CN105178174A - 一种具有位移锁定装置的减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁及建筑结构领域，提出一种具有位移锁定装置的减隔震支座。提出的具有位移锁定装置的减隔震支座包括有顶板（1）、上座板（3）、中座板（6）、下座板（10）、限位装置和位移锁定装置；位移锁定装置包括有锁定槽（15）和锁定弹出机构（16）；锁定弹出机构（16）为位于上座板纵桥向的两端；锁定弹出机构（16）包括有锁定板（20）、锁定销（21）、紧定元件（18）和弹性元件（19）；紧定元件（18）与锁定板（20）上阶梯通孔的小直径段通孔螺纹连接，将弹性元件（19）弹性锁定在紧定元件（18）与锁定销（21）之间。本发明实现了减隔震支座在地震发生时锁定的目的，提升了支座的减隔震效果。

Description

一种具有位移锁定装置的减隔震支座

技术领域

本发明属于桥梁及建筑结构领域，涉及一种具有位移锁定装置的减隔震支座。

背景技术

桥梁作为交通生命线工程的重要组成部分,是交通运输的枢纽,在抗震救灾和灾后重建中起着关键作用。桥梁破坏不仅造成桥梁自身的结构损坏，还切断了地震灾区的生命通道,使抢险救灾工作受到阻碍或大大延缓,进而造成本来可以避免的损失。减隔震技术是近年来兴起的用于桥梁结构减隔震控制的新技术，可以有效地减轻地震给桥梁结构造成的灾害。摩擦摆式减隔震支座是应用于桥梁结构减隔震体系的新型减隔震装置，具有结构简单、数学物理模型明确、减隔震性能优异和自回复的优点，近年来在有减隔震需求的铁路桥梁及公路桥梁中得到了广泛应用。

摩擦摆式减隔震支座利用钟摆原理通过球面摆动延长梁体运动周期实现隔震功能，通过滑动界面的摩擦消耗地震能量实现减震功能。摩擦摆式减隔震支座两种结构分别如图1、图2所示。

图1所示摩擦摆式减隔震支座结构主要由顶板1、平面滑板2、上座板3、防尘圈4、球面滑板5中座板6、隔震挡块7、剪力销8、减震滑板9、下座板10及锚固螺栓11等几部分组成；顶板1与平面滑板2组成支座的平面摩擦副，在正常运行时实现支座的水平位移；上座板3与球面滑板5组成支座的转动摩擦副，在正常运行时实现支座的竖向转动；中座板6与减震滑板9组成支座的减隔震摩擦副，在地震发生时实现支座的减隔震功能。

图2所示摩擦摆式减隔震支结构主要由下座板10、隔震挡块7、剪力销8、中座板6、球面非金属滑板14、球面不锈钢滑板13、上座板3、平面不锈钢滑板12、平面滑板2、顶板1及锚固螺栓11等几部分组成。贴覆于顶板1上的平面不锈钢滑板12与固定于上座板3的平面滑板2组成支座的平面摩擦副，在正常运行时实现支座的水平位移；贴覆于上座板、减震底座凹球面的球面不锈钢滑板13与固定在球冠衬板上的球面非金属滑板14组成支座的转动及减隔震摩擦副，在正常运行时实现支座的竖向转动，在地震发生时实现支座的减隔震功能。

现有摩擦摆式减隔震支座在正常运行时通过平面摩擦副实现正常的水平滑移，设置于减震底座上的隔震挡块起着限位约束作用并承受来自桥梁上部结构的水平力。当地震发生时，水平方向的作用力超过隔震挡块的水平极限承载力，设置于隔震挡块上的剪力销剪断，隔震挡块的限位约束作用解除，支座进行钟摆式滑动从而达到减隔震的目的，进而保护桥梁结构的安全。

