CN104120650B - 一种钢阻尼复合滑板橡胶支座及其阻尼方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钢阻尼复合滑板橡胶支座，属于桥梁工程减震技术领域，包括：支座上板、支座下板和滑板橡胶支座，滑板橡胶支座位于支座上板、支座下板之间中部，纵向阻尼元件和横向钢阻尼元件两端间隔连接于支座上板和支座下板，所述横向钢阻尼元件中心对称的两端部通过滑动栓置于支座上板上的横向滑槽内，所述纵向钢阻尼元件和横向钢阻尼元件的其他端部通过固定螺栓固定。附加的纵向和横向钢阻尼元件由于受到较大的载荷作用而发生弹塑性变形，通过这样的变形提供一定的抗力，并消耗一部分地震能量，达到减震的目的。该支座结构形式简单、工作原理明确、外观更为美观、安装更为方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型桥梁滑板橡胶支座结构及其阻尼方法，具体地说是一种增加了可定量设计侧向刚度的滑板橡胶支座及其阻尼方法，属于桥梁工程减震技术领域。
背景技术
目前，现有技术在桥梁工程减震技术领域主要是应用摩擦力原理和摩擦力结合挡块等原理，实现减震目的，如现有技术（申请号201020062560.7）高阻尼减隔震板式橡胶支座，通过摩擦力来增大水平位移阻力，这对摩擦材料的性能要求较高，使用不当会造成摩擦力较小而产生较大滑移，使得橡胶支座的阻尼性能无法发挥；另外，由于墩台的不均匀沉降等因素影响，常出现压偏现象，压偏及压偏后因应力集中而产生的龟裂老化现象普遍存在，影响桥梁支座的正常使用功能和寿命。特别在高地震烈度（E2）难以达到设计所要求的抗震效果。
发明内容
本发明针对E2地震条件下现有桥梁滑板橡胶支座缺乏足够侧向刚度的特性，提供了一种能在E2地震条件下通过附加的阻尼元件提供足够抗力的新型附加钢阻尼复合滑板橡胶支座。
本发明的技术方案如下：
一种钢阻尼复合滑板橡胶支座，包括：支座上板、支座下板和滑板橡胶支座，滑板橡胶支座位于支座上板、支座下板之间固定于支座下板中部，纵向阻尼元件和横向钢阻尼元件两端间隔连接于支座上板和支座下板，所述横向钢阻尼元件中心对称的两端部通过滑动栓置于支座上板上的横向滑槽内，所述纵向钢阻尼元件和横向钢阻尼元件的其他端部通过固定螺栓固定。
进一步，纵向阻尼元件和横向钢阻尼元件形状为弯曲条。
支座上板与滑板橡胶支座之间设置有不锈钢板和耐磨板，不锈钢板固定在支座上板上，耐磨板固定在滑板橡胶支座上。
为了调节因阻尼元件厚度与标准板式支座中支座上板和支座下板竖向距离不一致导致的间隙，可根据实际空间状况设计用于弥补间隙的垫块，固定螺栓与纵向钢阻尼元件或横向钢阻尼元件之间设有垫块。
滑槽长度根据桥梁由于温度变化引起的梁体长度变化的情况确定，滑槽长度可确定为桥梁单跨长度的0.5‰至10‰。
纵向钢阻尼元件和横向钢阻尼元件可以选择相同规格也可以不同规格，纵向钢阻尼元件或横向钢阻尼元件成对相对支座中心对称布置。
优选地，为了保证滑槽与滑动栓之间的滑动顺畅，不受外界沙尘等杂物沉积的影响，滑槽须设置于支座上板。
优选地，钢阻尼元件的设计不完全依赖滑板橡胶支座的结构与性能，具有较大的灵活性。
1、在原有滑板橡胶支座的基础上增加了纵桥向和横桥向的钢阻尼元件，增大了原有支座的水平刚度。
2、装置中滑槽与滑动栓的配合设计，使得不同方向（纵桥向和横桥向）的钢阻尼元件在弹塑性变形过程中所产生抗力之间可以产生解耦作用（不同方向的力不会或只发生很小程度的叠加。）
一种利用上述钢阻尼复合滑板橡胶支座的阻尼方法，通过在支座上板与支座下板之间的滑板橡胶支座下设置纵向阻尼元件，并在纵向阻尼元件旁边设置横向钢阻尼元件，通过附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的联合作用，在非正常工作情况下，对支座的变形提供阻尼作用，达到减震的目的。
优选地，在支座正常工作或E1地震（常遇地震）条件下，通过附加的钢阻尼元件和滑板橡胶支座主体能够完成承载和一定程度侧向变形的需要。当发生E2地震（罕遇地震）时，在梁体巨大惯性力的作用下，滑板橡胶支座主体的不锈钢板与耐磨板对磨产生的摩擦力引起侧向刚度有限，不足以提供所需的抗力来限制梁体的水平位移，此时，附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件由于受到较大的载荷作用而发生弹塑性变形，通过这样的变形提供一定的抗力，并消耗一部分地震能量，达到减震的目的。
