CN107178029B - 一种抗剪球型钢支座 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种抗剪球型钢支座，包括上座板组件、下座板组件及球冠衬板，所述球冠衬板滑设于所述上座板组件及下座板组件之间，所述下座板组件包括下支座板、底板及阻尼弹簧，所述下支座板设于所述底板与球冠衬板之间，并与所述底板滑动配合，所述阻尼弹簧沿所述下支座板的滑动方向设置。本发明适用于水平剪切刚度大的大跨度上部结构、具有安全性高的优点。

Description

一种抗剪球型钢支座

技术领域

本发明涉及桥梁支座技术领域，尤其涉及一种抗剪球型钢支座。

背景技术

在正常工作时，普通球型钢支座依靠本身的阻尼能满足上部结构的使用要求，但在大风、地震等环境下，将难以承受地震产生的大水平荷载，即当球型钢支座受到的水平剪切刚度大并伴随一定的竖向荷载时，上部结构存在极大的安全隐患；同时，活动支座在地震大水平荷载作用下作水平滑动，无法立即启动减隔震机制，使桥墩和梁的相对水平位移较大，易出现落梁破坏。

为解决上述技术问题，现有的球型钢支座一般采用高阻尼橡胶环阻尼耗能装置来控制桥梁在地震作用下产生的过大水平位移，其既可耗散地震能量，同时可避免混凝土挡块的防落梁方式带来的碰撞和脆性破坏。但其存在制作复杂、环境污染大，取材困难等问题；另一种摩擦摆弓型弹簧钢板隔震支座虽也具有阻尼耗能功能，但支座存在竖向拉应力时极易发生严重破坏的问题。同时，现有的球型钢支座的阻尼耗能装置在应用至大跨度的桥梁上部结构时，均存在无法提供足够大的阻尼力，在地震、强风作用下球型钢支座耗能减震能力及水平抗剪能力低的问题，导致地震对大跨度上部结构破坏大，存在极大安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种适用于水平剪切刚度大的大跨度上部结构、安全性高的抗剪球型钢支座。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种抗剪球型钢支座，包括上座板组件、下座板组件及球冠衬板，所述球冠衬板滑设于所述上座板组件及下座板组件之间，所述下座板组件包括下支座板、底板及阻尼弹簧，所述下支座板设于所述底板与球冠衬板之间，并与所述底板滑动配合，所述阻尼弹簧沿所述下支座板的滑动方向设置。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述阻尼弹簧为两组，两组所述阻尼弹簧相对布置于所述下支座板的两侧，每组所述阻尼弹簧包括多个钢弹簧，多个所述钢弹簧垂直于所述下支座板的滑动方向排列布置。

所述底板的对边分别设有止位挡板，所述钢弹簧抵设于所述止位挡板与下支座板之间。

所述止位挡板通过锚碇螺栓安装于所述底板上。

所述阻尼弹簧为四组，四组所述阻尼弹簧分设于所述下支座板的四周。

所述下支座板与底板之间设有用于增强下支座板与底板之间抗拉拔力的下抗拉拔组件，所述下抗拉拔组件包括设于所述底板的抗剪挡板及设于所述下支座板的下凸起，所述抗剪挡板压设于所述下凸起的顶部，在传递竖向抗拉拔力时，所述抗剪挡板与所述下凸起限位配合。

所述下支座板与上座板组件之间设有用于增强下支座板与上座板组件之间抗拉拔力的上抗拉拔组件，所述上抗拉拔组件包括设于所述下支座板的上凸起及设于所述上座板组件上的拉耳，所述拉耳位于所述上凸起的底部，在传递竖向抗拉拔力时，所述拉耳与所述上凸起配合。

所述上凸起与拉耳之间设有侧向滑动组件，所述侧向滑动组件包括相互配合的侧面不锈钢板及侧面耐磨板。

所述球冠衬板与上座板组件之间设有纵向滑动组件，所述纵向滑动组件包括第一平面耐磨板及第一不锈钢板，所述第一不锈钢板与上座板组件焊接连接，所述第一平面耐磨板粘接于所述球冠衬板上。

所述底板与下支座板之间设有横向滑动组件，所述横向滑动组件包括第二平面耐磨板及第二不锈钢板，所述第二不锈钢板与底板焊接连接，所述第二平面耐磨板粘接于所述下支座板上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明在下支座板的滑动方向上设置钢弹簧，当支座受到的地震水平荷载大于正常使用下的水平荷载时，钢弹簧通过自身的弹塑性变形释放地震能量，并提供阻尼力限制下座板自由滑动，其有效提高了在地震、强风作用下球型钢支座的阻尼耗能及水平抗剪能力，大大降低了地震对大跨度桥梁上部结构的破坏，安全性高，且在地震作用下，钢弹簧能立即启动活动支座的减隔震机制，达到快速减隔震的效果；同时，钢弹簧易于取材和加工，结构简单，更换方便。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的左视图；

