CN106012818B - 水平方向防撞击高弹性支座 - Google Patents

Abstract

一种水平方向防撞击高弹性测力支座，其具有第一端和第二端，两端之间的距离为弹性可变的，其包括：底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成第一端；弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有变形空间；力扩散板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面；负荷传感器，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶力扩散板的左端面；衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶负荷传感器的左端面，左端伸出底盆的容置空间；减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及顶撑板，其右端面抵顶减摩板的左端面，其左端面构成第二端。本发明还提供一种大承载力和大弹性变形量的防撞击支座。

Description

水平方向防撞击高弹性支座

技术领域

本发明涉及一种弹性支座，特别是一种水平方向防撞击高弹性支座，主要用于斜拉桥、悬索桥的水平向防撞击。

背景技术

随着桥梁的设计与建设技术的发展，桥梁(如斜拉桥、悬索桥)的跨越能力越来越大，一些已建成的跨海悬索大桥的跨度甚至已超过了1公里。其中，以大跨度的悬索桥为例，其梁部采用的是重量较轻的钢结构，而支承悬索的塔柱为钢筋混凝土结构，为了满足温度升高时梁伸长的需要，梁与塔柱之间还需要留出一定的间隙。由于此间隙的存在，梁在水平风力等的作用下可能会产生横桥向弯曲变形而撞击塔柱，为了防止撞击，需要在梁与塔柱之间设置大承载力、同时具有大弹性变形量的弹性支座。而所需要的弹性支座的承载力与桥的跨度有关，最大可达千吨以上，需要的弹性变形量可能超过20mm。如此大的承载力，同时又要求有较大的弹性变形量是弹性支座设计的困难所在。

目前，有一些承载力较小的高弹性支座采用过蝶型弹簧作为弹性元件，尽管将多个蝶型弹簧拼装起来可以提高其整体的承载力和弹性变形量，但是，由于蝶型弹簧的这些特点：单个蝶型弹簧承载力小，弹性变形量也小，如直径250mm的蝶型弹簧，其承载力只有25吨左右，弹性变形量也很小，若要获得一个承载力超千吨、弹性变形量超过20mm的高弹性支座，需要将很多个蝶型弹簧拼装起来，会使得拼装后的尺寸很大而无法安装、结构会很复杂，造价也将很高，因此是不可行的。

综上所述，目前尚没有既具有大的承载力，又具有大的弹性变形量的弹性支座。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种水平方向防撞击高弹性支座，其具有更大的承载力和更大的弹性变形量，且其结构简单、稳定、体积更小。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种水平方向防撞击高弹性测力支座，其具有相对固定的第一端和相对可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其包括：

底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端；

弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有供弹性板变形的变形空间；

力扩散板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面；

负荷传感器，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶力扩散板的左端面；

衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶负荷传感器的左端面，左端伸出底盆的容置空间；

减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及

顶撑板，其右端面直接或间接抵顶减摩板的左端面，其左端面构成相对可动的第二端。

本发明的一个实施例，其中，底盆的底壁外周延伸有外凸缘，供安装第一端；和/或顶撑板的外周侧设有安装孔，供安装第二端。

本发明的一个实施例，其中，变形空间为设于底盆的内侧壁的凹槽。凹槽优选为口大底小的梯形槽。

本发明的一个实施例，其中，凹槽为部分环槽或整体环槽。

本发明的一个实施例，其中，凹槽与底盆的底壁之间具有预定距离。

本发明的一个实施例，其中，衬板的右端面设有第一凹槽，负荷传感器的左端嵌设于第一凹槽中。

本发明的一个实施例，其中，衬板的左端面设有第二凹槽，减摩板的右端嵌设于第二凹槽中。

本发明的一个实施例，其中，顶撑板与减摩板之间还设有不锈钢板，不锈钢板的左端面与顶撑板固定连接，右端面与减摩板之间抵顶连接。

本发明的一个实施例，其中，底盆、力扩散板、衬板和/或顶撑板为钢材质，弹性板为橡胶或聚氨酯材质。

本发明的一个实施例，其中，弹性板、力扩散板和/或衬板的外周壁与底盆的容置空间的内周壁之间抵顶接触。

本发明还提供一种水平方向防撞击高弹性支座，其具有相对固定的第一端和相对可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其包括：

