CN107354865A - 防止桥梁倾覆的支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防止桥梁倾覆的支座，包括：下支座板，该下支座板上部具有柱面窝，该柱面窝的第一柱面的轴线平行于顺桥向；且柱面窝的底部向下开有腔部；柱面衬板，为由第二柱面和平面所确定的部分圆柱结构，其中第二柱面与第一柱面配合形成第一摩擦结构，其中，平面在上；上支座板，与所述平面配合形成第二摩擦结构；连接销，上端固定在柱面衬板底部，下探入所述腔部，并与下支座板脱开；耗能块，位于腔部内，并至少具有于顺桥向分布在连接销左右两侧的部分。依据本发明通过级进方式逐级耗能，且即便连接销损坏，整体的耗能能力受影响较为有限，不容易产生桥梁的倾覆。

Description

防止桥梁倾覆的支座

技术领域

本发明涉及一种桥梁支座。

背景技术

桥梁支座根据结构形式的不同可以分为板式橡胶支座、盆式橡胶支座、球型支座，三者的发展顺序为后者在前者的基础上发展而来的。球型支座是目前应用最广泛的、性能最好的一种支座形式，该靠平面聚四氟乙烯板与平面不锈钢板的滑移实现支座的位移功能，并可通过球面聚四氟乙烯板与球面不锈钢板的对磨实现支座的转动，依次来实现桥梁和桥墩之间的软连接作用，完成传递载荷和力的要求。

随着球型支座的大面积应用，发现在宽桥和曲线桥中，某些球型支座会发生倾覆的现象，严重情况下可使桥梁倾覆，存在比较大的安全隐患。经研究发现，例如曲线桥，车辆往往会沿外圆行驶，梁体受力不均，当集中有多个大吨位车辆通过时梁体会因为外侧受力过大会发生因支座的转角达到极限而产生的桥梁倾覆。

此种工况下只需要支座在横桥向的转动和多向的滑动，柱面支座是球型支座的一种特殊形式，其圆柱面球冠衬板可以实现单方向转动和多方向的移动，但是现有的柱面支座能满足一般需要，当出现大吨位车辆连续通过梁体外侧时还有倾覆的可能。

中国专利文献CN102953329A所涉及的是一种桥梁粘滞阻尼减震支座，其背景技术部分提出使用阻尼器以提高桥梁支座的抗荷能力，但阻尼器的存在会给桥梁支座带来其他的问题，从而需要配置其他的附属结构，整体结构偏复杂。

中国专利文献CN103498414A所涉及桥梁支座于支座的周围布设有多个剪力销，剪力销具有上下支座间的牵扯力，具有一定的防倾覆能力。当发生地震或者梁体遭遇碰撞时，剪力销被剪断，从而产生耗能。但可以理解的是，若剪力销被剪断，该类剪力销本质上就会变成常规的支座，其耗能能力也相对有限。

关于剪力销，在一些实现中，可以将其设置在桥梁支座的中心，其本质上与中国专利文献CN103498414A相似，其结构相对紧凑，对各向性能相对平衡，不过一旦被剪断，其耗能能力相对较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止桥梁倾覆的支座，其通过级进方式逐级耗能，且即便连接销损坏，整体的耗能能力受影响较为有限，不容易产生桥梁的倾覆。