但在实际应用中，当地震发生时，现有摩擦摆式减隔震支座平面摩擦副处于自由滑移状态，造成设置于局部方向隔震挡块上的剪力销剪断及隔震挡块的限位作用解除出现延迟，减弱了支座的减隔震效果，从而影响支座减隔震功能无法充分按照设计意图发挥作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提出一种具有位移锁定装置的减隔震支座。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种具有位移锁定装置的减隔震支座，所述的减隔震支座包括有顶板、上座板、中座板、下座板和限位装置；所述下座板的上端面为球面；所述中座板的上端面、下端面均为球面，并具有凹槽；所述上座板的下端面为与中座板的上端面配合的球面；所述的中座板的下端面与下座板的上端面、所述的中座板的上端面与上座板的下端面构成支座的转动机构，中座板上端面、下端面所具有的球面非金属滑板分别与下座板上具有的球面不锈钢滑板、上座板上具有的球面不锈钢滑板构成转动摩擦副，用以适应上部梁体结构的转动需求；所述上座板的上端面与顶板的下平面构成支座的平面滑动机构，上座板上端面凹槽内具有的平面非金属滑板与顶板下平面具有的平面不锈钢滑板组成平面滑动摩擦副，用以适应上部梁体结构的水平滑移需求；所述顶板的下端面设置有限制上座板相对顶板、中座板滑移的限位板，所述限位板与上座板的滑移方向垂直设置；所述减隔震支座还设置有位移锁定装置；所述的位移锁定装置包括有位于顶板上的锁定槽和固定在上座板上的锁定弹出机构；所述的锁定弹出机构位于上座板纵桥向的两端；所述的锁定弹出机构包括有锁定板、锁定销、紧定元件和弹性元件；所述的锁定板与所述的上座板为一体结构；所述锁定板上具有上大下小的阶梯通孔，阶梯通孔的大直径段通孔与所述的锁定销配合；所述的紧定元件与锁定板上所述阶梯通孔的小直径段通孔螺纹连接，将所述的弹性元件弹性锁定在紧定元件与所述的锁定销之间；所述的锁定槽为位于顶板下表面的两端并对称设置；所述的锁定槽位于中座板上所对应锁定弹出机构的外侧，并位于顶板上所述限位板的内侧，用以在地震发生时，在支座滑移至设计锁定位置，所述的锁定销在弹性元件的作用下，弹入顶板上所对应的锁定槽内，使顶板相对所述的上座板固定，使平面滑动摩擦副锁定，从而使地震作用力及时传递到限位装置，进而解除支座的限位约束作用，保证支座的减隔震功能效果。

所述的锁定板与所述的上座板一体成型。

所述的锁定板与所述的上座板连接为一体。

所述锁定销上部设置有锁定减摩板，所述的锁定减摩板在弹性元件的作用下与贴覆于顶板的平面不锈钢滑板进行紧密接触，以降低水平滑移时的摩擦系数并保护平面不锈钢滑板的工作面不被锁定机构划伤。

所述的减隔震支座包括有顶板、上座板、中座板、下座板和限位装置；所述下座板的上端面为凹球面；所述上座板的下端面为凹球面；所述中座板位于下座板、上座板之间所形成的空腔内，且所述中座板的上端面、下端面均为凸球面。

所述的限位装置包括有隔震挡块和剪力销；所述的隔振挡块位于下座板的四周，并通过剪力销与下座板连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。

所述的减隔震支座包括有顶板、上座板、中座板、下座板和限位装置；所述下座板的上端面为凹球面；所述中座板的上端面为凹球面，下端面为凸球面，并具有凹槽；所述上座板的下端面为与中座板的上端面配合的凸球面。

所述的限位装置包括有隔震挡块和剪力销；所述的隔振挡块位于下座板的四周，并过剪力销与下座板连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。

所述的减隔震支座为纵向活动减隔震支座或多向活动减隔震支座。

本发明提出的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，所设置的锁定装置，在地震发生时支座滑移到设计锁定位置时锁定装置即可将平面摩擦副进行锁定，设置于下座板上的剪力销剪断破坏，隔振挡块解除约束作用，支座通过双曲面的合成作用实现水平往复滑动。在往复滑动过程中，通过滑动面的摩擦阻力耗散地震能量，并延长结构自振周期，达到减隔震效果，从而保证桥梁结构的安全。地震过后，上部结构自重形成恢复力，使支座复位。震后，通过更换支座的限位装置及解除平面摩擦副的锁定装置的锁定状态，支座恢复正常功能。解除平面摩擦副的锁定状态时，松动锁定装置的紧定元件使锁定装置的压缩弹簧卸载，锁定销在自身重力作用下退回上座板的锁定孔内，从而解除平面摩擦副的锁定，使支座恢复正常的水平滑移功能；综上所述，通过本发明，实现了减隔震支座在地震发生时支座平面摩擦副按设计要求进行锁定的目的，解决了减隔震支座在地震发生时支座平面摩擦副不能及时锁定，提升了支座的减隔震效果。

