CN107142841A - 一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座 - Google Patents

Abstract

一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，由底座板、下座板、中座板、上座板、抗拉螺杆等五大部件，防落梁功能的减震拉压球型支座关键零件包括纵、横向防落梁挡块，抗拉螺母，纵、横向抗拉摩擦副，球面抗压摩擦副，球面抗拉摩擦副，平面抗压摩擦副，纵、横向导向摩擦副，横向限位摩擦副，横向限位板等组成。能够承受梁部结构传递的压载和拉载及水平载荷，满足梁部结构正常使用条件和地震条件下位移的要求，有转动灵活、结构传力均匀、传力途径明确等优点。

Description

一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座

技术领域

本发明属于桥梁结构或建筑技术领域，涉及一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座。

背景技术

随着我国客运专线、高速铁路、高速公路及城市立交的快速发展，桥梁的结构型式呈现出多样化的发展趋势，出现了诸如斜梁、曲梁、斜拉桥等其它具有漂浮结构的梁型。这些桥梁结构在温度徐变、风载等因素的作用下，在某些桥梁节点上会产生与重力方向相反的拉力，如连续梁的边支点，斜交梁的锐角部位及斜拉桥的悬浮支撑点等，从而要求桥梁与墩台间设置能够承受竖向拉力的构造。工程上经常会用配重的方法来平衡竖向拉力，提高了工程造价，采用既能承受竖向压力又能承受向上拉力的支座是简单、经济的解决途径。

如果上述桥梁处于地震多发地带，抗震性也是桥梁设计时需要考虑的重要因素之一。桥梁减隔震是抗震方式发展的一种趋势，它的作用是通过减小而并非抵抗地震的作用，延长结构周期、消耗地震能量和降低地震后结构毁坏，从而实现桥梁结构不受损、桥梁的抗震能力提高的目的。目前，国内普遍应用的多种型式的拉压支座如周边承拉式盆式拉压支座、侧向承拉式球型拉压支座及中心抗拉式球型拉压支座，能够承受竖向压力又能承受向上拉力及水平载荷，基本满足桥梁对支座使用功能的要求，但在地震情况下，只能通过结构自身的强度来对抗地震力，不具备耗能减震的作用，也没有防落梁的功能。拉压橡胶支座有良好的弹性，有一定的减隔震作用，但承压板采用橡胶部件，存在橡胶老化的问题影响支座的使用寿命，也没有防落梁的功能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，克服了现有产品的不足，能够承受梁部结构传递的压载和拉载及水平载荷，满足梁部结构正常使用条件和地震条件下位移的要求，有转动灵活、结构传力均匀、传力途径明确等优点。地震时通过摩擦阻尼提供了耗能能力，有减震的作用，降低梁体受地震的破坏程度，同时又能防止落梁情况发生。适用有抗震性设计要求的斜梁、曲梁、斜拉桥等其它具有漂浮结构的梁型。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，支座从上至下依次设有上座板、中座板、下座板、以及底座板，上座板通过锚固装置与梁体固联，底座板通过锚固结构与桥墩固联，中座板的顶面为平面，其底面为凸球面，下座板的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，其底面为平面，在上座板和中座板之间设有滑动摩擦副，在中座板和下座板之间设有转动摩擦副，支座还包括抗拉螺杆，在中座板的中心开设用于放置抗拉螺杆螺帽的阶梯通孔，抗拉螺杆的螺帽与阶梯通孔的内壁间留有间隙，在下座板的中心对应阶梯通孔开设与抗拉螺杆螺杆形状一致的倒阶梯通孔，抗拉螺杆的螺杆与倒阶梯通孔的内壁间留有间隙，抗拉螺杆依次穿过阶梯通孔和倒阶梯通孔，并通过抗拉螺母将中座板和下座板固定在一起；