依据本发明的实施例，提供一种防止桥梁倾覆的支座，包括：

下支座板，该下支座板上部具有柱面窝，该柱面窝的第一柱面的轴线平行于顺桥向；且柱面窝的底部向下开有腔部；

柱面衬板，为由第二柱面和平面所确定的部分圆柱结构，其中第二柱面与第一柱面配合形成第一摩擦结构，其中，平面在上；

上支座板，与所述平面配合形成第二摩擦结构；

连接销，上端固定在柱面衬板底部，下探入所述腔部，并与下支座板脱开；

耗能块，位于腔部内，并至少具有于顺桥向分布在连接销左右两侧的部分。

上述防止桥梁倾覆的支座，可选地，所述耗能块的主体为一具有中心孔的柱面块；

其中，中心孔用于连接销的探入。

可选地，中心孔与连接销间为紧配合；

耗能块与腔部的底部脱开。

可选地，耗能块的侧面与腔部的壁面间留有初始距离。

可选地，于腔部的壁面上设有嵌槽；

相应地，耗能块与嵌槽对位的侧面设有能够嵌入嵌槽而被夹紧的凸缘。

可选地，于耗能块的上端设有第一摩擦面，相应地，在柱面衬板与耗能块对位的部位具有第二摩擦面。

可选地，第一摩擦面和第二摩擦面均为齿面。

可选地，第一摩擦结构的界面摩擦件为介于柱面窝与柱面衬板间的柱面聚四氟乙烯板。

可选地，第二摩擦结构的界面摩擦件包括固定在上支座板下表面的不锈钢板和固定在柱面衬板平面上的平面聚四氟乙烯滑板。

可选地，围绕第一摩擦结构和围绕第二摩擦结构均设有密封圈；

在下支座板上围绕上支座板上设有防尘围板。

依据本发明的实施例，不同于常规的单纯使用销进行耗能的方案，而是提供一连接销，该连接销初始状态只与柱面衬板固定连接，而与下支座板的腔部间留有一定的距离。进而提供一耗能块，介于所述距离内。从而，初始耗能可能体现在柱面衬板与下支座板间的摩擦耗能，也可能既包含柱面衬板与下支座板间的摩擦耗能，也包含耗能块的变形耗能，同时还可以包含连接销的弹性变形耗能，其中耗能块的变形耗能占主导地位，进一步，当连接销被剪断后，耗能块进一步变形，提供进一步的耗能，在前述的过程中，第一摩擦结构和第二摩擦结构也参与耗能。基于前述的描述可知，依据本发明实施例的支座，耗能能力更强，从而可以大幅提高防止桥梁倾覆的能力。摩擦耗能整体上表现为符合耗能，且存在一定的级进，适应不同的工况，而不仅仅依靠销自身的变形耗能。

附图说明

图1为一实施例中防止桥梁倾覆的支座的横向半剖结构示意图。

图2为图1的A部放大图。

图3为相应于图1的纵向半剖结构示意图。

图中：1.防尘围板，2.密封圈，3.密封圈，4.不锈钢板，5.平面聚四氟乙烯滑板，6.柱面钢衬板，7.上支座板，8.上支座板螺栓，9.下支座板螺栓，10.下支座板，11.连接销，12.耗能块，13.腔部，14.嵌槽，15.凸缘，16.齿部，17.齿部。

具体实施方式

可以理解的是，防止桥梁倾覆不代表着一定不会产生倾覆，防止表示提高防倾覆能力。

图1表示横桥向的支座结构，图3表示顺桥向的支座结构，关于顺桥向和横桥向均是本领域的标准术语，其具有方位上的含义。

常规地，在一些桥梁支座中，例如球型桥梁支座，配有剪切销，相应地，在此类桥梁支座中，在球冠衬板设有第一销孔，同时，在下支座板的球窝内也设有第二销孔，一剪切销基于第一销孔和第二销孔连接球冠衬板与下支座板。当桥梁支座转动时，首先产生剪切销的变形，直至剪切销被剪断，由于球冠衬板与下支座板间距离非常小（仅由界面摩擦件确定该距离）在被剪断前，剪切销受到的是刚性的剪切，桥梁墩柱受到非常大的扭剪，基于桥梁支座耗能和平衡变形的目的无法实现。

另外，基于剪切销变形直至被剪断，其后该类支座与常规的桥梁支座的作用基本相同。

常规地，如图1中所示的支座，其上支座板7一般通过上支座板螺栓8与例如桥梁的梁体固定连接，下支座板10一般通过下支座板螺栓9与桥梁的墩柱连接，上支座板7与下支座板10间设有摩擦结构，当桥梁的梁体因例如热胀冷缩产生变形时，摩擦结构一方面产生耗能，另一方面可以平衡掉变形，消散掉变形能，从而保护桥梁墩柱和梁体。