底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端；

弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有供弹性板变形的变形空间；

衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面，左端伸出底盆的容置空间；

减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及

顶撑板，其右端面直接或间接抵顶减摩板的左端面，其左端面构成相对可动的第二端。

较佳的，衬板的右端面平面抵顶弹性板的左端面。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的水平方向防撞击高弹性测力支座，其可以由第一端固定连接第一结构物(如斜拉桥或悬索桥的塔柱)，第二端固定连接第二结构物(如斜拉桥或悬索桥的梁部)，预压缩于二者之间，当梁部发生纵向延伸(如日照等原因引起的热胀)时，顶撑板和衬板之间可以相对滑动，并始终保持塔柱对梁部的弹性水平支撑，当梁部发生横向偏移(如单侧日照引起的单侧热胀延伸会导致梁部的弯曲，水平风力也会导致梁部发生横向偏移)时，可以预设足够的预压缩量，使得水平方向防撞击高弹性测力支座始终保持对梁部的弹性水平支撑，即保持与梁部和塔柱始终不脱离，起到较佳的防撞作用；进一步的，通过弹性板和预设的变形空间的结合，使得当弹性板被进一步压缩发生变形时，会逐渐填满变形空间，在变形空间被弹性材料填满之前，由于变形空间的设计，使得弹性板提供稳定的适当的弹性支撑作用，当变形空间被弹性材料充满后，支座则具有显著增大的承载能力，也就是说，通过上述结构的设置，既可以在梁部发生轻微变形时，提供适当的稳定的弹性支撑作用，又可以在梁部发生突然变形时，提供足够大的弹性支撑作用，达到防撞击的效果，而且，变形空间的大小可以根据预计的压缩量进行设计，以达到最佳的效果；另外，由于设置了负荷传感器，还可以测试弹性支座承受的水平荷载，当不需要测力时，只需去掉负荷传感器，并将衬板右端面改为平面抵顶弹性板即可。

附图说明

图1为本发明第一实施例的整体结构示意图(位置III-III的剖视图)；

图2为本发明第一实施例的剖视图(位置I-I、II-II的半剖视图)。

【附图标记说明】

1：顶撑板；

2：不锈钢板；

3：减摩板；

4：衬板；

5：负荷传感器；

6：力扩散板；

7：弹性板；

8：底盆；

9：变形空间；

11：第一结构物；

12：第二结构物。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

参见图1和图2，本发明第一实施例的水平方向防撞击高弹性测力支座(以下简称水平支座)，其具有相对地面固定的第一端和相对第一端可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其包括：

底盆8，呈盆状或桶状，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端，如图1所示，底壁的外侧贴合固定于第一结构物11；

弹性板7，设于底盆8的容置空间，其右端面抵顶底盆8的底壁，其外侧壁与底盆8的内侧壁之间设有供弹性板7变形的变形空间9；

力扩散板6，设于底盆8的容置空间，其右端面抵顶弹性板7的左端面，来自第二端的载荷通过力扩散板6扩散到弹性板7的整个左端面，使其受力均匀，令水平支座具有稳定的整体结构并能均匀稳定的传递力，达到平稳地弹性支撑、防撞的效果；

负荷传感器5，设于底盆8的容置空间，其右端面抵顶力扩散板6的左端面，借此可以测试弹性支座承受的水平荷载；

衬板4，右端设于底盆8的容置空间，其右端面抵顶负荷传感器5的左端面，左端伸出底盆8的容置空间；

减摩板3，右端面固定于衬板4的左端面；以及

顶撑板1，其右端面固定有不锈钢板2，不锈钢板2抵顶减摩板3的左端面，顶撑板1的左端面构成相对可动的第二端，借助不锈钢板2和减摩板3的设置，使得当第二端相对第一端滑动时，可以降低摩擦，提高使用寿命。

其中，底盆8的底壁外周延伸有外凸缘，其上设置安装孔，可以通过螺栓将底盆8安装固定到第一结构物11，外凸缘可以是方形(如图2所示)，安装孔设于其四角，外凸缘也可以是其他形状，如圆形等；顶撑板1的外周侧设有安装孔，可以通过螺栓将顶撑板1安装固定到第二结构物12，顶撑板1的外周侧可以为方形或圆形或其他形状。