图4是本发明的下座板组件的立体图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

图中各标号表示：

1、上座板组件；2、下座板组件；21、下支座板；22、底板；23、阻尼弹簧；24、止位挡板；25、锚碇螺栓；3、球冠衬板；4、上抗拉拔组件；41、拉耳；42、上凸起；5、下抗拉拔组件；51、抗剪挡板；52、下凸起；53、抗剪螺栓；6、侧向滑动组件；61、侧面不锈钢板；62、侧面耐磨板；7、纵向滑动组件；71、第一平面耐磨板；72、第一不锈钢板；8、横向滑动组件；81、第二平面耐磨板；82、第二不锈钢板；9、锚碇钢棒；10、球面耐磨板。

具体实施方式

下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1至图4示出了抗剪球型钢支座的本实施例，本发明的抗剪球型钢支座适用于水平剪切刚度大的大跨度上部结构中。本实施例中，抗剪球型钢支座包括上座板组件1、下座板组件2及球冠衬板3，上座板组件1通过锚碇钢棒9固定于桥梁梁底板上，下座板组件2通过锚碇钢棒9固定于桥墩上，球冠衬板3滑设于上座板组件1及下座板组件2之间，球冠衬板3与上座板组件1及下座板组件2滑动配合满足了桥梁多向大转角及位移要求。本实施例中，下座板组件2包括下支座板21、底板22及阻尼弹簧23，下支座板21设于底板22与球冠衬板3之间，下支座板21与底板22滑动配合，阻尼弹簧23沿下支座板21的滑动方向设置。本发明在下支座板21的滑动方向上设置钢弹簧，当支座受到的地震水平荷载大于正常使用下的水平荷载时，钢弹簧通过自身的弹塑性变形释放地震能量，并提供阻尼力限制下座板自由滑动，其有效提高了在地震、强风作用下球型钢支座的阻尼耗能及水平抗剪能力，大大降低了地震对大跨度桥梁上部结构的破坏，安全性高，且在地震作用下，钢弹簧能立即启动活动支座的减隔震机制，达到快速减隔震的效果；同时，钢弹簧易于取材和加工，结构简单，更换方便。

如图4，本实施例中，阻尼弹簧23为两组，两组阻尼弹簧23相对布置于下支座板21的两侧，每组阻尼弹簧23包括多个钢弹簧，多个钢弹簧垂直于下支座板21的滑动方向排列布置。在其他实施例中，阻尼弹簧23为四组，四组阻尼弹簧23分设于下支座板21的四周，四组阻尼弹簧23可根据上支座板的变形方向启动相应的阻尼弹簧23。

本实施例中，底板22的对边分别设有止位挡板24，止位挡板24通过锚碇螺栓25安装于底板22上，便于阻尼弹簧23的拆卸安装，维护方便；钢弹簧抵设于止位挡板24与下支座板21之间，止位挡板24与底板22的连接力及止位挡板24的强度大于钢弹簧作用于止位挡板24的作用力，钢弹簧的两端分别固定于下支座板21及止位挡板24上，在其他实施例中，钢弹簧也可采用一端固定的方式。

本实施例中，下支座板21与底板22之间设有下抗拉拔组件5，下抗拉拔组件5用于增强下支座板21与底板22之间的抗拉拔力。下抗拉拔组件5包括抗剪挡板51及下凸起52，下凸起52设于下支座板21的下端，下凸起52与下支座板21为一体成型；抗剪挡板51通过抗剪螺栓53安装于底板22上，便于阻尼弹簧23的拆卸安装，维护方便，抗剪挡板51与底板22的连接力大于抗剪挡板51的最大拉力，抗剪挡板51压设于下凸起52的顶部，在传递竖向抗拉拔力时，抗剪挡板51与下凸起52限位配合传递竖向抗拉拔力，同时限制下支座板21的转动角度。本实施例中，阻尼弹簧23设于下凸起52与止位挡板24之间，并位于抗剪挡板51的下方。

本实施例中，下支座板21与上座板组件1之间设有上抗拉拔组件4，上抗拉拔组件4用于增强下支座板21与上座板组件1之间抗拉拔力，上抗拉拔组件4包括设于上凸起42及拉耳41，上凸起42设于下支座板21的上端，上凸起42与上支座板为一体成型；拉耳41设于上座板组件1上，并与上支座板一体成型，拉耳41位于上凸起42的底部，在传递竖向抗拉拔力时，拉耳41与上凸起42限位配合传递竖向抗拉拔力，同时，在球冠衬板3转动时上座板组件1上翘一端的拉耳41与上凸起42限位配合，即可实现上座板组件1的上翘限位，结构简单，且抗拉拔组件设置在支座内侧，占用空间小，结构紧凑。

本实施例中，上凸起42与拉耳41之间设有侧向滑动组件6，侧向滑动组件6包括侧面不锈钢板61及侧面耐磨板62，上凸起42与拉耳41的其中一个上设置侧面不锈钢板61，另一个上设置侧面耐磨板62，侧面不锈钢板61及侧面耐磨板62相互配合，用于增强地震作用下的摩擦耗能。