如果变形不能被平衡掉，如前所述的剪切销，则有可能会造成梁体或者墩柱的结构性损坏。

依据本发明的实施例，在采用了连接销11的条件下，可以进行一定的变形平衡和一定的级进耗能，具有一般桥梁支座的作用，也具有剪切销类桥梁支座的作用，从而能够有效防止桥梁的倾覆。

在图1~3所示的结构中，其基本结构件包括上支座板7和下支座板10，以及介于上支座板7和下支座板10之间的摩擦结构，其中摩擦结构目前主要有上下两个，记位于上面的摩擦结构为第二摩擦结构，记位于下面的摩擦结构为第一摩擦结构。

其中，如图1和图3所示的结构，下支座板10具有一个凸台，凸台自上表面加工出柱面窝，或者铸造出来然后再进行精细加工。

柱面窝的窝所确定的柱面是内柱面，记为第一柱面。图1所示为支座横桥向的结构示意图，相应的第一柱面的轴线平行于顺桥向。该结构与常规的具有柱面摩擦结构的支座相似。

相对而言，在图1所示的实施例中，柱面窝的底部居中向下开有一个腔部13，图中可见腔部13大致是一个盲孔结构。

腔部13的壁面在横桥向的侧面可以是平面，也可以是圆柱面，换言之，腔部13可以是方腔部，也可以是圆腔部。腔部13的优选为方腔部。

腔部13在受力的部位上最好是立面，从而具有比较大的压力角。

图1中所示的柱面钢衬板6，柱面钢衬板6部分地容置在柱面窝内。相应地，柱面钢衬板6大致是部分圆柱结构，其底面为几何意义上的弓形。由此确定的几何体具有与弓形的弧对应的柱面部分和具有与弓形的弦对应的平面。

其中，柱面部分与柱面窝配合，形成第一摩擦结构，从而与图1中所示，平面在上，用于提供第二摩擦结构的基础结构件。

进而，关于上支座板7，该上支座板7一般用于与例如桥梁的梁体的底部固定连接，进而与所述平面配合形成第二摩擦结构。

在柱面钢衬板6的底部居中设置一连接销11，柱面钢衬板6相应开有销孔，连接销11与销孔间过盈连接。

如图1中所示连接销11部分地容置在销孔内，露出的部分下探入所述腔部，初始状态时，连接销11与下支座板10不接触，从而在初始状态时，若梁体产生变形或者地震等灾害发生时，连接销11并不起作用，从而不会产生对下支座板10产生作用力，减轻对例如桥梁墩柱的影响。

初始状态是指第一摩擦结构和第二摩擦结构的初始装配结构，连接销11处于铅锤状态。

此外，图1所示的结构显示连接销11与下支座板10不接触，也不通过耗能块12与下支座板10产生接触，但并不排除耗能块12与腔部13在初始状态时即产生接触。

关于耗能块12，则位于腔部，在图1所示的结构中，耗能块12套装在连接销11上。在一些实施例中，耗能块12直接与腔部13接触，构造为一个圈体，圈体所确定的内孔与连接销11可以接触，也可以不接触。

耗能块12可以是整体结构，也可以是分体结构，若为分体结构，则如图1所示，具有于顺桥向分布在连接销左右两侧的部分，即在横桥向方向上前后各一个。

耗能块12不同的结构会产生耗能方式的不同，如图1所示的结构中，初始状态时连接销11与耗能块12并不参与耗能，而是第一摩擦结构先参与耗能，可以应对微量的变形和振动。

当变形和振动进一步增大时，耗能块12与腔部13的壁面接触，耗能块12受力产生变形，由于连接销11处于悬伸状态，不同于常规的剪切销，剪切销两端支撑，变形能力较弱，处于悬伸状态的连接销11变形能力强，耗能能力强。

同时，即便是连接销11被剪断，耗能块12的上端与柱面钢衬板6间可以进一步摩擦，提供进一步的耗能。相应地，在此条件下，需要连接销11被剪断后，耗能块12余柱面钢衬板6间保持接触。