在横向桥方向，在上座板的两侧分别设有一个呈L型的上座板导向板，上座板导向板与上座板的底面之间围成弯折腔，上座板导向板向支座中心线方向弯折端的上表面为抗拉面，其侧面为导向面，在中座板的两侧设有一个中座板横向抗拉翼，中座板横向抗拉翼设置在上座板导向板的弯折腔内，并与上座板导向板不接触，在中座板横向抗拉翼的底面与上座板导向板的抗拉面之间设有纵向抗拉摩擦副，下座板的上端两侧对应上座板导向板的导向面设置，下座板的下端两端分别设有一个下座板横向限位翼，在中座板的上端与上座板导向板的导向面之间设有纵向导向摩擦副，在底座板的两侧分别固定设有横向限位装置，所述的横向限位装置由横向限位板和横向防落梁挡块组成，横向限位板对应下座板横向限位翼设置，并通过抗剪销和抗拔螺钉固定在横向防落梁挡块的上方，在横横向限位板的内侧面与下座板横向限位翼的侧面之间设有横向限位摩擦副，横向防落梁挡块位于下座板横向限位翼下方，并固定在底座板上；

在纵向桥方向，在上座板的两侧分别设有一个纵向防落梁挡块，纵向防落梁挡块固定设置在上座板的底面上，在底座板的上表面两侧分别设有一个倒L型的底座板导向板，底座板导向板与底座板之间围成弯折腔，底座板导向板向支座中心线方向弯折端的底面为抗拉面，底座板导向板的垂直段的内侧面为导向面，在下座板的下端两侧分别设置一个横向抗拉凸台，横向抗拉凸台设置在底座板导向板的弯折腔内，在横向抗拉凸台的上表面与底座板导向板的抗拉面之间设有横向抗拉摩擦副，在横向抗拉凸台的侧面与底座板导向板的导向面之间设有横向导向摩擦副。

本发明所述的抗拉螺杆的顶面不承受压力。

本发明所述的抗拉螺杆的螺帽底面为球面，阶梯通孔的第一阶的底面为与螺帽底面相匹配的球面，螺帽底面与阶梯通孔第一阶底面之间设有球面抗拉四氟板，球面抗拉四氟板镶嵌在中座板上。

本发明所述的抗拉螺杆的底面镀铬处理。

本发明所述的横向防落梁挡块通过螺栓固定在底座板上，在横向防落梁挡块的底面上加工有凸台，在底座板的上表面上开设有与凸台相配合的键槽。

本发明所述的纵向防落梁挡块通过抗拉螺栓固定在上座板上，在纵向防落梁挡块的顶面上加工有凸台B，在上座板的底面上开设有与凸台B相配合的键槽B。

本发明的有益效果是：

1）本发明提出的具有防落梁功能的减震拉压球型支座，正常运行时，纵、横向抗拉摩擦副、球面抗拉摩擦副、抗拉螺杆和抗拉螺母实现支座的抗拉功能；平面抗压摩擦副和球面抗压摩擦副实现支座的承压功能；纵向导向摩擦副和平面抗压摩擦副实现支座纵向正常位移滑移功能；横向限位摩擦副实现支座抵抗横向水平力的功能；球面抗拉摩擦副和球面抗压摩擦副实现支座转动功能。

2）发生地震时，在地震力作用下横向限位板上的抗剪销被剪断，解除横向约束，下座板下表面与底座板上表面发生横向相对位移，与横向导向摩擦副实现支座横向地震位移滑移功能，起到减震耗能的作用。纵向导向摩擦副和平面抗压摩擦副实现实现支座纵向地震位移滑移功能；底座板达到横向极限位移时，横向防落梁挡块发挥作用，抵抗一定程度的地震力，实现横桥向防落梁功能；上座板达到纵向极限位移时，纵向防落梁挡块发挥作用，抵抗一定程度的地震力，实现纵桥向防落梁功能。

附图说明

图1为本发明的横桥向剖面结构示意图；

图2为本发明的纵桥向剖面结构示意图；

图3为本发明的局部放大结构示意图；

图中：1、底座板，2、横向防落梁挡块，3、横向限位板，4、横向限位不锈钢板，5、横向限位四氟板，6、下座板，7、上座板，8、纵向抗拉不锈钢板，9、纵向抗拉四氟板，10、球面密封圈，11、球面抗压四氟板，12、球面抗压不锈钢板，13、中座板，14、抗拉螺杆，15、球面抗拉四氟板，16、平面抗压四氟板，17、平面抗压不锈钢板，18、平面密封圈，19、纵向导向四氟板，20、纵向导向不锈钢板,21、横向导向不锈钢板，22、横向导向四氟板，23、抗拉螺母， 24、横向抗拉四氟板，25、横向抗拉不锈钢板，26、抗拉螺栓，27、纵向防落梁挡块，28、锚固装置，29、上座板导向板，30、中座板横向抗拉翼，31、下座板横向限位翼，32、底座板导向板，33、横向抗拉凸台。

