CN107916619A - 耗能限位滑动摩擦隔震支座 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了耗能限位滑动摩擦隔震支座，是一种应用于桥梁工程领域、并具有限位能力的桥梁摩擦隔震支座。包括上支座板、下支座板、上滑块、下滑块、滑板和C型金属棒。在设计地震下，通过滑块在支座板球面之间的滑动摩擦，来延长结构的自振周期并通过摩擦，并配合C型金属棒来耗散地震能量；在巨震作用下，C型金属棒可以起到一定的限位作用。本发明设有C型金属棒，其形状满足支座滑动期间的变形要求并且避免应力集中。该支座构造较为简单，不需要再额外增加阻尼和限位装置，特别适用于墩顶空间有限的桥梁结构。
Description
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、并具有限位能力的桥梁摩擦隔震支座。
背景技术
桥梁是交通生命线上的枢纽工程，也是城市及区域防灾减灾研究的重要内容，对桥梁采取合理、有效的抗震对策，保证桥梁在地震中的安全和正常使用，对城市和地区的抗震防灾减灾工作，以及地震灾区的震后恢复重建工作都具有重要的意义。减隔震设计理论依靠减隔震装置的减震耗能特性来降低地震作用对桥梁结构的影响，是减小桥梁地震损伤破坏的有效方式之一。减隔震装置通过延长桥梁的振动周期并利用附加阻尼耗散地震能量，减小桥梁结构的整体响应。显然，减隔震装置决定着桥梁结构的减隔震性能和效果。
现有减隔震支座可以分为两类：橡胶类隔震支座和摩擦类隔震支座。橡胶类支座减隔震性能较好，但是其承载能力底，受环境影响较大，耐久性能差，水平位移小。摩擦类隔震支座承载能力、位移性能以及耐久性能优于橡胶支座，但是其阻尼较小，且通常不具备限位能力。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
为了满足上述工程需要，本发明提供了一种耗能限位滑动摩擦隔震支座，旨在提供一种承载能力高、位移能力大、具有良好的耗能限位能力的隔震支座，以满足高烈度区桥梁结构减隔震设计需求。
本发明采用的技术方案为耗能限位滑动摩擦隔震支座，包括上支座板4、下支座板3、上滑块2、下滑块1、滑板8和C型金属棒5。下滑块1底部设有凸球面，下支座板3上设有凹球面，凸球面与凹球面相接触，下滑块1的凸球面曲率半径与下支座板3的凹球面曲率半径相等，下滑块1通过凸球面能够在下支座板3的凹球面内滑动；下支座板3的凹球面为金属板，下滑块1的凸球面镶嵌有滑板8；下滑块1顶部设有凹球面，上滑块2的底部设有凸球面，下滑块1的凹球面与上滑块2的凸球面相接触，下滑块1的凸球面曲率半径与上滑块2的凹球面曲率半径相等，上滑块2和下滑块1能相对转动；上滑块2顶部设有凸球面，上支座板4设有凹球面，上滑块2的凸球面与上支座板4的凹球面相接触，上滑块2的凸球面曲率半径与上支座板4的凹球面曲率半径相等，上滑块2的凸球面能够在上支座板4的凹球面内滑动，上滑块2的凸球面镶嵌有滑板8。
上支座板4、下支座板3外边缘预留若干孔洞，每个孔洞两侧设置加劲肋7；C型金属棒5的上、下两端分别穿过上支座板4、下支座板3预留孔洞；C型金属棒5与上支座板4、下支座板3通过螺栓连接。
下滑块1的形状为圆柱体且圆柱体下表面附有部分球体，该部分球体为被切开球体，被切开球体的切面与圆柱体下表面相接，切面大小与圆柱体底面大小相同，被切开球体的外表面为凸球面；圆柱体的上表面被挖去部分球体，在圆柱体上表面成为凹球面；下滑块放置方向为凹球面向上，凸球面向下。
上滑块2的形状为圆柱体且圆柱体下表面附有部分球体一，部分球体一为被切开球体，部分球体一的被切开球体的切面与圆柱体下表面相接，切面大小小于圆柱体下表面，部分球体一的被切开球体的外表面为凸球面；圆柱体上表面附有部分球体二，部分球体二为被切开球体的一部分，部分球体二的球体切面与圆柱体上表面相接，部分球体二的球体切面大小与圆柱体顶面大小相同，圆柱体顶面成为上凸球面。
C型金属棒5的中间弯曲有一个半圆，C型金属棒5的两端设有螺纹。
滑板8为聚四氟乙烯滑板或纤维布滑板。
C型金属棒5为低屈服点钢材或SMA。
本发明提供了一种耗能限位滑动摩擦隔震支座，在正常使用下状态下，耗能限位滑动摩擦隔震支座能够将上部荷载均匀传递到下部结构，通过上、下滑块之间的转动即上下支座板的相对微小滑动来适应上部结构的温度变化及收缩徐变，起到普通支座的作用；另一方面，在设计地震下，通过滑块在支座板球面之间的滑动摩擦，来延长结构的自振周期并通过摩擦，并配合C型金属棒来耗散地震能量；在巨震作用下，C型金属棒可以起到一定的限位作用。本发明设有C型金属棒，其形状满足支座滑动期间的变形要求并且避免应力集中。
本发明利用滑动摩擦隔震支座改变结构自振周期、通过摩擦及金属棒来消耗地震能量，并利用C型金属棒限位。该支座可控制设计位移范围内的刚度和阻尼，适用于基于性能的桥梁设计理念。而且该支座构造较为简单，不需要再额外增加阻尼和限位装置，特别适用于墩顶空间有限的桥梁结构。
附图说明
图1为耗能限位滑动摩擦隔震支座结构前视图；
