CN107675614A - 灯笼骨式球型钢支座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了灯笼骨式球型钢支座，灯笼骨式球型钢支座，该支座包括上支座板、球冠衬板、下支座板、金属挡板、滑板、直金属棒和C型金属棒。灯笼骨式球型钢支座在球型钢支座的基础上，增加了能够提供限位耗能功能的金属棒。球型钢支座上支座板和下支座板边缘分别预留孔洞，直金属棒沿纵桥向排列在支座两侧边缘，上端穿过预留孔洞并可在孔洞内移动，下端穿过下支座板预留孔洞，通过螺栓与下支座板连接；C型金属棒沿横向排列在支座两侧边缘，通过螺栓与上、下支座板连接。该支座的加工和成型容易控制，构造简单，竖向承载力强，传力机理明确、耐久性好，减震和防落梁效果明显，在高烈度区长大桥梁建造中具有广阔应用前景。

Description

灯笼骨式球型钢支座

技术领域

本发明涉及桥梁支座装置，是一种应用于桥梁工程领域的具有限位及耗能能力的球型钢支座。

背景技术

球型钢支座广泛应用于大跨度桥梁结构，如斜拉桥和悬索桥，其具有承载能力高，传力机理明确，转动灵活，允许位移量大等特点。但是，传统单向球型钢支座纵桥向阻尼较小，横桥向仅有一道限位防线。桥梁上部结构在大震作用下，可能会造成上部结构的碰撞，并造成落梁的发生。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种灯笼骨式球型钢支座，旨在提供一种承载能力高、转动角度大、具有较好的耗能和限位能力的隔震支座，以满足高烈度区桥梁结构抗震设计的需求。

为满足上述需求，本发明采用的技术方案是：灯笼骨式球型钢支座，包括上支座板1、球冠衬板2、下支座板3、金属挡板4、滑板5、直金属棒6和C型金属棒7。上支座板1与球冠衬板2相接触，球冠衬板2的上平面与上支座板1的下平面之间能够滑动；上支座板1的下平面为金属板，下支座板3的中间设有凹球面，球冠衬板2的下凸球面与下支座板3的凹球面相接触，下凸球面的曲率半径与凹球面的曲率半径相同，球冠衬板2能在下支座板3的凹球面内能够转动；下凸球面为金属板，球冠衬板2的上平面和凹球面内均镶嵌有滑板5；上支座板1沿桥梁纵断面两侧设置有金属挡板4，上支座板1和下支座板3沿桥梁纵断面和横断面边缘处均预留有若干孔洞。

上支座板1沿桥梁纵断面的孔洞为长方形，长方形的长边平行于上支座板1边缘，长方形的两个短边分别与一个半圆连接，半圆的直径与短边的长度相等；上支座板1沿横断面的预留孔洞以及下支座板3上的预留孔洞为圆形，圆形孔洞两边设置有加劲肋板8；直金属棒6沿桥梁纵断面排列，直金属棒6的上端穿过上支座板1上的预留孔洞并能够在预留孔洞内移动，直金属棒6的下端穿过下支座板3上的预留孔洞并通过螺栓与下支座板3连接；C型金属棒7沿桥梁横断面排列；C型金属棒7分别通过螺栓与上支座板1、下支座板3连接。

C型金属棒7的中间弯曲有一个半圆，C型金属棒7的两端设有螺纹。

金属挡板4为不锈钢板。

滑板5为聚四氟乙烯滑板或纤维布滑板。

C型金属棒7为低屈服点钢材或沥青玛脂碎石混合料，沥青玛脂碎石混合料即SMA。

本发明发明的有益效果是：本发明灯笼骨式球型钢支座在正常使用下状态下，能够将上部荷载均匀传递到下部结构，通过上支座板与球冠衬板上平面之间的微小滑动，以及球冠衬板下凸球面与下支座板凹球面的微小转动来适应桥梁在温度作用和汽车制动力等引起的移动和转动，起到普通支座的作用；另一方面，在设计地震动下，纵桥向通过上支座板与球冠衬板上平面之间的相对滑动延长结构的自振周期；通过摩擦，并配合C型金属棒来耗散地震能量；在横桥向，挡板约束支座的横向位移；在巨震作用下，首先通过挡板约束桥梁的横桥向位移，在挡板破坏后，通过直金属棒提供一定的限位能力。所有金属棒的数量经过设计确定，C型金属棒中间弯曲弧度根据支座设计容许位移确定，其形状在支座变形期间要避免应力集中。直金属棒在上支座板滑道内的位移经设计确定，在设计地震下不影响支座纵向滑动，在大震作用下能够起到横桥向的限位作用。

附图说明

图1为灯笼骨式球型钢支座结构前视图；

图2为灯笼骨式球型钢支座结构左视图；

图3为灯笼骨式球型钢支座A-A剖视图；

图4为灯笼骨式球型钢支座B-B剖视图；

图5为灯笼骨式球型钢支座俯视图；

图6为灯笼骨式球型钢支座仰视图；

图7为灯笼骨式球型钢支座三维视图；

图中：1—上支座板；2—球冠衬板；3—下支座板；4—金属挡板；5—滑板；6—直金属棒；7—C型金属棒；8—加劲肋板。

具体实施方式

灯笼骨式球型钢支座在单向球型支座的基础上，增加了起到耗能和限位功能的C型金属棒和直金属棒。本发明具有加工和成型容易控制，构造简单，竖向承载力强，传力机理明确、耐久性好，减震和防落梁效果明显等优点。