具体实施方式

如图1、2所示，一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，支座从上至下依次设有上座板7、中座板13、下座板6、以及底座板1，上座板7通过锚固装置与梁体固联，底座板1通过锚固结构与桥墩固联，中座板13的顶面为平面，其底面为凸球面，下座板6的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，其底面为平面，在上座板7和中座板13之间设有滑动摩擦副，在中座板13和下座板6之间设有转动摩擦副，下座板6下表面与底座板1上表面直接接触，不设摩擦副。

上座板7通过抗拉拔的锚固装置与梁体固联；其底面焊接平面抗压不锈钢板15；横桥向两侧分别一体铸造有上座板导向板29，上座板导向板29与上座板7的底面之间围成弯折腔，上座板导向板29向支座中心线方向弯折端的上表面为抗拉面，其侧面为导向面，上座板导向板的抗拉面焊接纵向抗拉不锈钢板8，导向面焊接纵向导向不锈钢板；纵桥向两侧加工有键槽。

中座板13下表面为球面，球面包覆球面抗压不锈钢板；中座板13的上表面为平面，镶嵌平面抗压四氟板16；中心加工阶梯的通孔；横桥向两侧分别设有一个中座板横向抗拉翼30，翼底面镶嵌纵向抗拉四氟板9。

下座板6在纵桥向两侧下端分别加工有横向抗拉凸台33，横向抗拉凸台33的顶面镶嵌横向抗拉四氟板24，导向面镶嵌横向导向四氟板22；横桥向底部两侧加工有下座板横向限位翼31，下座板横向限位翼31的翼端面镶嵌横向限位四氟板5；下座板6在横桥向上部两侧镶嵌纵向导向四氟板19；下座板6的上表面加工成球面，球面镶嵌球面抗压四氟板11和密封圈；底部中心设置一定尺寸的倒阶梯通孔。

底座板的通过抗拉拔的锚固装置与桥墩固联；纵桥向两侧分别一体铸造有底座板导向板32，底座板导向板32抗拉面焊接横向抗拉不锈钢板21，底座板导向板32与底座板之间围成弯折腔，底座板导向板32向支座中心线方向弯折端的底面为抗拉面，底座板导向板32的垂直段的内侧面为导向面，导向面焊接横向导向不锈钢板25。

支座还包括抗拉螺杆14，抗拉螺杆用高强度合金钢材料制成，在中座板13的中心开设用于放置抗拉螺杆14螺帽的阶梯通孔，抗拉螺杆14的螺帽与阶梯通孔的内壁间留有间隙，在下座板6的中心对应阶梯通孔开设与抗拉螺杆14螺杆形状一致的倒阶梯通孔，抗拉螺杆14的螺杆与倒阶梯通孔的内壁间留有间隙，抗拉螺杆14依次穿过阶梯通孔和倒阶梯通孔，并通过抗拉螺母23将中座板13和下座板6固定在一起。

如图1所示，在横桥向方向，在上座板7的两侧分别设有一个呈L型的上座板导向板29，在中座板13的两侧设有一个中座板横向抗拉翼30，中座板横向抗拉翼30设置在上座板导向板29的弯折腔内，并与上座板导向板29不接触，在中座板横向抗拉翼30的底面与上座板导向板29的抗拉面之间设有纵向抗拉摩擦副，下座板6的上端两侧对应上座板导向板29的导向面设置，下座板6的下端两端分别设有一个下座板横向限位翼31，在中座板13的上端与上座板导向板29的导向面之间设有纵向导向摩擦副，在底座板1的两侧分别固定设有横向限位装置，所述的横向限位装置由横向限位板3和横向防落梁挡块2组成，横向限位板3对应下座板横向限位翼31设置，并通过抗剪销和抗拔螺钉固定在横向防落梁挡块2的上方，在横横向限位板3的内侧面与下座板横向限位翼31的侧面之间设有横向限位摩擦副，横向限位板3内侧面焊接横向限位不锈钢板4，横向防落梁挡块2位于下座板横向限位翼31下方，并固定在底座板1上。