其中，变形空间9为设于底盆8的内侧壁的凹槽。凹槽优选为口大底小的梯形槽(如图1所示)，当来自第二端的力挤压弹性板7时，弹性板7向变形空间9中变形，当变形空间9被填满时，水平支座的弹性力显著增加，即具有足够大的弹性力提供抵消撞击所需的缓冲。

其中，凹槽为整体环槽，即在底盆8的侧壁开设一个整环的凹槽。

本发明的另一个实施例，其中，凹槽为部分环槽。

例如，由两个或三个槽构成，这些槽可以是互不连通的，也可以是变换截面连通的(例如可以具有不同的深度或不同的宽度)。

其中，凹槽与底盆8的底壁之间具有预定距离，即凹槽开设于距离底壁内侧一定高度的位置。

本发明的第一实施例，其中，衬板4的右端面设有第一凹槽，负荷传感器5的左端嵌设于第一凹槽中。第一凹槽可以位于衬板4的中部位置，凹槽优选为圆形，其直径可以根据负荷传感器5的尺寸确定，较佳为负荷传感器5恰好紧密嵌合于其中，例如可以是衬板4直径的一半。第一凹槽的深度以负荷传感器5可以伸出并抵顶力扩散板6为宜，例如可以为负荷传感器5高度的一半。

本发明的第一实施例，其中，衬板4的左端面设有第二凹槽，减摩板3的右端嵌设于第二凹槽中。第二凹槽可以位于衬板4的中部位置，凹槽优选为圆形，其直径可以根据减摩板3的尺寸确定，较佳为减摩板3的直径尽可能大并能够紧密牢固嵌合于其中，例如可以是衬板4直径的60％以上，更佳的为80％以上，更佳的可以达到90％以上。第一凹槽的深度以减摩板3可以伸出并抵顶固定于顶撑板1的不锈钢板2为宜，例如可以为减摩板3高度的一半。

本发明的第一实施例，其中，衬板4的第一凹槽和第二凹槽的深度之和不超过衬板4厚度的一半。

本发明的一个优选实施例，其中，弹性板7、力扩散板6和/或衬板4的外周壁与底盆8的容置空间的内周壁之间抵顶接触，即恰好填满底盆8的容置空间。

本发明的实施例中，底盆8、力扩散板6、衬板4和/或顶撑板1可以为钢材质，弹性板7可以为橡胶或聚氨酯等高弹性材质。

本发明的一个实施例，其中，顶撑板1与减摩板3之间可以不设置不锈钢板2，例如可以由顶撑板1直接与减摩板3接触抵顶，或者在顶撑板1的表面制作耐磨层或减摩层等，使之与减摩板3接触抵顶，例如可以将一层不锈钢板2与顶撑板1形成一体的结构，再由不锈钢板2与减摩板3接触抵顶。

本发明还提供一种水平方向防撞击高弹性支座，其具有相对固定的第一端和相对可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其包括：

底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端；

弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有供弹性板变形的变形空间；

衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面，左端伸出底盆的容置空间；

减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及

顶撑板，其右端面直接或间接抵顶减摩板的左端面，其左端面构成相对可动的第二端。

其中，较佳的，衬板的右端面平面抵顶弹性板的左端面。

上述任一个实施例的水平支座，可以应用于各种需要水平方向弹性支撑力的场合，尤其是需要较大支撑力的建筑物中，尤其是，既需要大支撑力，又需要大弹性变形的斜拉桥或悬索桥的防撞应用中。

以斜拉桥或悬索桥为例，本发明的水平支座，预压缩于其梁部和塔柱之间，第一端固定于塔部，第二端连接梁部。当二者相对静止时，预压缩的弹性力提供梁部和塔柱之间的弹性支承力；当梁部发生变形(例如纵向延伸和/或横向偏摆)时，弹性板7受压向变形空间9变形，其反作用力提供梁部和塔柱之间的弹性支承力，当变形的弹性板7填满变形空间9时，由于其没有足够的继续变形的空间，如果作用于弹性板7的压力继续增大，则其反作用力显著增大，即可以提供对撞击时的大冲击力的弹性缓冲。