本实施例中，球冠衬板3与上座板组件1之间设有纵向滑动组件7，纵向滑动组件7包括第一平面耐磨板71及第一不锈钢板72，第一不锈钢板72与上座板组件1焊接连接，第一平面耐磨板71粘接于球冠衬板3上，第一平面耐磨板71设于第一不锈钢板72的下方，并与第一不锈钢板72滑动配合。当发生地震或大风时，水平载荷超过摩擦副的摩擦力时，上座板组件1与球冠衬板3将以第一不锈钢板72为滑移面发生纵向水平滑移，从而保证传至上座板组件1的水平力不超过摩擦副的摩擦力，从而减小传到上座板组件1的地震作用。本发明将摩擦耗能及阻尼弹簧23耗能结合，减震效果明显。

本实施例中，底板22与下支座板21之间设有横向滑动组件8，在高强度地震波动情况下，保证了下支座板21与底板22之间支座有效合理的相对位移，减小了地震破坏力，对高烈度区尤其直下型地震区的工程结构有良好的抗震作用。横向滑动组件8包括第二平面耐磨板81及第二不锈钢板82，第二不锈钢板82与底板22焊接连接，第二平面耐磨板81粘接于下支座板21上，第二平面耐磨板81设于第二不锈钢板82的上方，并与第二不锈钢板82滑动配合。当发生地震或大风时，水平载荷超过摩擦副的摩擦力时，下支座板21与底板22将以第二不锈钢板82为滑移面发生横向水平滑移，从而保证传至底板22的水平力不超过摩擦副的摩擦力，从而减小传到底板22的地震作用。本发明将摩擦耗能及阻尼弹簧23耗能结合，减震效果明显。

本实施例中，球冠衬板3的下球面与下支座板21的下凹球面之间设有球面耐磨板10，球冠衬板3与下支座板21构成球面摩擦副可使球型钢支座灵活转动，即在克服球冠衬板3与球面耐磨板10的滑动摩擦后，球型桥梁支座可发生转动以满足桥梁多向大转角的要求。

本实施例中，第一平面耐磨板71、第二平面耐磨板81及球面耐磨板10为聚四氟乙烯板或改性超高分子耐磨板。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种抗剪球型钢支座，包括上座板组件、下座板组件及球冠衬板，所述球冠衬板滑设于所述上座板组件及下座板组件之间，其特征在于，所述下座板组件包括下支座板、底板及阻尼弹簧，所述下支座板设于所述底板与球冠衬板之间，并与所述底板滑动配合，所述阻尼弹簧沿所述下支座板的滑动方向设置；

所述阻尼弹簧为两组，两组所述阻尼弹簧相对布置于所述下支座板的两侧，每组所述阻尼弹簧包括多个钢弹簧，多个所述钢弹簧垂直于所述下支座板的滑动方向排列布置；

所述底板的对边分别设有止位挡板，所述钢弹簧抵设于所述止位挡板与下支座板之间，钢弹簧的两端分别固定于下支座板及止位挡板上；

所述下支座板与底板之间设有用于增强下支座板与底板之间抗拉拔力的下抗拉拔组件，所述下抗拉拔组件包括设于所述底板的抗剪挡板及设于所述下支座板的下凸起，所述抗剪挡板压设于所述下凸起的顶部，在传递竖向抗拉拔力时，所述抗剪挡板与所述下凸起限位配合；

所述上座板组件和下座板组件均通过锚定钢棒固定；

所述下支座板与上座板组件之间设有用于增强下支座板与上座板组件之间抗拉拔力的上抗拉拔组件，所述上抗拉拔组件包括设于所述下支座板的上凸起及设于所述上座板组件上的拉耳，所述拉耳位于所述上凸起的底部，在传递竖向抗拉拔力时，所述拉耳与所述上凸起配合；

所述球冠衬板与上座板组件之间设有纵向滑动组件；

所述底板与下支座板之间设有横向滑动组件。

2.根据权利要求1所述的抗剪球型钢支座，其特征在于，所述止位挡板通过锚碇螺栓安装于所述底板上。

3.根据权利要求1所述的抗剪球型钢支座，其特征在于，所述阻尼弹簧为四组，四组所述阻尼弹簧分设于所述下支座板的四周。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的抗剪球型钢支座，其特征在于，所述上凸起与拉耳之间设有侧向滑动组件，所述侧向滑动组件包括相互配合的侧面不锈钢板及侧面耐磨板。

5.根据权利要求1至3任意一项所述的抗剪球型钢支座，其特征在于，所述纵向滑动组件包括第一平面耐磨板及第一不锈钢板，所述第一不锈钢板与上座板组件焊接连接，所述第一平面耐磨板粘接于所述球冠衬板上。

6.根据权利要求5所述的抗剪球型钢支座，其特征在于，所述横向滑动组件包括第二平面耐磨板及第二不锈钢板，所述第二不锈钢板与底板焊接连接，所述第二平面耐磨板粘接于所述下支座板上。