另外，关于柱面钢衬板6，其材质优选为钢材质，但不限于钢材质。

关于所述耗能块12，其主体为一具有中心孔的柱面块。

其中，中心孔用于连接销11的探入，中心孔与连接销11可以接触也可以不接触。

在优选的实施例中，中心孔与连接销11间为紧配合，若耗能块12为具有一定弹性能力的刚性件，中心孔与连接销11间为过盈配合，若耗能块12为弹性体，例如橡胶材质，中心孔比连接销11稍小，连接后中心孔产生恢复变形，从而紧箍在连接销11上。

当中心孔与连接销11紧配合时，耗能块12与腔部的底部可以脱开，从而产生如图1所示的状态，从而易于控制级进耗能的设计。

耗能块12的侧面与腔部的壁面间留有初始距离，留有初始距离时，耗能块12在一些实施例中支撑在腔部13的底部，在一些实施例中，如图1中所示，耗能块12被定位在连接销11上。

在图1所示的实施例，于腔部13的壁面上设有嵌槽14。

相应地，耗能块12与嵌槽14对位的侧面设有能够嵌入嵌槽14而被夹紧的凸缘15，在此条件下，即便是连接销11被剪断，耗能块12与柱面钢衬板6间保持接触。

耗能块12与柱面钢衬板6间保持接触的目的在于，提供柱面钢衬板6持续的为耗能块12的摩擦耗能，因此，于耗能块12的上端设有第一摩擦面，相应地，在柱面衬板6与耗能块12对位的部位具有第二摩擦面。

所谓摩擦面，表示具有增加摩擦系数的摩擦结构面，而不是摩擦领域的结合面。

相应地，如图2所示，第一摩擦面和第二摩擦面均为齿面，如图2中所示，在耗能块12的顶面具有齿面，由图中所示的齿部16确定，在柱面钢衬板6上与耗能块12对位的部位则具有由齿部17确定的齿面。

在图1所示的结构中，第一摩擦结构的界面摩擦件为介于柱面窝与柱面钢衬板6间的柱面聚四氟乙烯板。

第二摩擦结构的界面摩擦件包括固定在上支座板下表面的不锈钢板4和固定在柱面衬板平面上的平面聚四氟乙烯滑板5。

围绕第一摩擦结构和围绕第二摩擦结构均设有密封圈，如图1中所示的密封圈2、密封圈3。

在下支座板10上围绕上支座板7上设有防尘围板1。

Claims (10)

1.一种防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，包括：

下支座板，该下支座板上部具有柱面窝，该柱面窝的第一柱面的轴线平行于顺桥向；且柱面窝的底部向下开有腔部；

柱面衬板，为由第二柱面和平面所确定的部分圆柱结构，其中第二柱面与第一柱面配合形成第一摩擦结构，其中，平面在上；

上支座板，与所述平面配合形成第二摩擦结构；

连接销，上端固定在柱面衬板底部，下探入所述腔部，并与下支座板脱开；

耗能块，位于腔部内，并至少具有于顺桥向分布在连接销左右两侧的部分。

2.根据权利要求1所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，所述耗能块的主体为一具有中心孔的柱面块；

其中，中心孔用于连接销的探入。

3.根据权利要求2所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，中心孔与连接销间为紧配合；

耗能块与腔部的底部脱开。

4.根据权利要求3所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，耗能块的侧面与腔部的壁面间留有初始距离。

5.根据权利要求4所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，于腔部的壁面上设有嵌槽；

相应地，耗能块与嵌槽对位的侧面设有能够嵌入嵌槽而被夹紧的凸缘。

6.根据权利要求1~5任一所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，于耗能块的上端设有第一摩擦面，相应地，在柱面衬板与耗能块对位的部位具有第二摩擦面。

7.根据权利要求6所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，第一摩擦面和第二摩擦面均为齿面。

8.根据权利要求1所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，第一摩擦结构的界面摩擦件为介于柱面窝与柱面衬板间的柱面聚四氟乙烯板。

9.根据权利要求1所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，第二摩擦结构的界面摩擦件包括固定在上支座板下表面的不锈钢板和固定在柱面衬板平面上的平面聚四氟乙烯滑板。

10.根据权利要求9所述的防止桥梁倾覆的支座，其特征在于，围绕第一摩擦结构和围绕第二摩擦结构均设有密封圈；

在下支座板上围绕上支座板上设有防尘围板。