优选地，所述横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的性能与结构可以根据不同桥的实际需要进行分别设计；其中横向钢阻尼元件中心对称的两端部通过滑动栓置于支座上板上的横向滑槽内，纵向钢阻尼元件和横向钢阻尼元件的其他端部通过固定螺栓固定。
优选地，为了调节因阻尼元件厚度与标准板式支座中支座上板和支座下板竖向距离不一致导致的间隙，在固定螺栓与纵向钢阻尼元件或横向钢阻尼元件之间设有垫块，通过垫块弥补间隙。
本发明取得了以下的技术效果：
1、本发明结构简单，减隔震性能稳定可靠。
2、通过附加钢阻尼的形式为现有滑板橡胶支座提供了额外的侧向刚度，对其性能有较大提升，能拓宽滑板橡胶支座的应用范围。
3、新型附加钢阻尼复合滑板橡胶支座将附加钢阻尼元件与滑板橡胶支座采用一体化设计、安装，外观更美观，安装更方便。
附图说明
图1为一种钢阻尼复合滑板橡胶支座前视透视图
图2为一种钢阻尼复合滑板橡胶支座俯视透视图和局部放大图
图3为一种钢阻尼复合滑板橡胶支座连接俯视图（隐去支座上板）
图4为一种钢阻尼复合滑板橡胶支座支座上板仰视图和截面图
图1-图4中：1-支座上板2-支座下板3-纵向钢阻尼元件4-横向钢阻尼元件5-横向滑槽6-固定螺栓7-滑动栓8-垫块9-滑板橡胶支座10-耐磨板11-不锈钢板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
如图1-图4所示，本发明一种钢阻尼复合滑板橡胶支座，包括：支座上板1、支座下板2、滑板橡胶支座9、不锈钢板11和耐磨板10，支座上板1、支座下板2之间中部设有不锈钢板11、耐磨板10和滑板橡胶支座9，不锈钢板11通过固定螺栓6固定在支座上板1上，耐磨板10通过固定螺栓6固定在滑板橡胶支座9上，滑板橡胶支座9通过固定螺栓6固定在支座下板2上，所述C型纵向钢阻尼元件3和C型横向钢阻尼元件4各两个，规格相同，关于支板中心对称设置，两端间隔连接于支座上板1和支座下板2，所述横向钢阻尼元件4中心对称的两端部通过滑动栓7置于支座上板1上的横向横向滑槽5内，所述纵向钢阻尼元件3和横向钢阻尼元件4的其他端部通过固定螺栓6固定。
为了调节因阻尼元件厚度与标准板式支座中支座上板1和支座下板2竖向距离不一致导致的间隙，根据实际空间状况设计用于弥补间隙的垫块8，固定螺栓6与纵向钢阻尼元件3和横向钢阻尼元件4之间设有垫块8。横向滑槽5长度为桥梁单跨长度的5‰。
在正常工作及E1地震（常遇地震）条件下，由于梁体的热胀冷缩、徐变以及地震作用等因素影响，纵桥向会发生一定的变形（位）——滑板橡胶支座9与支座上板1上的不锈钢板之间产生滑动变位，此时纵向钢阻尼元件3和滑板橡胶支座9通过其变形适应这种变化，且能够提供一定的抗力和恢复力。同时在此工况下，梁体的横向变形（位）一般很小，由图2可知由于横向钢阻尼元件4一端置于横向滑槽5内，且其两端中心孔圆心连线与纵桥向垂直，这种条件下横向钢阻尼元件4不发生弹塑性变形，不会对梁体纵向产生较大抗力。
而当发生E2地震（罕遇地震）时，因桥梁的惯性力巨大，梁体在横桥向会发生较大的位移，此时横向钢阻尼元件4两端受到拉（压）作用，产生较大弹塑性变形，为梁体提供足够横向抗力并耗散一部分地震能量。此时的纵向钢阻尼元件3两端中心孔圆心连线与纵桥向夹角较小，纵向钢阻尼元件3产生的抗力与横向钢阻尼元件4的抗力相比可以忽略，这样该装置就实现了纵向和横向抗力的正交分解。
通过上述实例可以看出，本发明涉及一种利用上述钢阻尼复合滑板橡胶支座的阻尼方法，通过在支座上板与支座下板之间的滑板橡胶支座下设置纵向阻尼元件，并在纵向阻尼元件旁边设置横向钢阻尼元件，通过附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的联合作用，在非正常工作情况下，对支座的变形提供阻尼作用，达到减震的目的。
优选地，在支座正常工作或E1地震（常遇地震）条件下，通过附加的钢阻尼元件和滑板橡胶支座主体能够完成承载和一定程度侧向变形的需要。当发生E2地震（罕遇地震）时，在梁体巨大惯性力的作用下，滑板橡胶支座主体的不锈钢板与耐磨板对磨产生的摩擦力引起侧向刚度有限，不足以提供所需的抗力来限制梁体的水平位移，此时，附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件由于受到较大的载荷作用而发生弹塑性变形，通过这样的变形提供一定的抗力，并消耗一部分地震能量，达到减震的目的。
