CN106638282B - 软阻尼钢减隔震支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软阻尼钢减隔震支座，包括上支座板和下支座板，还包括：立柱，该立柱的上端与上支座板下表面中心刚性固定，下端则与下支座板的上表面间通过摩擦面配合；软钢阻尼装置，具有外环体和套装在立柱上并与该外环体同轴线的内环体，以及连接内环体和外环体的软钢连接体；其中，下支座板上围绕外环体设置有外环体的径向约束。依据本发明的软阻尼钢减隔震支座结构紧凑。

Description

软阻尼钢减隔震支座

技术领域

本发明涉及一种软阻尼钢减隔震支座，是桥梁支座的一种。

背景技术

软阻尼钢减隔震支座的名称源自软钢阻尼器，软钢阻尼器利用其自身滞回特性稳定，低周疲劳特性好，且受周围环境影响小的特点，主要应用于建筑领域，例如建筑上的结构节点、支撑（类同于桥梁支座）、剪力墙、联结缝、楼层空间、相邻建筑间、主附结构间，通过阻尼装置的弯曲、剪切或者扭转变形来耗散地震能量，减小结构的地震反应，可以有效的降低结构损伤。

作为建筑结构的延伸，软钢阻尼器在桥梁支座的应用也越来越多，然而，尽管软钢阻尼器具有非常好的耗能性能，但目前应用到桥梁支座上而形成的软阻尼缸减隔震支座普遍体积庞大，严重影响其组装和储运。因此，既能保持软钢阻尼器良好耗能性能，又能减小此类减隔震支座体积，成为亟待解决的问题。

典型地，如中国专利文献CN102409609A，采用弹塑性阻尼器（软钢阻尼器是其中一种）与速度锁定期配合用于耗散地震能量，其保持传统球型桥梁支座的一般结构，即其中心仍然是球型支座部分，然后在球型支座的外围安装弹塑性阻尼器与速度锁定器，相比于球型支座，其在纵向或者横向的尺寸至少增加一倍，体积偏大。

同样地，中国专利文献CN201605530U也是采用了于传统球型支座的外围增加软钢阻尼器的结构，在增加了软钢阻尼器的方向，其尺寸是传统球型支座的两到三倍。

再如中国专利文献CN102061666A则是在传统铅芯叠层橡胶支座的两侧设置X型软钢阻尼器，为给X型软钢阻尼器留足变形空间，X型软钢阻尼器需要与橡胶支座保持足够的距离，从而造成该类桥梁支座在左右两边的尺寸偏大。

为减小体积，中国专利文献CN105887668A，其采用蝶形弹簧进行缓冲，其具有一个导向柱，以及套在导向柱上的一组蝶形弹簧，相比较而言，蝶形弹簧是弹簧中劲度系数最大的一种，然而相较于软钢阻尼器仍然较差，因此，其竖直方向的尺寸偏大，容易失稳，为此，其不得不在蝶形弹簧的外围又设置若干C型软钢阻尼器，C型软钢阻尼器不仅进一步提高了桥梁支座的弹性，而且能够使蝶形弹簧部分稳定性更好。但C型结构属于一种弓形结构，不可避免的会增加弓形方向的体积，且整体而言，软钢阻尼器与蝶形弹簧协同所产生的结构偏复杂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种结构紧凑的软阻尼钢减隔震支座。