附图说明

图1为现有技术中摩擦摆式减隔震支座的第一种结构示意图。

图2为现有技术中摩擦摆式减隔震支座的第二种结构示意图。

图3为本发明实施例1的正常运行状态示意图。

图4为图3的侧视图。

图5为本发明实施例1的地震锁定状态示意图。

图6为本发明中锁定装置的第一种结构示意图。

图7为本发明中锁定装置的第二种结构示意图。

图8为本发明实施例2的正常运行状态示意图。

图9为图8的侧视图。

图10本发明实施例3的正常运行状态示意图。

图11为图10的侧视图。

图中：1、顶板，2、平面滑板，3、上座板，4、防尘圈，5、球面滑板，6、中座板，7、隔振挡块，8、剪力销，9、减震滑板，10、下座板，11、锚固螺栓，12、平面不锈钢滑板，13、球面不锈钢滑板，14、球面非金属滑板，15、锁定槽，16、锁定弹出机构，17、平面非金属滑板，18、紧定元件，19、弹性元件，20、锁定板，21、锁定销，22、锁定减摩板，23、螺栓。

具体实施方式

结合附图和具体实施例对本发明加以说明：

如图3所示，一种具有位移锁定装置的减隔震支座，所述的减隔震支座包括有顶板1、上座板3、中座板6、下座板10和限位装置；所述下座板10的上端面为凹球面；所述上座板3的下端面为凹球面；所述中座板6位于下座板10、上座板3之间所形成的空腔内，且所述中座板6的上端面、下端面均为凸球面；所述的中座板6的下端面与下座板10的上端面、所述的中座板6的上端面与上座板3的下端面构成支座的转动机构，中座板6上端面、下端面所具有的球面非金属滑板14分别与下座板10上具有的球面不锈钢滑板13、上座板上具有的球面不锈钢滑板构成转动摩擦副，用以适应上部梁体结构的转动需求；所述上座板3的上端面与顶板1的下平面构成支座的平面滑动机构，上座板3上端面凹槽内具有的平面非金属滑板17与顶板下平面具有的平面不锈钢滑板12组成平面滑动摩擦副，用以适应上部梁体结构的水平滑移需求；所述顶板1的下端面设置有限制上座板相对顶板、中座板滑移的限位板，所述限位板与上座板的滑移方向垂直设置；所述减隔震支座还设置有位移锁定装置；所述的位移锁定装置包括有位于顶板上的锁定槽15和固定在上座板上的锁定弹出机构16；所述的锁定弹出机构16为位于上座板纵桥向的两端；所述的锁定弹出机构16包括有锁定板20、锁定销21、紧定元件18和弹性元件19；所述的锁定板20与所述的上座板3为一体结构；如图6所示，所述的锁定板20与所述的上座板10一体成型，或如图7所示，所述的锁定板20与所述的上座板10通过螺栓23连接为一体；所述锁定板20上具有上大下小的阶梯通孔，阶梯通孔的大直径段通孔与所述的锁定销21配合；所述的紧定元件18与锁定板20上所述阶梯通孔的小直径段通孔螺纹连接，将所述的弹性元件19弹性锁定在紧定元件18与所述的锁定销21之间；该实施例中，所述的弹性元件19为弹簧，所述的紧定元件为螺栓；所述的锁定槽为位于顶板下表面的两端并对称设置；所述的锁定槽15为位于下表面的两端并对称设置；所述的锁定槽15位于中座板上两套所述锁定弹出机构16的外侧，并位于顶板上所述限位板的内侧，用以在地震发生时，在支座滑移至设计锁定位置时，所述的锁定销在弹性元件的作用下，弹入顶板上所对应的锁定槽内，使顶板相对所述的上座板固定，使平面滑动摩擦副锁定，从而使地震作用力及时传递到限位装置，进而解除支座的限位约束作用，保证支座的减隔震功能效果；所述的限位装置包括有隔震挡块7和剪力销8；所述的隔振挡块7位于上座板3纵桥向的两端，并通过剪力销8与下座板10连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。

所述锁定销21上部设置有锁定减摩板22，所述的锁定减摩板22在弹性元件的作用下与贴覆于顶板的平面不锈钢滑板12进行紧密接触，以降低水平滑移时的摩擦系数并保护平面不锈钢滑板的工作面不被锁定机构划伤；该实施例用于纵向活动减隔震支座，所述支座锁定装置的上座板锁定孔下端设有螺纹并与紧定元件配合使设置于上座板锁定孔内的弹性元件19始终处于弹性范围内的压缩状态；所述支座在地震过后松开锁定装置的紧定元件18使锁定销17在自身重力作用下退回上座板的锁定孔内，即可对支座实施复位。

图8、图9所示给出本发明实施例2的结构示意图，该实施例的主体结构同实施例1，该实施例中，所述的支座为多向活动减隔震支座。

图10、图11给出本发明实施例3的结构示意图，该实施例的主体结构同实施例1，该实施例中，所述的减隔震支座包括有顶板1、上座板3、中座板6、下座板10和限位装置；所述下座板10的上端面为凹球面；所述中座板6的上端面为凹球面，下端面为凸球面，并具有凹槽；所述上座板3的下端面为与中座板6的上端面配合的凸球面；所述的限位装置包括有隔震挡块7和剪力销8；所述的隔振挡块7位于下座板6的四周，并通过剪力销8与下座板10连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。