如图2所示，在纵桥向方向，在上座板7的两侧分别设有一个纵向防落梁挡块27，纵向防落梁挡块27固定设置在上座板7的底面上，在底座板1的上表面两侧分别设有一个倒L型的底座板导向板32，在下座板6的下端两侧分别设置一个横向抗拉凸台33，横向抗拉凸台33设置在底座板导向板32的弯折腔内，在横向抗拉凸台33的上表面与底座板导向板32的抗拉面之间设有横向抗拉摩擦副，在横向抗拉凸台33的侧面与底座板导向板32的导向面之间设有横向导向摩擦副。

本发明所述的抗拉螺杆14的顶面不承受压力，即抗拉螺杆14的螺帽顶面与上座板7的下表面不接触，与平面抗压不锈钢板15之间设有间隙。

本发明所述的抗拉螺杆14的螺帽底面为球面，阶梯通孔的第一阶的底面为与螺帽底面相匹配的球面，螺帽底面与阶梯通孔第一阶底面之间设有球面抗拉四氟板15，球面抗拉四氟板15镶嵌在中座板13上。

本发明所述的抗拉螺杆14的底面镀铬处理。

本发明所述的横向防落梁挡块2通过螺栓固定在底座板1上，在横向防落梁挡块2的底面上加工有凸台，在底座板1的上表面上开设有与凸台相配合的键槽，通过螺栓与键槽承受水平剪力，防止因只通过螺栓固定承受力不够的情况发生。

本发明所述的纵向防落梁挡块27通过抗拉螺栓26固定在上座板上，在纵向防落梁挡块27的顶面上加工有凸台B，在上座板7的底面上开设有与凸台B相配合的键槽B。

一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其中，横向抗拉不锈钢板25与横向抗拉四氟板24组成横向抗拉摩擦副；纵向抗拉不锈钢板8与纵向抗拉四氟板9组成纵向抗拉摩擦副；球面抗压不锈钢板12和球面抗压四氟滑板11组成球面抗压摩擦副；抗拉螺杆14的螺帽底面与球面抗拉四氟板15组成球面抗拉摩擦副；平面抗压不锈钢板17和平面抗压四氟板16组成平面抗压摩擦副；纵向导向不锈钢板20与纵向导向四氟板19组成纵向导向摩擦副；横向导向不锈钢板21与横向导向四氟板22组成横向导向摩擦副；横向限位不锈钢板4与横向限位四氟板5组成横向限位摩擦副。

正常运行情况下，纵、横向抗拉摩擦副、球面抗拉摩擦副、抗拉螺杆14和抗拉螺母23实现支座的抗拉功能；平面抗压摩擦副和球面抗压摩擦副实现支座的承压功能；纵向导向摩擦副和平面抗压摩擦副实现支座纵向正常位移滑移功能；横向限位摩擦副实现支座抵抗横向水平力的功能；球面抗拉摩擦副和球面抗压摩擦副实现支座转动功能。

发生地震情况下，横向限位板3上的抗剪销被剪断，解除支座横向约束，下座板6下表面与底座板1上表面发生相对位移，实现横向地震位移滑动，耗散地震能量。纵向导向摩擦副和平面抗压摩擦副实现支座纵向地震位移滑动。底座板1与下座板6 的横向相对位移滑到极限位移处横向防落梁挡块2限制下座板6继续滑动，防止横桥向落梁事故发生；上座板7与中座板13 的纵向相对位移滑到极限位移处纵向防落梁挡块26限制上座板7继续滑动，防止纵桥向落梁事故发生；横向防落梁挡块2和纵向防落梁挡块26分别实现横、纵向防落梁功能。

Claims (6)