本发明采用以下技术方案：

一种软阻尼钢减隔震支座，包括上支座板和下支座板，还包括：

立柱，该立柱的上端与上支座板下表面中心刚性固定，下端则与下支座板的上表面间通过摩擦面配合；

软钢阻尼装置，具有外环体和套装在立柱上并与该外环体同轴线的内环体，以及连接内环体和外环体的软钢连接体；

其中，下支座板上围绕外环体设置有外环体的径向约束。

上述软阻尼钢减隔震支座，可选地，所述软钢连接体为用以连接外环体与内环体的轮辐。

可选地，所述轮辐为外环体径向方向的轮辐。

可选地，所述轮辐有四条。

可选地，所述径向约束为阵列在外环体外围的挡板。

可选地，所述挡板的数目与所述轮辐的数目相等，且每一挡板在外环体的周向介于两个轮辐之间。

可选地，内环体在立柱被周向和轴向限位。

可选地，内环体在立柱上的周向限位采用内环体与立柱间的键连接，而内环体在立柱上的轴向限位则依赖于立柱上下端所连接实体形成的端面约束。

可选地，所述立柱与所述上支座板间采用榫接。

可选地，所述立柱的下端面通过滑板与下支座板配合。

依据本发明，区别于现有技术，软阻尼钢部分设置在上下支座板之间，利用外环体以及软钢连接体的变形提供变形阻尼，没有占用额外的空间，结构非常紧凑。

附图说明

图1为延伸本发明的一种软阻尼钢减隔震支座主剖结构示意图（局部半剖）。

图2为一种上支座板的仰视结构示意图。

图3为一种下支座板的主视结构示意图。

图4为相应于图3的俯视结构示意图。

图5为一种软钢阻尼装置的结构示意图。

图中：1.上支座板，2.下支座板，3.软钢阻尼装置，4.聚乙烯滑板，5.立柱，6.防尘围板。

11.榫槽，12.上支座板体。

21.下支座板体，22.挡板。

31.外环体，32.内环体，33.轮辐，34.毂孔，35.环间空间。

具体实施方式

如图1所示的一种软阻尼钢减隔震支座，与现有的桥梁支座一样，该软阻尼钢减隔震支座的基本结构也是上下结构，位于上面的结构是上支座板1，用于承载例如梁体，位于下面的结构是下支座板2，一般安装在例如桥梁墩柱上。

在图1所示的结构中，还设有一个立柱5，立柱5的上端与上支座板1下表面中心刚性固定，或者说与上支座板1固定连接为一体，与上支座板1一起形成一个大致的T型结构，其中的立柱5类同于一个下垂的部分，实质也是用于下支座板2转接支撑上支座板1的部分。

由此可见，立柱5应具有足够的支撑刚度，据此，本领域的技术人员容易设置其抗扭剪能力。

立柱5的下端则与下支座板2的上表面配合，该种配合是桥梁支座中常规意义上的滑动配合，如图1中所示的通过聚乙烯滑板4所形成的滑动界面的配合。

为了获得良好的滑动工况，在聚乙烯滑板4的摩擦面开设用于储存润滑脂的槽，以降低摩擦系数。

同时，为了防止或者减少灰尘等杂质的污染，上支座板1与下支座板2之间外围应有防尘围板6保护.

防尘围板6采用下垂围板结构，即防尘围板6的上端固定在上支座板1上，下端靠近下支座板2而不与下支座板2过于紧密的接合。

在本发明中，核心在于软钢阻尼装置3在桥梁支座上的安装结构，区别于常规的软阻尼钢桥梁支座，本发明中将其设置在桥梁支座的内部，从而不必占用较大的安装空间，为实现该目的，即将软钢阻尼装置3设置在桥梁支座内部，参见如图5所例示的结构，图中所示的软钢阻尼装置3是一种具有共同轴线的双环体结构，两个环体之间设有连接部分，例如图中所示的轮辐33，其整体上是软钢质，当位于外部的环体某一个方向受到挤压时，会产生变形，产生阻尼。

环体对周围挤压的响应是360度范围内的，其变形表现在环体的弹性形变。因外部因素致环体变形的因素消除后，弹性形变的恢复会使该类桥梁支座复位。

在图5所示的结构中，软钢阻尼装置3具有直接承载变形的外环体31，和用于安装软钢阻尼装置3的内环体32，其中内环体32套装在立柱5上并与外环体31同轴线，从而使其对周边的挤压产生的响应大致相同。

由于还存在连接关系，如图5中所示的连接内环体32和外环体31的轮辐33，显然越靠近轮辐33的外环体31的静刚度就越大，在相同挤压力条件下，产生的变形就越小，因此，外环体31对周边所产生的响应除了特定区域外，实质是不同的。

特定的区域，例如四个轮辐33所直接连接的部位，在理想状态下，应当理解为是相同的。

此外，作为进一步的配置，上支座板1与立柱3之间刚性连接，立柱3与内环体32套装，外环体31受到的挤压应当来源于下支座板2的反向力，显然，为了实现阻尼，则下支座板2上围绕外环体31应当设置外环体31的径向约束，从而能够把挤压构造在上支座板1与下支座板2之间。

有鉴于上述结构，利用环形的软阻尼钢，将其限制在上下支座板之间，结构非常紧凑，并且能够满足所需要的阻尼效果。

在图5所示的结构中，所述软钢连接体为用以连接外环体31与内环体32的轮辐33，即内外环体之间是一种间隔式的连接，能够节省材料，并且外环体31的变形受到的干涉相对较小。

此外，如前所述，轮辐33对外环体31的支撑存在局部的加强，或者使得外环体31的局部刚度大，具体是与外环体31连接的部位，在产生变形时，连接部位会存在应力集中到现象，尤其是在连接部位产生偏斜连接的状态时，因此，轮辐33的个数不宜过多，否则容易产生某个轮辐33与外环体31连接结构的断裂。

