减震拉环9间设置有剪力拉环12，该剪力拉环的一端部为与同心裙环13的圆弧对应的并一起形成转动副的球缺面17，另一端与减震拉环9通过紧固销8固定，并形成弧形凹环14，底板卡入该弧形凹环中并在其中能够转动或滑动，且双曲球面体和底板间通过剪力部件相对固定；同时在上述的剪力拉环12和底板间通过剪力螺栓10使二者间相对固定。在构成支座的上座板3与桥梁之间和底板11与墩台之间设置有由若干柱体18构成的上、下抗拔组件1。

地震来临时，当桥梁所承受的水平力大于剪力螺栓10剪断力时，剪力螺栓10在剪力拉环12和减隔震凹球体的底板11结合面处被剪断，在地震力的作用下，剪力拉环12随转动体4携带梁体一起沿减隔震凹球体的底板11的凹球面往复摆动，摆动过程中，通过紧固螺栓8与剪力拉环12紧固在一起的减震拉环9也随之沿减隔震凹球体的底板11下表凸球面沿球面摆动。通过反复摆动而进行动能、势能的反复相互转换，以此消耗地震能量。减弱地震力对桥墩的冲击，保护了桥墩，防止整体桥梁垮塌的可能。在沿减隔震凹球体的底板11的凹球面反复摆动消耗地震能量过程中，剪力拉环12和转动体4下端始终相互重叠组成一层减震过程中的抗拉结构而密贴在一起。同样，沿减隔震凹球体的底板11的凹球面反复摆动消耗地震能量过程中，在紧固螺栓8的作用下，减震拉环9与减隔震凹球体的底板11也始终相互重叠形成另一层减震过程中的抗竖向拉力结构。两层减震抗拉结构与上座板3、转动体4上部之间形成的滑移抗拉结构一起，在上、下抗拔组件1的共同作用下，在整个地震持续过程中，使得梁体、支座、桥墩三者始终相互之间不脱离，防止了地震过程中梁体、支座、桥墩因不确定方向的地震力造成相互脱离而导致梁体坠落的情况发生。地震过后，在梁体重力作用下，双曲球面体6与梁体和支座上部一起沿减隔震凹球体的底板11的凹球面自动滑至原位，实现了震后自动复位功能。

如图2所示为本发明所提供的第二种拉压防落梁减隔震支座的结构示意图。在构成该支座的结构包括设置有内凹圆环15的上座板3、由内外壁为同心圆弧的减隔震凹球体构成的底板11和夹于两者间由转动体4和双曲球面体6构成的滑动部件。其中，转动体上部设置有卡入上述内凹圆环15中的凸圆环16，使得上座板与转动体间构成设置有平面滑板2的平面滑动副形成的滑移抗拉结构，转动体下部为球面结构，双曲球面体6夹于转动体和底板之间，并与两者形成对应的上、下曲面滑移副，在上述两个曲面滑移副中设置有球面滑板5和减隔震滑板7。在转动体4与构成底板11的减隔震凹球体的底面间设置有由与转动体为一体结构的裙环13和贴于底板的底面的减震拉环9由紧固螺栓8连接固定构成球面弧形凹环14，底板卡入该弧形凹环中并在其中能够转动或滑动形成抗拉滑动副机构，且双曲球面体和底板间通过剪力螺栓20使二者间相对固定。在构成支座的上座板3与桥梁之间和底板11与墩台之间设置有由若干柱体18构成的上、下抗拔组件1。

地震来临时，当桥梁所承受的水平力大于剪力销的剪断力时，剪力销20剪断，双曲球面体6、转动体4和减震拉环9一起在减隔震凹球体的底板11凹球面内滑动进行动能、势能反复转换，消耗地震能量，减少地震能量的输入，从而保护梁体。整个减震过程中，梁体、支座、桥墩始终密贴在一起而不脱离，既实现了减隔震功能又防止了地震中梁体、支座、桥墩相互脱离导致梁体坠落。地震过后，在梁体重力作用下，梁体与支座上部一起，沿着减隔震凹球体的底板11的凹球面自动滑至原位，实现了自动复位功能。

在构成上述图1 和图2的两种拉压防落梁减隔震支座结构中，为了进一步提高由若干柱体18构成的上、下抗拔组件1与桥梁梁体以及桥墩的结合强度，其柱体底部的形状为柱状周围带凹槽19或倒齿型结构。

另外构成上述两种拉压防落梁减隔震支座的结构中，既可以是图1 和图2两种的球型支座——即构成支座的上座板3为方形结构、转动体4为双曲球形结构，以及转动体为圆柱型结构；也可以是柱形支座——即构成支座的上座板3为矩形结构，构成滑动部件的双曲球面体则变成双曲面柱体结构，转动体为矩形柱型结构、设置与底部的同心裙环13变成了同心裙边条13；构成底板的为双面为同心的柱面体结构。该结构的支座同样能够达到本发明提出的在地震时，避免构成支座的部件相互之间发生撞击，地震来临时，既具有减隔震功能，又能在地震过程中，使桥梁、支座、桥墩始终不脱离的目的。

Claims (6)

1.一种拉压防落梁减隔震支座，其结构包括上座板（3）、底板（11）和夹于两者间的滑动部件，其特征在于：

     所述的底板为凹球/柱面体构成；

     所述的滑动部件由转动体（4）和双曲球/柱面体构成；其中，所述转动体上部与所述的上座板间为两边凹、凸结构构成具有平面滑动副的滑移抗拉结构，下部为曲球/柱面结构；所述的双曲球/柱面体夹于所述的转动体和底板之间，并以两者形成对应曲面滑移副抗拉机构；

     所述的转动体（4）与所述底板的底面间设置有滑移副抗拉机构；

     所述的底板与滑动部件间设置有使两者相对固定的剪力部件。

2.    根据权利要求1所述的一种拉压防落梁减隔震支座，其特征在于：所述的抗拉滑移副抗拉机构包括设置于所述转动体上的与其曲球/柱面结构对应的同心裙环/边（13）、其端部为对应的曲球/柱面结构并压在该同心裙环/边上形成滑动副的剪力拉环（12）和与之构成弧形凹环/条（14）的减震拉环（9），所述的底板卡入该弧形凹环/条（14）中并能够转动/滑动，所述的剪力拉环和底板间通过所述的剪力部件相对固定。

3.    根据权利要求2所述的一种拉压防落梁减隔震支座，其特征在于：所述的剪力拉环（12）和与之构成弧形凹环/条的减震拉环间为两体结构。

4.    根据权利要求1所述的一种拉压防落梁减隔震支座，其特征在于：所述的抗拉滑移副机构包括设置于所述转动体上的与其曲球/柱面结构对应的同心裙环/边（13）、和与之构成弧形凹环/条（14）的剪力拉环（12），所述的底板卡入该弧形凹环/条中并能够转动/滑动，所述的双曲球/柱面体和底板间通过所述的剪力部件相对固定。

5. 根据权利要求1所述的拉压防落梁减隔震支座，其特征在于：在构成所述支座的上座板（3）和底板（11）上分别设置有由若干柱体构成的上、下抗拔组件。

6. 根据权利要求5所述的拉压防落梁减隔震支座，其特征在于：所述的抗拔组件底部的形状为柱状周围带凹槽或倒齿型等结构。