图2为耗能限位滑动摩擦隔震支座A-A剖视图；
图3为耗能限位滑动摩擦隔震支座俯视图；
图4为耗能限位滑动摩擦隔震支座三维视图；
图中：1—下滑块；2—上滑块；3—下支座板；4—上支座板；5—C型金属钢棒；6—锚固螺栓；7—加劲肋；8—滑板。
具体实施方式
耗能限位滑动摩擦隔震支座在滑动摩擦隔震支座的基础上，增加了起到耗能限位功能的C型金属棒5。本发明具有承载能力高、隔震性能好、耗能能力强，以及限位能力等优点。
图1为耗能限位滑动摩擦隔震支座结构示意图。如图1所示，该隔震支座包括上支座板4、下支座板3、上滑块2、下滑块1、滑板8和C型金属棒5组成。图2为耗能限位滑动摩擦隔震支座A-A剖面示意图。如图2所示，C型金属棒与上下支座板通过螺栓连接，下滑块1底部凸球面和上滑块2顶部凸球面镶嵌滑板8，上支座板4和下支座板3分别设有锚固螺栓6。
耗能限位滑动摩擦隔震支座在滑动摩擦隔震支座的基础上，增加了起限位耗能作用的C型金属棒5。上支座板4、下支座板3外边缘预留若干孔洞，每个孔洞两侧为加劲肋7，C型金属棒5上、下两端分别穿过上支座板4、下支座板3预留孔洞，在金属棒两端有螺纹，C型金属棒5与上支座板4、下支座板3通过螺栓连接。正常荷载使用或小震时，通过上滑块2和下滑块1的转动以及支座的微小滑动来适应上部结构因徐变、温度变化以及车辆运动等所起的变位，C型金属棒5初始刚度较小，可随支座发生微小变形。在强震作用下，支座可在任意方向滑动，隔震的同时C型金属棒5可以增加支座阻尼。在极限状态下，C型金属棒5可以起到限位作用，防止落梁发生。
本发明利用滑动摩擦隔震支座改变结构自振周期、通过摩擦及C型金属棒来消耗地震能量，在极限状态可以限位。该支座易加工和成型控制，结构较为简单，竖向承载力强，水平位移大、耐久性好，隔震效果明显，在高烈度区桥梁建造中具有广泛推广使用价值。在不脱离本发明的创造构思前提下，还可以进行部分改进，这些都属于本发明保护范围。
Claims (6)
1.耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：包括上支座板(4)、下支座板(3)、上滑块(2)、下滑块(1)、滑板(8)和C型金属棒(5)；下滑块(1)底部设有凸球面，下支座板(3)上设有凹球面，凸球面与凹球面相接触，下滑块(1)的凸球面曲率半径与下支座板(3)的凹球面曲率半径相等，下滑块(1)通过凸球面能够在下支座板(3)的凹球面内滑动；下支座板(3)的凹球面为金属板，下滑块(1)的凸球面镶嵌有滑板(8)；下滑块(1)顶部设有凹球面，上滑块(2)的底部设有凸球面，下滑块(1)的凹球面与上滑块(2)的凸球面相接触，下滑块(1)的凸球面曲率半径与上滑块(2)的凹球面曲率半径相等，上滑块(2)和下滑块(1)能相对转动；上滑块(2)顶部设有凸球面，上支座板(4)设有凹球面，上滑块(2)的凸球面与上支座板(4)的凹球面相接触，上滑块(2)的凸球面曲率半径与上支座板(4)的凹球面曲率半径相等，上滑块(2)的凸球面能够在上支座板(4)的凹球面内滑动，上滑块(2)的凸球面镶嵌有滑板(8)；
上支座板(4)、下支座板(3)外边缘预留若干孔洞，每个孔洞两侧设置加劲肋7；C型金属棒(5)的上、下两端分别穿过上支座板(4)、下支座板(3)预留孔洞；C型金属棒(5)与上支座板(4)、下支座板(3)通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：下滑块(1)的形状为圆柱体且圆柱体下表面附有部分球体，该部分球体为被切开球体，被切开球体的切面与圆柱体下表面相接，切面大小与圆柱体底面大小相同，被切开球体的外表面为凸球面；圆柱体的上表面被挖去部分球体，在圆柱体上表面成为凹球面；下滑块放置方向为凹球面向上，凸球面向下。
3.根据权利要求1所述的耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：上滑块(2)的形状为圆柱体且圆柱体下表面附有部分球体一，部分球体一为被切开球体，部分球体一的被切开球体的切面与圆柱体下表面相接，切面大小小于圆柱体下表面，部分球体一的被切开球体的外表面为凸球面；圆柱体上表面附有部分球体二，部分球体二为被切开球体的一部分，部分球体二的球体切面与圆柱体上表面相接，部分球体二的球体切面大小与圆柱体顶面大小相同，圆柱体顶面成为上凸球面。
4.根据权利要求1所述的耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：C型金属棒(5)的中间弯曲有一个半圆，C型金属棒(5)的两端设有螺纹。
5.根据权利要求1所述的耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：滑板(8)为聚四氟乙烯滑板或纤维布滑板。
6.根据权利要求1所述的耗能限位滑动摩擦隔震支座，其特征在于：C型金属棒(5)为低屈服点钢材或SMA。
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