图1、图2分别为灯笼骨式球型钢支座结构前视图和左视图，图3、4分别为灯笼骨式球型钢支座A-A剖面示意图和B-B剖面示意图。如图所示，灯笼骨式球型钢支座，包括上支座板1、球冠衬板2、下支座板3、金属挡板4、滑板5、直金属棒6和C型金属棒7。上支座板1与球冠衬板2相接触，球冠衬板2的上平面与上支座板1的下平面之间能够滑动；上支座板1的下平面为金属板，下支座板3的中间设有凹球面，球冠衬板2的下凸球面与下支座板3的凹球面相接触，下凸球面的曲率半径与凹球面的曲率半径相同，球冠衬板2能在下支座板3的凹球面内能够转动；下凸球面为金属板，球冠衬板2的上平面和凹球面内均镶嵌有滑板5；上支座板1沿桥梁纵断面两侧设置有金属挡板4，上支座板1和下支座板3沿桥梁纵断面和横断面边缘处均预留有若干孔洞。

上支座板1沿桥梁纵断面的孔洞为长方形，长方形的长边平行于上支座板1边缘，长方形的两个短边分别与一个半圆连接，半圆的直径与短边的长度相等；上支座板1沿横断面的预留孔洞以及下支座板3上的预留孔洞为圆形，圆形孔洞两边设置有加劲肋板8；直金属棒6沿桥梁纵断面排列，直金属棒6的上端穿过上支座板1上的预留孔洞并能够在预留孔洞内移动，直金属棒6的下端穿过下支座板3上的预留孔洞并通过螺栓与下支座板3连接；C型金属棒7沿桥梁横断面排列；C型金属棒7分别通过螺栓与上支座板1、下支座板3连接。

C型金属棒7的中间弯曲有一个半圆，C型金属棒7的两端设有螺纹。

金属挡板4为不锈钢板。

滑板5为聚四氟乙烯滑板或纤维布滑板。

C型金属棒7为低屈服点钢材或沥青玛脂碎石混合料，沥青玛脂碎石混合料即SMA。

灯笼骨式球型钢支座在球型钢支座的基础上，增加了能够提供限位耗能功能的金属棒。

正常使用下状态下，灯笼骨式球型钢支座能够将上部荷载均匀传递到下部结构，通过上支座板与球冠衬板上平面之间的微小滑动，以及球冠衬板下凸球面与下支座板凹球面的微小转动来适应桥梁在温度作用和汽车制动力等引起的移动和转动，起到普通支座的作用；另一方面，在地震动激励下，纵桥向通过上支座板与球冠衬板上平面之间的相对滑动摩擦，球冠衬板与下支座板之间相对转动，延长结构的自振周期；通过摩擦，并配合C型金属棒来耗散地震能量；在横桥向，挡板限制支座的横向位移，挡板破坏后，直金属棒通过变形耗能并提供一定的限位能力。所有金属棒的数量经过设计确定，C型金属棒中间弯曲弧度根据支座设计容许位移确定，其形状在支座变形期间要避免应力集中。直金属棒在上支座板滑道内的位移经设计确定，在设计地震下不影响支座纵向滑动，在大震作用下能够起到横桥向的限位作用。

本发明利用灯笼骨式球型钢支座通过摩擦及金属棒来消耗地震能量，极限状态下具有限位能力。该支座的加工和成型容易控制，构造简单，竖向承载力强，传力机理明确、耐久性好，隔震效果明显，在高烈度区长大桥梁建造中具有推广使用价值。在不脱离本发明的创造构思前提下，金属棒可以替换为其它具有限位特性的构件，还可以进行部分改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (5)

1.灯笼骨式球型钢支座，其特征在于：包括上支座板(1)、球冠衬板(2)、下支座板(3)、金属挡板(4)、滑板(5)、直金属棒(6)和C型金属棒(7)；上支座板(1)与球冠衬板(2)相接触，球冠衬板(2)的上平面与上支座板(1)的下平面之间能够滑动；上支座板(1)的下平面为金属板，下支座板(3)的中间设有凹球面，球冠衬板(2)的下凸球面与下支座板(3)的凹球面相接触，下凸球面的曲率半径与凹球面的曲率半径相同，球冠衬板(2)能在下支座板(3)的凹球面内能够转动；下凸球面为金属板，球冠衬板(2)的上平面和凹球面内均镶嵌有滑板(5)；上支座板(1)沿桥梁纵断面两侧设置有金属挡板(4)，上支座板(1)和下支座板(3)沿桥梁纵断面和横断面边缘处均预留有若干孔洞；

上支座板(1)沿桥梁纵断面的孔洞为长方形，长方形的长边平行于上支座板(1)边缘，长方形的两个短边分别与一个半圆连接，半圆的直径与短边的长度相等；上支座板(1)沿横断面的预留孔洞以及下支座板(3)上的预留孔洞为圆形，圆形孔洞两边设置有加劲肋板(8)；直金属棒(6)沿桥梁纵断面排列，直金属棒(6)的上端穿过上支座板(1)上的预留孔洞并能够在预留孔洞内移动，直金属棒(6)的下端穿过下支座板(3)上的预留孔洞并通过螺栓与下支座板(3)连接；C型金属棒(7)沿桥梁横断面排列；C型金属棒(7)分别通过螺栓与上支座板(1)、下支座板(3)连接。

2.根据权利要求1所述的灯笼骨式球型钢支座，其特征在于：C型金属棒(7)的中间弯曲有一个半圆，C型金属棒(7)的两端设有螺纹。

3.根据权利要求1所述的灯笼骨式球型钢支座，其特征在于：金属挡板(4)为不锈钢板。

4.根据权利要求1所述的灯笼骨式球型钢支座，其特征在于：滑板(5)为聚四氟乙烯滑板或纤维布滑板。

5.根据权利要求1所述的灯笼骨式球型钢支座，其特征在于：C型金属棒(7)为低屈服点钢材或沥青玛脂碎石混合料。