Claims (8)

1.一种具有位移锁定装置的减隔震支座，所述的减隔震支座包括有顶板（1）、上座板（3）、中座板（6）、下座板（10）和限位装置；所述下座板（10）的上端面为球面；所述中座板（6）的上端面、下端面均为球面，并具有凹槽；所述上座板（3）的下端面为与中座板（6）的上端面配合的球面；所述的中座板（6）的下端面与下座板（10）的上端面、所述的中座板（6）的上端面与上座板（3）的下端面构成支座的转动机构，中座板（6）上端面、下端面所具有的球面非金属滑板（14）分别与下座板（10）上具有的球面不锈钢滑板（13）、上座板上具有的球面不锈钢滑板构成转动摩擦副，用以适应上部梁体结构的转动需求；所述上座板（3）的上端面与顶板（1）的下平面构成支座的平面滑动机构，上座板（3）上端面凹槽内具有的平面非金属滑板（17）与顶板下平面具有的平面不锈钢滑板（12）组成平面滑动摩擦副，用以适应上部梁体结构的水平滑移需求；所述顶板（1）的下端面设置有限制上座板相对顶板、中座板滑移的限位板，所述限位板与上座板的滑移方向垂直设置；其特征在于：所述减隔震支座还设置有位移锁定装置；所述的位移锁定装置包括有位于顶板上的锁定槽（15）和固定在上座板上的锁定弹出机构（16）；所述的锁定弹出机构（16）为位于上座板纵桥向的两端；所述的锁定弹出机构（16）包括有锁定板（20）、锁定销（21）、紧定元件（18）和弹性元件（19）；所述的锁定板（20）与所述的上座板（3）为一体结构；所述锁定板（20）上具有上大下小的阶梯通孔，阶梯通孔的大直径段通孔与所述的锁定销（21）配合；所述的紧定元件（18）与锁定板（20）上所述阶梯通孔的小直径段通孔螺纹连接，将所述的弹性元件（19）弹性锁定在紧定元件（18）与所述的锁定销（21）之间；所述的锁定槽（15）为位于顶板下表面的两端并对称设置；所述的锁定槽（15）位于中座板上所述锁定弹出机构（16）的外侧，并位于顶板上所述限位板的内侧，用以在地震发生时，在支座滑移至设计锁定位置时，所述的锁定销在弹性元件的作用下，弹入顶板上所对应的锁定槽内，使顶板相对所述的上座板固定，使平面滑动摩擦副锁定，从而使地震作用力及时传递到限位装置，进而解除支座的限位约束作用，保证支座的减隔震功能效果。

2.如权利要求1所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的锁定板（20）与所述的上座板（3）一体成型。

3.如权利要求1所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的锁定板（20）与所述的上座板（3）连接为一体。

4.如权利要求1所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述锁定销（21）上部设置有锁定减摩板（22），所述的锁定减摩板（22）在弹性元件的作用下与贴覆于顶板的平面不锈钢滑板（12）进行紧密接触，以降低水平滑移时的摩擦系数并保护平面不锈钢滑板的工作面不被锁定机构划伤。

5.如权利要求1所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的减隔震支座包括有顶板（1）、上座板（3）、中座板（6）、下座板（10）和限位装置；所述下座板（10）的上端面为凹球面；所述上座板（3）的下端面为凹球面；所述中座板（6）位于下座板（10）、上座板（3）之间所形成的空腔内，且所述中座板（6）的上端面、下端面均为凸球面。

6.如权利要求5所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的限位装置包括有隔震挡块（7）和剪力销（8）；所述的隔振挡块（7）位于下座板（3）的四周，并通过剪力销（8）与下座板（10）连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。

7.如权利要求1所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的减隔震支座包括有顶板（1）、上座板（3）、中座板（6）、下座板（10）和限位装置；所述下座板（10）的上端面为凹球面；所述中座板（6）的上端面为凹球面，下端面为凸球面，并具有凹槽；所述上座板（3）的下端面为与中座板（6）的上端面配合的凸球面。

8.如权利要7所述的一种具有位移锁定装置的减隔震支座，其特征在于：所述的限位装置包括有隔震挡块（7）和剪力销（8）；所述的隔振挡块（7）位于下座板（10）的四周，并过剪力销（8）与下座板（10）连接为一体，在正常运行状态下传递水平方向的作用力；在地震状态下限位销发生剪断破坏，支座减隔震摩擦副约束解除并在球面上进行钟摆式滑动从而达到支座减隔震的目的。