轮辐33的个数不能少于3个，但也不能多于6个，优选为4个。

关于轮辐33的设置，在一些实施例中，如图5所示，是一种径向轮辐，即相应于外环体31的径向轮辐。在此类结构中，外环体31对外挤压的响应能力关于轮辐33连接点大致是对称分布的。

在一些实施例中，则反其道而行之，轮辐33与所连接部位的径向线成一定角度，以偏斜小于45度且大于30度为宜，在此条件下，变形除了外环体31的变形外，轮辐33自身的变形也很大。在此条件下，尽管有轮辐33与外环体31连接而导致的外环体31各处静刚度不同的情况出现，但因存在轮辐33较大的变形，静刚度不同的属性被消弱了，外环体31各处对外部的响应能力趋近。

关于下支座板2对软钢阻尼装置3的径向约束，在一些实施例中，下支座板2可以构造为一个桶型体，径向约束构造为桶壁，此类结构对外环体31变形的响应配置灵活性比较差，但结构相对比较简单。

在一些实施例中，所述径向约束为阵列在外环体31外围的挡板22，挡板22可以对外环体31形成局部的支撑，从而其布置灵活性会比较好。

优选地，所述挡板22的数目与所述轮辐33的数目相等，且每一挡板22在外环体31的周向介于两个轮辐33之间。在此类结构中，上支座板1向任何一个方向的移动，都会被转嫁到挡板22作用到外环体31介于两个轮辐33之间的位置，从而有效的消除了外环体31各个部分刚度不一致所产生的问题。具体地，挡板22的存在，以及挡板22与外环体31之间的位置关系，具体是挡板22介于两个相邻轮辐33连接部位之间，变形都表现在该“之间”所约束的范围，从而变形可控性比较好。

承接上述内容，当需要控制外环体31的变形时，就需要内环体32在立柱5的周向被可靠约束，为此，内环体32与立柱上采用周向限位，可以采用例如键连接，也可以采用型面配合或者过盈配合。

此外，外环体31的变形应当减少干涉，尤其是与上支座板1和下支座板2之间所产生的干涉，因此应当避免外环体31与上支座板1和下支座板2产生接触，具体地，通过轴向限位来实现。

轴向限位常规的结构时采用例如挡圈、轴肩、轴环或者套筒等实现，而如图1所示，图中可以看到软钢阻尼装置的剖视结构，可见内环体32的相对较长，相对而言，可以认为其是一个套筒结构，该套筒结构的上端露出外环体31的上端面，下端露出外环体31的下端面，藉此可以有效的形成支撑，从而避免外环体31与上支座板和下支座板的约束。

此外，内环体32可以只是一个环形结构，上下通过其他的限位部件实现限位，例如轴肩、套筒或者挡圈等。

此外，如图2所示，下支座板体12的下表面设有榫槽11，加以对应的，立柱5的上端设有榫头，从而立柱5与所述上支座板1间采用榫接，结构简单，连接可靠。

此外，关于榫槽11，其数量可见于图2，图2中具有四个榫槽，而榫头也为四个，匹配连接。

Claims (10)

1.一种软阻尼钢减隔震支座，包括上支座板（1）和下支座板（2），其特征在于，还包括：

立柱（5），该立柱（5）的上端与上支座板（1）下表面中心刚性固定，下端则与下支座板（2）的上表面间通过摩擦面配合；

软钢阻尼装置（3），具有外环体（31）和套装在立柱（5）上并与该外环体（31）同轴线的内环体（32），以及连接内环体（32）和外环体（31）的软钢连接体；

其中，下支座板（2）上围绕外环体（31）设置有外环体（31）的径向约束。

2.根据权利要求1所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述软钢连接体为用以连接外环体（31）与内环体（32）的轮辐（33）。

3.根据权利要求2所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述轮辐（33）为外环体（31）径向方向的轮辐。

4.根据权利要求2或3所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述轮辐（33）有四条。

5.根据权利要求4所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述径向约束为阵列在外环体（31）外围的挡板（22）。

6.根据权利要求5所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述挡板（22）的数目与所述轮辐（33）的数目相等，且每一挡板（22）在外环体（31）的周向介于两个轮辐（33）之间。

7.根据权利要求1-3任一所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，内环体（32）在立柱（5）被周向和轴向限位。

8.根据权利要求7所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，内环体（32）在立柱（5）上的周向限位采用内环体（32）与立柱（5）间的键连接，而内环体（32）在立柱（5）上的轴向限位则依赖于立柱（5）上下端所连接实体形成的端面约束。

9.根据权利要求1-3任一所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述立柱（5）与所述上支座板（1）间采用榫接。

10.根据权利要求1-3任一所述的软阻尼钢减隔震支座，其特征在于，所述立柱（5）的下端面通过滑板与下支座板（2）配合。