1.一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，支座从上至下依次设有上座板（7）、中座板（13）、下座板（6）、以及底座板（1），上座板（7）通过锚固装置与梁体固联，底座板（1）通过锚固结构与桥墩固联，中座板（13）的顶面为平面，其底面为凸球面，下座板（6）的顶面为与凸球面相匹配的凹球面，其底面为平面，在上座板（7）和中座板（13）之间设有滑动摩擦副，在中座板（13）和下座板（6）之间设有转动摩擦副，其特征在于：支座还包括抗拉螺杆（14），在中座板（13）的中心开设用于放置抗拉螺杆（14）螺帽的阶梯通孔，抗拉螺杆（14）的螺帽与阶梯通孔的内壁间留有间隙，在下座板（6）的中心对应阶梯通孔开设与抗拉螺杆（14）螺杆形状一致的倒阶梯通孔，抗拉螺杆（14）的螺杆与倒阶梯通孔的内壁间留有间隙，抗拉螺杆（14）依次穿过阶梯通孔和倒阶梯通孔，并通过抗拉螺母（23）将中座板（13）和下座板（6）固定在一起；

在横桥向方向，在上座板（7）的两侧分别设有一个呈L型的上座板导向板（29），上座板导向板（29）与上座板（7）的底面之间围成弯折腔，上座板导向板（29）向支座中心线方向弯折端的上表面为抗拉面，其侧面为导向面，在中座板（13）的两侧设有一个中座板横向抗拉翼（30），中座板横向抗拉翼（30）设置在上座板导向板（29）的弯折腔内，并与上座板导向板（29）不接触，在中座板横向抗拉翼（30）的底面与上座板导向板（29）的抗拉面之间设有纵向抗拉摩擦副，下座板（6）的上端两侧对应上座板导向板（29）的导向面设置，下座板（6）的下端两端分别设有一个下座板横向限位翼（31），在中座板（13）的上端与上座板导向板（29）的导向面之间设有纵向导向摩擦副，在底座板（1）的两侧分别固定设有横向限位装置，所述的横向限位装置由横向限位板（3）和横向防落梁挡块（2）组成，横向限位板（3）对应下座板横向限位翼（31）设置，并通过抗剪销和抗拔螺钉固定在横向防落梁挡块（2）的上方，在横横向限位板（3）的内侧面与下座板横向限位翼（31）的翼端面之间设有横向限位摩擦副，横向防落梁挡块（2）位于下座板横向限位翼（31）下方，并固定在底座板（1）上；

在纵桥向方向，在上座板（7）的两侧分别设有一个纵向防落梁挡块（27），纵向防落梁挡块（27）固定设置在上座板（7）的底面上，在底座板（1）的上表面两侧分别设有一个倒L型的底座板导向板（32），底座板导向板（32）与底座板之间围成弯折腔，底座板导向板（32）向支座中心线方向弯折端的底面为抗拉面，底座板导向板（32）的垂直段的内侧面为导向面，在下座板（6）的下端两侧分别设置一个横向抗拉凸台（33），横向抗拉凸台（33）设置在底座板导向板（32）的弯折腔内，在横向抗拉凸台（33）的上表面与底座板导向板（32）的抗拉面之间设有横向抗拉摩擦副，在横向抗拉凸台（33）的侧面与底座板导向板（32）的导向面之间设有横向导向摩擦副。

2.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其特征在于：所述的抗拉螺杆（14）的顶面不承受压力。

3.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其特征在于：所述的抗拉螺杆（14）的螺帽底面为球面，阶梯通孔的第一阶的底面为与螺帽底面相匹配的球面，螺帽底面与阶梯通孔第一阶底面之间设有球面抗拉四氟板（15），球面抗拉四氟板（15）镶嵌在中座板（13）上。

4.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其特征在于：所述的抗拉螺杆（14）的底面镀铬处理。

5.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其特征在于：所述的横向防落梁挡块（2）通过螺栓固定在底座板（1）上，在横向防落梁挡块（2）的底面上加工有凸台A，在底座板（1）的上表面上开设有与凸台A相配合的键槽A。

6.如权利要求1所述的一种具有防落梁功能的减震拉压球型支座，其特征在于：所述的纵向防落梁挡块（27）通过抗拉螺栓（26）固定在上座板（7）上，在纵向防落梁挡块（27）的顶面上加工有凸台B，在上座板（7）的底面上开设有与凸台B相配合的键槽B。