优选地，横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的性能与结构可以根据不同桥的实际需要进行分别设计；所述横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的性能与结构可以根据不同桥的实际需要进行分别设计；其中横向钢阻尼元件中心对称的两端部通过滑动栓置于支座上板上的横向滑槽内，纵向钢阻尼元件和横向钢阻尼元件的其他端部通过固定螺栓固定。
优选地，为了调节因阻尼元件厚度与标准板式支座中支座上板和支座下板竖向距离不一致导致的间隙，在固定螺栓与纵向钢阻尼元件或横向钢阻尼元件之间设有垫块，通过垫块弥补间隙。
优选地，钢阻尼元件的设计不完全依赖滑板橡胶支座的结构与性能，具有较大的灵活性。
1、在原有滑板橡胶支座的基础上增加了纵桥向和横桥向的钢阻尼元件，增大了原有支座的水平刚度。
2、装置中滑槽与滑动栓的配合设计，使得不同方向（纵桥向和横桥向）的钢阻尼元件在弹塑性变形过程中所产生抗力之间可以产生解耦作用（不同方向的力不会或只发生很小程度的叠加）。
Claims (10)
1.一种钢阻尼复合滑板橡胶支座，包括：支座上板（1）、支座下板（2）和滑板橡胶支座（9），所述滑板橡胶支座（9）位于支座上板（1）、支座下板（2）之间固定于支座下板（2）中部，其特征在于：纵向钢阻尼元件（3）和横向钢阻尼元件（4）两端间隔连接于支座上板（1）和支座下板（2），横向钢阻尼元件（4）中心对称的两端部通过滑动栓（7）置于支座上板（1）上的横向滑槽（5）内，所述纵向钢阻尼元件（3）和横向钢阻尼元件（4）的其他端部通过固定螺栓（6）固定。
2.根据权利要求1所述的钢阻尼复合滑板橡胶支座，其特征在于，所述纵向钢阻尼元件（3）和横向钢阻尼元件（4）形状为弯曲条。
3.根据权利要求1所述的钢阻尼复合滑板橡胶支座，其特征在于，支座上板（1）与滑板橡胶支座（9）之间设置有不锈钢板（11）和耐磨板（10），所述不锈钢板（11）固定在支座上板（1）上，耐磨板（10）固定在滑板橡胶支座（9）上。
4.根据权利要求1所述的钢阻尼复合滑板橡胶支座，其特征在于，固定螺栓（6）与纵向钢阻尼元件（3）或横向钢阻尼元件（4）之间设有垫块（8）。
5.根据权利要求1所述的钢阻尼复合滑板橡胶支座，其特征在于，横向滑槽（5）长度为桥梁单跨长度的0.5‰至10‰。
6.根据权利要求1所述的钢阻尼复合滑板橡胶支座，其特征在于，所述纵向钢阻尼元件（3）或横向钢阻尼元件（4）成对相对支座中心对称布置。
7.一种利用权利要求1所述钢阻尼复合滑板橡胶支座的阻尼方法，通过在支座上板与支座下板之间的滑板橡胶支座下设置纵向钢阻尼元件，并在纵向钢阻尼元件旁边设置横向钢阻尼元件，通过附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的联合作用，在非正常工作情况下，对支座的变形提供阻尼作用，达到减震的目的。
8.根据权利要求7所述的阻尼方法，其特征在于，在支座正常工作或E1地震条件下，通过附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件和滑板橡胶支座主体能够完成承载和一定程度侧向变形的需要；当发生E2地震时，在梁体巨大惯性力的作用下，滑板橡胶支座主体的不锈钢板与耐磨板对磨产生的摩擦力引起侧向刚度有限，不足以提供所需的抗力来限制梁体的水平位移，此时，附加的横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件由于受到较大的载荷作用而发生弹塑性变形，通过这样的变形提供一定的抗力，并消耗一部分地震能量，达到减震的目的。
9.根据权利要求8所述的阻尼方法，其特征在于，横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件的性能与结构根据不同桥的实际需要进行分别设计。
10.根据权利要求9所述的阻尼方法，其特征在于，为了调节横向钢阻尼元件和纵向钢阻尼元件厚度与标准板式支座中支座上板和支座下板竖向距离不一致导致的间隙，在固定螺栓与纵向钢阻尼元件或横向钢阻尼元件之间设有垫块，通过垫块弥补间隙。
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