而且，可以通过设置足够的预压缩量，保证梁部和塔柱与水平支座始终不脱离，即保证梁部的左右两侧与塔柱之间始终处于弹性支承状态。

综上所述，本发明的水平方向防撞击高弹性测力支座，其可以由第一端固定连接第一结构物(如斜拉桥或悬索桥的塔柱)，第二端固定连接第二结构物(如斜拉桥或悬索桥的梁部)，预压缩于二者之间，当梁部发生纵向延伸(如日照等原因引起的热胀)时，顶撑板和衬板之间可以相对滑动，并始终保持塔柱对梁部的弹性水平支撑，当梁部发生横向偏移(如单侧日照引起的单侧热胀延伸会导致梁部的弯曲，水平风力也会导致梁部发生横向偏移)时，可以预设足够的预压缩量，使得水平方向防撞击高弹性测力支座始终保持对梁部的弹性水平支撑，即保持与梁部和塔柱始终不脱离，起到较佳的防撞作用；进一步的，通过弹性板和预设的变形空间的结合，使得当弹性板被进一步压缩发生变形时，会逐渐填满变形空间，在变形空间被弹性材料填满之前，由于变形空间的设计，使得弹性板提供稳定的适当的弹性支撑作用，当变形空间被弹性材料充满后，支座则具有显著增大的承载能力，也就是说，通过上述结构的设置，既可以在梁部发生轻微变形时，提供适当的稳定的弹性支撑作用，又可以在梁部发生突然变形时，提供足够大的弹性支撑作用，达到防撞击的效果，而且，变形空间的大小可以根据预计的压缩量进行设计，以达到最佳的效果；另外，由于设置了负荷传感器，还可以测试弹性支座承受的水平荷载，当不需要测力时，只需去掉负荷传感器，并将衬板右端面改为平面抵顶弹性板即可。

本发明中，纵向指的是桥梁的延伸方向，横向指的是垂直于纵向的水平方向，左右仅用于表明相对位置关系，并不构成对其实际方向的限制。

Claims (12)

1.一种水平方向防撞击高弹性测力支座，其具有相对固定的第一端和相对可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其特征在于，其包括：

底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端，底壁的外侧贴合固定于第一结构物；

弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有供弹性板变形的变形空间，所述变形空间为设于底盆的内侧壁的凹槽；

力扩散板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面；

负荷传感器，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶力扩散板的左端面；

衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶负荷传感器的左端面，左端伸出底盆的容置空间；

减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及

顶撑板，其右端面直接或间接抵顶减摩板的左端面，其左端面构成相对可动的第二端。

2.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：底盆的底壁外周延伸有外凸缘，供安装第一端；和/或顶撑板的外周侧设有安装孔，供安装第二端。

3.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：凹槽优选为口大底小的梯形槽。

4.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：凹槽为部分环槽或整体环槽。

5.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：凹槽与底盆的底壁之间具有预定距离。

6.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：衬板的右端面设有第一凹槽，负荷传感器的左端嵌设于第一凹槽中。

7.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：衬板的左端面设有第二凹槽，减摩板的右端嵌设于第二凹槽中。

8.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：顶撑板与减摩板之间还设有不锈钢板，不锈钢板的左端面与顶撑板固定连接，右端面与减摩板之间抵顶连接。

9.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：底盆、力扩散板、衬板和/或顶撑板为钢材质，弹性板为橡胶或为聚氨酯材质。

10.如权利要求1所述的水平方向防撞击高弹性测力支座，其特征在于：弹性板、力扩散板和/或衬板的外周壁与底盆的容置空间的内周壁之间抵顶接触。

11.一种水平方向防撞击高弹性支座，其具有相对固定的第一端和相对可动的第二端，第一端和第二端之间的距离为弹性可变的，其特征在于，其包括：

底盆，具有底壁和侧壁，以及二者围成的容置空间，底壁构成相对固定的第一端；

弹性板，设于底盆的容置空间，其右端面抵顶底盆的底壁，其外侧壁与底盆的内侧壁之间设有供弹性板变形的变形空间，变形空间为设于底盆的内侧壁的凹槽；

衬板，右端设于底盆的容置空间，其右端面抵顶弹性板的左端面，左端伸出底盆的容置空间；

减摩板，右端面固定于衬板的左端面；以及

顶撑板，其右端面直接或间接抵顶减摩板的左端面，其左端面构成相对可动的第二端。

12.如权利要求11所述的水平方向防撞击高弹性支座，其特征在于：衬板的右端面平面抵顶弹性板的左端面。